CN109368745A - 一种船舶电解压载水处理***除氢装置 - Google Patents
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Abstract
一种船舶电解压载水处理装置除氢装置,首先将海水电解装置排放的电解液在气液分离单元进行气液分离,然后将分离出的氢气用干燥器进行干燥,最后将干燥后的混合气送入CuO反应器。本发明的技术效果是:本发明将压载水处理***电解装置运行时,电解产生的电解液首先进行气液分离、干燥后通入CuO反应器进行氧化还原反应,生成还原Cu和水,以达到除去氢气的目的。还原Cu和H2O又极易氧化生成CuO,以达到循环利用的目的。有效处理了副产物‑氢气,保证了船舶安全,设备简单,成本低,且无需安装较长的排氢管道,降低了泄漏风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶电解压载水处理装置运行过程中带有危害船舶正常航行的易燃易爆副产品氢气的处理装置。
背景技术
IMO于2004年采纳了《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》,《公约》规定:(1)每m3排放的压载水中最小尺寸≥50μm的存活生物少于10个;(2)排放的压载水中最小尺寸<50μm但>10μm的存活生物每ml少于10个;(3)每100ml压载水中的有毒霍乱弧菌(O1和O139)必须小于1cfu;(4)每100ml压载水中的大肠杆菌必须少于250cfu;(5)每100ml压载水中的肠道球菌必须少于100cfu。公约将在获得30个成员国、占全球35%商船船队吨位批准后的12 个月内生效。
2018年6月,卡塔尔已经批准加入国际海事组织的压载水管理公约,成为第68个加入压载水管理公约的国家。
此次卡塔尔的签约加入,也代表了加入该公约的全球商船船队吨位已超过了75%。
2016年9月8日,随着芬兰的批准加入,压载水管理公约达到生效条件,并于2017年9月8日生效执行。根据国际海事组织 (IMO)海上环境保护委员会第71次会议的决定,2017年9月8日及以后的新建船舶应自交船日期时符合D-2压载水处理排放标准,2017年9月8日以前建造的船舶需要在2019年9月8日及以后的首次国际防止燃油证书(IOPP)换证时符合D-2压载水处理排放标准, 但2014年9月8日至2017年9月7日期间完成IOPP换证的现有船舶,如果选择在2017年9月8日~2019年9月7日期间提前换证,则在此次换证时就应符合D-2标准。
目前船舶电解压载水处理装置运行过程中带有危害船舶正常航行的易燃易爆副产品氢气的产生。如果不对产生的氢气进行处理,直接通过压载管线打入船舶压载舱内,压载管线和压载舱内存在氢气聚集的风险,有较大安全隐患;现行通常采用稀释的方法将氢气稀释至安全浓度后通过大口径排氢风道将危险气体排至船舶主甲板上,该方法可以保证船舶机舱安全,但稀释风机风量大,排氢管道较长,在实现上安装复杂,成本较高。
发明内容
本发明的目的就是提供一种船舶电解压载水处理过程副产物氢气的处理装置,以解决现有技术存在的需要用风机稀释分离出的氢气,并通过大口径管道排放到船舶主甲板以上,设备成本高,安装难度大,且排氢管路较长,存在泄漏的风险的问题。
本发明的技术方案是:一种电解法船舶压载水处理过程副产物氢气的处理装置,其特征在于,该处理流程是:首先将海水电解装置排放的电解液进行气液分离,然后将分离出的氢气进行干燥,再将干燥纯净的氢气通入反应器,最后通过与反应器中CuO在加热条件进行的氧化还原反应除去氢气。
所述的反应器中的电阻加热装置能够在5分钟之内将反应器中的温度加热到250℃左右,误差±1℃,并能维持恒定。
一种实施所述的船舶电解压载水管理***除氢装置,其特征在于:首先将海水电解装置(电解槽)排放的电解液进行气液分离,然后将分离出的氢气进行干燥,最后将干燥后的氢气通入反应器进行反应除氢,反应器除氢的主要机理是利用了氢气的还原化学特性进行氧化还原反应,H2+CuO=Cu+H2O(需要加热)生成还原Cu和水,以达到除去氢气的目的。还原Cu和H2O又极易氧化生成CuO,这样以达到循环利用的目的。
所述的船舶电解压载水处理过程副产物氢气的除去装置,其特征在于,反应器中氧化铜(CuO)温度能够通过电阻加热的方式使得放置在反应器中的氧化铜(CuO)粉末的电阻模块恒温在250摄氏度。
所述的船舶电解压载水处理过程除氢装置,其特征在于,包括依次连接的气液分离装置、反应器,海水电解槽排放电解液的出口与除氢装置的入口连接,除氢装置的氢气的出口与气液分离单元的入口连接,该气液分离单元的气体出口与反应器单元的入口连接,在该反应单元设有电阻加热装置以及氢气浓度传感器和温度传感器。
所述的气液分离装置由旋风分离器和缓冲罐以及气体干燥装置组成,旋风分离器的底端与缓冲罐的顶端连接,在该缓冲罐的一侧装有液位计,在该缓冲罐的底部设有液体出口。气液分离装置的出口端设有干燥水蒸气的干燥装置以保证通入到反应单元的氢气为干燥洁净的氢气。
所述的反应器内设有电阻加热装置,使得通入干燥和纯净的氢气以及放置在反应器中的CuO粉末能够达到发生氧化还原反应的最佳温度,并且保持该温度恒定可调,以适应不同浓度的氢气与CuO的反应。
所述的反应器内部电阻加热装置自带温度实时监测传感器和温度条件装置,能够精确调控温度和实时监测温度。
所述的除氢装置上部有液位传感器,排放口有泵将电解液体抽出和另外设有安全阀门和与安全阀相连接的回流装置,另外还设有泄放装置。
所述的气液分离单元顶部出口、反应器和除氢装置的顶部装有检测罩,该检测罩为底部开口结构,在该检测罩内的顶部装有氢气探头。
本发明的技术效果是:本发明将压载水处理***电解装置运行时,电解产生的电解液首先进行气液分离、预处理后直接燃烧,不仅有效处理了副产物-氢气,保证了船舶安全,而且通过热量回收,提高了电解装置的效率,与现有船舶机舱内电解法压载水处理工艺流程相比,设备简单,成本低,且无需安装较长的排氢管道,降低了泄漏风险。
附图说明
图1是本发明的氢气处理装置的构成示意图。
具体实施方式
参见图1,本发明是一种船舶电解压载水管理***处理过程副产物氢气的处理装置,其特征在于,包括依次连接的电解槽1、除氢装置2、气液分离装置3,反应器4。现有的海水电解装置1排放(含有氢气的)电解液的出口与除氢装置2的入口连接,该除氢装置2 的上部气体出口与气液分离装置3的入口连接,气液分离装置3的出气口经过一个止回阀V2与反应器4的入口相连接。该反应器内设有电阻加热装置,温度调控装置,以及温度实时监测传感器。图中依次连接在海水引入管道的自动阀门V1是海水电解装置1的配套装置,属于常规技术。止回阀V2,,反应器上部氢气传感器GS2,除氢装置上部流量计LS1,流量计3和压力计4是海水电解装置2的配套装置,属于常规技术。
所述的除氢装置2由除氢装置上部的氢气传感器GS1,除氢装置的以及以离心泵P为核心的电解液抽离***,和以带有LT1液位计的自动阀门V8和泄放阀V7为核心的排污***组成。除氢装置中的电解液依次经过自动阀V3,到达离心泵P,再依次经过止回阀V4,带有压力传感器PT的自动阀V5,经过排除口将电解液排除,若压力传感器PT监测到离心泵所带来的瞬时压力过大,为了避免对后续管路的不良影响,此时安全阀V6打开,电解液经过回流管路重新回流进入电解装置2,充分保证除氢装置的效率与操作安全性。
本发明在工作时,从海水电解装置1排放的含有氢气的电解液通过除氢装置2,上部的氢气通过管路进入到气液分离装置3,进行干燥和气液分离,得到纯净的氢气。下部的电解液通过抽离***进行排放。气液分离、干燥后的氢气通入CuO反应器进行氧化还原反应,生成还原Cu和水,以达到除去氢气的目的。还原Cu和H2O又极易氧化生成CuO,以达到循环利用的目的。有效处理了副产物-氢气,保证了船舶安全,设备简单,成本低,且无需安装较长的排氢管道,降低了泄漏风险。同时在反应器内设置有电阻加热装置,温度调控装置,以及温度实时监测传感器,当反应器上部的氢气传感器 GS2监测到不同的氢气浓度时候,反应器内的温控装置会根据氢气的浓度选择最佳的反应温度,已达到最佳除氢反应条件的目的。当检测到有氢气泄漏时触发报警并停机,充分保证了船舶机舱内的安全。
Claims (8)
1.一种船舶电解压载水管理***除氢装置,其特征在于:首先将海水电解装置(电解槽)排放的电解液进行气液分离,然后将分离出的氢气进行干燥,最后将干燥后的氢气通入反应器进行反应除氢,反应器除氢的主要机理是利用了氢气的还原化学特性进行氧化还原反应,H2+CuO=Cu+H2O(需要加热)生成还原Cu和水,以达到除去氢气的目的。还原Cu和H2O又极易氧化生成CuO,这样以达到循环利用的目的。
2.根据权利要求1所述的船舶电解压载水处理过程副产物氢气的除去装置,其特征在于,反应器中氧化铜(CuO)温度能够通过电阻加热的方式使得放置在反应器中的氧化铜(CuO)粉末的电阻模块恒温在250摄氏度。
3.一种实施权利要求1所述的船舶电解压载水处理过程除氢装置,其特征在于,包括依次连接的气液分离装置、反应器,海水电解槽排放电解液的出口与除氢装置的入口连接,除氢装置的氢气的出口与气液分离单元的入口连接,该气液分离单元的气体出口与反应器单元的入口连接,在该反应单元设有电阻加热装置以及氢气浓度传感器和温度传感器。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述的气液分离装置由旋风分离器和缓冲罐以及气体干燥装置组成,旋风分离器的底端与缓冲罐的顶端连接,在该缓冲罐的一侧装有液位计,在该缓冲罐的底部设有液体出口。气液分离装置的出口端设有干燥水蒸气的干燥装置以保证通入到反应单元的氢气为干燥洁净的氢气。
5.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,在所述的反应器内设有电阻加热装置,使得通入干燥和纯净的氢气以及放置在反应器中的CuO粉末能够达到发生氧化还原反应的最佳温度,并且保持该温度恒定可调,以适应不同浓度的氢气与CuO的反应。
6.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述的反应器内部电阻加热装置自带温度实时监测传感器和温度条件装置,能够精确调控温度和实时监测温度。
7.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述的除氢装置上部有液位传感器,排放口有泵将电解液体抽出和另外设有安全阀门和与安全阀相连接的回流装置,另外还设有泄放装置。
8.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述的气液分离单元顶部出口、反应器和除氢装置的顶部装有检测罩,该检测罩为底部开口结构,在该检测罩内的顶部装有氢气探头。
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