船舶发动机排气污染、综合污水、生活垃圾处理系统技术方案

一种专为“南水北调”、海洋船舶量身定制的污染处理系统，其混凝沉淀、高压柱塞计量泵、膨胀节中(360～600度的高温2～4Mpa的高压)安装输水嘴、排烟气管中安装风机、排烟气管切向连接除尘器的“水幕除尘”技术；研发的冷却水套、抽屉式烘干斗和压力锅盖密封碟装置、高导热系数材料平台、同心圆升温套、曲折隔板结构的焚烧炉、大小夹板法兰，使得船舶发动机排气废热能在处理船舶综合污水、粪便污泥、生活垃圾的同时处理上清液、又处理发动机排气污染，一举三得。使之海洋、长江船舶适航状态零排放，“南水北调”船舶正常适航状态零排放，杜绝“南水北调”船舶向水体排污；本发明专利技术兼具占地面积小，耗能少、投资、运营成本低、全自动封闭运行、清洁卫生无泄漏、无异味、无二噁英污染等优点，对船舶污染处理“一网打尽”。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境工程和船舶工程
，尤其涉及船舶发动机排气污染、粪便等综合污水污染、生活垃圾污染的处理系统领域。
技术介绍
工业污染、城市、大气、农田地表水和船舶污染是江河湖海水质污染的几大源头，而船舶污染是其最直接的污染源，污染种类有发动机排气污染、洗浴、洗涤、餐厨污水、粪便及冲洗水污染和舱底油污水污染、固体废弃物污染；这么多污染处理确非易事，现在却面临船身处理塲地狭小、飘泊不定、处理系统的投资、耗能、运营成本都不能高，为避免污水污物高温盛夏产生二恶英等腐臭气体，危害船员健康，系统必须自动化操作封闭运行，由于单船每天的污水污物量不大，需要处理设备的微型化；签约国政府的推动及管理措施的落实、船东的环保意识、系统的技术先进、经济可行是船舶污染处理的重要保证，毋庸讳言，处理系统的“零排放”是重要的保证。船舶发动机排气既是污染、又是宝贵的热能，约占整个发动机燃油能量的18％！可回收部分约占整个燃油能量的12％、发动机有效功率的1/4！以小型6160增压增速柴油机指示功率185kw计算，回收功率达185*90％*12％＝19.98kw；近二、三十年来，国内外专家学者对船舶发动机的排气废热能利用的研究方向集中在废热制冷的溴化锂吸收式制冷机和热管、热泵、海水淡化、发电等方面，这么一宗大量的无偿提供的资源，国内外尚未切实的应用在船舶污染处理上，专利技术人的201320287613.9“船舶污染处理系统及其配备的排气蒸发装置和焚烧炉”走出创新的一步。随着改革开放以来最严的“中华人民共和国大气污染防治法”从2016年1月1日起执行，船舶发动机排气污染处理终于被提上议事日程；专利技术人的“船舶发动机排气污染、综合污水、生活垃圾处理系统”201610040648.0、201620056475.7，在完善船舶发动机的排气废热能处理船舶综合污水、生活垃圾的同时，处理发动机排气污染走出创新的又一步。
技术实现思路
为了解决船舶发动机排气污染、综合污水、粪便、生活垃圾污染的处理问题，本专利技术提供这样一种系统，它有以下内容：系统研制了输送上清液的高压柱塞计量泵和输送粪便污泥的柱塞计量泵。混沉罐将综合污水处理成弱碱性上清液和污泥；弱碱性上清液(或者还加上尿素或氨水)经柱塞计量泵、输水嘴压入排烟气管(烟囱或发动机排气管)的膨胀节中，输水嘴口只能设置在紧靠发动机排气管的膨胀节内壁的位置，在360～600度的高温、2～4Mpa的高压下，压进烧得暗红色发动机排气管内的上清液会瞬间汽化，水在细长的输水嘴管内瞬间汽化很危险，也无需“雾化器”，膨胀节中“灼热、高压、脉动、旋转、扩散、收缩”的气流加上在高温条件下分子激烈的布朗运动会帮你形成各向均匀的湿气流，会帮你雾化得很好，雾化器根本没有用！除非象柴油机高压直喷油泵油嘴那样14～18MPa压力或电控高压共轨160～200MPa压力的雾化，但那对柴油的洁净要求高，也不适用于水、不经济。上清液在灼热、高压、脉动、旋转、扩散、收缩的气流中，分离、蒸发、氧化、粘附烟尘，再由风机加速、切向进入除尘器，清气上排、烟尘粘附在除尘器内壁、下降排放，形成事实上的水幕除尘。用什么泵将粪便、污泥压入烘干斗？特别是用什么泵将上清液压入摄氏360～600度、压力2～4Mpa的船舶发动机排气管中？从201320287613.9…来看，齿轮泵、螺杆泵、多排柱塞计量泵都曾经是选项，经过反复的计算、比较，设计、选用了高压柱塞计量泵；泵是往复运动的部件，发动机排气废热能处理上清液的工作效率、要求活塞以很快的速度完成向后抽吸上清液的快动作、再以很慢的速度完成向前推挤上清液的慢动作，这样的驱动又有了机械变速往复装置、伺服电机、步进电机几项选择，经反复论证、设计、试验，也有花几千元订购的步进电机不能用交了“学费”的；现在“船舶发动机排气污染、综合污水、生活垃圾处理系统”样机配备的“高压柱塞计量泵”由步进电机驱动，达到了“抽吸动作很快、推挤动作很慢”的功能要求，“活塞往复运动、活塞杆旋转运动”又适应了步进电机驱动的特点；功能还要求“高压柱塞计量泵”的出水口压力必须高于2～4Mpa，这就需要选择合适的步进电机功率、合适的活塞截面积和出水口截面积之比。混沉罐底的污泥和便器中的粪便汇入污泥粪便罐、经柱塞计量泵连续定量的泵入烘干斗进料管；烘干斗进料管上部连接压缩空气管以防堵塞、下部穿过冷却水套以防烧结；烘干斗进料管和生活垃圾进口管管口正对着烘焚箱中的烘干斗，污泥、粪便、生活垃圾经管口落入烘干斗中不断的被加热成无机的灰烬，蒸发出的有机气体不断的从烘焚箱中的升温套进气口进入升温套、环绕排烟气管外圆继续升温后、从升温套排气口排出，进入曲折、隔板结构的焚烧炉，由电热元件进一步升温至800度对其脱臭、氧化、分解，然后冷却、排放，尽量多的利用了废热能；为方便排烟气管在烘焚箱的安装、密封，排烟气管的烘焚箱段设计了小、大夹板法兰；烘焚箱内设置了抽屉式结构的烘干斗、面板、后板、密封碟、压力锅盖结构几道密封；抽屉式烘干斗的底板与排烟气管的上部相切，相切以外的部分、由高导热系数材料填充、形成倒梯形结构的高导热系数材料平台，增加对烘干斗的热传递。技术方案为达到上述目的，本专利技术的技术方案是，污水罐通过水泵、止回阀，切向连通装有加药罐及电磁阀的混沉罐，混沉罐下部的一端通过电磁阀连接由步进电机驱动的“抽吸动作很快、推挤动作很慢、活塞往复运动、活塞杆旋转运动”的柱塞计量泵，柱塞计量泵通过止回阀连接输水嘴，排烟气管上装有膨胀节，输水嘴置于摄氏360～600度、压力2～4Mpa的膨胀节或排烟气管中，排烟气管中安装或不装风机，排烟气管末端切向连通圆筒形的除尘器上部，除尘器中设置的同心圆隔尘圆筒延伸向上、连通顶部设置的除尘器排气口，除尘器底部设置除尘器出灰口；混沉罐下部的另一端通过电磁阀连接污泥粪便罐，便器通过止回阀也连接污泥粪便罐，污泥粪便罐连接另一只柱塞计量泵，柱塞计量泵连接的烘干斗进料管向上连接电磁阀、压缩空气管，向下通过冷却水套进入烘焚箱；烘干斗进料管和生活垃圾进口管管口正对着烘焚箱中的烘干斗，冷却水套内设置了溢流堰；烘焚箱下部中心线两端外壳上的圆孔、螺栓孔，烘干斗一端的圆孔、螺栓孔与小夹板法兰的相同，焚烧炉一端的圆孔、螺栓孔与大夹板法兰的相同；小夹板法兰的外圆、略小于大夹板法兰的内圆；排烟气管的一截、一端焊接小夹板法兰、另一端焊接大夹板法兰，焊接小夹板法兰的一端从焚烧炉一端的大夹板法兰的圆孔中水平或倾斜穿进、紧贴在烘干斗一端烘焚箱壳的内壁上、壳的内外壁都加上垫床，小夹板法兰与壳外的排烟气管上焊接的小夹板法兰用螺栓旋紧、密闭；同时，大夹板法兰紧贴在焚烧炉端的烘焚箱的壳外，壳的内外壁都加上垫床、与烘焚箱壳内套在排烟气管上的一片大夹板法兰用螺栓旋紧、密闭；烘焚箱内设置了抽屉式结构的烘干斗，烘干斗由面板、后板、底板、两侧板构成，后板的上部及两侧有边框，在烘干斗拉出清灰时，挡住烘干斗和抽屉孔间的空隙隔热；面板为圆片状，运行时，面板紧贴在抽屉式烘干斗的抽屉口上；压力锅盖螺旋扣压在压力锅口上，压力锅口直径比面板直径稍大，焊接在烘焚箱壳上，压力锅盖中心小孔上焊有螺帽，调节螺栓穿过螺帽，其下部与密封碟内底的扣状结构活动连接，密封碟的外圆锥面与压力锅口由于调节螺栓的压力形成一道密封圈，密封碟的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶发动机排气污染、综合污水、生活垃圾处理系统，它包括污水罐、水泵、止回阀、混沉罐、电磁阀、柱塞计量泵、输水嘴、排烟气管(烟囱或发动机排气管)、膨胀节、除尘器、除尘器排气口、除尘器出灰口、污泥粪便罐、便器、烘干斗进料管、冷却水套、烘焚箱、压缩空气管、溢流堰、烘干斗、小夹板法兰、焚烧炉、大夹板法兰、面板、后板、底板、两侧板、压力锅盖、压力锅口、调节螺栓、密封碟、弹簧片、高导热系数材料平台、生活垃圾进口管、升温套、升温套进气口、升温套出气口、焚烧炉连通孔、电热元件、热电偶、焚烧炉排气管，其特征是，污水罐连通水泵、止回阀，进切向连通装有加药罐及电磁阀的混沉罐，混沉罐下部的一端通过电磁阀连接由步进电机驱动的、“抽吸动作很快、推挤动作很慢、活塞往复运动、活塞杆旋转运动”的柱塞计量泵，柱塞计量泵通过止回阀连接输水嘴，排烟气管上装有膨胀节，输水嘴置于摄氏360～600度、压力2～4Mpa的膨胀节或排烟气管中，排烟气管中安装或不装风机，排烟气管末端切向连通圆筒形的除尘器上部，除尘器中设置的同心圆隔尘圆筒延伸向上、连通顶部设置的除尘器排气口，除尘器底部设置除尘器出灰口；混沉罐下部的另一端通过电磁阀连接污泥粪便罐，便器通过止回阀也连接污泥粪便罐，污泥粪便罐连接另一只柱塞计量泵，柱塞计量泵连接的烘干斗进料管向上连接电磁阀、压缩空气管，向下通过冷却水套进入烘焚箱；烘干斗进料管和生活垃圾进口管管口正对着烘焚箱中的烘干斗，冷却水套内设置了溢流堰；烘焚箱下部中心线两端外壳上的圆孔、螺栓孔，烘干斗一端的圆孔、螺栓孔与小夹板法兰的相同，焚烧炉一端的圆孔、螺栓孔与大夹板法兰的相同；小夹板法兰的外圆、略小于大夹板法兰的内圆；排烟气管的一截、一端焊接小夹板法兰、另一端焊接大夹板法兰，焊接小夹板法兰的一端从焚烧炉一端的大夹板法兰的圆孔中水平或倾斜穿进、紧贴在烘干斗一端烘焚箱壳的内壁上、壳的内外壁都加上垫床，小夹板法兰与壳外的排烟气管上焊接的小夹板法兰用螺栓旋紧、密闭；同时，大夹板法兰紧贴在焚烧炉端的烘焚箱的壳外，壳的内外壁都加上垫床、与烘焚箱壳内套在排烟气管上的一片大夹板法兰用螺栓旋紧、密闭；烘焚箱内设置了抽屉式结构的烘干斗，烘干斗由面板、后板、底板、两侧板构成，后板的上部及两侧有边框，在烘干斗拉出清灰时，挡住烘干斗和抽屉孔间的空隙隔热；烘干斗面板为圆片状，运行时，面板紧贴在抽屉式烘干斗的抽屉口上，压力锅盖螺旋扣压在压力锅口上，压力锅口直径比烘干斗面板直径稍大，焊接在烘焚箱壳上，压力锅盖中心小孔上焊有螺帽，调节螺栓穿过螺帽，其下部与密封碟内底的扣状结构活动连接，密封碟的外圆锥面与压力锅口由于调节螺栓的压力形成一道密封圈，密封碟的外底压在烘干斗面板的弹簧片上使圆形的烘干斗面板边框紧贴在烘焚箱外壳上，以此形成运行中的二道密封；由耐高温钢管制成的排烟气管的一截、一端焊接小夹板法兰、另一端焊接大夹板法兰，水平或斜置在烘焚箱中，抽屉式烘干斗设置在小夹板法兰的一端、底板与排烟气管的上部相切，相切以外的部分、由高导热系数材料填充、形成倒梯形结构的高导热系数材料平台，抽屉式烘干斗置于此平台上可以来回抽动，抽屉式烘干斗的上方，设置了生活垃圾进口管、烘干斗进料管；大夹板法兰一端的排烟气管的部分圆周上，装有比排烟气管直径稍大的同心圆的升温套，升温套的两端面圆环的内圆与排烟气管焊接；排烟气管外圆上部沿轴向设置了曲折、隔板结构的焚烧炉，焚烧炉内安装了电热元件、热电偶；焚烧炉的两端面圆环的内圆与排烟气管焊接，焚烧炉的两侧面下部与排烟气管焊接；当排烟气管直径较小时，焚烧炉与升温套连环成一周、焚烧炉的两侧面中部与同心圆的升温套焊接；当排烟气管直径较大时，焚烧炉的一侧中部与同心圆升温套焊接，同心圆升温套的另一侧下部与排烟气管焊接；升温套、焚烧炉共同构成一个对外封闭而又互相连通的通道；升温套上设置了升温套进气口、升温套出气口也就是焚烧炉的进气口，焚烧炉内部设置了焚烧炉连通孔，焚烧炉排气管从安装在顶部的冷却水套中穿出；整个船舶污染处理系统由计算机控制，安装或不装在线监测。...

【技术特征摘要】
2016.01.18 CN 20161004064801.一种船舶发动机排气污染、综合污水、生活垃圾处理系统，它包括污水罐、水泵、止回阀、混沉罐、电磁阀、柱塞计量泵、输水嘴、排烟气管(烟囱或发动机排气管)、膨胀节、除尘器、除尘器排气口、除尘器出灰口、污泥粪便罐、便器、烘干斗进料管、冷却水套、烘焚箱、压缩空气管、溢流堰、烘干斗、小夹板法兰、焚烧炉、大夹板法兰、面板、后板、底板、两侧板、压力锅盖、压力锅口、调节螺栓、密封碟、弹簧片、高导热系数材料平台、生活垃圾进口管、升温套、升温套进气口、升温套出气口、焚烧炉连通孔、电热元件、热电偶、焚烧炉排气管，其特征是，污水罐连通水泵、止回阀，进切向连通装有加药罐及电磁阀的混沉罐，混沉罐下部的一端通过电磁阀连接由步进电机驱动的、“抽吸动作很快、推挤动作很慢、活塞往复运动、活塞杆旋转运动”的柱塞计量泵，柱塞计量泵通过止回阀连接输水嘴，排烟气管上装有膨胀节，输水嘴置于摄氏360～600度、压力2～4Mpa的膨胀节或排烟气管中，排烟气管中安装或不装风机，排烟气管末端切向连通圆筒形的除尘器上部，除尘器中设置的同心圆隔尘圆筒延伸向上、连通顶部设置的除尘器排气口，除尘器底部设置除尘器出灰口；混沉罐下部的另一端通过电磁阀连接污泥粪便罐，便器通过止回阀也连接污泥粪便罐，污泥粪便罐连接另一只柱塞计量泵，柱塞计量泵连接的烘干斗进料管向上连接电磁阀、压缩空气管，向下通过冷却水套进入烘焚箱；烘干斗进料管和生活垃圾进口管管口正对着烘焚箱中的烘干斗，冷却水套内设置了溢流堰；烘焚箱下部中心线两端外壳上的圆孔、螺栓孔，烘干斗一端的圆孔、螺栓孔与小夹板法兰的相同，焚烧炉一端的圆孔、螺栓孔与大夹板法兰的相同；小夹板法兰的外圆、略小于大夹板法兰的内圆；排烟气管的一截、一端焊接小夹板法兰、另一端焊接大夹板法兰，焊接小夹板法兰的一端从焚烧炉一端的大夹板法兰的圆孔中水平或倾斜穿进、紧贴在烘干斗一端烘焚箱壳的内壁上、壳的内外壁都加上垫床，小夹板法兰与壳外的排烟气管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞麟，
申请(专利权)人：张瑞麟，
类型：发明
国别省市：江苏;32