要保证沼气输、配系统的安全运行需要控制系统的压力与阻火两个方面。

(1)压力控制 ① 要使沼气输、配系统正常稳定运行,压力是一个重要参数。而沼气柜在输、配系统中除起到贮存沼气的作用外,还有一个重要作用就是保持系统压力恒定,隔离消化池产沼气与使用沼气设备相互影响,使压力不随沼气生产量的变化而波动。干式沼气柜、湿式沼气柜都是由其配重块确定其压力,增、减配重块,可将沼气系统的工作压力控制在合适的范围内,一般为200~500mmH2O。

② 在沼气系统中,无论是出现超压或者出现负压,都会影响到系统安全运行,甚至对系统和设备造成破坏和产生危险。为此,在系统内的某些重点部位设压力安全阀和防止负压阀。如在消化池顶部、沼气柜的浮动盖顶部,都设有压力安全阀和防止负压阀。在实际运行中应定期巡视检查,有条件最好备用该阀。如果是水封阀则应经常检查并填满水。在该设施停止运行时应将其送质量监督部门标定后再安装使用。

③ 在沼气输配系统中,因沼气管道的管径、管道阻力等影响,沼气流量的大小不同,使消化池内的沼气压力与沼气柜内压力以及沼气使用设备内的压力是不同的,一般来说,消化池的压力要高于沼气柜的压力,而沼气柜的压力要高于设备取沼气前的压力。使用沼气设备如果有提高压力和流量要求时,可配套沼气提升泵来达到。

(2)沼气管道阻火控制 沼气在输配系统中必须保持正压力。而沼气在燃烧设备中有一个燃烧速度,通常管道中沼气的正常流速要大于燃烧速度,如果因为某种原因,如管道中产生负压,混入空气使管道内产生回火(这时燃烧速度大于沼气流速),引起沼气爆炸和泄露。为防止危险,在消化池之后、沼气柜之后、锅炉、沼气发动机和燃沼气设备之前的管路上设置阻火装置。常用的阻火器有三种:铝网阻火器、水封阻火罐、砾石阻火罐。

① 铝网阻火器。又称消焰器,即在沼气管道上串接一个铝网阻火器。在内部装设一个可拆卸铝网,其阻火原理是铝丝网能迅速吸收和消耗热量,使正在燃烧的气体温度低于其燃点,将火焰阻断,从而达到阻止火焰向气源燃烧的目的。当沼气内混入空气量较少时,在阻火器与燃烧点之间的管道内会很快将空气耗尽,火焰自动熄灭。但当沼气管道内混入的空气较多时,火焰会将阻火器内的多层铝网熔化,形成一个封堵,封住火焰。又因为阻火器在管道中运行,会拦截沼气中的杂质,结成污垢,增大阻力,需定时清理,防止铝网的吸热效率下降,影响其阻火功能。另外阻火器应尽量靠近燃烧点安装,一般要求离燃烧点不应超过5m。

② 水封阻火罐。水封阻火罐的原理是利用罐内一定高度的水层达到阻止回火的目的,优点是容易制造,适应较大的沼气管径阻火(如φ200以上管径),如图4-2所示。

缺点是因为罐内水位增大了管路的阻力,并有可能增加沼气的水分。在运行管理中,应经常检查水封罐的水位,随时补充蒸发掉或被沼气挟走的水分。或因沼气水分太多,水封罐内水位上涨,需随时放低水位在规定的范围内。图中的水位h不可太大,否则将增大管路沼气的阻力,也不可太小,太小会使补水次数增加,并可能因为补水不及时,导致水位下降,失去阻火功能。h值一般应保持在50~100mm范围内。在安全上要注意补水管道与水罐连接处要有明显断开处(如用软管连接。当补水时临时连接上,当不用时拔下,断开连接处)。防止因密闭连接造成沼气串通到补水管泄露,发生危险。

如何保证沼气输、配系统的安全运行?-水处理设备与技术

图4-2 水封阻火罐示意图

③ 砾石阻火罐。砾石阻火罐一般能起到过滤、冷凝、防回火三重作用,通常安装在消化池出沼气管后,脱硫装置前。其作用如下。

a.过滤作用。从消化池出来的沼气常携带一些杂质,尤其在消化池运行初期或消化状态不稳定,有可能污泥从沼气管道走出时,通过砾石拦截一些大的杂质,而细小的污泥或杂质通过砾石底部虹吸管排出。

b.防回火作用。当管道出现回火时,层层砾石会吸收热量,将火焰分散熄灭,达到阻断火焰的目的。

c.冷凝作用。砾石阻火罐一般放在常温室内,罐壁用不锈钢制作,且大于管径5~8倍,能够起到对沼气降温冷凝作用,冷凝水落在罐底部,随虹吸管排出。