农村沼气安全利用报警系统结构设计

刘熠宽，夏雪雪，唐威威，崔月冬，王文和

重庆科技学院安全工程学院，重庆 401331

0 引言

目前，在沼气使用过程中安全事故主要表现是中毒、燃烧爆炸等。而泄漏是沼气工程中比较常见的问题，沼气泄漏不容易被及时发现，如果遇到明火，就很容易发生火灾甚至是爆炸；而沼气是一种混合气体，除了甲烷外还含有其他气体，其中也含有一些剧毒气体，如硫化氢等，所以在使用中如有不慎，就可能会酿成悲剧。本文设计一套沼气安全利用报警系统，在沼气池井盖、管道、厨房沼气含量和沼气池水位等处安装报警装置，实时报警以达到及时有效的防御。

1 沼气利用工艺流程

沼气在沼气池产生后，在气水分离器中分离出比较纯净的甲烷气体，然后在净化调控器里进一步净化。当池内产生沼气时，贮气间内的沼气不断增多，压力不断增高，迫使发酵间液面下降，挤压出一部分料液到水压间内。当打开炉灶时，沼气不断被消耗，贮气间的压力逐渐下降，水压间料液不断流回主池。这样，不断地产气和用气，使发酵间和出料间始终维持压力平衡地状态。沼气在压力的持续下通过管道输入用户端，进行照明、取暖、做饭和洗浴等一系列利用阶段。

2 报警系统设计

沼气使用过程中，容易发生中毒、火灾爆炸事故。目前针对农村沼气安全利用过程中的报警系统设计较少，大部分沼气利用系统中并没有设置相应的报警系统。为了保障农村复杂人员环境和素质的要求，针对沼气安全隐患设计一套完整的简易适用的农村沼气安全利用报警系统，对池内压力的监测、硫化氢的监测、沼气泄漏报警系统等方面进行安全报警，具有重要的经济社会效益和现实意义。系统设计如图1所示：

图1 报警系统设计图

1）池内压力传感报警设计

本文通过对沼气池的分析，充分利用其自身的结构，设计了一种简易的压力传感系统。沼气池的输气是通过水压间的高水位产生的压力把气体从贮气间压出，这样沼气池中本身就存在压力调控的机制，在这基础上，我们可以设计一个简易的报警装置，以起到时时监控报警的作用。具体的设计如下：在贮气间的水位上安置一个带顶针的浮力球，当池内压力过高时，水压间的水位就会上升，上升到一定高度时，顶针就会促动回路1的接通，此时高压报警启动；当水位低于一定值时，浮力球随水位下降，顶针就会促动回路2的接通，此时低压指示灯发出提示。

2）硫化氢报警系统

沼气中的硫化氢浓度可以达到4 000mg/m3。而在工业卫生上容许的硫化氢浓度仅为10mg/m3，空气中硫化氢浓度达到1 500 mg/m3～3 000mg/m3时可以致人死亡。由此可见，在沼气使用过程中对硫化氢进行检测是非常必要的。硫化氢中毒的风险主要存在于厨房之类的有限空间内，对此，在厨房这些关键处安装硫化氢报警器，当空气中的硫化氢含量超过允许值时，报警器能够及时的发出报警，从而避免事故的发生。具体设计如下：可以在外购买一个输出标准信号的硫化氢浓度传感器和一个万能输入的带触点输出的数字显示仪表控制器。将传感器输出信号接入数字显示仪表，同时再将数字仪表输出的触点信号接入报警装置。当硫化氢浓度超过一定值时，数字仪表的控制触点动作，闪光报警器开始报警。

3）沼气泄漏报警系统

沼气的主要成分是甲烷，所以对空气中甲烷浓度的监测能够起到对沼气气体泄漏的报警效果。对此市面上的一些便宜简单的甲烷报警器可以直接利用。系统设计可以参考硫化氢报警，但是，气体浓度传感器有一定的时效性，故要定期校准并更换，以免发生意外。由于甲烷比空气轻，会悬浮于天花板，故报警器应安装在低于天花板0.3m～1.2m处，距气源半径1.5m以内的合适之处。安装报警器时应当注意要避免正对炉灶的油烟、蒸汽；不要安装在通风良好处；也不要被窗帘或橱柜屏蔽隔断；尽可能远离浴室等水蒸汽较大处。

3 结论

发展沼气是我国社会主义新农村建设的一项重要措施，安全使用沼气也是保护人民群众身体健康的重要环节，因此，除了了解正确使用沼气的基本常识外，沼气安全利用报警系统又增加了安全砝码，确保人们安全放心的使用沼气进行生产和生活。本文提出的沼气安全利用报警系统是对以前的沼气使用安全现状的改进和完善，其报警信号准确，且及时高效，具有较好可靠性和安全性。

[1]张艳丽.我国农村沼气建设现状及发展对策[J].可再生能源，2004(4)：5-8.

[2]周孟津.沼气生产利用技术[M].中国农业大学出版社，1999.

[3]张倩肖，王荣鸽.论政府农业上的政策偏差及取向[J].新西部，1998.

[4]农业部农村经济研究中心.收入增长·就业转移·城镇化推进——农村经济发展面临的突出问题及政策选择思路[J].管理世界，1999(1)：181-194，206，220.

[5]陈吉元，韩俊.人口大国的农业增长[M].上海：上海远东出版社，1996.