本发明专利技术公开了一种基于甲烷、硫化氢和氧气含量检测的沼气脱硫自动化控制系统及方法。它包括沼气脱硫反应区气体含量控制系统和沼气排放区气体含量检测系统。沼气脱硫反应区气体含量控制系统设有空气进气自动调节阀、甲烷进气自动调节阀、气体流量计、溶解氧探头、氧气探头、氧气报警器和数据采集分析调控装置；沼气排放区气体含量检测系统设有硫化氢探头、氧气探头、硫化氢报警器、氧气报警器和沼气外排自动调节阀。本发明专利技术具有以下优点：①通过对沼气脱硫反应区气体含量进行实时监控，实现高效、安全的沼气脱硫；②通过对沼气排放区气体气含量进行在线监测，进一步保障净化后沼气可安全使用；③通过自动化控制实现沼气脱硫连续运行，可回收硫单质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于甲烷、硫化氢和氧气含量检测的沼气脱硫自动化控制系统及 方法，适用于沼气脱硫工程。
技术介绍
沼气作为一类清洁的能源，在当今世界能源短缺的情况下，充分利用沼气能，可以 缓解我国能源紧缺带来的压力。沼气是一种可燃性混合气体，一般含甲烷、二氧化碳、以 及少量的氨气、氢气和一氧化碳等，不同的原料制成的沼气中往往含有不同含量的硫化氢 (H2S)。H2S是一种剧毒的有害气体，它对管道、仪表及设备有强烈的腐蚀作用，泄漏在空气 中将污染大气，危害人体健康。因此，为了保护人体健康，延长设备使用寿命，必须采取有效 措施进行沼气脱硫。我国环保标准严格规定利用沼气能源时，沼气气体中H2S含量不得超 过20mg/m3。沼气中的H2S质量浓度一般为1 12g/m3，远远高于我国环保标准的规定。所 以，H2S的脱除成为沼气使用过程中必不可少的一个环节。沼气脱硫的方法有化学法、物化法和生物法。常用的物化法一般可分为直接脱硫 和间接脱硫两大类。沼气直接脱硫方法的原理可分为湿式法和干式法两类。湿法脱硫是利 用特定的溶剂与气体逆流接触而脱除其中的H2S,溶剂通过再生后重新进行吸收；干法脱硫 是以O2使H2S氧化成硫或硫氧化物的一种方法，也可称为干式氧化法。沼气的生物脱硫是利用微生物的代谢作用将沼气中的硫化氢转化为单质硫或硫 酸盐。其过程可分为3个阶段一是H2S气体的溶解过程，即由气相转移到液相；二是溶解 后的H2S被微生物吸收，转移至微生物的体内；三是进人微生物细胞内的H2S作为营养被微 生物分解、转化和利用，从而达到去除H2S的目的。沼气脱硫的主要优点为不需要化学催 化剂，没有二次污染；耗能少，处理成本低；H2S去除率高，并可回收单质硫。目前，国内脱硫技术已比较成熟，脱硫方法及脱硫工艺众多。但无论是生物脱硫还 是物化法脱硫，都存在安全隐患。当空气中沼气含量达到5% 15%时，遇明火会发生爆 炸，并且脱硫后沼气中氧气含量超过1 %时，同样会带来安全危险。另外，脱硫后沼气中若仍 含有较多量的H2S气体，会破坏后期沼气的利用装置。为此，沼气脱硫装置的安全控制系统 作为脱硫装置的智能控制单元，是保障沼气脱硫反应的安全运行和沼气脱硫技术应用推广 的关键所在。此外，如何通过自动化控制合理的曝气量，使生物脱硫后的终产物控制为硫单 质，实现单质硫的回收利用是目前沼气脱硫技术的难点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对沼气脱硫安全控制系统的空白，提供一种基于甲烷、硫化氢 和氧气含量检测的沼气脱硫自动化控制系统及方法。基于甲烷、硫化氢和氧气含量检测的沼气脱硫自动化控制系统包括沼气脱硫反应 区气体含量控制系统和沼气排放区气体含量检测系统，沼气脱硫反应区气体含量控制系统包括空气气体流量计、空气进气自动调节阀、沼气进气自动调节阀、沼气气体流量计、第一 氧气探头、第一氧气报警器、溶解氧探头和数据采集分析调控装置，空气气体流量计经空气 进气自动调节阀与沼气脱硫反应区相连，沼气气体流量计经沼气进气自动调节阀与沼气脱 硫反应区相连，沼气脱硫反应区内设有第一氧气探头和溶解氧探头，第一氧气报警器一端 与第一氧气探头相连，沼气排放区气体含量检测系统包括硫化氢报警器、硫化氢探头、第二 氧气探头、沼气外排自动调节阀和第二氧气报警器，沼气排放区内设有硫化氢探头、第二氧 气探头，硫化氢报警器一端与硫化氢探头相连，第二氧气报警器一端与第二氧气探头相连， 沼气外排自动调节阀一端与沼气排放区相连，沼气排放区与沼气脱硫反应区相连，数据采集 分析调控装置分别与第一氧气报警器另一端、硫化氢报警器另一端、第二氧气报警器另一端、 空气进气自动调节阀、沼气进气自动调节阀、溶解氧探头和沼气外排自动调节阀相连。所述的数据采集分析调控装置的内部模连接关系为主控处理器分别与模拟量输 入模块、开关量输入调理模块、传感器无限通讯模块、电源电路、电动调节阀控制模块、数字 量输出模块和数字量输入模块相连接，传感器无限通讯模块与传感器供电接口、电源电路 和电动调节阀控制模块相连接。基于甲烷、硫化氢和氧气含量检测的沼气脱硫自动化控制方法是通过溶解氧探 头实时监测沼气脱硫反应区内液相中溶解氧的含量，并根据数据采集分析调控装置控制空 气进气自动调节阀和沼气进气自动调节阀调整甲烷和空气的进气流量及比例，使沼气脱硫 反应区液相部分溶解氧的浓度维持在0. 05 0. 10mg/L之间；通过第一氧气探头实时监 测沼气脱硫反应区内氧气的含量，使沼气脱硫反应区内气相中氧气体积百分比含量小于 1. 0%，若沼气脱硫反应区中氧气体积百分比含量大于1. 0%，第一氧气报警器发出报警，数 据采集分析调控装置将进一步控制空气进气自动调节阀和沼气进气自动调节阀调整甲烷 和空气的进气流量及比例，使沼气脱硫反应区气相中氧气体积百分比含量小于1.0%，第 一氧气报警器停止报警；通过硫化氢探头测定沼气排放区气体含量检测系统中的硫化氢含 量，设定检测到的硫化氢含量大于20mg/m3，硫化氢报警器发出报警，通过数据采集分析调 控装置使沼气外排自动调节阀处于关闭状态，并调控沼气脱硫反应区内沼气的进气量，直 至沼气排放区所测硫化氢含量小于20mg/m3，硫化氢报警器停止报警；通过第二氧气探头测 定沼气排放区气体含量检测系统中的氧气含量，设定检测到的氧气含量大于1. 0%，第二氧 气报警器发出报警，通过数据采集分析调控装置使沼气外排自动调节阀处于关闭状态，并 调控沼气脱硫反应区内空气的进气量，直至沼气排放区所测氧气含量小于1. 0%，第二氧气 报警器停止报警，当硫化氢报警器和第二氧气报警器都未发出报警时，数据采集分析调控 装置控制沼气外排自动调节阀处于打开状态，沼气得以外排。本专利技术的有益效果有①通过对沼气脱硫反应区气体含量进行实时监控，实现沼 气脱硫的高效、安全运行；②通过利用沼气排放区气体气含量检测系统，控制沼气内硫化氢 和氧气含量，进一步保障净化后沼气可安全使用；③通过自动化控制实现沼气脱硫连续运 行，并可回收硫单质；④本沼气脱硫自动化控制系统既适合于沼气的物化法脱硫，也适合于 沼气的生物脱硫。附图说明图1是基于甲烷、硫化氢和氧气含量检测的沼气脱硫自动化控制系统示意4图2是本专利技术的数据采集分析调控装置的电路框图；图3是基于甲烷、硫化氢和氧气含量检测的沼气脱硫自动化控制方法流程图；图中空气气体流量计1、空气进气自动调节阀2、沼气进气自动调节阀3、沼气气 体流量计4、第一氧气探头5、第一氧气报警器6、溶解氧探头7、数据采集分析调控装置8、硫 化氢报警器9、硫化氢探头10、第二氧气探头11、沼气外排自动调节阀12、第二氧气报警器 13。具体实施例方式如图1所示，基于甲烷、硫化氢和氧气含量检测的沼气脱硫自动化控制系统包括 沼气脱硫反应区气体含量控制系统和沼气排放区气体含量检测系统，沼气脱硫反应区气体 含量控制系统包括空气气体流量计1、空气进气自动调节阀2、沼气进气自动调节阀3、沼气 气体流量计4、第一氧气探头5、第一氧气报警器6、溶解氧探头7和数据采集分析调控装置 8，空气气体流量计1经空气进气自动调节阀2与沼气脱硫反应区相连，沼气气体流量计4 经沼气进气自动调节阀3与沼气脱硫反应区相连，沼气脱硫反应区内设有第一氧气探头5 和溶解氧探头7，第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于甲烷、硫化氢和氧气含量检测的沼气脱硫自动化控制系统，其特征在于包括沼气脱硫反应区气体含量控制系统和沼气排放区气体含量检测系统，沼气脱硫反应区气体含量控制系统包括空气气体流量计（１）、空气进气自动调节阀（２）、沼气进气自动调节阀（３）、沼气气体流量计（４）、第一氧气探头（５）、第一氧气报警器（６）、溶解氧探头（７）和数据采集分析调控装置（８），空气气体流量计（１）经空气进气自动调节阀（２）与沼气脱硫反应区相连，沼气气体流量计（４）经沼气进气自动调节阀（３）与沼气脱硫反应区相连，沼气脱硫反应区内设有第一氧气探头（５）和溶解氧探头（７），第一氧气报警器（６）一端与第一氧气探头（５）相连，沼气排放区气体含量检测系统包括硫化氢报警器（９）、硫化氢探头（１０）、第二氧气探头（１１）、沼气外排自动调节阀（１２）和第二氧气报警器（１３），沼气排放区内设有硫化氢探头（１０）、第二氧气探头（１１），硫化氢报警器（９）一端与硫化氢探头（１０）相连，第二氧气报警器（１３）一端与第二氧气探头（１１）相连，沼气外排自动调节阀（１２）一端与沼气排放区相连，沼气排放区与沼气脱硫反应区相连，数据采集分析调控装置（８）分别与第一氧气报警器（６）另一端、硫化氢报警器（９）另一端、第二氧气报警器（１３）另一端、空气进气自动调节阀（２）、沼气进气自动调节阀（３）、溶解氧探头（７）和沼气外排自动调节阀（１２）相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡宝兰，沈李东，叶天强，郑平，陆慧峰，陈小光，蔡琛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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