[发明专利]尾气分析装置及方法

说明书

本申请是关于一种尾气分析装置及方法。包括：采样泵实时采集船舶尾气，船舶尾气进入预处理单元进行预处理，将船舶尾气中的颗粒物、有机物除掉，并对船舶尾气进行水处理；温湿度传感器实时检测经过预处理的船舶尾气的温度和湿度，观察温湿度传感器实时检测到的温度和湿度是否达到预处理标准，若达到标准，则船舶尾气进入气体分析单元；若没达到处理标准，则船舶尾气通过PID控制单元再次进行预处理，直至船舶尾气温度和湿度达标后，船舶尾气进入气体分析单元进行气体分析，最后计算出燃油的硫含量。

技术领域

本申请涉及一种防污染技术领域，尤其涉及一种尾气分析装置及方法。

背景技术

2022年船舶排放碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）分别占各自总排放量的20%、30%、25%。国家早在2013年就将船舶排放污染控制纳入行动计划，但一直到现在也没有很好地监管手段。

现有技术采用光谱法测量尾气中的SO2和CO2的浓度，从而通过计算可以得到燃油的含硫量。该方法在实际操作中存在如下问题：

1、船舶尾气中的成分复杂多样，包含了大量的有机气体，极易出现互相干扰的情况。

2、船舶排出的尾气具有高温高湿特性，容易出现SO2结晶影响硫含量的准确测量。

针对现有技术存在的上述问题，本申请提出了一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

为了克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种尾气分析装置及方法。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种尾气分析装置，包括：

采样泵，用于采集船舶尾气；

气体分析单元，用于对所述船舶尾气进行分析；

预处理单元，用于控制所述船舶尾气的温度和湿度；

温湿度传感单元，用于检测经过所述预处理单元处理后的船舶尾气的温度和湿度；

控制单元，当上述温湿度传感单元检测到经过所述预处理单元处理后的船舶尾气的温度大于温度预设阈值和/或船舶尾气的湿度大于湿度预设阈值时，所述控制单元通过模糊自适应PID算法控制所述预处理单元的进气流量和/或制冷功率，使得所述预处理单元处理后的船舶尾气的温度低于所述温度预设阈值且湿度低于所述湿度预设阈值；

当所述船舶尾气的温度低于所述温度预设阈值且湿度低于所述湿度预设阈值时，所述气体分析单元对所述船舶尾气进行分析。

进一步的，所述气体分析单元为高温伴热的光谱分析模块，采用光谱法测量船舶尾气中的SO2和CO2的浓度。

进一步的，所述船舶尾气中的各个种类气体浓度通过如下公式计算获得：

式中，V表示实时信号，V₀表示零气信号，B(Q，T) 表示流量和温度补偿矩阵，k表示标定系数，表示任一种类型的气体浓度。

进一步的，所述控制单元通过如下公式计算获得燃油的含硫量：

式中，m(s)表示燃油中所含硫的质量，m(fuel)表示燃油中燃料的质量，表示船舶尾气中实际含有的SO₂的浓度，表示空气中本身含有的SO₂的浓度，表示船舶尾气中实际含有的CO₂的浓度，表示空气中本身含有的CO₂的浓度。

进一步的，所述预处理单元包括：

颗粒物处理模块，用于处理所述采样烟气中的颗粒物；

有机物处理模块，用于处理所述采样烟气中的有机物；

水处理模块，用于控制所述船舶尾气的温度和湿度，所述水处理模块为变频压缩机或半导体制冷器。

进一步的，所述控制单元通过模糊自适应PID算法控制所述水处理模块的进气流量和所述水处理模块的制冷功率。