技术领域
[0001] 本实用涉及一种船舶发动机排气污染物中NOx的在线测量装置。
背景技术
[0002] 船舶运输工业发展迅速,成为物流的主
力，2015年全国港口完成货物吞吐量107.8亿吨，其中外贸吞吐量达30.6亿吨，分别是1978年的38和51倍，港口吞吐量连续多年保持世界第一。
[0003] 但是船用柴油机尾气排放：排放物危害大、
排放量大、污染严重。船机排气中含有一
氧化
碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、颗粒物等排气污染物。美国国家环保局将柴油机排放的40多种化合物列入了“危险空气污染物清单”(HAPs)，如：甲
醛、乙醛、 1,3－丁二烯、苯、多环芳
烃类和砷、铅、汞、锰等金属的化合物。
[0004] 在相关法规中，对于环保要求，国家法律、法规提高了NOx排放要求。例如大气污染防治法》等一系列相关法律法规正式实施，环境保护部正式发布《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》(GB15097-2016)。
[0005] 但是船舶尾气治理技术研究现状：国外垄断、国内空白。因国内船舶尾气治理的标准和技术落后，和发达国家相比，GB15097-2016的第一阶段和目前欧洲实施的标准相当，第二阶段和美国第三阶段实施的标准相当。
[0006] 柴油机所使用的柴油含有大量高燃点的油类物质，致使其在柴油机
气缸内燃烧远远没有轻油彻底、这就造成尾气中含有大量有毒有害物质，包含
一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物，甚至还有尚未燃烧的微液滴油类和类
沥青的物质。通常所说的氮氧化物 (NOx)主要包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等几种。这些氮氧化物的危害主要包括:①NOX对人体及动物的致毒作用；②对
植物的损害作用；③NOX是形成酸雨、酸雾的主要原因之一；④NOX与碳氢化合物形成光化学烟雾；⑤NOX亦参与臭氧层的破坏。
[0007] (1)对动物和人体的危害
[0008] N0对血红蛋白的亲和力非常强，是氧的数十万倍。一旦NO进入血液中，就从氧化血红蛋白中将氧驱赶出来，与血红蛋白牢固地结合在一起。长时间暴露在1～1.5mg/ l的NO。环境中较易引起支气管炎和
肺气肿等病变.这些毒害作用还会促使早衰、支气管上皮细胞发生淋巴组织增生，甚至是肺癌等症状的产生。
[0009] (2)形成光化学烟雾
[0010] N0排放到大气后有助于形成O3。，导致光化学烟雾的形成NO+HC+O2+阳光 NO2+O3(光化学烟雾)这是一系列反应的总反应。其中HC为碳氢化合物，一般指 VOC(volatile organic compound)。VOC的作用则使从NO转变为NO2时不利用O3，从而使O3富集。光化学烟雾对
生物有严重的危害，如1952年发生在美国洛杉矶的光化学烟雾事件致使大批居民发生眼睛红肿、咳嗽、喉痛、
皮肤潮红等症状，严重者心肺衰竭，有几百名老人因此死亡。该事件被列为世界十大环境污染事故之一。
[0011] (3)导致酸雨酸雾的产生
[0012] 高温燃烧生成的NO排人大气后大部分转
化成NO，遇
水生成HNO3、HNO2，并随雨水到达地面，形成酸雨或者酸雾。
[0013] (4)破坏臭氧层
[0014] N2O能转化为NO，破坏臭氧层，其过程可以用以下几个反应表示：
[0015] N2O+O→N2+O2，N2+O2→2NO NO+O3→NO2+O2， NO2+O→NO+O2 O3+0→2O2[0016] 上述反应不断循环，使O3分解，臭氧层遭到较大的破坏。实用新型内容
[0017] 本实用新型为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。
[0018] 一种船舶发动机排气污染物中NOx的在线测量装置，包括尾气排放管、尾气预处理装置、加热取样管路、转化器、氮氧化物气体分析仪、冷凝槽和压力调节
阀，所述尾气排放管上固定安装二套尾气预处理装置，尾气预处理装置的末端通过加热取样管路与第二选择阀的第一端口相连，第二选择阀的第二端口通过转化器与冷凝槽的进气口相连，冷凝槽的出气口通过
截止阀与氮氧化物气体分析仪的进气口相连，氮氧化物气体分析仪的出气口与第一流量计的进气端相连，第一流量计的出气端通大气。
[0019] 作为本实用新型进一步的方案：所述尾气预处理装置由排气
采样探头、第一选择阀、第一
过滤器、第一
温度传感器、第二过滤器和加热取样
泵组成，排气采样探头、第一选择阀、第一过滤器、第一温度传感器、第二过滤器和加热取样泵通过加热取样管路依次连接，排气采样探头固定安装在尾气排放管的内壁上。
[0020] 作为本实用新型再进一步的方案：所述第二选择阀为
四通阀，第二选择阀的第一端前设有第二温度传感器，第二选择阀的第二端后方设有压力表，第二选择阀的第三端接零气，第二选择阀的第四端接量距气。
[0021] 作为本实用新型再进一步的方案：所述转化器的进气口前端设有第一
电磁阀，转化器的出气口后端设有第二电磁阀，第一电磁阀与第二电磁阀之间通过加热取样管路连接平衡阀，转化器上设有第四温度传感器。
[0022] 作为本实用新型再进一步的方案：所述冷凝槽上设有第三温度传感器，冷凝槽的底部设有两个用于用于排除冷凝槽中的水分的拔钮阀。
[0023] 作为本实用新型再进一步的方案：所述第一选择阀的第三端通零气。
[0024] 作为本实用新型再进一步的方案：所述加热取样泵的出气端通过加热取样管路与第二流量计的进气端相连接，第二流量计的出气端通大气，加热取样泵与第二流量计之间设有压力调节阀。
[0025] 与
现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0026] 通过尾气排放管将尾气进行相应的技术处理后，使得尾气进行充分混合满足测试条件后直接经管线输送至相应的尾气分析仪器中，从而通过尾气分析仪进行检测后得出相对应的NOx浓度，这对于大部分为移动污染源柴油机来言，本实用所提供的尾气在线测量装置的结构简单、体积小、重量轻，更具备实用性。
[0027] 本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
[0028] 为了更清楚地说明本实用新型
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029] 图1是船舶发动机排气污染物中NOx的在线测量装置的结构示意图。
[0030] 图中：尾气排放管1、尾气预处理装置100、排气采样探头2、第一选择阀3、第一过滤器4、第一温度传感器5、第二过滤器6、加热取样泵7、加热取样管路8、第二温度传感器9、第二选择阀10、压力表11、第一电磁阀12、平衡阀13、转化器14、第二电磁阀 15、截止阀16、第三温度传感器17、氮氧化物气体分析仪18、第一流量计19、第二流量计20、拔钮阀21、冷凝槽22、第四温度传感器23和压力调节阀24。
具体实施方式
[0031] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0032] 请参阅图1，本实用新型实施例中，一种船舶发动机排气污染物中NOx的在线测量装置，包括尾气排放管1、尾气预处理装置100、排气采样探头2、第一选择阀3、第一过滤器4、第一温度传感器5、第二过滤器6、加热取样泵7、加热取样管路8、第二温度传感器9、第二选择阀10、压力表11、第一电磁阀12、平衡阀13、转化器14、第二电磁阀15、截止阀16、第三温度传感器17、氮氧化物气体分析仪18、第一流量计19、第二流量计20、拔钮阀21、冷凝槽22、第四温度传感器23和压力调节阀24，所述尾气排放管1上固定安装二套尾气预处理装置100，所述尾气预处理装置100由排气采样探头2、第一选择阀3、第一过滤器4、第一温度传感器5、第二过滤器6和加热取样泵7组成，排气采样探头2、第一选择阀3、第一过滤器4、第一温度传感器5、第二过滤器6和加热取样泵7通过加热取样管路8依次连接，排气采样探头2固定安装在尾气排放管1的内壁上；尾气预处理装置100的末端通过加热取样管路8与第二选择阀10的第一端口相连，第二选择阀10的第二端口通过转化器14与冷凝槽22的进气口相连，冷凝槽22的出气口通过截止阀16与氮氧化物气体分析仪18的进气口相连，氮氧化物气体分析仪18的出气口与第一流量计19的进气端相连，第一流量计19的出气端通大气，所述第二选择阀10为四通阀，第二选择阀 10的第一端前设有第二温度传感器9，第二选择阀10的第二端后方设有压力表11，第二选择阀10的第三端接零气，第二选择阀10的第四端接量距气；所述转化器14的进气口前端设有第一电磁阀12，转化器14的出气口后端设有第二电磁阀15，第一电磁阀12与第二电磁阀15之间通过加热取样管路8连接平衡阀13，转化器14上设有第四温度传感器23；所述冷凝槽22上设有第三温度传感器17，冷凝槽22的底部设有两个用于用于排除冷凝槽中的水分的拔钮阀21；所述第一选择阀3的第三端通零气；所述加热取样泵7的出气端通过加热取样管路8与第二流量计20的进气端相连接，第二流量计20的出气端通大气，加热取样泵7与第二流量计20之间设有压力调节阀24，所述测量装置，可用于对柴油机排放尾气NOx浓度进行在线的测量，反映实时检测数据；在线测量分析仪依据超高频常温超导谐振原理研发(超高频及3GHz-30GHz之间的
无线电波)，采用
专利技术以精湛工艺制造而成，是一款高规格的氮氧气分析仪，集无可匹敌的
精度、灵活性和性能于一身，能够实现对过程和安全的最优控制，提供响应速度快，测量精度高，
稳定性和重复性好。
[0033] 本实用新型的工作原理是：
[0034] 在线的测量装置分析仪探测器采常温超导
稀土金属(铋)元素高精度集成(常温超导材料即在广义常态的已知各种温度(低于材料熔点)下具有“零
电阻”特性的导体材料)， NOx传感器根据处理器发出的探测指令在探测区域形成超高常温超导谐振区(谐振即物理的
简谐振动，物体在跟偏离平衡
位置的位移成正比，且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动)，处理器以常温超导稀土金属(铋)元素固有的超高频常温超导谐振系数对一切经过此区域的气体成分进气探测分析，探测区域与被探测过程气体形成一个相对恒定的超高频常温超导谐振探测场。当NOx和O2含量在被探测区内出现时整个恒定的超高频常温谐振探测场就会被扰动，处理器就会瞬间将这种扰动
信号进行数值化分析并转换成
模拟信号输出。由于常温超导稀土金属(铋)元素固有的超高频常温超导谐振性(即超高频常温超导谐振系数)只对氮氧(NOx/O2)敏感，所以超高频常温超导谐振探测场只对NOx的微弱扰动产生信号反应。而其他气体成分则不会对气体分析产生交叉干扰，从而我们也就能在很短的时间内获取所探测NOx含量信息，为下一步工作提供了可靠的数据保障。
[0035] 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附
权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
