摘 要：本文主要介紹了沼氣氣密性的檢測(cè)方法，并對(duì)各種檢測(cè)方法的發(fā)展歷史及演進(jìn)進(jìn)行了介紹，并對(duì)沼氣檢測(cè)方法的專(zhuān)利以及期刊的發(fā)表情況進(jìn)行了梳理，能夠利于各專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員及時(shí)了解沼氣氣密性檢測(cè)的發(fā)展歷程。

1. 沼氣池的泄漏檢測(cè)發(fā)展

早期的沼氣池的密封性能或者泄漏檢測(cè)非常原始、粗暴。主要是通過(guò)工程師傅的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷，比如通過(guò)目視檢查。在沼氣池完工后，工程師傅通過(guò)用肉眼觀(guān)察沼氣池是否有裂縫、裂紋【1】；再高級(jí)一點(diǎn)的，是通過(guò)給沼氣池注水，在一定時(shí)間內(nèi)，觀(guān)察沼氣池的水位是否下降或者泄漏；然后隨著技術(shù)的發(fā)展、工程師借助許多專(zhuān)用設(shè)計(jì)的器件來(lái)檢測(cè)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(shù)的不斷進(jìn)步，還產(chǎn)生了許多新的檢測(cè)技術(shù)比如聲音定位法【2】【3】；同時(shí)，還有許多新的技術(shù)誕生，比如甲烷傳感器。

2.沼氣池泄漏檢測(cè)技術(shù)

前文簡(jiǎn)要敘述了沼氣池泄漏的發(fā)展歷程，以及各種檢測(cè)方法的發(fā)展歷史。下面從專(zhuān)利和各種期刊文獻(xiàn)的角度來(lái)對(duì)各種檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

2.1直觀(guān)檢查法

直觀(guān)檢查法又稱(chēng)目視法，該方法主要是早期檢測(cè)技術(shù)發(fā)展不成熟，檢測(cè)技術(shù)有限的條件下而發(fā)展出的一種簡(jiǎn)單直觀(guān)的檢測(cè)方法。在沼氣池的主體強(qiáng)度達(dá)到85%以上時(shí)，才能進(jìn)行上述檢測(cè)。其要領(lǐng)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(wú)空響或空鼓，三查是檢查沼氣池的進(jìn)出料管等連接件是否有松動(dòng)、池壁是否有滲水痕跡。

原始的直觀(guān)檢查法從技術(shù)層面上分析，確實(shí)相對(duì)落后。但是它是沼氣池的密封性能檢測(cè)的初級(jí)檢測(cè)，也是必要的檢測(cè)。

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(xiàn)達(dá)到零壓線(xiàn)上方20厘米處，待池體濕透后，標(biāo)記水位線(xiàn)，觀(guān)察12小時(shí)，若水位下降3%以?xún)?nèi)，表明發(fā)酵間和進(jìn)、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(biāo)記水跡線(xiàn)，然后在水跡線(xiàn)附近查找裂紋和裂縫，然后進(jìn)行修補(bǔ)。待修補(bǔ)完成后，繼續(xù)試水，重復(fù)上述步驟，直到沼氣池不漏水。

水壓法雖然技術(shù)成熟、可靠，但是也存在耗時(shí)長(zhǎng)、程序繁瑣、效率低下等缺陷。目前應(yīng)用范圍有限。該方法主要記載于一些早期的期刊文獻(xiàn)中，在專(zhuān)利文獻(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)有關(guān)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(jìn)料口、出料口，并將活動(dòng)蓋進(jìn)行密封，然后向沼氣池充氣，當(dāng)壓力達(dá)到一定值后，停止充氣，關(guān)好開(kāi)關(guān)，進(jìn)行保壓，保壓時(shí)間通常為24小時(shí)，然后再測(cè)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(rèn)定為泄漏。

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

從檢索的文獻(xiàn)來(lái)分析，涉及氣壓法的期刊文獻(xiàn)有7篇，專(zhuān)利文獻(xiàn)6篇。期刊文獻(xiàn)的發(fā)表時(shí)間主要集中在2000-2010年之間，而專(zhuān)利文獻(xiàn)的申請(qǐng)時(shí)間主要集中在2005-2011之間，授權(quán)的專(zhuān)利有2篇。其中，申請(qǐng)的專(zhuān)利都存在一個(gè)共性，都是集中在沼氣池的活動(dòng)蓋上。通過(guò)在活動(dòng)蓋上設(shè)計(jì)一些加氣裝置和充氣裝置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)沼氣池的加氣密封檢測(cè)。目前，關(guān)于沼氣池的密封檢測(cè)，大多采用氣壓法。

2.4聲音定位法

聲音定位法是指由兩個(gè)測(cè)試人員對(duì)沼氣池進(jìn)行測(cè)試，其中，一個(gè)人位于沼氣池外，負(fù)責(zé)向沼氣池加壓，并觀(guān)察氣壓表及時(shí)向另一個(gè)位于沼氣池內(nèi)的測(cè)試人員反饋信號(hào)，池內(nèi)人員負(fù)責(zé)仔細(xì)檢查池壁，聽(tīng)池壁內(nèi)是否有風(fēng)哨聲，并用水泥漿負(fù)責(zé)標(biāo)記。

聲音定位法雖然簡(jiǎn)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(duì)測(cè)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(guò)于粗糙，主觀(guān)性過(guò)強(qiáng)，不利于精細(xì)檢測(cè)。

2.5傳感器法

前面的四種方法是通過(guò)對(duì)沼氣池的池壁的完好程度、壓力等角度入手檢測(cè)沼氣池的密封性。

傳感器法是通過(guò)沼氣池測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)，沼氣池測(cè)試儀的組成包括控制器、供電電路、甲烷傳感器、顯示器、報(bào)警器和鍵盤(pán)等。其工作原理是對(duì)沼氣池內(nèi)的甲烷氣體進(jìn)行采樣，如果甲烷濃度超過(guò)閾值，則控制器會(huì)發(fā)出報(bào)警指令給報(bào)警器，從而使得報(bào)警器報(bào)警。

通常，沼氣池檢測(cè)儀除了測(cè)試甲烷濃度以檢測(cè)沼氣是否泄漏外，還包括其他功能，比如監(jiān)測(cè)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(jié)

沼氣池密封檢測(cè)在實(shí)際生產(chǎn)生活中作用非常大。目前使用廣泛的測(cè)量方法包括水壓法，氣壓法和傳感器法，其他的測(cè)試方法往往是輔助方法。目前，申請(qǐng)的專(zhuān)利文獻(xiàn)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(cè)量方法，應(yīng)該說(shuō)各有優(yōu)勢(shì)，其中，主流的測(cè)試方法依然是直觀(guān)檢查法、水壓法和氣壓法。

從沼氣池密封性檢測(cè)的每年的專(zhuān)利申請(qǐng)量分析來(lái)看，從2003年以來(lái)，便陸續(xù)有專(zhuān)利申請(qǐng)被提出，并且，申請(qǐng)量也很穩(wěn)定，總體申請(qǐng)量也不大，從2010年以后申請(qǐng)量有所增加，增加的原因與國(guó)家在2010年以后提出的知識(shí)產(chǎn)權(quán)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略相關(guān)。由于該戰(zhàn)略的刺激，導(dǎo)致了與沼氣池檢測(cè)相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)也進(jìn)一步增加。

3.甲烷傳感器測(cè)漏

3.1與沼氣池生產(chǎn)、應(yīng)用過(guò)程中相關(guān)的泄漏檢測(cè)

除了沼氣池的建設(shè)過(guò)程中的密封性或泄露檢測(cè)外，在使用過(guò)程中，或者發(fā)酵過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生泄漏。因此，對(duì)采用甲烷觸感器測(cè)試沼氣泄漏相關(guān)的專(zhuān)利文獻(xiàn)進(jìn)行了檢索。共檢索到了8篇文獻(xiàn)，其中5篇專(zhuān)利文獻(xiàn)是沼氣綜合檢測(cè)儀，其集成了沼氣泄漏、PH值檢測(cè)和溫度檢測(cè)功能；2篇是沼氣的儲(chǔ)藏罐，該儲(chǔ)藏罐上也設(shè)置了沼氣泄漏檢測(cè)裝置，還有一篇是沼氣燃燒器上設(shè)置了沼氣泄漏檢測(cè)裝置。

而從甲烷傳感器專(zhuān)利的授權(quán)情況分析，總共的申請(qǐng)量是186件，其中，實(shí)用新型100件，占比為54%；發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)13件，占比6%。由此可以看出，國(guó)內(nèi)的有關(guān)瓦斯監(jiān)測(cè)的專(zhuān)利質(zhì)量不高。

3.2利用甲烷傳感器檢測(cè)瓦斯泄漏的國(guó)外申請(qǐng)

德國(guó)最早在1976年申請(qǐng)了一篇用于礦井的甲烷傳感器，該專(zhuān)利申請(qǐng)于1978年獲得授權(quán)。因此，國(guó)外甲烷傳感器的發(fā)展歷史比中國(guó)要早將近十年。其中，日本在眾多國(guó)家中，其甲烷傳感器的發(fā)展應(yīng)該是最成熟的，也是申請(qǐng)大戶(hù)。其最早的專(zhuān)利是1985公布的氣體傳感器，該傳感器可用于測(cè)試甲烷和氫氣等氣體。隨后，日本的專(zhuān)利幾乎壟斷了甲烷傳感器，其從1985年至今，共有112篇專(zhuān)利申請(qǐng)，占比超過(guò)所有外國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的50%。其次，是美國(guó)，美國(guó)的關(guān)于甲烷傳感器的申請(qǐng)量為37件?？梢哉f(shuō)，甲烷傳感器的專(zhuān)利幾乎被日本、美國(guó)壟斷。

3.3 小結(jié)

從專(zhuān)利申請(qǐng)的情況來(lái)看，在沼氣池投入使用后，其密封性或者泄漏測(cè)試中，主要是使用甲烷傳感器。日本、美國(guó)在甲烷傳感器這一領(lǐng)域處于優(yōu)勢(shì)地位。中國(guó)雖然在該領(lǐng)域的申請(qǐng)量也較大，但是，專(zhuān)利質(zhì)量不高，發(fā)明專(zhuān)利的授權(quán)量較低。

參考文獻(xiàn)：

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

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

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

作者簡(jiǎn)介：

唐松柏（1987年05月）男、四川南充人、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作江蘇中心、研究實(shí)習(xí)員、碩士、專(zhuān)利審