一种具有智能防爆和除臭功能的吸粪车辆的制作方法

本实用新型涉及环卫设备领域，特别是一种具有智能防爆和除臭功能的吸粪车辆。

背景技术：

下水道和化粪池是城市必不可少的基础设施，随着城市化进程的加快，城市下水道、化粪池等设施不堪重负，导致全国多个城市发生了多起下水道和化粪池气体爆炸事故。有效消除城市下水道和化粪池的安全隐患，保障其功能的正常发挥，确保人民生命和财产安全，既是城市市政设施管理的当务之急，也是城市公共安全管理十分重要的组成部分。

下水道和化粪池中的粪便、污水经过厌氧发酵产生沼气，主要成分是甲烷、二氧化碳、硫化氢和氧气等。在进料正常和排气正常的情况下不会发生爆炸，爆炸的原因主要有①化粪池排气孔堵塞，沼气随着出水到污水管网中，增加了接触明火引发爆炸的可能性。②企业排放或居民倾倒而产生的可燃气体(如苯、二甲苯、液化石油气、挥发性有机物等)。③长期未清掏，池内粪渣积累，可燃性气体空间缩小，浓度变高。

甲烷在空气中的点燃温度为650℃-750℃，爆炸极限为5％-15％，可燃气体在空气中遇明火种爆炸的最低浓度，称为爆炸下限—简称"LEL"。一般报警预设值：10％LEL(甲烷浓度0.5％)-50％LEL(甲烷浓度2.5％)之间。

沼气中硫化氢为无色气体，有臭鸡蛋气味。溶于水生成氢硫酸，与空气混合可发生爆炸。对金属有腐蚀性。可经过呼吸道进入人体，损害中枢神经、呼吸系统，刺激黏膜。因此对于沼气中硫化氢的去除十分必要。

甲烷收集后净化提纯替代天然气的使用是一种资源化、无害化的处理方式，也是目前学者研究比较多的一种利用途径。但是下水道和化粪池中的甲烷浓度较低，收集利用成本太高，不实用。尾气的处理很多采用燃烧方式，但是沼气中甲烷，一般在最大浓度不超过50％LEL，不能达到直接燃烧的浓度。

目前我国排水管网的运行管理大都停留在凭人工经验进行管理和维护的状态，没有对下水道和化粪池进行监控和迅速有效处理的手段。现在也有排水管网的实时智能检测系统，不可移动检测，是固定安装，成本高，不能大面积推广。

技术实现要素：

针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出一种可对下水道和化粪池中的气体含有甲烷和硫化氢情况进行智检测并预警和排出安全隐患处理的吸粪车辆。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有智能防爆和除臭功能的吸粪车辆，其包括：车辆本体和设置于所述车辆本体的吸粪作业系统、气体抽吸管道、气体浓度智能识别系统、脱硫装置和甲烷燃烧系统；所述气体浓度智能识别系统包括：甲烷传感器、硫化氢传感器、报警器和控制系统；所述报警器、甲烷传感器和硫化氢传感器与所述控制系统电联接，所述气体抽吸管道抽取的气体依次经过所述气体浓度智能识别系统、脱硫装置和甲烷燃烧系统；所述脱硫装置和所述甲烷燃烧系统与所述控制系统电联接；所述吸粪作业系统包括：吸粪管道、吸粪罐和真空泵；所述吸粪管道与所述吸粪罐连通，所述真空泵设置于所述吸粪管道，为所吸粪车辆吸粪作业提供动力。

所述吸粪车辆包括具有气体抽吸功能的车辆本体、气体浓度智能事变系统，脱硫装置，甲烷燃烧系统四部分，其中车辆本体可以根据使用需要移动并抽吸下水道或化粪池内气体，所述气体浓度智能识别系统识别到被抽取的气体中甲烷和硫化氢浓度，如果出现超标，所述报警器预警，所述吸粪车辆启动进行进一步处理，具体的被抽取的气体先经过所述脱硫装置进行脱硫处理，再进入甲烷燃烧系统并与天然气混合进行燃烧，生成二氧化碳排放，当下水道和化粪池的气体被抽取并识别，浓度低于预设安全值，所述吸粪车辆停止进一步处理，即所述脱硫装置和甲烷燃烧系统停止，此时意味着下水道或化粪池中的气体的安全隐患排除。所述吸粪作业系统可快速将下水道或化粪池中的粪料抽取并进行水气和油气分离操作，最终将气和粪料完全分离便于后续对气体和粪料进行不同途径的应用。

具体的，所述脱硫装置包括：喷淋塔、汽水分离器、碱液泵和引风机；所述喷淋塔包括：塔体、填料层和喷淋层；所述塔体下端设有进气接口和排液接口，且所述排液接口的设置位置低于所述进气接口的设置位置；所述塔体上端设有出气接口；所述填料层和所述喷淋层设置于所述塔体中部设有的管腔内；所述出气接口与所述引风机的进气口连接，所述引风机的出气口与所述甲烷燃烧系统连接；所述喷淋层与所述碱液泵连接；所述汽水分离器设置于所述塔体上端，并位于所述塔体最高处的喷淋层和所述出气接口之间。

所述吸粪车辆从下水道或化粪池抽取出的气体，需要进一步进行除去硫化氢的处理时，气体从所述塔体的进气接口进入塔体下端，再依次经过填料层、喷淋层和汽液分离器，最后被引风机从塔体上端设有的出气接口抽出；再气体进入塔体内的同时，所述碱液泵将碱液抽送至所述喷淋层，使得碱液与气体中的硫化氢接触反应，进入融入塔体下端的液体中最后从排液接口排出。所述脱硫装置采用填料层对气体先进行预处理，使得到的相对干净的气体再与碱液能更加充分快速的接触反应。

更优的，所述填料层和所述喷淋层数量相同且不少于两个；所述塔体从下向上，多个所述填料层和所述喷淋层依次相间设置。一个填料层和一个喷淋层成一个净化处理组，填料层负责预处理，喷淋层负责去除硫化氢，所述塔体设有多个净化处理组，使得所述吸粪车辆从下水道或化粪池中抽取的气体经过一次塔体就能将硫化氢完全去除，进而保证了进入后续甲烷燃烧系统中的气体内不含有硫化氢，在燃烧甲烷时更容易确定混合多少可燃性气体，使得甲烷浓度达到预设燃烧浓度值，使得所述吸粪车辆整个排出安全隐患的过程更加安全高效。，

更优的，所述喷淋层包括：供液管道和喷头；所述喷头竖直向下设置于所述供液管道，所述供液管道的进液口与所述碱液泵连通。所述喷头可讲碱液雾化，使得碱液喷出后可将塔体横截面基本均匀占满，而且碱液与气体的运动是相互逆向设置的，也进一步提高了硫化氢的除去效果。

更优的，所述喷头设有液流控制阀，所述液流控制阀与所述控制系统电联接。所述化氢传感器检测硫化氢浓度后将信号发送至所述控制系统，所述控制系统发出调节信号控制所述喷头处设有的液流控制阀开启程度，进而控制所述喷淋层的流量，具体的当硫化氢浓度高，喷淋层的流量大，消耗的碱液多；当硫化氢浓度低，流量较小，消耗的碱液少，所述吸粪车辆中使用的碱液为碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液。

具体的，所述甲烷燃烧系统包括：天然气管道、甲烷管道、主供气管道、引火管、喷嘴和引火器；所述天然气管道和所述甲烷管道设置与所述主供气管道的进气端的两侧，且均与所述主供气管道连通；所述引火管呈的一端设有点火器，其另一端与所述主供气管道连通；所述主供气管道的出气端设有所述喷嘴；所述点火器位于所述喷嘴一侧；所述甲烷管道与所述脱硫装置的出气接口连接。因为下水道和化粪池中的气体有时浓度虽然偏高，存在安全隐患，但是其中甲烷的浓度仍然达不到直接燃烧的标准，因此需要将甲烷和一定比例的天然气进行混合再燃烧；设置所述天然管道和甲烷管道同时与所述主供气管道连通，就是为了使得甲烷和天然气快速混合，混合后的可燃气体一部分从喷嘴喷出，一部分经过引火管触发引火器点火。

所述主供气管道还设有熄火保护装置，包括：热偶和安全电磁阀；所述热偶在靠近所述喷嘴的位置设置；所述热偶与所述安全电磁阀电连接；所述安全电磁阀设置于所述主供气管道的进气端。当所述甲烷燃烧装置开启时，所述安全电磁阀受到气体压力被打开；当所述喷嘴处喷出的可燃气体被引火器点着后，火焰附近的热电偶因受热产生电动势，电流经过安全电磁阀，所述安全电磁阀关闭，引火器火焰熄灭。使得所述甲烷燃烧系统的点火整个过程实现自动化，不会出现点火火焰长期不灭，火焰回流至管道内的不安全现象。

具体的，所述安全电磁阀包括：橡胶片、弹簧、衔铁、电磁铁和基管座；所述基管座一端为连接端，另一端为闭合端；所述电磁铁固定于所述基管座的连接端，所述衔铁滑动设置于所述基管座的闭合端，所述橡胶片通过所述弹簧与所述衔铁连接；所述基管座的连接端与所述主供气管道连接，且连接处设有密封圈。当电偶受热产生电势，电流经过所述电磁铁，所述电磁铁吸引所述衔铁相其靠近，进而带动所述橡胶片向所述基管座的闭合端运动，进而封堵基管座；在所述电磁铁没有电流通过的情况下，所述橡胶片在所述弹簧的弹力左右下恢复远离所述基管座。

更优的，所述天然气管道和天然气管道均设有气流控制阀，所述气流控制阀与所述控制系统电联接。当甲烷传感器感应到甲烷浓度超标后，将信号传送给所述控制系统，所述控制系统调节天然气管道设有的气流阀门，调节进气量，使甲烷和天然气的总进气量浓度高于设定值；随着甲烷管道抽出气体中甲烷浓度的降低，天然气管道进气量会逐渐增多。当甲烷管道的甲烷浓度低于检测限，甲烷浓度传感器将信号传至控制系统，所述控制系统控制气体抽吸装置停止工作，各个管道设有的气流阀都关闭火焰熄灭燃烧降低甲烷浓度的处理过程完成。

更优的，所述主供气管道设有气体甲烷浓度检测装置，所述气体甲烷浓度检测装置与所述控制系统电联接；所述控制系统控制所述引火器点火时，所述喷嘴处的气体中甲烷浓度为：16％。因为甲烷爆炸浓度范围为5-15％，高于15％，可以安静燃烧，浓度限定在16％既能保证甲烷燃烧，且不会发生爆炸，火焰小节能且避免火灾。

所述吸粪作业系统还包括：防溢装置，吸粪汽水分离器、油气分离器和回油箱；所述防溢装置设置于所述吸粪罐的顶部；所述吸粪汽水分离器和油气分离器设置于所述吸粪管道，所述回油箱安装与所述车辆本体并与所述油气分离器连接。所述吸粪汽水分离器和油气分离器可讲粪便中液体、油渍和气体进行分离，大大提高下水道或化粪池中粪料的不同用途。

所述吸粪车辆具有方便移动检测甲烷和硫化氢浓度，并去除硫化氢和无二次污染的快速降低甲烷浓度以及吸粪的功能，大大降低了下水道或化粪池中气体因存在有毒气体或高浓度可燃气体而出现安全事故的可能性；此外所述吸粪车辆是方便移动的，所有功能性设备或装置设置在车辆本体上，随吸粪车辆移动，使得下水道或化粪池的气体能得到更方便的检测和处理，而且使用成本更低，可大面积推广。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的一个实施例的防爆除臭流程图；

图3是本实用新型的一个实施例中所述脱硫装置的结构示意图；

图4是本实用新型的一个实施例中所述甲烷燃烧系统的结构示意图；

图5是本实用新型的一个实施例中所述安全电磁阀的结构示意图。

其中：车辆本体10，吸粪罐11，吸粪管道12，防溢装置13，油气分离器 14，吸粪汽水分离器15，真空泵16，塔体100，进气接口110，排液接口120，出气接口130，填料层140，喷淋层150，汽水分离器160，碱液泵210，引风机 220，天然气管道310，甲烷管道320，主供气管道330，引火管340，喷嘴350，引火器360，安全电磁阀370，橡胶片371，弹簧372，衔铁373，电磁铁374，基管座375，气流控制阀400。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1-5所示，一种具有智能防爆和除臭功能的吸粪车辆，其包括：车辆本体10和设置于所述车辆本体10的吸粪作业系统，气体抽吸管道、气体浓度智能识别系统、脱硫装置和甲烷燃烧系统；所述气体浓度智能识别系统包括：甲烷传感器、硫化氢传感器、报警器和控制系统；所述报警器、甲烷传感器和硫化氢传感器与所述控制系统电联接，所述气体抽吸管道抽取的气体依次经过所述气体浓度智能识别系统、脱硫装置和甲烷燃烧系统；所述脱硫装置和所述甲烷燃烧系统与所述控制系统电联接；所述吸粪作业系统包括：吸粪管道12、吸粪罐11和真空泵16；所述吸粪管道12与所述吸粪罐11连通，所述真空泵 16设置于所述吸粪管道12，为所吸粪车辆吸粪作业提供动力。

具体的所述脱硫装置包括：喷淋塔、汽水分离器160、碱液泵210和引风机 220；所述喷淋塔包括：塔体100、填料层140和喷淋层150；所述塔体100下端设有进气接口110和排液接口120，且所述排液接口120的设置位置低于所述进气接口110的设置位置；所述塔体100上端设有出气接口130；所述填料层 140和所述喷淋层150设置于所述塔体100中部设有的管腔内；所述出气接口 130与所述引风机220的进气口连接，所述引风机220的出气口与所述甲烷燃烧系统连接；所述喷淋层150与所述碱液泵210连接；所述汽水分离器160设置于所述塔体100上端，并位于所述塔体100最高处的喷淋层150和所述出气接口130之间。所述填料层140和所述喷淋层150数量相同且不少于两个；所述塔体100从下向上，多个所述填料层140和所述喷淋层150依次相间设置。所述喷淋层150包括：供液管道和喷头；所述喷头竖直向下设置于所述供液管道，所述供液管道的进液口与所述碱液泵210连通。所述喷头设有液流控制阀，所述液流控制阀与所述控制系统电联接。

所述甲烷燃烧系统包括：天然气管道310、甲烷管道320、主供气管道330、引火管340、喷嘴350和引火器360；所述天然气管道310和所述甲烷管道320 设置与所述主供气管道330的进气端的两侧，且均与所述主供气管道330连通；所述引火管340呈的一端设有点火器，其另一端与所述主供气管道330连通；所述主供气管道330的出气端设有所述喷嘴350；所述点火器位于所述喷嘴350 一侧；所述甲烷管道320与所述脱硫装置的出气接口130连接。所述天然气管道310和天然气管道310均设有气流控制阀400，所述气流控制阀400与所述控制系统电联接。所述主供气管道330设有气体甲烷浓度检测装置，所述气体甲烷浓度检测装置与所述控制系统电联接；所述控制系统控制所述引火器360点火时，所述喷嘴350处的气体中甲烷浓度为：16％。

所述主供气管道330还设有熄火保护装置，包括：热偶和安全电磁阀370；所述热偶在靠近所述喷嘴350的位置设置；所述热偶与所述安全电磁阀370电连接；所述安全电磁阀370设置于所述主供气管道330的进气端。其包括：橡胶片371、弹簧372、衔铁373、电磁铁374和基管座375；所述基管座375一端为连接端，另一端为闭合端；所述电磁铁374固定于所述基管座375的连接端，所述衔铁373滑动设置于所述基管座375的闭合端，所述橡胶片371通过所述弹簧372与所述衔铁373连接；所述基管座375的连接端与所述主供气管道330连接，且连接处设有密封圈。

所述吸粪作业系统还包括：防溢装置13，吸粪汽水分离器15、油气分离器 14和回油箱；所述防溢装置13设置于所述吸粪罐11的顶部；所述吸粪汽水分离器15和油气分离器14设置于所述吸粪管道12，所述回油箱安装与所述车辆本体10并与所述油气分离器14连接。

所述吸粪车辆在实际使用中的工作过程介绍：

情形一：当吸粪车辆经过化粪池，气体浓度智能识别系统设有的甲烷传感器和硫化氢传感器对化粪池气体浓度进行抽取识别，气体浓度连续20秒取值为 28％LEL(报警预设值：低报10％LEL，高报25％)，报警器报警，后续气体处理装置准备运行。

化粪池内的气体在所述引风机220的作用下，通过管道由所述塔体100的进气口进入脱硫装置，含硫化氢气体与碱液泵210送至塔内喷头的碳酸钠溶液进行逆流接触，生成碳酸氢钠和硫氢化钠，除去硫化氢的气体经过汽液分离器后由塔顶上部设有的出气接口130连接的管路进入所述甲烷燃烧系统。

所述甲烷燃烧系统开关开启，所述安全电磁阀370受到气压被打开，天然气管道310和甲烷管道320设有的气流控制阀400打开，主供气管道330上设置的旋塞阀转动开启，甲烷气体与天燃气分别由管道进入所述主供气管道330 进而到引火管340和喷嘴350，高压促使所述引火器360的点火针放电，引火器360点火，引火到喷嘴350，火焰中的热电偶因受热产生电动势，电流经过安全电磁阀370，使安全电磁阀370吸合保持，开关关闭，引火火焰熄灭。

甲烷传感器显示28％LEL，甲烷浓度为1.4％，信号送至控制系统，所述控制系统调节天然气管道310设有的气流控制阀400，调节进气量为14.6％，两者合计16％。随着甲烷管道320的甲烷浓度的降低，天然气管道310进气量会逐渐增多。当甲烷管道320浓度低于检测限值时，甲烷基本排出时，甲烷传感器将信号传至控制系统，控制系统控制实现火焰熄灭，甲烷管道320气阀和天然气管道310关闭，燃烧完成。当甲烷传感器再次检测到化粪池内甲烷的浓度低于检测限时，控所述制系统关闭脱硫装置，安全隐患排除。

当气体检测识别、去除硫化氢和降低甲烷浓度的处理过程完成之后，将吸粪管放入化粪池，将四通阀手柄推至与地面垂直，变速器挂入空挡，启动吸粪车辆的发动机，分离离合器，取力器挂挡取力，接通电源，当液面达到观察镜中部时，关闭四通阀，减小油门，取力器脱档，真空泵16停止运转，切断电源，冲洗吸粪管，放回原位，关闭防溢装置13。

情形二：当吸粪车辆进行日常巡逻检测时，经过某下水道，经过气体浓度智能识别系统的甲烷传感器和硫化氢传感器对气体浓度进行识别，气体中甲烷的浓度连续20秒取值为9％LEL(报警预设值：低报10％LEL，高报25％)，未超过报警限值，因此基本判断不需要采取措施。

情形三：当吸粪车辆进行日常巡逻检测时，经过某下水道，经过气体浓度智能识别系统的甲烷传感器和硫化氢传感器对气体浓度进行识别，气体中甲烷的浓度连续20秒取值为15％LEL(报警预设值：低报10％LEL，高报25％)，超过报警限值低值，因此判断需要注意此下水道，有一定的安全隐患，应该间隔4h，再次检测。若报警，运行处理装置。

根据上述内容本实用新型提出一种具有智能防爆和除臭功能的吸粪车辆，所述吸粪车辆具有方便移动检测甲烷和硫化氢浓度，并去除硫化氢和无二次污染的快速降低甲烷浓度以及吸粪的功能，大大降低了下水道或化粪池中气体因存在有毒气体或高浓度可燃气体而出现安全事故的可能性；此外所述吸粪车辆是方便移动的，所有功能性设备或装置设置在车辆本体10上，随吸粪车辆移动，使得下水道或化粪池的气体能得到更方便的检测和处理，而且使用成本更低，可大面积推广。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。