沼气收集井开合装置的制作方法

本实用新型涉及沼气管道控制技术领域，具体涉及一种沼气收集井开合装置。

背景技术：

中国经济结构正在加快调整，可再生能源项目和低碳技术倍受推崇。垃圾填埋场沼气收集与利用项目是一种典型的循环经济项目，不仅能消除填埋场易燃易爆等安全隐患，还能变废为宝，减少温室效应气体排放，减缓全球气候变化，提供绿色能源。目前全国各地都在积极开展该类项目的建设，而项目成败的关键就是能否对填埋场内沼气进行有效抽取收集。

目前的填埋场沼气收集系统，通常是在填埋场内每隔40-50米左右，打一垂直沼气收集井，这些沼气收集井上设有阀门，再通过接驳管与水平放置的管路相联接，管路前端设有抽气装置，以一恒定负压不停的抽取沼气，而收集井上的阀门，通常都是在全开启状态。

实际上每口沼气井的情况是不一样的，如新旧程度、井下积水程度、井口密封层是否损坏有空气进入等，造成收集井内的甲烷浓度也不一样。如果井内甲烷浓度过低仍然抽气，会破坏产甲烷菌(Methanogenus)所需要的缺氧环境，会造成产甲烷菌抑制，不能生长、繁殖，甚至死亡，这时候就需要关闭收集井阀门。

目前只能人工手持气体浓度分析仪，以定期巡检的方式检测各沼气井情况，来决定是否需要关闭沼气井阀门。一个填埋场沼气井多达几十甚至几百口，这种方式费时费力，效果还差。

技术实现要素：

本申请提供一种能够自动控制沼气收集井管道开合的沼气收集井开合装置。

一种实施例中提供一种沼气收集井开合装置，包括：

壳体，具有热导腔体，热导腔体包括主通道和分通道，分通道并联在主通道上，主通道的两端分别为进气口和出气口；

阀门，安装在主通道内靠近出气口的位置，用于开闭出气口；

浓度传感器，安装在分通道内，用于检测甲烷的浓度并根据不同的浓度生成对应的浓度信号；

以及处理器，分别与阀门和浓度传感器电连接，用于获取浓度传感器生产的浓度信号，并根据浓度信号控制阀门的开闭。

进一步地，处理器内预设有甲烷浓度的上限阈值和下限阈值，用于与根据浓度信号计算出的实时浓度值对比；若实时浓度值大于等于上限阈值，则控制阀门全打开；若实时浓度值小于等于下限阈值，则控制阀门全关闭；若实时浓度值位于上限阈值和下限阈值之间，则控制阀门为半开状态，并且开口大小与实时浓度值的大小成正比。

进一步地，甲烷浓度的上限阈值为45％，下限阈值为30％。

进一步地，阀门包括驱动座、阀板、转轴和阀板牵引器，驱动座安装在主通道内，阀板通过转轴可转动的安装在出气口处，并且一端通过阀板牵引器与驱动座连接，阀板牵引器与处理器电连接，驱动阀板开闭出气口。

进一步地，驱动座上设有弧形导轨，阀板牵引器可移动地安装在弧形导轨上，阀板的一端与阀板牵引器连接。

进一步地，进气口上设有防水透气膜。

进一步地，分通道的入口处设有二氧化碳吸收层。

进一步地，浓度传感器还包括温湿度补偿元件。

进一步地，在壳体上设有电源电路盒，处理器安装在电源电路盒内，在电源电路盒的侧面安装有用于显示沼气井开合状态的指示灯，指示灯与处理器电连接。

依据上述实施例的沼气收集井开合装置，由于设有浓度传感器和处理器，浓度传感器能够实时监测管道中沼气的浓度，控制器可根据监测的浓度控制阀门的开闭，使得本开合装置能够自动的控制沼气井管路的开闭，节省了沼气井人工巡检成本，有效的防止了沼气过抽现象的出现，保护产甲烷菌(Methanogenus)所需要的缺氧环境。

附图说明

图1为一种实施例中沼气收集井开合装置的结构示意图；

图2为一种实施例中沼气收集井开合装置的部分结构框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

在本实施例中提供了一种沼气收集井开合装置，本开合装置主要用于填埋场、养殖场等需要利用甲烷气体的场所。本开合装置安装在沼气收集井的管段上，作为一个能够自动开闭的阀门控制沼气收集井通道的开闭。本开合装置也用于其他气体收集装置上，通过检测浓度控制管段的开闭。

如图1所示，本实施例的沼气收集井开合装置主要包括：壳体1、阀门2、浓度传感器3和处理器4。

壳体1具有热导腔体11，热导腔体11包括主通道和分通道，主通道的两端分别为进气口12和出气口13，分通道并联在主通道上，分通道呈“n”形结构。

阀门2包括驱动座21、阀板22、转轴23和阀板牵引器24。驱动座21安装在壳体1的主管道的内壁上，驱动座21上设有弧形导轨211，在弧形导轨211上安装有阀板牵引器24，并且弧形导轨211的两端安装有限位器，阀板牵引器24可沿弧形导轨211移动。阀板22通过转轴23可转动的安装在壳体1的主管道内，并靠近出气口13的位置，阀板22的一端与弧形导轨211上的阀板牵引器24连接，阀板牵引器24驱动阀板22沿着弧形导轨211转动，如图1所示，当阀板22与阀板牵引器24的连接端位于弧形导轨211的最上端时，出气口13被完全打开；相反，当阀板22与阀板牵引器24的连接端位于弧形导轨211的最下端时，出气口12被完全关闭。阀板牵引器24通过电磁力驱动，根据不同的电流量和电磁力控制阀板牵引器24的移动。为了提高阀板22关闭的密封性，在阀板22外层包裹衬有橡胶等密封材料。

浓度传感器3包括热敏电阻丝31和测量电路32。热敏电阻丝31为半导体热敏电阻丝，安装在热导腔体11的分通道内，测量电路32安装在壳体1内，热敏电阻丝31的两端穿出绝缘子与测量电路32连接，测量电路32给热敏电阻丝31的两端提供电压，热敏电阻丝31在不同浓度的甲烷环境下呈现出不同的热导率和电阻，从而测量电路32可根据热敏电阻丝31的不同热导率和电阻输出不同的甲烷浓度信号。具体原理为：甲烷的热导系数为0.029λW/m·K(温度0℃，下同)，空气热导系数为0.024λW/m·K，故不同甲烷浓度的环境，混合气体的热导系数不同，以甲烷浓度降低为例，当甲烷浓度变低时，混合气体导热能力下降，热敏电阻丝31传导的热量变少，电阻值变大，对应测量电路32输出的信号发生变化，从而浓度传感器3可实时监测甲烷浓度并输出相应的浓度信号。本例热导腔体11包括主通道和分通道，为一个对流分散式结构，能够减少热对流对浓度传感器3的影响，并兼顾了测量反应速度。

为了消除环境温湿度对测量结果的影响，浓度传感器3还包括温湿度补偿元件33，温湿度补偿元件33与测量电路32连接，用于补偿检测环境的温度和湿度，使得测量结果更为准确。

处理器4为单片机，安装在壳体1外的电源电路盒5内，如图2所示，处理器4分别与测量电路32和阀板牵引器24电连接，处理器4用于获取测量电路32生成的浓度信号，并将浓度信号处理计算出甲烷的实时浓度值，根据实时浓度值控制阀板牵引器24实现开闭。

具体的，在处理器4预设有甲烷浓度的上限阈值和下限阈值，甲烷浓度的上限阈值为45％，下限阈值为30％，处理器4将根据浓度信号计算出的实时浓度值与上限阈值和下限阈值比较，若实时浓度值大于等于45％，表示甲烷浓度符合标准，控制阀门2完全打开；若实时浓度值小于等于30％，表示甲烷浓度不够，需要关闭持续发酵，待有足够浓度的甲烷再输出使用，故此时控制阀门2完全关闭；若实时浓度值为与30％～45％之间时，则控制阀门2处于半开状态，以闭合为例，当浓度值从45％不断降到30％过程，阀门2从全打开转到全闭合，即阀门2的打开大小和甲烷的实时浓度值成正比关系。

在本实施例中，在主管道的进气口12上设有防水透气膜6，防水透气膜6为聚四氟乙烯防水透气膜，能够有效防止水汽进入到开合装置中，故防水透气膜6能让气体通过而防止水汽被抽出。因为开合装置后的管道是沿地势水平铺设的，如果大量水气被抽出很容易冷凝积聚在管道的低凹处从而堵塞管道。该设计充分利用水珠重力和水珠表面张力，使水颗粒容易变大水汽冷凝成水珠，加强防水透气的效果，冷凝后的水仍然回流到沼气井中，适当保持井下湿度。

在本实施例中，在分管道的进口处安装有二氧化碳吸收层，二氧化碳吸收层能够吸收二氧化碳，使得进入分管内的气体中没有二氧化碳，消除了二氧化碳对测量结果的影响。

在本实施例中，在电源电路盒5的侧面安装有指示灯8，指示灯8与处理器4电连接，指示灯8能够显示红黄绿三种颜色，当阀门2处于全打开的状态显示绿灯，当阀门2处于半打开状态显示黄灯，当阀门2处于全关闭的状态显示红灯，指示灯8通过不同颜色的指示灯提示检测人员开合装置的状态，检测人员即可判断出甲烷的浓度范围值，指示灯8能够有效的指导生产。

本实施例提供的沼气收集井开合装置，由于设有浓度传感器3和处理器4，浓度传感器3能够实时监测管道中沼气的浓度，控制器4可根据监测的浓度控制阀门2的开闭，使得本开合装置能够自动的控制阀门2的开闭，节约了人工成本，并能够及时有效的控制沼气管道的开闭，有效的防止了沼气过抽现象的出现。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。