村級沼氣服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)中甲烷檢測儀的配置及應用

　　1.沼氣技術(shù)服務(wù)體系現狀

　　據統計，到2008年底全國農村戶(hù)用沼氣池約達到3050萬(wàn)戶(hù)。伴隨著(zhù)沼氣事業(yè)的快速發(fā)展，沼氣服務(wù)體系建設滯后問(wèn)題越來(lái)越突出。根據國家農業(yè)部規劃，到2010年，全國農村沼氣鄉村服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)將達到10萬(wàn)個(gè)，并試點(diǎn)建設縣級服務(wù)站和省級實(shí)訓基地;到2012年，全國將普遍健全以省級技術(shù)實(shí)訓基地為依托、縣級服務(wù)站為支撐、村級服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)為基礎、農民服務(wù)人員為骨干的沼氣服務(wù)體系。

　　2007年至2009年，國家建設的村級沼氣服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)已超過(guò)5萬(wàn)個(gè)，對我國沼氣事業(yè)的健康發(fā)展起到了很好的推動(dòng)作用。在村級沼氣技術(shù)服務(wù)體系中，甲烷檢測儀作為重要的檢測設備是國家支持的重點(diǎn)。目前我國還沒(méi)有甲烷檢測儀的國家以及行業(yè)標準，如何選擇和使用甲烷檢測儀?如何發(fā)揮檢測儀器在沼氣技術(shù)服務(wù)中的作用?對于基層農村能源系統的工作人員來(lái)說(shuō)還不是十分明確。

　　2.甲烷檢測儀配置的基本考慮

　　沼氣檢測儀器是沼氣建設中國家重點(diǎn)支持配置的儀器。配置甲烷檢測儀需要著(zhù)重考慮以下幾點(diǎn)。

　　(1)使用壽命

　　沼氣服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)由國家一次性投入建設，其儀器更換費用不是每年都有投入，甚至沒(méi)有運行維護費用。因此任何檢測儀器，如果使用壽命短，對于農村沼氣服務(wù)體就會(huì )增加成本。因此，農戶(hù)必須盡量選用使用壽命長(cháng)的檢測儀器。

　　(2)檢測功能

　　甲烷檢測儀的應用在村級服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)主要包括：沼氣池項目驗收;沼氣池故障診斷;沼氣灶具故障診斷;沼氣池和沼氣管路氣體泄露;沼氣池維修。其中前三者的目的是測量高濃度(40%～80%)的甲烷，后兩者主要測量低濃度(0～5%為CH的低爆炸極限)的甲烷。因此，首先最好選擇一種能夠同時(shí)完成以上5種功能的檢測儀器，其次是選擇主要測量沼氣高濃度甲烷的儀器，第三是選擇僅用于測量沼氣泄露的報警器。

　　(3)質(zhì)量保障

　　甲烷檢測儀是一種氣體分析計量?jì)x器，計量認證的過(guò)程就是對儀器在不同溫度、濕度、震動(dòng)、電磁干擾環(huán)境下的精度進(jìn)行檢測，并對企業(yè)的生產(chǎn)條件、人員配置、量值傳遞等各方面進(jìn)行綜合評估，確保其生產(chǎn)儀器的一致性。根據《國家計量法》的要求，儀器應該取得國家計量許可證CMC證書(shū)才允許生產(chǎn)銷(xiāo)售。特別是針對沼氣泄露的監測時(shí)，牽涉到人的生命安全，如果購買(mǎi)使用了一種沒(méi)有任何質(zhì)量保障的儀器，一旦出現質(zhì)量問(wèn)題，將造成嚴重的后果。在2007～2009年度的沼氣服務(wù)體系產(chǎn)品招標過(guò)程中，曾經(jīng)出現過(guò)采用虛假CMC計量證書(shū)的事件。目前農村能源系統大多數地區能重視計量工作。但還有些地區缺乏質(zhì)量意識。

　　3.甲烷檢測儀的配置方法與應用

　　3.1儀器測量方法選擇

　　完成沼氣成分分析以及沼氣泄露檢測報警功能的方法有以下幾種:

　　(1)熱催化燃燒方法

　　檢測甲烷泄露最有效、最經(jīng)濟的方法是催化燃燒(黑白元件)方法。兩只元件用鉑絲加熱到400℃，當空氣中含有可燃氣體時(shí)，測量元件在催化劑的作用下，在元件表面發(fā)生催化反應，使溫度上升，過(guò)測量?jì)芍辉�件的溫差就能判斷出甲烷的含量。這種方法在我國煤礦安全檢測領(lǐng)域得到了廣泛應用。但是，載體催化元件有個(gè)致命缺陷，只能檢測濃度為4%以下的甲烷氣體，當空氣中的瓦斯濃度值超過(guò)5%后，元件就會(huì )發(fā)生“激活”現象，造成永久損壞。此外，熱催化元件的儀器使用壽命一般在1年內，在有H2S條件下，由于會(huì )造成催化劑中毒，測量沼氣泄露時(shí)可能壽命更短。

　　(2)熱導元件方法

　　不同氣體的導熱系數存在差別，熱導元件檢測方法就是根據氣體的這一特性，來(lái)確定氣體的體積濃度。沼氣的主要成分是CH4和CO2，被測沼氣的導熱系數由CH4和CO2共同決定。對于彼此之問(wèn)無(wú)相互作用的多組分氣體，其導熱系數可近似地認為是各組分導熱系數按組成含量的加權平均值。根據沼氣的導熱系數與各組分導熱系數之間的關(guān)系，可實(shí)現沼氣成分的多組分氣體的含量分析，目前已廣泛應用在煤礦瓦斯抽排領(lǐng)域，因此也可用于沼氣成分的測量。該類(lèi)型傳感器使用壽命一般在2年左右，而且該傳感器對于低濃度測量，有很大局限性，如低于5%的CH4無(wú)法測量，如果用于泄露報警將會(huì )造成很大的誤差。

　　(3)紅外測量方法

　　異種原子構成的分子在紅外線(xiàn)波長(cháng)區域具有吸收光譜作用。其吸收強度遵循郎伯一比爾定律。當對應某一氣體特征吸收波長(cháng)的光波通過(guò)被測氣體時(shí)，其強度將明顯減弱，強度衰減程度與該氣體濃度有關(guān)，兩者之間的關(guān)系遵守朗伯一比爾定律。沼氣成分中的CH4、CO2對紅外光的吸收光譜中主要吸收峰波長(cháng)分別為3.4μm，4.26μm。紅外沼氣分析方法由于采用物理原理，分析氣體不與傳感器發(fā)生反應，因此壽命很長(cháng)，可以達到10年以上，該類(lèi)型傳感器不僅可以用于測量沼氣泄露的低濃度報警，也可以用于高濃度的沼氣成分測量。

　　以上分析表明：如果僅用于沼氣泄露檢測,可以選擇熱催化的可燃氣報警器。如果僅用于沼氣成分的檢測，可以選擇熱導原理的沼氣分析儀。如果需要既測量沼氣成分,同時(shí)又進(jìn)行沼氣泄露報警，則必須選擇采用紅外測量原理的沼氣成分分析報警儀。因此，從沼氣技術(shù)服務(wù)體系網(wǎng)點(diǎn)的長(cháng)期發(fā)展考慮，應盡量選擇壽命長(cháng)的紅外原理的沼氣分析儀器。

　　3.2甲烷檢測儀的質(zhì)量保障

　　甲烷檢測儀器是一種計量?jì)x器，保障儀器的準確性十分重要。保證儀器性能的基本方法是選擇具有計量?jì)x器儀表生產(chǎn)資質(zhì)的企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品。在產(chǎn)品選擇和招標過(guò)程中，向應標企業(yè)索要該產(chǎn)品的型式認證試驗證書(shū)(樣機性能考察)和計量器具生產(chǎn)許可證(生產(chǎn)一致性考察)的原件和復印件。目前我國有部分省為防止計量認證證書(shū)造假，已經(jīng)將計量證書(shū)上網(wǎng)公布。但是也有省份沒(méi)有上網(wǎng)公布，應要求其提供有關(guān)國家的計量認證以及企業(yè)備案的標準。此外，需要嚴格把關(guān)有關(guān)儀器計量認證過(guò)程(型式試驗證書(shū)和計量器具許可證證書(shū))中所提到的檢測原理、方法、量程、精度、分辨率，零點(diǎn)漂移，量程漂移等參數的考察，而不能僅僅以一個(gè)名稱(chēng)和廣告數據作為依據。

　　3.3甲烷檢測儀在沼氣技術(shù)服務(wù)體系中的應用

　　有效地使用甲烷檢測儀器對于保證沼氣技術(shù)服務(wù)體系長(cháng)期健康發(fā)展具有重要意義。以下列舉了甲烷檢測儀在沼氣生產(chǎn)、使用過(guò)程中的一些應用。

　　(1)沼氣池驗收

　　當需要對沼氣池進(jìn)行驗收時(shí)，可以等沼氣產(chǎn)氣后，通過(guò)測量管路中的CH4含量得到沼氣池的建池質(zhì)量;通過(guò)沼氣分析儀的泄露測量功能測量沼氣池是否密封完好，沼氣管路是否存在泄露。如果沼氣成分合格且不存在泄露，則沼氣池驗收成功。

　　(2)沼氣池故障診斷

　　當沼氣池使用一段時(shí)間后。發(fā)現灶具點(diǎn)不著(zhù)火，可以通過(guò)沼氣分析儀測量沼氣成分，檢測CH4含量多少。如果CH4<40%，則需要通過(guò)沼氣分析儀配套的pH測量功能測量沼液的pH值，來(lái)分析沼液是否液化。

　　(3)灶具故障診斷

　　判斷灶具是否有問(wèn)題前.應通過(guò)沼氣分析儀測量沼氣中的CH4含量，如果CH4>40%，灶具依然打不著(zhù)火，則可判斷灶具是否有問(wèn)題，需要調整或維修。

　　在使用沼氣分析儀的過(guò)程中需要注意以下事項:

　�、俨灰�使用基于熱催化元件報警器測量沼氣成分，這會(huì )使熱催化元件因高溫而燒毀，一旦發(fā)現CH4含量超過(guò)4%，就需快速將測量?jì)x器置換到空氣中稀釋?zhuān)�保護傳感器。

　�、跒檠娱L(cháng)傳感器的壽命，在每次測量完畢，應盡量使用空氣置換儀器內的沼氣，防止H2S等組分對儀器傳感器的腐蝕。

　�、郾M管分析儀原理不同，但是都忌諱沼氣中的液態(tài)水分，因此，需要確保沼氣的冷凝水不會(huì )進(jìn)入儀器內部。

　　為保證儀器的長(cháng)期準確性.需要對儀器進(jìn)行校準，校準儀器有以下方法。①準備一個(gè)沼氣脫硫裝置，將脫硫劑取出，用蘇打石灰替換。在一間產(chǎn)氣質(zhì)量比較好的沼氣池中，將沼氣連接到脫硫裝置，調節沼氣流量在1L/min左右，出口的氣體可以看成含量為100%的CH4，用該裝置產(chǎn)生的氣體可以在現場(chǎng)校準儀器。②在縣級服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)增加沼氣分析儀的校準功能，采用購買(mǎi)的標準氣或采用沼氣自制的標準氣校準沼氣分析儀。

　　4.結論

　　(1)在沼氣技術(shù)服務(wù)體系建設中，甲烷檢測儀發(fā)揮了十分重要的作用，在選擇配置時(shí)需要考慮儀器的使用壽命、儀器功能、儀器質(zhì)量保障體系等因素。在紅外、熱導、熱催化原理的甲烷檢測儀器中.從壽命、功能等方面考慮，可優(yōu)先選擇紅外方法的儀器;如果僅測量沼氣成分或者檢測泄露，也可以考慮基于熱導和熱催化原理的儀器。

　　(2)選擇配置合理的沼氣分析儀，對于沼氣池驗收、病池診斷、灶具故障診斷、管路泄露檢測等具有重要意義。

　　(3)要注意不同原理的沼氣分析儀在使用過(guò)程中的適應性;不要使用熱催化原理的報警儀測量沼氣成分;測量完畢需要采用新鮮空氣置換儀器內的沼氣;可采用提存的沼氣作為校準氣體來(lái)標定甲烷檢測儀，也可以在縣級沼氣服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)增設甲烷檢測儀的校準功能。