本實用新型涉及沼氣管道控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沼氣收集井開合裝置。

背景技術(shù)：

中國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)正在加快調(diào)整，可再生能源項目和低碳技術(shù)倍受推崇。垃圾填埋場沼氣收集與利用項目是一種典型的循環(huán)經(jīng)濟項目，不僅能消除填埋場易燃易爆等安全隱患，還能變廢為寶，減少溫室效應(yīng)氣體排放，減緩全球氣候變化，提供綠色能源。目前全國各地都在積極開展該類項目的建設(shè)，而項目成敗的關(guān)鍵就是能否對填埋場內(nèi)沼氣進行有效抽取收集。

目前的填埋場沼氣收集系統(tǒng)，通常是在填埋場內(nèi)每隔40-50米左右，打一垂直沼氣收集井，這些沼氣收集井上設(shè)有閥門，再通過接駁管與水平放置的管路相聯(lián)接，管路前端設(shè)有抽氣裝置，以一恒定負壓不停的抽取沼氣，而收集井上的閥門，通常都是在全開啟狀態(tài)。

實際上每口沼氣井的情況是不一樣的，如新舊程度、井下積水程度、井口密封層是否損壞有空氣進入等，造成收集井內(nèi)的甲烷濃度也不一樣。如果井內(nèi)甲烷濃度過低仍然抽氣，會破壞產(chǎn)甲烷菌(Methanogenus)所需要的缺氧環(huán)境，會造成產(chǎn)甲烷菌抑制，不能生長、繁殖，甚至死亡，這時候就需要關(guān)閉收集井閥門。

目前只能人工手持氣體濃度分析儀，以定期巡檢的方式檢測各沼氣井情況，來決定是否需要關(guān)閉沼氣井閥門。一個填埋場沼氣井多達幾十甚至幾百口，這種方式費時費力，效果還差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┮环N能夠自動控制沼氣收集井管道開合的沼氣收集井開合裝置。

一種實施例中提供一種沼氣收集井開合裝置，包括：

殼體，具有熱導(dǎo)腔體，熱導(dǎo)腔體包括主通道和分通道，分通道并聯(lián)在主通道上，主通道的兩端分別為進氣口和出氣口；

閥門，安裝在主通道內(nèi)靠近出氣口的位置，用于開閉出氣口；

濃度傳感器，安裝在分通道內(nèi)，用于檢測甲烷的濃度并根據(jù)不同的濃度生成對應(yīng)的濃度信號；

以及處理器，分別與閥門和濃度傳感器電連接，用于獲取濃度傳感器生產(chǎn)的濃度信號，并根據(jù)濃度信號控制閥門的開閉。

進一步地，處理器內(nèi)預(yù)設(shè)有甲烷濃度的上限閾值和下限閾值，用于與根據(jù)濃度信號計算出的實時濃度值對比；若實時濃度值大于等于上限閾值，則控制閥門全打開；若實時濃度值小于等于下限閾值，則控制閥門全關(guān)閉；若實時濃度值位于上限閾值和下限閾值之間，則控制閥門為半開狀態(tài)，并且開口大小與實時濃度值的大小成正比。

進一步地，甲烷濃度的上限閾值為45％，下限閾值為30％。

進一步地，閥門包括驅(qū)動座、閥板、轉(zhuǎn)軸和閥板牽引器，驅(qū)動座安裝在主通道內(nèi)，閥板通過轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動的安裝在出氣口處，并且一端通過閥板牽引器與驅(qū)動座連接，閥板牽引器與處理器電連接，驅(qū)動閥板開閉出氣口。

進一步地，驅(qū)動座上設(shè)有弧形導(dǎo)軌，閥板牽引器可移動地安裝在弧形導(dǎo)軌上，閥板的一端與閥板牽引器連接。

進一步地，進氣口上設(shè)有防水透氣膜。

進一步地，分通道的入口處設(shè)有二氧化碳吸收層。

進一步地，濃度傳感器還包括溫濕度補償元件。

進一步地，在殼體上設(shè)有電源電路盒，處理器安裝在電源電路盒內(nèi)，在電源電路盒的側(cè)面安裝有用于顯示沼氣井開合狀態(tài)的指示燈，指示燈與處理器電連接。

依據(jù)上述實施例的沼氣收集井開合裝置，由于設(shè)有濃度傳感器和處理器，濃度傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測管道中沼氣的濃度，控制器可根據(jù)監(jiān)測的濃度控制閥門的開閉，使得本開合裝置能夠自動的控制沼氣井管路的開閉，節(jié)省了沼氣井人工巡檢成本，有效的防止了沼氣過抽現(xiàn)象的出現(xiàn)，保護產(chǎn)甲烷菌(Methanogenus)所需要的缺氧環(huán)境。

附圖說明

圖1為一種實施例中沼氣收集井開合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一種實施例中沼氣收集井開合裝置的部分結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

在本實施例中提供了一種沼氣收集井開合裝置，本開合裝置主要用于填埋場、養(yǎng)殖場等需要利用甲烷氣體的場所。本開合裝置安裝在沼氣收集井的管段上，作為一個能夠自動開閉的閥門控制沼氣收集井通道的開閉。本開合裝置也用于其他氣體收集裝置上，通過檢測濃度控制管段的開閉。

如圖1所示，本實施例的沼氣收集井開合裝置主要包括：殼體1、閥門2、濃度傳感器3和處理器4。

殼體1具有熱導(dǎo)腔體11，熱導(dǎo)腔體11包括主通道和分通道，主通道的兩端分別為進氣口12和出氣口13，分通道并聯(lián)在主通道上，分通道呈“n”形結(jié)構(gòu)。

閥門2包括驅(qū)動座21、閥板22、轉(zhuǎn)軸23和閥板牽引器24。驅(qū)動座21安裝在殼體1的主管道的內(nèi)壁上，驅(qū)動座21上設(shè)有弧形導(dǎo)軌211，在弧形導(dǎo)軌211上安裝有閥板牽引器24，并且弧形導(dǎo)軌211的兩端安裝有限位器，閥板牽引器24可沿弧形導(dǎo)軌211移動。閥板22通過轉(zhuǎn)軸23可轉(zhuǎn)動的安裝在殼體1的主管道內(nèi)，并靠近出氣口13的位置，閥板22的一端與弧形導(dǎo)軌211上的閥板牽引器24連接，閥板牽引器24驅(qū)動閥板22沿著弧形導(dǎo)軌211轉(zhuǎn)動，如圖1所示，當(dāng)閥板22與閥板牽引器24的連接端位于弧形導(dǎo)軌211的最上端時，出氣口13被完全打開；相反，當(dāng)閥板22與閥板牽引器24的連接端位于弧形導(dǎo)軌211的最下端時，出氣口12被完全關(guān)閉。閥板牽引器24通過電磁力驅(qū)動，根據(jù)不同的電流量和電磁力控制閥板牽引器24的移動。為了提高閥板22關(guān)閉的密封性，在閥板22外層包裹襯有橡膠等密封材料。

濃度傳感器3包括熱敏電阻絲31和測量電路32。熱敏電阻絲31為半導(dǎo)體熱敏電阻絲，安裝在熱導(dǎo)腔體11的分通道內(nèi)，測量電路32安裝在殼體1內(nèi)，熱敏電阻絲31的兩端穿出絕緣子與測量電路32連接，測量電路32給熱敏電阻絲31的兩端提供電壓，熱敏電阻絲31在不同濃度的甲烷環(huán)境下呈現(xiàn)出不同的熱導(dǎo)率和電阻，從而測量電路32可根據(jù)熱敏電阻絲31的不同熱導(dǎo)率和電阻輸出不同的甲烷濃度信號。具體原理為：甲烷的熱導(dǎo)系數(shù)為0.029λW/m·K(溫度0℃，下同)，空氣熱導(dǎo)系數(shù)為0.024λW/m·K，故不同甲烷濃度的環(huán)境，混合氣體的熱導(dǎo)系數(shù)不同，以甲烷濃度降低為例，當(dāng)甲烷濃度變低時，混合氣體導(dǎo)熱能力下降，熱敏電阻絲31傳導(dǎo)的熱量變少，電阻值變大，對應(yīng)測量電路32輸出的信號發(fā)生變化，從而濃度傳感器3可實時監(jiān)測甲烷濃度并輸出相應(yīng)的濃度信號。本例熱導(dǎo)腔體11包括主通道和分通道，為一個對流分散式結(jié)構(gòu)，能夠減少熱對流對濃度傳感器3的影響，并兼顧了測量反應(yīng)速度。

為了消除環(huán)境溫濕度對測量結(jié)果的影響，濃度傳感器3還包括溫濕度補償元件33，溫濕度補償元件33與測量電路32連接，用于補償檢測環(huán)境的溫度和濕度，使得測量結(jié)果更為準(zhǔn)確。

處理器4為單片機，安裝在殼體1外的電源電路盒5內(nèi)，如圖2所示，處理器4分別與測量電路32和閥板牽引器24電連接，處理器4用于獲取測量電路32生成的濃度信號，并將濃度信號處理計算出甲烷的實時濃度值，根據(jù)實時濃度值控制閥板牽引器24實現(xiàn)開閉。

具體的，在處理器4預(yù)設(shè)有甲烷濃度的上限閾值和下限閾值，甲烷濃度的上限閾值為45％，下限閾值為30％，處理器4將根據(jù)濃度信號計算出的實時濃度值與上限閾值和下限閾值比較，若實時濃度值大于等于45％，表示甲烷濃度符合標(biāo)準(zhǔn)，控制閥門2完全打開；若實時濃度值小于等于30％，表示甲烷濃度不夠，需要關(guān)閉持續(xù)發(fā)酵，待有足夠濃度的甲烷再輸出使用，故此時控制閥門2完全關(guān)閉；若實時濃度值為與30％～45％之間時，則控制閥門2處于半開狀態(tài)，以閉合為例，當(dāng)濃度值從45％不斷降到30％過程，閥門2從全打開轉(zhuǎn)到全閉合，即閥門2的打開大小和甲烷的實時濃度值成正比關(guān)系。

在本實施例中，在主管道的進氣口12上設(shè)有防水透氣膜6，防水透氣膜6為聚四氟乙烯防水透氣膜，能夠有效防止水汽進入到開合裝置中，故防水透氣膜6能讓氣體通過而防止水汽被抽出。因為開合裝置后的管道是沿地勢水平鋪設(shè)的，如果大量水氣被抽出很容易冷凝積聚在管道的低凹處從而堵塞管道。該設(shè)計充分利用水珠重力和水珠表面張力，使水顆粒容易變大水汽冷凝成水珠，加強防水透氣的效果，冷凝后的水仍然回流到沼氣井中，適當(dāng)保持井下濕度。

在本實施例中，在分管道的進口處安裝有二氧化碳吸收層，二氧化碳吸收層能夠吸收二氧化碳，使得進入分管內(nèi)的氣體中沒有二氧化碳，消除了二氧化碳對測量結(jié)果的影響。

在本實施例中，在電源電路盒5的側(cè)面安裝有指示燈8，指示燈8與處理器4電連接，指示燈8能夠顯示紅黃綠三種顏色，當(dāng)閥門2處于全打開的狀態(tài)顯示綠燈，當(dāng)閥門2處于半打開狀態(tài)顯示黃燈，當(dāng)閥門2處于全關(guān)閉的狀態(tài)顯示紅燈，指示燈8通過不同顏色的指示燈提示檢測人員開合裝置的狀態(tài)，檢測人員即可判斷出甲烷的濃度范圍值，指示燈8能夠有效的指導(dǎo)生產(chǎn)。

本實施例提供的沼氣收集井開合裝置，由于設(shè)有濃度傳感器3和處理器4，濃度傳感器3能夠?qū)崟r監(jiān)測管道中沼氣的濃度，控制器4可根據(jù)監(jiān)測的濃度控制閥門2的開閉，使得本開合裝置能夠自動的控制閥門2的開閉，節(jié)約了人工成本，并能夠及時有效的控制沼氣管道的開閉，有效的防止了沼氣過抽現(xiàn)象的出現(xiàn)。

以上應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明進行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。