14.5 Техника безопасности при производстве биогаза

Биогаз представляет собой смесь метана (55...70%), диоксида углерода или углекислого газа (27...45%) и небольших количеств азота (0...3%), водо­рода (0...1%) и сероводорода (О...3%), перечисленные компоненты которой имеют различную плотность. При длительном хранении биогаза в силу раз­личной плотности его составляющих происходит расслоение, причем тяже­лый углекислый газ опускается в нижнюю часть, а в верхней части скапли­ваются горючие компоненты - метан и водород.

Горючие газы характеризуются верхним и нижним пределами взрываемости и температурой самовоспламенения, которые для рассматриваемых газов

1 - биореактор; 2 - загрузочная камера; 3 - разгрузное отверстие; 4 - колокол; 5 - перемешивающее устройство; 6 - теплообменник; 7 - отопительный агрегат; 8 - топка на газе; 9 - топка на твердом топливе; 10 - бак для воды; И - автоматический терморегулятор; 12 - водопроводные трубы; 13 - газопровод; 14-газовый кран; 15-огнепреградительныи затвор; 16-газовый счетчик

Рисунок 39 - Технологическая схема биоустановки для фермерских хозяйств в условиях холодного климата

приведены в табл. 23. Смесь газа с воздухом, имеющая взрываемость в ука­занных пределах (табл. 23), взрывается при внешнем источнике энергии (огонь, электрическая искра) определенной мощности. Выше температуры самовоспламенения газ начинает окисляться, и этот процесс примет взрыв­ной характер, если концентрация находится внутри предела взрываемости.

Таблица 23 -Характеристика пожароопасных газов

Газ	Предел взрываемости смеси с воздухом, %		Температура само­воспламенения, °С
	нижний	верхний
Водород Метан Сероводород	4,0 5,0 4,3	75,2 15,0 45,5	510 537 246

Азот (N₂) - бесцветный негорючий газ, входит в состав воздуха (75,5 вес. %). плотность 1,251 г/л при 0°С и давлении 760 мм рт. ст.

Водород (Н₂) - бесцветный, горючий газ, легче воздуха, легко воспламеня­ется от искр и пламени, плотность 0,090 г/л при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. Может взрываться от нагревания, искр, пламени. Пары образуют с воздухом взрывоопасные смеси. Опасность взрыва газа на воздухе и в помещении. Емкости могут взрываться при нагревании. В порожных емкостях образуются взрывоопасные смеси. Степень ток­сичности - 4. Для человека не представляет опасности на открытом воздухе. При больших концентрациях вызывает кислородное голодание.

Диоксид углерода (СО₂) - бесцветный, инертный, негорючий газ, тяже­лее воздуха, плотность 1,977 г/л при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. Скапливается в нижних участках поверхности, подвалах, тоннелях. Степень токсичности - 4. Для человека не представляет опасности на открытом воздухе, при больших концентрациях вызывает кисло­родное голодание. В помещениях вызывает удушье. При отравлении вызывает сонливость, расстройство координации движения, потерю сознания.

Метан (СН₄) - бесцветный, горючий газ; плотность 0,717 г/л при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. С воздухом образует взрывоопасную смесь. Присутствие метана в воздухе отрицательно сказывается на самочув­ствии человека. Снижается работоспособность, возникает быстрое утомление.

Сероводород (H₂S) - бесцветный, горючий газ с неприятным запахом; плотность 1,539 г/л при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. Ядовитый газ нервного действия. Вызывает паралич дыхания уже при концентрации 1 г/м³. Сероводород тяжелее воздуха и может скапливаться в углубле­ниях, подвальных помещениях, шахтах, колодцах.

Биогаз (смесь газов) - бесцветный горючий газ; плотность 1,2 г/л при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. Представляет серьезную опасность при ремонтных работах в подвальных помещениях, шахтах, колодцах.

Взрывоопасность и токсичность биогаза - это два фактора, которые долж­ны учитываться при его эксплуатации.

При использовании биогаза необходимо соблюдать все действующие нормы и правила работы с установками для сжигания природного газа. В по­мещении, где расположен реактор, следует предусмотреть вентиляцию. В помещении объемом до 300 м³ вентиляция должна обеспечивать восьмикрат­ный объем воздуха в час.

Перед началом работы реактор, газгольдер и газопроводы подлежат за­землению для защиты от вторичных проявлений молнии и зарядов статиче­ского электричества. Заземление выполняется из стальной трубы диаметром 25 мм или стального стержня диаметром 19-25 мм, забиваемых в землю на глубину не менее 0,5 м.

Биоустановку не следует размещать вблизи источника пламени, искр и высоконагретых тел. Минимальное расстояние от стенки газгольдера до ис­точника пламени установлено -5 м.

Вблизи установки должен быть установлен противопожарный щит со средствами пожаротушения (огнетушитель, бочка с водой, ведра, багры, ло­паты и т.д.), а также размещена предупредительная надпись «Опасно - газ».

Рабочие, занятые эксплуатацией биоустановки должны быть проинструк­тированы по технике безопасности и каждые три месяца под расписку озна­комиться с содержанием инструкции, которой они обязаны руководствовать­ся в своей работе.

Прохождение газа контролировать жидкостным гидрозатвором.

Во время эксплуатации искать места утечки газа только с помощью пено-образующих растворов.

Эксплуатировать установку разрешается при температуре окружающей среды не ниже +5°С.

Категорически запрещается:

-вести ремонтные работы во время нахождения биогаза в реакторе и газ­ гольдере;

-пользоваться стальным слесарным инструментом (при ведении газоопас­ных работ и во взрывоопасных помещениях использовать взрывобсзопасный слесарный инструмент, изготовленный из цветных металлов, не даю­щих искр при работе);

-обслуживать биогазовую установку в одежде из синтетических тканей;

-искать места утечки газа огнем.

Помощь при ожогах и отравлениях. Наиболее легким термическим ожо­гом является ожог I степени, для него характерны покраснения кожи и боле­вые ощущения. При ожоге II степени возникают пузыри, прокалывать кото­рые ие рекомендуется. Ожоги III и IV степени сопровождаются сильным по­ражением кожи и появлением обнаженных участков тканей. При таких ожо­гах накладывают стерильную сухую повязку, дают большую дозу анальгети­ка и пострадавшего немедленно транспортируют к врачу.

При термическом ожоге I или II степени делают длительную примочку обожженного места 0,5%-ным раствором перманганата калия или этиловым спиртом, потом закрывают его стерильной повязкой и обращаются к врачу.

Мероприятия, которые должны проводиться в случае отравлений газом до прибытия врача, следующие:

-быстро вывести или вынести пострадавшего из загазованного места на свежий воздух или в проветриваемое помещение;

-освободить все, что может стеснять дыхание пострадавшего (расстегнуть ворот, лиф, снять пояс и т.п.);

-немедленно сообщить в ближайшую поликлинику или здравпункт о про­исшедшем отравлении; в тяжелых случаях вызвать скорую медицинскую помощь;

-дать пострадавшему нюхать нашатырный спирт, напоить крепким чаем или кофе. Полезно дать пострадавшему дышать кислородом. Дыхательную воронку надо обернуть мокрой марлей. Не следует позволять постра­давшему заснуть. Если тело пострадавшего холодное, надо согреть его грелками или растиранием.

При остановке дыхания от удушья или отравлении пострадавшего необ­ходимо вынести на свежий воздух или в хорошо проветриваемое помещение и немедленно приступить к искусственному дыханию. Методы искусствен­ного дыхания подробно описаны в литературе и многих инструкциях.

Как показал глубокий анализ статистического материала (с 1900 г.), объе­мы мирового промышленного производства и перерабатываемого сырья, а также образующихся при этом отходов увеличиваются по экспоненциально­му закону.

В начале XIX века каменный уголь добывали около 30 млн. тонн в год, в 1900 г.-700 млн. тонн, в 1913 г.- 1340, в 1951 г.-1918 млн. тонн, а к 1970 г. добыча угля превысила 3 млрд. тонн. Эксплуатация нефти началась в 1856 г. В 1900г. ее добыча во всем мире была менее 30 млн. тонн. С 1960 г. по 1980 г. использовано более 40 млрд. тонн нефти. Разработка залежей природ-

ного газа также развивается нарастающими темпами. В 1937 г. было добыто 74 млрд. м^э газа, а через 30 лет добыча возросла более чем в 10 раз.

Каменный уголь, нефть, газ - это все органические соединения. Сгорая в биде топлива, они превращаются в ядовитые газы - оксиды углерода, серы, азота и др. В 1970 г. во всем мире было сожжено 1,3 млрд. тонн каменного угля и 1,88 млрд. тонн нефти, в результате чего в атмосферу поступило 104,6 млн. тонн сернистого газа (оксида серы). В 1980 г. расход каменного угля составил 2,75 млрд. тонн, а нефти 6,17 млрд. тонн, что сопровождалось выделением 252,3 млн. тонн оксида серы. Только за счет сжигания ископае­мого топлива в различных энергетических установках в окружающую среду поступает до 2,7-10¹² тонн диоксида углерода. Накопление продуктов сгора­ния топлива (диоксида углерода) в атмосфере стало представлять серьезную угрозу окружающей среде от «парникового эффекта».

Увеличение роста жидких отходов промышленности, сельского, комму­нального хозяйства и попадание их в окружающую среду весьма неблагопри­ятно сказывается на живых организмах, включая человека.

Поэтому дальнейшее развитие производства не может осуществляться на основе исторически сложившихся традиционных технологических процес­сов, а требует принципиально нового подхода. Этот подход, получивший на­звание экологически чистая технология или «безотходная технология» имеет свою основу, критерии и принципы.

Основу безотходного производства составляет сознательно организован­ные и регулируемый человеком технологический круговорот сырья, продук­ции и отходов. А важнейшими и ключевыми критериями безотходного про­изводства являются принципы:

-системности (взаимозависимость производственных, социальных и при­ родных процессов);

-комплексного использования сырьевых и энергетических ресурсов (учет всех компонентов сырья и готовой продукции);

-цикличность материальных потоков (замкнутые водооборотные циклы, которые формируют производственную систему по аналогии с природ­ ным круговоротом воды);

-рациональной организации (одновременное решение энерготехнологиче­ ских, экономических, экологических и социальных проблем);

-экологической безопасности (сохранение и воспроизводство таких при­ родных ресурсов, как атмосферный воздух, пресная вода, растительный и животный мир, сохранение здоровья населения).

В связи с изложенным, возобновляемые источники энергии (солнца, ветра, малых рек, биомассы и др.), используемые в АПК РК, отвечают требованиям ресурсо- и энергосберегающим, а также экологически чистым технологиям.

Наиболее универсальной в этом плане является биогазовая технология, в основе которой лежит безотходное производство с замкнутой системой:

сырье (отходы) - производство - потребление. Биогазовые установки осуще­ствляют саморегулирующий биогеохимический круговорот веществ и пото­му должны стать востребованными техническими средствами. Они решают экологическую, агрохимическую, энергетическую и социальную проблемы.

Биогазовые установки в отличие от других возобновляемых источников энергии (энергия ветра, солнца) могут функционировать круглосуточно, практически везде, где есть доступная биомасса или органические отходы.

На сегодняшний день наибольший спрос имеют малые биоустановки для фермерских хозяйств, функционирующих в условиях холодного климата и отдаленности от централизованных сетей тепло-, энергоснабжений и канализации.

Научно-производственным центром механизации сельского хозяйства решаются вопросы повышения производительности и эффективности дейст­вующих биоустановок: снижение продолжительности сбраживания с 30 до 10...12 суток, и увеличение выхода биогаза с 0,3...1,4 м³ до до 4 м^; с 1 м³ реактора. Полученные результаты наших исследований биоустановки для фермерских хозяйств на навозе крупного рогатого скота показали, что ско­рость сбраживания можно довести до 8-12 дней, при этом выход биогаза с 1 м реактора составит более 2 м . Такое количество образующегося биогаза достаточно на собственные нужды фермера.

Предлагаемая технология позволяет обезвреживать навоз от патогенных микробов, яиц гельминтов и семян сорняков, получать высококачественные удобрения и энергетическое топливо - биогаз. Вместе с тем остаются нере­шенными вопросы, связанные с повышением производительности оборудо­вания без увеличения объема реактора, выбором оптимального числа вариан­тов биоустановок для фермерских хозяйств, а также получением кормовых добавок.

Таким образом, внедрение разработанных технических средств с исполь­зованием возобновляемых источников энергии способствует улучшению экологии окружающей среды, экономии топлива, уменьшает выброс диокси­да углерода и других вредных газов в атмосферу, а также способствует раз­витию местных регионов и их демографической стабилизации, повышению здоровья и жизненного уровня сельских жителей в зонах внедрения техниче­ских средств.