17、气体系统设备
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% z- ]+ X; a* o) Z3 v1 n8 I) p17.1 流量测量
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6 T) f v8 t. m( l: `. C+ g气体产量可以衡量消化池性能。可靠的监测设备可提醒车间操作人员处理故障和气体泄漏。气体监测流量计一般分为正位移式、热式和差压式，见表。
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% v8 I" F7 q0 b. a) p* v8 }因为消化池气体产率各不相间，建议每个消化池使用单袖的流量计。也建议利用消化气的设备使用单独的流量计。消化气中可能含有水分和杂质，需要注意计量装置的维护。$ D) P+ d" M0 z) v+ o, o! o
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17.2 气体系统安全和控制设备
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: f% F: I. Q! Y1 e) A; G+ e4 ^9 I气体系统包括安全和控制设备，目的是避免回火、测量和控制系统气体压力以及燃烧未被利用的气体。气体系统的安全和控制设备及其使用说明和维护要求列于下表。
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18、消化气利用$ f# }3 @8 e4 M: Y6 c% R/ E3 b
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消化气是一种颇有价值的燃料，传统上一直用来加热锅炉产生蒸汽或热水供给工艺或建筑物，带动燃烧涡轮机或驱动型发电机发电(回收热量产生的热水用于加热)或带动干燥设备去除污泥中的水分(回收热量加热消化池）。近年来，消化气的收集和利用技术逐步提高，目前消化气的能量回收技术被认为是一项成熟和成功的废物变能源的技术。
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' k6 ^& I }, y+ }+ y18.1 热能: I% s8 c: p1 v+ L
- i2 e2 g y1 c( c8 T+ K通常消化池产生的气体除供消化池加热所需外还有富余，多余的气体可以用于建筑物供热或处理工艺。如果消化气用于产生蒸汽而不是将水加热，热量也可通过吸收式制冷机用于建筑物制冷。由于建筑物供热和制冷具有季节性，故其能量需求取决于环境温度。( C8 T7 ` u* P1 z) @
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锅炉对消化气品质要求不高，但是，用于锅炉时，消化气中硫化氢浓度应减少到1000ppm以下，水汽应凝结成冷凝水，以避免气体喷嘴出现问题。消化气产生的热量也可用于脱水泥饼的干化等过程。通常消化池产生的消化气提供的能量可满足所需干化能量的50%-80%，剩下的能量由天然气提供。从干燥冷凝器/洗涤器回收的热量可用来加热消化池。
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18.2 发电
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消化气可收集起来与现场发电设备联合发电。以热水或蒸汽(仅局限于燃气涡轮发电机)的形式从发电机组回收的热量可用于消化池加热或建筑物供热或制冷。如果所有回收的热量都被利用，消化气总利用率可达到近80%。, s5 m @& G3 ~% H& N
0 e6 `& r* E7 T% G发电量取决于消化气产盘，但是大部分大中型污水处理设备产生的电力均低于5MW。现场发电系统包括传统驱动型发电机、燃气涡轮发电机(较大的污水处理设施）、微型涡轮机和燃料电池。内燃机是目前最常用的发电设备。
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- @5 l) g5 @/ @) F污水处理厂的发电设备大约80%是往复式发动机。根据污水处理厂处理规模，也可以使用燃气涡轮发电机或蒸汽轮机。; P9 F# Y. W' b& N& C$ X
7 W) D, O( P9 m, Z1 G0 I用于废热发电设备的消化气质量要求比用于锅炉的消化气更为严格，要求消化气应冷却去除水分，而且通常需要洗楼去除硫化氢和硅氧烷。1 x/ }$ F) C+ y2 G
- M3 ~1 m" Y- c/ l- C18.3 通过天然气网络输送消化气利用的又一类方式是首先去除消化气中的污染物如二氧化碳，使其具有天然气的品质，然后将高品质的消化气通过天然气供应网络输送。这种方式仅适用于大量消化气的场合。. }4 x& T6 Y X* T! G) Y
- ?) m( \% l1 K6 ~# i7 v. V: T19、安全问题% |+ I4 A" }8 t
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( Y) L2 K1 m U ^ L9 `. V消化气具有危险性，因为它的主要成分是甲烧和二氧化碳，两者均无色无味，能与空气置换，易引发窒息。因此，消化设备应安装有气体检测器和分析仪，以及自给式呼吸糟以防气体泄露。* L9 ~# J6 v4 E, X/ v+ j9 d' ?2 Y& V
- a* _+ D h9 b" c/ ^% n当甲皖与空气混合至甲烧浓度为5%-20%时易燃。为了避免与空气混合，消化气处理系统必须在正压条件下操作。若污泥排出量起过浮动盖或集气罩允许的液面范围，空气会被吸人消化池，所以应采取预防措施防止消化池排水低于推荐值。 j. V [/ m7 B- M$ a
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消化池内的气体会与消化气混合且最终进入消化气管道系统。如果空气和消化气混合物接近火焰源(废气燃烧器、锅炉或发动机），会在管道内形成回火。
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/ G' Q. X( X: l, L& Z管道配有防火罩以消除回火，但是，气体在管道内膨胀引起压力增加，易在阻火棒熄灭火焰前造成管道破裂。为避免回火引发的管道破裂，阻火器应安装在离引火点尽可能近的位置，最大距离不超过如n。1 d) D7 T- ] j* g5 b0 F
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消化气泄漏容易有爆炸危险。消化池等设施一般都配有监测仪表测量低爆炸极限和消化气中硫化氢浓度。由于火灾和爆炸危险，消化池等设施所在区域须满足美国国家消防协会(NFPA)标准关于电力分级、建材和防火保护措施方面的规定。. R) R5 ?" @( \1 y' h+ S5 K8 N
1 a1 J, ~( H/ V8 z: l: ~ x关于厌氧消化设施的具体信息参见污水处理与收集设施防火标准(美国国家消防协会，2003年)第6章。根据美国消防协会标准规定，厌氧消化设施的大部分区域被认为很容易发生爆炸危险，因此，必须采取安全措施，包括使用元火花工具，禁止吸烟或明火，提供充足的通风，使用防爆电气设备等。: O" ?- I& M' s2 W5 E' K# }
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另一个要考虑的安全问题是消化气的毒性。不同浓度硫化氢的影响列于下表。
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+ R5 P/ b+ z1 M5 i3 s! O尽管硫化氢具有强烈的臭鸡蛋气味，但暴露很短的时间后鼻子就对臭味麻木，容易误认为危险已经减弱或消失。因此，应该使用硫化氧检测器并定期校准。硫化氢密度比空气大．因此，检测设备应安装在适当的位置，使其能检测到消化池设备的全部高度。1 q* ~5 L) b3 J
5 t, Y* z4 O L) F! T1 U" Y; a与消化气系统有关的安全设备应定期进行检查，如灭火器，减压阀，煤气灯和控制器，气体压缩机，冷凝槽和检测仪器等。
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消化设施所在区域，包括停止运行或放空的消化池以及消化池盖子下部的顶层空间都应被认为是密闭空问。依照美国职业安全与卫生保健署(OSHA)第1910.146部分，密闭空间许可证，或在适用情况下依据类似的安全守则，才能够允许进入这些区域。
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