沼氣池氣密性檢測綜述

摘 要：本文主要介紹了沼氣氣密性的檢測方法，并對各種檢測方法的發(fā)展歷史及演進進行了介紹，并對沼氣檢測方法的專利以及期刊的發(fā)表情況進行了梳理，能夠利于各專業(yè)技術人員及時了解沼氣氣密性檢測的發(fā)展歷程。

1. 沼氣池的泄漏檢測發(fā)展

早期的沼氣池的密封性能或者泄漏檢測非常原始、粗暴。主要是通過工程師傅的經(jīng)驗來判斷，比如通過目視檢查。在沼氣池完工后，工程師傅通過用肉眼觀察沼氣池是否有裂縫、裂紋【1】；再高級一點的，是通過給沼氣池注水，在一定時間內(nèi)，觀察沼氣池的水位是否下降或者泄漏；然后隨著技術的發(fā)展、工程師借助許多專用設計的器件來檢測沼氣池內(nèi)的參數(shù)，比如氣壓、水壓、PH值、甲烷濃度等參數(shù)。那隨著技術的不斷進步，還產(chǎn)生了許多新的檢測技術比如聲音定位法【2】【3】；同時，還有許多新的技術誕生，比如甲烷傳感器。

2.沼氣池泄漏檢測技術

前文簡要敘述了沼氣池泄漏的發(fā)展歷程，以及各種檢測方法的發(fā)展歷史。下面從專利和各種期刊文獻的角度來對各種檢測技術進行總結。

2.1直觀檢查法

直觀檢查法又稱目視法，該方法主要是早期檢測技術發(fā)展不成熟，檢測技術有限的條件下而發(fā)展出的一種簡單直觀的檢測方法。在沼氣池的主體強度達到85%以上時，才能進行上述檢測。其要領是“一看、二敲、三查”，一看是檢查沼氣池的壁面是否有裂縫、裂紋，二敲是用手或錘敲打沼氣池壁面有無空響或空鼓，三查是檢查沼氣池的進出料管等連接件是否有松動、池壁是否有滲水痕跡。

原始的直觀檢查法從技術層面上分析，確實相對落后。但是它是沼氣池的密封性能檢測的初級檢測，也是必要的檢測。

2.2水壓法

水壓法的操作步驟是，先向沼氣池內(nèi)注水，是水位線達到零壓線上方20厘米處，待池體濕透后，標記水位線，觀察12小時，若水位下降3%以內(nèi)，表明發(fā)酵間和進、出料管口以下部分不漏水。如果出現(xiàn)漏水，則需要抽出池內(nèi)的水，標記水跡線，然后在水跡線附近查找裂紋和裂縫，然后進行修補。待修補完成后，繼續(xù)試水，重復上述步驟，直到沼氣池不漏水。

水壓法雖然技術成熟、可靠，但是也存在耗時長、程序繁瑣、效率低下等缺陷。目前應用范圍有限。該方法主要記載于一些早期的期刊文獻中，在專利文獻中，發(fā)現(xiàn)有關水壓法的僅有2篇。

2.3氣壓法

傳統(tǒng)的氣壓法的步驟是：封堵沼氣池的進料口、出料口，并將活動蓋進行密封，然后向沼氣池充氣，當壓力達到一定值后，停止充氣，關好開關，進行保壓，保壓時間通常為24小時，然后再測試沼氣池的壓力，如果沼氣池的壓力的變化在規(guī)定的閾值范圍內(nèi)，則沼氣池不泄漏，否則，沼氣池則認定為泄漏。

目前，有部分新的氣壓法是：不封堵沼氣池的進料口和出料口，只將活動蓋與沼氣池進行密封，而后，往沼氣池內(nèi)注水，當水將進料口和出料口封堵后，然后從活動蓋上的進氣裝置往沼氣池內(nèi)充氣，然后測試沼氣池內(nèi)的壓力變化。

從檢索的文獻來分析，涉及氣壓法的期刊文獻有7篇，專利文獻6篇。期刊文獻的發(fā)表時間主要集中在2000-2010年之間，而專利文獻的申請時間主要集中在2005-2011之間，授權的專利有2篇。其中，申請的專利都存在一個共性，都是集中在沼氣池的活動蓋上。通過在活動蓋上設計一些加氣裝置和充氣裝置，從而實現(xiàn)對沼氣池的加氣密封檢測。目前，關于沼氣池的密封檢測，大多采用氣壓法。

2.4聲音定位法

聲音定位法是指由兩個測試人員對沼氣池進行測試，其中，一個人位于沼氣池外，負責向沼氣池加壓，并觀察氣壓表及時向另一個位于沼氣池內(nèi)的測試人員反饋信號，池內(nèi)人員負責仔細檢查池壁，聽池壁內(nèi)是否有風哨聲，并用水泥漿負責標記。

聲音定位法雖然簡單，并且容易查找漏氣部位，但是該方法仍存在較多缺陷，一是對測試人員的健康和安全不利，極易發(fā)生安全事故；二是，這種方法過于粗糙，主觀性過強，不利于精細檢測。

2.5傳感器法

前面的四種方法是通過對沼氣池的池壁的完好程度、壓力等角度入手檢測沼氣池的密封性。

傳感器法是通過沼氣池測試儀實現(xiàn)，沼氣池測試儀的組成包括控制器、供電電路、甲烷傳感器、顯示器、報警器和鍵盤等。其工作原理是對沼氣池內(nèi)的甲烷氣體進行采樣，如果甲烷濃度超過閾值，則控制器會發(fā)出報警指令給報警器，從而使得報警器報警。

通常，沼氣池檢測儀除了測試甲烷濃度以檢測沼氣是否泄漏外，還包括其他功能，比如監(jiān)測沼氣池內(nèi)的溫度、濕度、二氧化碳濃度以及PH值等參數(shù)。傳感器法主要是在沼氣池投入使用后才能采用。與前四種方法存在一定區(qū)別。

2.6小結

沼氣池密封檢測在實際生產(chǎn)生活中作用非常大。目前使用廣泛的測量方法包括水壓法，氣壓法和傳感器法，其他的測試方法往往是輔助方法。目前，申請的專利文獻也主要集中在氣壓法、水壓法和傳感器法。

上述的沼氣池的五種測量方法，應該說各有優(yōu)勢，其中，主流的測試方法依然是直觀檢查法、水壓法和氣壓法。

從沼氣池密封性檢測的每年的專利申請量分析來看，從2003年以來，便陸續(xù)有專利申請被提出，并且，申請量也很穩(wěn)定，總體申請量也不大，從2010年以后申請量有所增加，增加的原因與國家在2010年以后提出的知識產(chǎn)權強國戰(zhàn)略相關。由于該戰(zhàn)略的刺激，導致了與沼氣池檢測相關的專利申請也進一步增加。

3.甲烷傳感器測漏

3.1與沼氣池生產(chǎn)、應用過程中相關的泄漏檢測

除了沼氣池的建設過程中的密封性或泄露檢測外，在使用過程中，或者發(fā)酵過程中也會產(chǎn)生泄漏。因此，對采用甲烷觸感器測試沼氣泄漏相關的專利文獻進行了檢索。共檢索到了8篇文獻，其中5篇專利文獻是沼氣綜合檢測儀，其集成了沼氣泄漏、PH值檢測和溫度檢測功能；2篇是沼氣的儲藏罐，該儲藏罐上也設置了沼氣泄漏檢測裝置，還有一篇是沼氣燃燒器上設置了沼氣泄漏檢測裝置。

而從甲烷傳感器專利的授權情況分析，總共的申請量是186件，其中，實用新型100件，占比為54%；發(fā)明專利授權13件，占比6%。由此可以看出，國內(nèi)的有關瓦斯監(jiān)測的專利質(zhì)量不高。

3.2利用甲烷傳感器檢測瓦斯泄漏的國外申請

德國最早在1976年申請了一篇用于礦井的甲烷傳感器，該專利申請于1978年獲得授權。因此，國外甲烷傳感器的發(fā)展歷史比中國要早將近十年。其中，日本在眾多國家中，其甲烷傳感器的發(fā)展應該是最成熟的，也是申請大戶。其最早的專利是1985公布的氣體傳感器，該傳感器可用于測試甲烷和氫氣等氣體。隨后，日本的專利幾乎壟斷了甲烷傳感器，其從1985年至今，共有112篇專利申請，占比超過所有外國專利申請的50%。其次，是美國，美國的關于甲烷傳感器的申請量為37件?？梢哉f，甲烷傳感器的專利幾乎被日本、美國壟斷。

3.3 小結

從專利申請的情況來看，在沼氣池投入使用后，其密封性或者泄漏測試中，主要是使用甲烷傳感器。日本、美國在甲烷傳感器這一領域處于優(yōu)勢地位。中國雖然在該領域的申請量也較大，但是，專利質(zhì)量不高，發(fā)明專利的授權量較低。

參考文獻：

【1】馬躍峰. 戶用沼氣池質(zhì)量要求和檢驗方法[J]，農(nóng)村能源，2005（3）.

【2】鄭慶卓 等. 一種戶用沼氣池氣密性檢驗方法[J]，中國沼氣，2007，25（5）.

【3】樊翠英 等.一種戶用沼氣池氣密性檢驗新方法[J]. 河南農(nóng)業(yè)，2009（3）.

作者簡介：

唐松柏（1987年05月）男、四川南充人、國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心、研究實習員、碩士、專利審