Система и способ определения расхода промывочной жидкости на входном отверстии для выхлопных газов системы очистки выхлопных газов морского судна - RU2752222C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к области определения общего расхода промывочной жидкости в установке для очистки выхлопных газов, в частности на уровне входного отверстия для выхлопных газов установки для очистки выхлопных газов, более конкретно системы мокрого скруббера, установленной на морском судне, причем установка для очистки выхлопных газов предназначена для очистки выхлопных газов от одного или нескольких двигателей морского судна.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[0002] Согласно документу МЕРС.259(68) 4.4.7, 2015 «Руководство по системам очистки выхлопных газов» установка ОВГ (для очистки выхлопных газов) должна автоматически записывать давление и расход промывочной воды на своем входном соединении (для промывочной воды).

[0003] В настоящее время известно использование датчика расхода для измерения расхода промывочной жидкости на входном отверстии для промывочной жидкости мокрого скруббера. Для соблюдения вышеупомянутых требований каждый из мокрых скрубберов, установленных на морском судне, должен быть оснащен таким датчиком для измерения расхода, что усложняет нахождение надлежащего места на морском судне для установки таких расходомеров, поскольку для правильного измерения расхода должно быть обеспечено проходное сечение, по меньшей мере в 5 раз превышающее диаметр прямой трубы мокрого скруббера.

[0004] Следовательно, существует необходимость в создании системы и способа определения общего расхода промывочной жидкости на входном отверстии мокрого скруббера, которые являются более дешевыми и компактными, требуют меньшего объема техобслуживания и обеспечивают более надежные результаты по сравнению с датчиками расхода, используемыми в известном уровне техники.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[0005] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается система определения общего расхода Q_tot промывочной жидкости на входном отверстии для промывочной жидкости установки для очистки выхлопных газов, установленной на морском судне, причем установка для очистки выхлопных газов содержит

- трубу скруббера, по которой проходят выхлопные газы между входным отверстием для выхлопных газов и выходным отверстием для выхлопных газов;

- две или более распылительные форсунки, установленные на разных уровнях высоты в трубе скруббера, причем каждая из распылительных форсунок

• выполнена с возможностью распыления промывочной жидкости в выхлопные газы, находящиеся в трубе скруббера, для удаления по меньшей мере части SO_x из выхлопных газов; и

• управляется клапаном, выполненным с возможностью открывания и закрывания соответствующей распылительной форсунки,

и содержит самую верхнюю активную распылительную форсунку, которая открывается и приводится в действие соответствующим клапаном;

причем система содержит

- по меньшей мере один датчик давления, предназначенный для измерения давления Р, приложенного к самой верхней активной распылительной форсунке и выраженного в барах; и

- устройство управления процессом,

• вычисляющее расход Q промывочной жидкости, протекающей через каждую из отдельных активных распылительных форсунок, выраженный в литрах в минуту или м³/ч, с использованием следующей формулы:

где

К - коэффициент выпуска распылительной форсунки, зависящий от типа распылительной форсунки,

поправка на давление - поправочный коэффициент на давление Р в зависимости от высоты размещения соответствующей распылительной форсунки в трубе скруббера, выраженный в барах, и

поправка на высоту - поправочный коэффициент на давление Р, основанный на разнице высот между местом размещения датчика давления и соответствующей активной распылительной форсункой, на которой вычисляют расход, и выраженный в барах; и

• вычисляющее общий расход Q_tot промывочной жидкости на входном отверстии для промывочной жидкости установки для очистки выхлопных газов, выраженный в литрах в минуту или м³/ч, за счет суммирования разных расходов Q промывочной жидкости через каждую из отдельных активных распылительных форсунок.

[0006] Эта система обладает преимуществом, которое заключается в экономии пространства на борту морского судна, меньшем объеме техобслуживания и обеспечении более надежных показаний. Кроме того, существующие системы могут быть простым образом модернизированы с использованием системы согласно настоящему изобретению.

[0007] Согласно варианту осуществления предложенной системы давление Р, приложенное к самой верхней активной распылительной форсунке, представляет собой давление промывочной жидкости, измеренное снаружи трубы скруббера до самой верхней активной распылительной форсунки.

[0008] Согласно варианту осуществления предложенной системы распылительные форсунки относятся к спиральному типу.

[0009] Эти распылительные форсунки характеризуются высоким энергетическим КПД, устойчивостью к засорению и высокой скоростью на выходе.

[0010] Согласно варианту осуществления предложенной системы клапаны, управляющие распылительными форсунками, характеризуются дистанционным регулированием.

[0011] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается способ определения общего расхода Q_tot промывочной жидкости на входном отверстии для промывочной жидкости установки для очистки выхлопных газов, установленной на морском судне, причем установка для очистки выхлопных газов содержит трубу скруббера, по которой проходят выхлопные газы между входным отверстием для выхлопных газов и выходным отверстием для выхлопных газов в трубе скруббера, и две или более распылительные форсунки в трубе скруббера; причем способ предусматривает следующие стадии:

- распыление промывочной жидкости посредством двух или более активных распылительных форсунок, которые открываются и приводятся в действие соответствующим управляемым клапаном и которые расположены на различных высотах в трубе скруббера установки для очистки выхлопных газов, в выхлопные газы, находящиеся в трубе скруббера, для удаления по меньшей мере части SO_x из выхлопных газов,

- измерение давления Р, приложенного к самой верхней активной распылительной форсунке, открытой и приведенной в действие посредством соответствующего клапана, и выраженного в барах, с помощью одного или нескольких датчиков давления;

- вычисление расхода Q_ind промывочной жидкости, протекающей через каждую из отдельных активных распылительных форсунок, выраженного в литрах в минуту, посредством устройства управления процессом с использованием следующей формулы:

где

К - коэффициент выпуска распылительной форсунки, зависящий от типа распылительной форсунки,

поправка на давление - поправочный коэффициент на давление Р в зависимости от высоты размещения соответствующей распылительной форсунки в трубе скруббера, выраженный в барах, и

поправка на высоту - поправочный коэффициент на давление Р, основанный на разнице высот между местом размещения датчика давления и соответствующей распылительной форсункой, на которой вычисляют расход, и выраженный в барах;

- вычисление общего расхода Q_tot промывочной жидкости на входном отверстии для промывочной жидкости установки для очистки выхлопных газов, выраженного в литрах в минуту или м³/ч, посредством устройства управления процессом за счет суммирования разных расходов Q_ind промывочной жидкости через каждую из отдельных активных распылительных форсунок.

[0012] Поправка на давление представляет собой потерю давления из-за расстояния от основной трубы подачи промывочной жидкости до распылительной форсунки, потерю давления в самой трубе, потерю давления в коленах основной трубы подачи промывочной жидкости в распылительную форсунку и т.д.

[0013] Согласно варианту осуществления предложенного способа поправки на давление и высоту определяют во время монтажа установки для очистки выхлопных газов.

[0014] Согласно варианту осуществления предложенного способа в нем используют вышеописанную систему согласно настоящему изобретению.

[0015] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается вышеописанный способ согласно настоящему изобретению, причем способ реализуют компьютерными средствами.

[0016] Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предлагается компьютерный программный продукт, содержащий команды программного кода для реализации вышеописанного способа согласно настоящему изобретению.

[0017] Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предлагается вышеописанная система согласно настоящему изобретению, выполненная с возможностью осуществления вышеописанного способа согласно настоящему изобретению.

Краткое описание фигур

- На фиг. 1 показана система мокрого скруббера, содержащая систему согласно настоящему изобретению с двумя датчиками давления для измерения давления снаружи трубы скруббера до самой верхней активной распылительной форсунки;

- на фиг. 2 показана приведенная в качестве примера программная логика устройства управления процессом для определения общего расхода Q_tot промывочной жидкости на входном отверстии (2) для выхлопных газов приведенной в качестве примера системы мокрого скруббера, показанной на фиг. 1, в которой давление снаружи трубы скруббера до самой верхней активной распылительной форсунки I составляет 2,1 бар и распылительные форсунки I, II, V и VI открыты и, таким образом, активны.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

[0018] Как показано на фиг. 1, установка для очистки выхлопных газов, более конкретно система мокрого скруббера, содержит трубу (1) скруббера, характеризующуюся наличием входного отверстия (2) для выхлопных газов в ее верхней части и выходного отверстия (3) для выхлопных газов в ее нижней части, между которыми проходят выхлопные газы. Внутри трубы (1) скруббера расположено несколько распылительных форсунок (I-VI), которые установлены на разных уровнях высоты по трубе (1) скруббера. Каждая из распылительных форсунок (I-VI) предназначена для распыления промывочной жидкости, более конкретно морской воды, в выхлопные газы, находящиеся в трубе (1) скруббера, для удаления по меньшей мере части, и более конкретно необходимого количества SO_x из выхлопных газов. Более конкретно, используются распылительные форсунки спирального типа. Промывочная жидкость подается из главной трубы (6) для промывочной жидкости в различные вспомогательные трубы (7) для промывочной жидкости, которые подают промывочную жидкость в каждую из разных распылительных форсунок (I-VI), расположенных внутри трубы (1) скруббера.

[0019] Каждая из распылительных форсунок (I-VI) управляется посредством клапана (a-f), более конкретно дискового клапана, предназначенного для открывания и закрывания каждой из соответствующих распылительных форсунок (I-VI). Открытая и таким образом приведенная в действие распылительная форсунка также называется «активной» распылительной форсункой. Эти клапаны (a-f) дистанционно регулируются (открываются и закрываются) посредством одного или нескольких приводов (не показаны на фигурах).

[0020] Кроме того, система предназначена для определения общего расхода Q_tot промывочной жидкости в главной трубе (6) для промывочной жидкости согласно требованиям МЕРС.259(68) 4.4.7, 2015 «Руководство по системам очистки выхлопных газов». Таким образом, система содержит устройство управления процессом (не показано на фигурах), которое предназначено для вычисления общего расхода Q_tot промывочной жидкости в главной трубе (6) для промывочной жидкости за счет суммирования разных отдельных расходов Q_ind промывочной жидкости в каждой из отдельных активных распылительных форсунок. Устройство управления процессом, таким образом, также предназначено для вычисления расхода Q_ind промывочной жидкости, протекающей через каждую из отдельных активных распылительных форсунок, с использованием следующей формулы:

где

Р - давление, приложенное к самой верхней активной распылительной форсунке,

К - коэффициент выпуска распылительной форсунки, зависящий от типа распылительной форсунки,

поправка на давление - поправочный коэффициент на давление Р в зависимости от высоты размещения соответствующей распылительной форсунки в трубе скруббера, выраженный в барах, и

поправка на высоту - поправочный коэффициент на давление Р, основанный на разнице высот между местом размещения датчика давления и соответствующей распылительной форсункой, на которой вычисляют расход, и выраженный в барах.

[0021] Для измерения давления Р, приложенного к самой верхней активной распылительной форсунке, система содержит по меньшей мере один датчик (4) давления. Более конкретно, давление Р измеряют внутри главной трубы (6) для промывочной жидкости, снаружи трубы (1) скруббера до клапана, управляющего самой верхней активной распылительной форсункой (см. фиг. 1). Более конкретно, два датчика (4) давления применяются для избыточности, т.е. если разность измеренных давлений больше в одном из этих двух датчиков (4) давления, их необходимо проверить и настроить неисправный. Индикатор (5) давления указывает давление Р, измеренное двумя датчиками (4) давления (которое должно быть одинаковым для каждого из датчиков (4) давления).

[0022] Преимущественно, поправки на давление и высоту определяют во время монтажа системы мокрого скруббера.

[0023] В случае, если орошающая жидкость не проходит через мокрый скруббер, и, таким образом, насос остановлен, расход на высоте размещения каждой из распылительных форсунок (I-VI) равен нулю и, следовательно, общий расход на высоте входного отверстия мокрого скруббера также равен нулю.

[0024] Система может содержать систему мониторинга выброса выхлопных газов, предназначенную для подачи сигнала тревоги в случае превышения отношением SO₂/CO₂ в выхлопных газах предела сигнала тревоги.

Пример

[0025] На фиг. 2 показана приведенная в качестве примера программная логика устройства управления процессом для определения общего расхода Q_tot промывочной жидкости на входном отверстии (2) для выхлопных газов приведенной в качестве примера системы мокрого скруббера, показанной на фиг. 1. Как показано на фиг. 2, самая верхняя активная распылительная форсунка представляет собой первую распылительную форсунку (I). Давление, измеренное снаружи трубы (1) скруббера до клапана, управляющего первой распылительной форсункой (I) (I_Pressure), составляло 2,1 бар. Также были открыты и, таким образом, активны вторая, пятая и шестая распылительные форсунки (II, V и VI).

Расход Q_ind на высоте размещения разных отдельных распылительных форсунок следующий:

- распылительная форсунка I: 1550 × √(2,1-0,4)=2020,95 л/мин или 121,2572 м³/ч;

- распылительная форсунка II: 2552 × √(2,1-0,4+0,1)=3423,87 л/мин или 205,432 м³/ч;

- распылительная форсунка V: 1752 × √(2,1-0,4+0,8185)=2780,39 л/мин или 166,8231 м³/ч;

- распылительная форсунка VI: 1752 × √(2,1-0,4+0,9085)=2829,63 л/мин или 169,7777 м³/ч.

Общий расход Q_tot промывочной жидкости на входном отверстии скруббера (O_Flow) представлял собой сумму отдельных расходов Q_ind по распылительным форсункам, составляющую (121,2572+205,432+166,8231+169,7777) м³/ч или 663 м³/ч.

Реферат

Настоящее изобретение относится к системе и способу определения общего расхода Qtotпромывочной жидкости на входном отверстии для промывочной жидкости установки для очистки выхлопных газов, установленной на морском судне, причем установка для очистки выхлопных газов содержит трубу скруббера и две или более распылительные форсунки, установленные на различных уровнях высоты в трубе скруббера, выполненные с возможностью распыления промывочной жидкости в выхлопные газы, находящиеся в трубе скруббера, и управляемые посредством клапана, выполненного с возможностью открывания и закрывания соответствующей распылительной форсунки. Система содержит по меньшей мере один датчик давления, предназначенный для измерения давления Р снаружи трубы скруббера до клапана, управляющего самой верхней активной распылительной форсункой, и устройство управления процессом, вычисляющее общий расход Qtotпромывочной жидкости на входном отверстии для выхлопных газов установки для очистки выхлопных газов за счет суммирования расхода Qindпромывочной жидкости, протекающей через каждое из отдельных активных распылительных сопел. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула