Главная
страница 1страница 2страница 3страница 4
Методика расчета выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках

Дата введения 1998-01-01

РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским институтом охраны атмосферного воздуха
УТВЕРЖДЕН приказом Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды (от "8" апреля 1998 г. N 199)
ВВЕДЕН в действие с 01.01.98 сроком на пять лет для практического применения при учете и оценке выбросов загрязняющих веществ в атмосферу


1. Введение

1.1. Настоящий документ:


(1) разработан в соответствии с Законом Российской Федерации “Об охране окружающей природной среды” с целью получения данных о выбросах загрязняющих веществ при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках;
(2) устанавливает методику расчета параметров выбросов загрязняющих веществ от факельных установок разного типа;
(3) распространяется на факельные установки, эксплуатируемые в соответствии с действующими проектными нормами.
1.2. Разработчики документа: канд. физ.-мат. наук Миляев В.Б., канд. геогр. наук Буренин Н.С., канд. физ.-мат. наук Елисеев В.С., канд. физ.-мат. наук Зив А.Д., канд. техн. наук Гизитдинова М.Р., канд. техн. наук Турбин А.С.


2. Сссылки на нормативные документы

2.1. Правила устройства и безопасной эксплуатации факельных систем, утвержденных Госгортехнадзором России от 21.04.92.


2.2. ГОСТ 17.2.1.04-77. Охрана природы. Атмосфера. Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы. Термины и определения.
2.3. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.


3. Основные понятия и определения

3.1. Факельная установка - устройство для сжигания в атмосфере непригодного для использования в народном хозяйстве попутного нефтяного газа (ПНГ); является одиночным источником загрязнения атмосферы.


3.1.1. Высотная факельная установка - установка, в которой подача ПНГ под давлением в зону горения производится по вертикальному факельному стволу (трубе), высотой 4 м и более.
3.1.2. Горизонтальная факельная установка - открытый амбар с подачей попутного нефтяного газа под давлением в зону горения по горизонтальному факельному стволу (трубе); конструкция амбара обеспечивает выход горящего факела в атмосферу под углом 45°.
3.2. Продукты сгорания попутного нефтяного газа, покидающие факельную установку, а также несгоревшие компоненты, являются потенциальным источником загрязнения окружающей атмосферы вредными веществами.
Качественная и количественная характеристики выбросов вредных веществ определяются типом и параметрами факельной установки и составом сжигаемого ПНГ.
3.3. Конструкции высотных и горизонтальных факельных установок обеспечивают бессажевое горение попутного нефтяного газа при выполнении установленного "Правилами устройства и безопасной эксплуатации факельных систем", утв. Госгортехнадзором РФ от 21.04.92 следующего условия: скорость истечения сжигаемого газа должна превышать 0,2 от скорости распространения звука в газе.
3.4. Для оценки максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ в атмосфере, источником которых являются факельные установки, настоящая методика предусматривает выполнение расчетов следующих параметров:
- мощности выброса вредных веществ;
- расхода выбрасываемой в атмосферу газовой смеси;
- высоты источника выброса над уровнем земли;
- средней скорости поступления в атмосферу газовой смеси;
- температуры выбрасываемой в атмосферу газовой смеси.


4. Исходные данные

4.1. Проектные характеристики факельной установки


- диаметр выходного сопла, м;
- высота факельной трубы (для высотных факельных установок), м;
- расстояние от выходного сопла до уровня земли (для горизонтальных факельных установок), м;
(>0 для труб, проложенных выше уровня земли и <0 в противном случае);
- расстояние от выходного сопла до противоположной стены амбара (для горизонтальных факельных установок), м.
4.2. Измеряемые характеристики
4.2.1. Объемный расход /с) сжигаемого на факельной установке ПНГ;
4.2.2. Скорость истечения ПНГ U, м/с.
4.2.3. Состав сжигаемого ПНГ (% об):
- метан ;
- этан ;
- пропан ;
- бутан ;
- пентан ;
- гексан ;
- гептан ;
- азот ;
- диоксид углерода ;
- сероводород (и/или меркаптаны).


5. Оценка производительности факельной установки

5.1. Объемный расход /с) и скорость истечения U (м/с), сжигаемого на факельной установке попутного нефтяного газа, измеряется экспериментально либо, при отсутствии прямых измерений, рассчитывается по формуле:


, (5.1.1)
где U - скорость истечения ПНГ из выходного сопла факельной установки, м/с (по результатам измерений);
- диаметр выходного сопла, м (по проектным данным факельной установки).
При отсутствии прямых измерений скорость истечения U принимается в соответствии с "Правилами устройства и безопасной эксплуатации факельных систем" 1992 г., равной
при постоянных сбросах:
, (5.1.2)
при периодических и аварийных сбросах:
, (5.1.3)
где - скорость распространения звука в ПНГ, рассчитываемая согласно Приложению Г.
5.2. Массовый расход (кг/ч), сбрасываемого на факельной установке газа, рассчитывается по формуле:
, (5.2)
где - плотность ПНГ, кг/м, (измеряется экспериментально, либо рассчитывается по объемным долям (% об) и плотностям (кг/м) компонентов - см. Приложение А).
5.3. Объемный расход продуктов сгорания, покидающих факельную установку, /c):

, (5.3)
где - объемный расход (м/с) сжигаемого на факельной установке ПНГ, рассчитываемый по формуле (5.1.1);
- объем продуктов сгорания (м), рассчитываемый по формуле 3 Приложения В;
- температура горения, рассчитываемая согласно п.8.3.


6. Расчет мощности выбросов вредных веществ в атмосферу

6.1. Расчет физико-химических характеристик сжигаемого попутного нефтяного газа


6.1.1. Расчет плотности , кг/м (формула 1 Приложения А).
6.1.2. Расчет условной молекулярной массы , кг/моль (формула 2 Приложения А).
6.1.3. Расчет массового содержания химических элементов (% масс.) в ПНГ (формулы 3 и 4 Приложения А).
6.1.4. Расчет числа атомов элементов в условной молекулярной формуле ПНГ (формулы 5 и 6 Приложения А).
6.2. Расчет физико-химических характеристик влажного воздуха
Для заданных метеоусловий:
- температура t, °С;
- давление Р, мм.рт.ст.;
- относительная влажность (в долях или %).
6.2.1. Определение массового влагосодержания d (кг/кг) влажного воздуха по номограмме (Приложение Б1).
6.2.2. Расчет массовых долей компонентов во влажном воздухе (формулы 2 и 3 Приложения Б).
6.2.3. Расчет количества атомов химических элементов в условной молекулярной формуле влажного воздуха (табл.3 Приложения Б).
6.2.4. Расчет плотности влажного воздуха кг/м (формула 5 Приложения Б).
6.3. Расчет стехиометрической реакции горения попутного нефтяного газа в атмосфере влажного воздуха
6.3.1. Расчет мольного стехиометрического коэффициента М (формула 2 Приложения В).
6.3.2. Определение теоретического количества влажного воздуха ) , необходимого для полного сгорания 1 м ПНГ (п.3 Приложения В).
6.3.3. Расчет количества продуктов сгорания ), образующихся при стехиометрическом сгорании 1 м ПНГ в атмосфере влажного воздуха (формула 3 Приложения В).
6.4. Проверка выполнения условий бессажевого горения попутного нефтяного газа на факельной установке
6.4.1. Расчет скорости распространения звука в сжигаемой газовой смеси (м/с) (формула 1 Приложения Г или графики 1-4 Приложения Г).
6.4.2. Проверка выполнения условия бессажевого горения:
(6.1)
6.5. Определение удельных выбросов вредных веществ на единицу массы сжигаемого попутного нефтяного газа (кг/кг)
6.5.1. Для оценок мощности выбросов оксида углерода, оксидов азота (в пересчете на диоксид азота), а также сажи в случае невыполнения условия бессажевого сжигания используются опытные значения удельных выбросов на единицу массы сжигаемого газа [4], представленные в нижеследующей таблице:

Таблица 6.1




Удельные выбросы

(кг/кг)


Бессажевое сжигание

Сжигание с выделением сажи





0,25









----



бенз(а)пирен




В случае сжигания серосодержащего попутного нефтяного газа удельный выброс диоксида серы рассчитывается по формуле:


, (6.2)
где - молекулярная масса , - условная молекулярная масса горючего, s - количество атомов серы в условной молекулярной формуле попутного нефтяного газа (см. Приложения А, А1).
При необходимости определения выбросов , , , следует руководствоваться формулами, приводимыми в приложении Е.
Вредные вещества при сжигании попутного нефтяного газа попадают в атмосферу также за счет недожога газа. Коэффициент недожога определяется или экспериментально для факельных установок определенной конструкции, или полагается равным 0,0006 при бессажевом сжигании и 0,035 в противном случае.
Удельные выбросы углеводородов (в пересчете на метан), а также содержащихся в газе сернистых соединений, таких как сероводород и меркаптаны, определяются по общей формуле:
(Уд. выброс) = 0,01* (коэф. недожога)* (массовая доля в %) (6.3)


7. Расчет максимальных и валовых выбросов вредных веществ

7.1. Расчет максимальных выбросов вредных веществ в (г/сек):


, (7.1)
где - удельный выброс i-го вредного вещества на единицу массы сжигаемого газа (кг/кг) (Приложение Д);
- массовый расход сбрасываемого на факельной установке газа (кг/час) (см. формулу 5.2).
7.2. Расчет валовых выбросов вредных веществ за год (т/год):

, (7.2)
где обозначения те же, что и в п.7.1, а t - продолжительность работы факельной установки в течение года в часах.


8. Расчет параметров факельной установки как потенциального источника загрязнения атмосферы

8.1. Расчет высоты источника выброса загрязняющих веществ в атмосферу над уровнем земли, Н(м)


8.1.1. Для высотных факельных установок:
, (8.1)
где (м) - высота факельной трубы (устанавливается по проектным данным высотной факельной установки);
(м) - длина факела (рассчитывается по формуле (1) Приложения Ж, либо определяется по номограммам Приложения Ж.
8.1.2. Для горизонтальных факельных установок:
, (8.2)
где (м) - расстояние от сопла трубы до противоположной стены амбара;
(м) - расстояние выходного сопла от уровня земли (со знаком “плюс”, если труба выше уровня земли, и со знаком “минус” в противном случае);
0,707 - коэффициент, учитывающий угол отклонения факела о вертикали.
8.1.3. Длина факела рассчитывается согласно Приложению Ж.
8.2. Расчет расхода и средней скорости поступления в атмосферу газовой смеси (продуктов сгорания)
8.2.1. Объемный расход продуктов сгорания, покидающих факельную установку, /с) рассчитывается по формуле (5.3).
8.2.2. Средняя скорость поступления в атмосферу продуктов сгорания попутного нефтяного газа рассчитывается по формуле:
(м/с), (8.3)
где (м) - диаметр факела.

рассчитывается по формуле:
, (8.4)
где - длина факела (Приложение Ж).
8.3. Расчет температуры выбрасываемой в атмосферу газовой смеси
8.3.1. Расчет удельных выбросов , и на единицу массы сжигаемого ПНГ (кг/кг) (Приложение Е).
8.3.2. Расчет низшей теплоты сгорания сжигаемого газа (ккал/м) (Приложение 3).
8.3.3. Расчет доли энергии, теряемой за счет радиации факела :
, (8.5)
где - условная молекулярная масса ПНГ (Приложение А).
8.3.4. Расчет количества теплоты в продуктах сгорания попутного нефтяного газа для трех значений температуры горения (например, ; ; ) (ккал):
, (8.6)
где (кг) - масса i-го компонента продуктов сгорания 1 м ПНГ (Приложение Е).
- средние массовые изобарные теплоемкости составляющих продуктов сгорания (таблица 3 Приложения В1).
8.3.5. Построение графика .
8.3.6. Определение величины T по графику , исходя из условия:
. (8.7)

8.3.7. Определение температуры выбрасываемой в атмосферу газовой смеси:


, °С.

Приложение А



следующая страница >>
Смотрите также:
Методика расчета выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках
492.28kb.
4 стр.
Название объекта, Местоположение, Сроки строительства
63.04kb.
1 стр.
Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на предприятиях железнодорожного транспорта
3782.96kb.
15 стр.
Порядок ежегодного пересмотра предельно допустимых объемов сбросов и выбросов вредных веществ в экологическую систему озера Байкал (проект)
85.83kb.
1 стр.
Нормативные документы для тепловых электростанций и котельных руководящий документ
345.88kb.
3 стр.
Временные рекомендации по расчету выбросов вредных веществ в атмосферу в результате сгорания на полигонах твердых бытовых отходов и размера предъявляемого иска за загрязнение атмосферного воздуха
54.29kb.
1 стр.
Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
109.61kb.
1 стр.
Порядок проведения инвентаризации выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и их источников
1201.13kb.
7 стр.
Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (дополненное и переработанное), с-п, нии атмосфера, 2005 г
325.19kb.
1 стр.
Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями гост 17 02-78 государственный комитет СССР по стандартам москва
239.09kb.
1 стр.
Исследовательская работа «Исследование автотранспортной нагрузки на определённом участке дороги и расчетная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух
122.6kb.
1 стр.
Сравнительный анализ продуктов, образующихся при уничтожении противопехотных мин
72.37kb.
1 стр.