Основные ссылки

На правах рекламы:

Произвольная ссылка:

Описание

Источник публикации

Документ опубликован не был

Примечание к документу

Название документа

"Методика расчета выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках"

(утв. Приказом Госкомэкологии России от 08.04.1998 N 199)

"Методика расчета выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках"
(утв. Приказом Госкомэкологии России от 08.04.1998 N 199)

Оглавление

Методика расчета выбросов вредных веществ в атмосферу при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках

Сведения о документе

1. Введение

2. Ссылки на нормативные документы

3. Основные понятия и определения

4. Исходные данные

4.1. Проектные характеристики факельной установки

4.2. Измеряемые характеристики

5. Оценка производительности факельной установки

6. Расчет мощности выбросов вредных веществ в атмосферу

6.1. Расчет физико-химических характеристик сжигаемого попутного нефтяного газа

6.2. Расчет физико-химических характеристик влажного воздуха

6.3. Расчет стехиометрической реакции горения попутного нефтяного газа в атмосфере влажного воздуха

6.4. Проверка выполнения условий бессажевого горения попутного нефтяного газа на факельной установке

6.5. Определение удельных выбросов вредных веществ на единицу массы сжигаемого попутного нефтяного газа (кг/кг)

7. Расчет максимальных и валовых выбросов вредных веществ

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)

8.2. Расчет расхода и средней скорости поступления в атмосферу газовой смеси (продуктов сгорания)

8.3. Расчет температуры выбрасываемой в атмосферу газовой смеси

Приложение А. Расчет физико-химических характеристик попутного нефтяного газа

Приложение А1. Справочные данные, необходимые для расчетов физико-химических характеристик попутного нефтяного газа

Приложение А2. Примеры расчетов физико-химических характеристик попутного нефтяного газа

Приложение Б. Расчет физико-химических характеристик влажного воздуха для заданных метеоусловий

Приложение Б1. Диаграммы "i-d" для влажного воздуха

Приложение Б2. Пример расчета физико-химических характеристик влажного воздуха для заданных метеоусловий

Приложение В. Расчет стехиометрической реакции горения попутного нефтяного газа в атмосфере влажного воздуха

Приложение В1. Справочные данные, необходимые для расчетов теплофизических характеристик попутного нефтяного газа

Приложение В2. Примеры расчетов. Расчет стехиометрической реакции горения попутного нефтяного газа в атмосфере влажного воздуха

Приложение Г. Расчет скорости распространения звука в сжигаемой газовой смеси Uзв (м/с)

Приложение Г1. Пример расчета скорости распространения звука в сжигаемой газовой смеси Uзв (м/с)

Приложение Д. Примеры расчета выбросов вредных веществ при сжигании попутного нефтяного газа

Приложение Е. Расчет удельных выбросов СО2, Н2О, N2 и О2 на единицу массы сжигаемого попутного нефтяного газа (кг/кг)

Приложение Е1. Примеры расчетов. Расчет удельных выбросов СО2, Н2О, N2 и О2 на единицу массы сжигаемого попутного нефтяного газа (кг/кг)

Приложение Ж. Расчет длины факела

Приложение Ж1. Пример расчета длины факела для Южно-Сургутского месторождения

Приложение З. Расчет низшей теплоты сгорания попутного нефтяного ГАЗА Qн (ккал/куб. м)

Приложение З1. Пример расчета низшей теплоты сгорания попутного нефтяного газа

Приложение И. Пример расчета температуры выбрасываемой в атмосферу газовой смеси

Список литературы

Утверждена

Приказом Госкомэкологии России

от 8 апреля 1998 г. N 199

МЕТОДИКА

РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ ПРИ СЖИГАНИИ

ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА НА ФАКЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ

СВЕДЕНИЯ О ДОКУМЕНТЕ

Разработан Научно-исследовательским институтом охраны атмосферного воздуха.

Утвержден Приказом Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды (от 8 апреля 1998 г. N 199).

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Настоящий документ:

1) разработан в соответствии с Законом Российской Федерации "Об охране окружающей 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. ССЫЛКИ 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 горячего факела в атмосферу под углом 45 град.

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 определяется 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 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

d - диаметр выходного сопла, м;

h - высота факельной трубы (для высотных факельных

установок), м;

h - расстояние от выходного сопла до уровня земли (для

горизонтальных факельных установок), м;

(h > 0 для труб, проложенных выше уровня земли, и h < 0 в

г г

противном случае);

l - расстояние от выходного сопла до противоположной стены

амбара (для горизонтальных факельных установок), м.

4.2. Измеряемые характеристики

4.2.1. Объемный расход W (куб. м/с) сжигаемого на факельной

установке ПНГ.

4.2.2. Скорость истечения ПНГ U, м/с.

4.2.3. Состав сжигаемого ПНГ V (% об.):

- метан СН4;

- этан С2Н6;

- пропан С3Н8;

- бутан С4Н10;

- пентан С5Н12;

- гексан С6Н14;

- гептан С7Н16;

- азот N2;

- диоксид углерода СО2;

- сероводород Н2S (и/или меркаптаны).

5. ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ФАКЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

5.1. Объемный расход W (куб. м/с) и скорость истечения U

(м/с) сжигаемого на факельной установке попутного нефтяного газа

измеряется экспериментально либо, при отсутствии прямых измерений,

W рассчитывается по формуле:

W = 0,785 х U х d , (5.1.1)

v 0

где:

U - скорость истечения ПНГ из выходного сопла факельной

установки, м/с (по результатам измерений);

d - 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, равной:

при постоянных сбросах:

U = 0,2 х U , (5.1.2)

зв

при периодических и аварийных сбросах:

U = 0,5 х U , (5.1.3)

зв

где U - скорость распространения звука в ПНГ, рассчитываемая

зв

согласно Приложению Г.

5.2. Массовый расход W (кг/ч) сбрасываемого на факельной

установке газа рассчитывается по формуле:

W = 2826 х U х d х ро , (5.2)

g 0 г

где ро - плотность ПНГ, кг/куб. м (измеряется

экспериментально либо рассчитывается по объемным долям V (% об.)

и плотностям ро (кг/куб. м) компонентов, см. Приложение А).

5.3. Объемный расход продуктов сгорания, покидающих факельную

установку, W (куб. м/с):

пр

273 + Т

W = W х V х --------, (5.3)

пр v пс 273

где:

W - объемный расход (куб. м/с) сжигаемого на факельной

установке ПНГ, рассчитываемый по формуле (5.1.1);

V - объем продуктов сгорания (куб. м/куб. м), рассчитываемый

пс

по формуле (3) Приложения В;

Т - 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 ро , кг/куб. м (формула (1) Приложения

А).

6.1.2. Расчет условной молекулярной массы мю , 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, град. С;

давление Р, мм рт. ст.;

относительная влажность фи (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 ро , кг/куб. м

вв

(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

V (куб. м/куб. м), необходимого для полного сгорания 1 куб. м

вв

ПНГ (п. 3 Приложения В).

6.3.3. Расчет количества продуктов сгорания V (куб. м/

пс

куб. м), образующихся при стехиометрическом сгорании 1 куб. 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 U (м/с) (формула (1) Приложения Г или графики 1 -

зв

4 Приложения Г).

6.4.2. Проверка выполнения условия бессажевого горения:

U >= 0,2U . (6.1)

ист зв

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 ? Бессажевое ? Сжигание ?

? (кг/кг) ? сжигание ? с выделением сажи ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

? ? -2 ? ?

?q ?2 х 10 ?0,25 ?

? СО ? ? ?

? ? -3 ? -3 ?

?q ?3 х 10 ?2 х 10 ?

? NОх ? ? ?

? ? ? -2 ?

?q ?- ?3 х 10 ?

? сажи ? ? ?

? ? -11 ? -11 ?

?бенз(а)пирен ?2 х 10 ?8 х 10 ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

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

q = мю х ---, (6.2)

SО2 SО2 мю

где:

мю - молекулярная масса SО2;

SО2

мю - условная молекулярная масса горючего;

s - количество атомов серы в условной молекулярной формуле

попутного нефтяного газа (см. Приложения А, А1).

При необходимости определения выбросов СО2, N2, О2, Н2О 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 х (коэф. недожога) х

х (массовая доля в %). (6.3)

7. РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ И ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ

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

W = 0,278 х q х W , (7.1)

gi i g

где:

q - удельный выброс i-го вредного вещества на единицу массы

сжигаемого газа (кг/кг) (Приложение Д);

W - массовый расход сбрасываемого на факельной установке газа

(кг/час) (см. формулу 5.2).

7.2. Расчет валовых выбросов вредных веществ за год (т/год):

W (t) = 0,001 х q х W х t, (7.2)

gi i g

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:

Н = h + L , (8.1)

в в ф

где:

h (м) - высота факельной трубы (устанавливается по проектным

данным высотной факельной установки);

L (м) - длина факела (рассчитывается по формуле (1)

Приложения Ж либо определяется по номограммам Приложения Ж).

8.1.2. Для горизонтальных факельных установок:

Н = 0,707 х (L - l ) +/- h , (8.2)

г ф а г

где:

l (м) - расстояние от сопла трубы до противоположной стены

амбара;

h (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 от

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, W (куб. м/с) рассчитывается по формуле

пр

(5.3).

8.2.2. Средняя скорость поступления в атмосферу продуктов

сгорания попутного нефтяного газа рассчитывается по формуле:

W = 1,274W / D (м/с), (8.3)

пс пр ф

где D (м) - диаметр факела.

D рассчитывается по формуле:

D = 0,189 х L , (8.4)

ф ф

где L - длина факела (Приложение Ж).

8.3. Расчет температуры выбрасываемой в атмосферу

газовой смеси

8.3.1. Расчет удельных выбросов Н2О, N2 И О2 на единицу массы сжигаемого ПНГ (кг/кг) (Приложение Е).

8.3.2. Расчет низшей теплоты сгорания сжигаемого газа Q

нг

(ккал/куб. м) (Приложение З).

8.3.3. Расчет доли энергии, теряемой за счет радиации факела,

ДЕЛЬТА:

0,5

ДЕЛЬТА = 0,048 х мю , (8.5)

где мю - условная молекулярная масса ПНГ (Приложение А).

8.3.4. Расчет количества теплоты в продуктах сгорания

попутного нефтяного газа для трех значений температуры горения Т,

град. К (например, Т = 1500 град. К; Т = 1900 град. К; Т =

1 2 3

2300 град. К), Q (ккал):

пс

Q = SUM q х С (Т) х (Т - 293), (8.6)

пс i i р

где:

q (кг) - масса i-го компонента продуктов сгорания 1 куб. м

ПНГ (Приложение Е);

С (Т) - средние массовые изобарные теплоемкости составляющих

продуктов сгорания (таблица 3 Приложения В1).

8.3.5. Построение графика Q (Т).

пс

8.3.6. Определение величины Т по графику исходя из условия:

Q (Т) = Q х (1 - ДЕЛЬТА). (8.7)

пс н

8.3.7. Определение температуры выбрасываемой в атмосферу

газовой смеси:

Т = Т - 273, град. С.

Приложение А

РАСЧЕТ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА (П. 6.1)

1. Расчет плотности ро (кг/куб. м) ПНГ по объемным долям V

г i

(% об.) (п. 6.1.1) и плотности ро (кг/куб. м) (таблица 3

Приложения А1) компонентов:

ро = 0,01 SUM V х ро . (1)

г i i i

2. Расчет условной молекулярной массы ПНГ мю , кг/моль (п.

6.1.2):

мю = 0,01 SUM V х мю , (2)

г i i i

где мю - молекулярная масса i-го компонента ПНГ (таблица 2

Приложения А1).

3. Расчет массового содержания химических элементов в попутном

газе (п. 6.1.3):

Массовое содержание j-го химического элемента в ПНГ сигма

(% масс.) рассчитывается по формуле:

сигма = SUM сигма х сигма , (3)

j i i ij

где:

сигма - содержание (% масс.) химического элемента j в i-том

компоненте ПНГ (таблица 4 Приложения А1);

сигма - массовая доля i-го компонента в ПНГ; сигма

i i

рассчитывается по формуле:

сигма = 0,01 х V х ро / ро . (4)

i i i г

Примечание. Если выбросы углеводородов определяются в

пересчете на метан, вычисляется также массовая доля углеводородов,

пересчитанных на метан:

сигма (SUM ) = SUM сигма х мю / мю . (5)

i СН4 i i СН4

При этом суммирование осуществляется только по углеводородам,

не содержащим серу.

4. Расчет числа атомов элементов в условной молекулярной

формуле попутного газа (п. 6.1.4):

Количество атомов j-го элемента К рассчитывается по формуле:

сигма

К = 0,01 х ------ х мю . (5)

j мю г

Условная молекулярная формула попутного нефтяного газа

записывается в виде:

С Н S N О , (6)

с h s n о

где:

с = К , h = К , s = К , n = К , о = К рассчитываются по

с h s n о

формуле (5).

Приложение А1

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОПУТНОГО

НЕФТЯНОГО ГАЗА

1. Атомные массы химических элементов, входящих в состав попутного газа

Таблица 1

Химический элемент	Углерод С	Водород Н	Сера S	Азот N	Кислород О
Атомная масса	12,011	1,008	32,066	14,008	16,000

2. Молекулярные массы основных компонентов ПНГ и коэффициенты

r пересчета углеводородов на метан

Таблица 2

??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

?Компонент ?Метан ?Этан ?Пропан?n-, i-?Пентан?Гексан?Гептан ?Серо- ?Диок- ? Азот ?

? ? СН4 ?С2Н6 ? С3Н8 ?бутан ?С5Н12 ?С6Н14 ? С7Н16 ?водо- ?сид ? N2 ?

? ? ? ? ?С4Н10 ? ? ? ?род ?угле- ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ?Н2S ?рода ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?СО2 ? ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

?Молекуляр-?16,043?30,07?44,097?58,124?72,151?86,066?100,077?34,082?44,011?28,016?

?ная масса ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?мю , ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? i ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?кг/моль ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

?r = мю /?1,00 ?1,87 ?2,75 ?3,62 ?4,50 ?5,36 ?6,24 ? ? ? ?

? i i ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?мю ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? СН4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

3. Плотность ро (кг/куб. м) основных компонентов ПНГ

Таблица 3

???????????????????????????????????????????????????????????????????????

?Компонент?Метан?Этан ?Про- ?n-, ?Пен- ?Гек- ?Геп- ?Серо-?Диок-?Азот ?

? ? СН4 ?С2Н6 ?пан ?i- ?тан ?сан ?тан ?водо-?сид ? N2 ?

? ? ? ?С3Н8 ?бутан?С5Н12?С6Н14?С7Н16?род ?угле-? ?

? ? ? ? ?С4Н10? ? ? ?Н2S ?рода ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?СО2 ? ?

???????????????????????????????????????????????????????????????????????

?Плотность?0,716?1,342?1,969?2,595?3,221?3,842?4,468?1,522?1,965?1,251?

? ро , ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? i ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?кг/куб. м? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

???????????????????????????????????????????????????????????????????????

4. Содержание (% масс.) химических элементов в основных компонентах ПНГ

Таблица 4

Компонент	Содержание химических элементов в компонентах (% масс.)
Компонент	С	Н	S	О	N
СН4	74,87	25,13	-	-	-
С2Н6	79,89	20,11	-	-	-
С3Н8	81,71	18,29	-	-	-
С4Н10	82,66	17,34	-	-	-
С5Н12	83,24	16,76	-	-	-
С6Н14	83,73	16,27	-	-	-
С7Н16	84,01	15,99	-	-	-
Н2S	-	5,92	94,08	-	-
СО2	27,29	-	-	72,71	-
N2	-	-	-	-	100

Приложение А2

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения

(бессернистый)

Компонентный состав V (% об.)

Таблица 1.1

??????????????????????????????????????????????????????????????????

?Компонент ? СН4 ?С2Н6?С3Н8?iС4Н10?nС4Н10?iС5Н12?nС5Н12?СО2 ? N2 ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

?V (% об.)?88,47?1,78?2,50?0,77 ?1,49 ?0,34 ?0,32 ?0,15?1,07?

? i ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

Расчет плотности ро (кг/куб. м)

Таблица 1.2

?????????????????????????????????????????????????????????????????????

?Компонент? СН4 ?С2Н6 ?С3Н8 ?iС4Н10?nС4Н10?iС5Н12?nС5Н12? СО2 ? N2 ?

?????????????????????????????????????????????????????????????????????

?0,01 х ?0,634?0,038?0,091?0,021 ?0,040 ?0,012 ?0,011 ?0,003?0,013?

?V х ро ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? i i ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?????????????????????????????????????????????????????????????????????

ро = 0,01 х SUM V х ро = 0,863 кг/куб. м.

г i i i

Расчет условной молекулярной массы мю (кг/моль)

Таблица 1.3

????????????????????????????????????????????????????????????????????

?Компонент? СН4 ?С2Н6 ?С3Н8 ?iС4Н10?nС4Н10?iС5Н12?nС5Н12? СО2 ?N2 ?

????????????????????????????????????????????????????????????????????

?0,01 х ?14,193?0,535?1,984?0,448 ?0,866 ?0,245 ?0,231 ?0,066?0,3?

?V х мю ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? i i ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

????????????????????????????????????????????????????????????????????

мю = 0,01 х SUM V х мю = 18,868 кг/моль.

г i i i

Расчет массового содержания химических элементов в ПНГ

Таблица 1.4

???????????????????????????????????????????????????????????????????????

? Компонент ? СН4 ?С2Н6 ?С3Н8 ?iС4Н10?nС4Н10?iС5Н12?nС5Н12? СО2 ? N2 ?

???????????????????????????????????????????????????????????????????????

?сигма = ?0,735?0,044?0,109?0,024 ?0,047 ?0,014 ?0,013 ?0,003?0,016?

? i ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?0,01 х V х? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? i ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

?ро / ро ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? i г ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

???????????????????????????????????????????????????????????????????????

Таблица 1.5

?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

? Компонент ? СН4 ?С2Н6?С3Н8?iС4Н10?nС4Н10?iС5Н12?nС5Н12?СО2 ?N2 ? SUM ?

?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

?сигма = ?С ?55,03?3,52?8,91?1,98 ?3,89 ?1,17 ?1,08 ?0,08?- ?75,66?

? j ???????????????????????????????????????????????????????????????

?SUM сигма х ?Н ?18,47?0,88?1,99?0,42 ?0,81 ?0,23 ?0,22 ?- ?- ?23,02?

? i i ???????????????????????????????????????????????????????????????

?сигма ?N ?- ?- ?- ?- ?- ?- ?- ?- ?1,6?1,60 ?

? ij ???????????????????????????????????????????????????????????????

? ?О ?- ?- ?- ?- ?- ?- ?- ?0,22?- ?0,22 ?

?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

Расчет числа атомов элементов в условной молекулярной формуле попутного нефтяного газа Южно-Сургутского месторождения

Таблица 1.6

??????????????????????????????????????????????????????????????????

? Элемент ? С ? Н ? N ? О ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

? сигма ? ? ? ? ?

? j ? ? ? ? ?

?К = 0,01 ------ х мю ?1,207 ?4,378 ?0,0219 ?0,0027 ?

? j мю г ? ? ? ? ?

? j ? ? ? ? ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

Условная молекулярная формула ПНГ Южно-Сургутского месторождения:

С Н N О .

1,207 4,378 0,0219 0,0027

Уточним условную молекулярную массу:

мю = SUM К х мю = 19,260.

г j j

Приложение Б

РАСЧЕТ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

ДЛЯ ЗАДАННЫХ МЕТЕОУСЛОВИЙ (П. 6.2)

1. Условная молекулярная формула для сухого воздуха:

О N , (1)

0,421 1,586

чему соответствует условная молекулярная масса

мю = 28,96 кг/моль

св

и плотность

ро = 1,293 кг/куб. м.

св

2. Массовое влагосодержание влажного воздуха d (кг/кг) для заданной относительной влажности фи и температуры t, град. С, при нормальном атмосферном давлении определяется по номограмме Приложения Б1 (п. 6.2.1).

3. Массовые доли компонентов во влажном воздухе (п. 6.2.2):

- сухого воздуха:

сигма = -----; (2)

св 1 + d

- влаги (Н2О):

сигма = -----. (3)

Н2О 1 + d

4. Содержание (% масс.) химических элементов в компонентах влажного воздуха

Таблица 1

??????????????????????????????????????????????????????????????????

? Компонент ? Содержание химических элементов (% масс.) ?

? ?????????????????????????????????????????????????

? ? О ? N ? Н ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

?Сухой воздух ?23,27 ?76,73 ?- ?

?О N ? ? ? ?

? 0,421 1,586 ? ? ? ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

?Влага Н2О ?88,81 ?- ?11,19 ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

5. Массовое содержание (% масс.) химических элементов во влажном воздухе с влагосодержанием d

Таблица 2

??????????????????????????????????????????????????????????????????

? Компонент ? Сухой воздух ? Влага ? SUM ?

? ? О N ? Н2О ? ?

? ? 0,421 1,586 ? ? ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

?сигма ? О ? 23,27 ? 88,81d ?23,27 + 88,81d ?

? i ? ? ----- ? ------ ?-------------- ?

? ? ? 1 + d ? 1 + d ? 1 + d ?

? ?????????????????????????????????????????????????????

? ? N ? 76,73 ? - ? 76,73 ?

? ? ? ----- ? ? ----- ?

? ? ? 1 + d ? ? 1 + d ?

? ?????????????????????????????????????????????????????

? ? Н ? - ? 11,19d ? 11,19d ?

? ? ? ? ------ ? ------ ?

? ? ? ? 1 + d ? 1 + d ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

6. Количество атомов химических элементов в условной молекулярной формуле влажного воздуха (п. 6.2.3)

Таблица 3

??????????????????????????????????????????????????????????????????

? Элемент ? О ? N ? Н ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

? К ? 0,421 + 1,607d ? 1,586 ? 3,215d ?

? j ? -------------- ? ----- ? ------ ?

? ? 1 + d ? 1 + d ? 1 + d ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

Условная молекулярная формула влажного воздуха:

О N Н . (4)

Ко Кn Кh

7. Плотность влажного воздуха в зависимости от метеоусловий.

При заданной температуре влажного воздуха t, град. С, барометрическом давлении Р, мм рт. ст., и относительной влажности фи плотность влажного воздуха рассчитывается по формуле:

(Р - 0,3783 х Р ) х 273,2

ро = 1,293 х ------------------------- =

вв 760 х (273,2 + t)

Р - 0,3783 х Р

= 0,4648 х ---------------, (5)

273,2 + t

где Р - парциальное давление паров воды в воздухе, зависящее

от t и фи; определяется по номограмме Приложения Б1.

Приложение Б1

ДИАГРАММЫ "i-d" ДЛЯ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

На диаграмму на рис. 1 <*> нанесены изолинии энтальпий i,

температур t, град. С, и относительной влажности фи, а также

зависимости парциального давления водяного пара Р от

влагосодержания d.

------------------------------------

<*> Здесь и далее рисунки не приводятся.

Диаграмма построена для давлений 745 - 760 мм рт. ст.

Точки диаграммы, лежащие на кривой фи = 1 (100%), определяют состояние насыщенного воздуха. Точки, лежащие под кривой фи = 1, соответствуют состоянию насыщенного воздуха, содержащего кроме насыщенного пара частицы капельно-жидкой воды или льда. Точки, лежащие над кривой фи = 1, характеризуют состояние насыщенного воздуха.

Под кривой фи = 1 и над изотермой t = 0 град. С находится область тумана; по другую сторону изотермы t = 0 град. С, ниже ее, расположена область ледяного тумана.

Приложение Б2

ПРИМЕР РАСЧЕТА

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

ДЛЯ ЗАДАННЫХ МЕТЕОУСЛОВИЙ

Заданы температура t = 20 град. С, относительная влажность фи = 0,60 (60%) воздуха и давление Р = 760 мм рт. ст.

По номограмме (Приложение Б1) определяется влагосодержание

d = 0,0087 кг/кг и парциальное давление водяного пара Р = 11 мм

рт. ст.

Расчет количества атомов химических элементов в условной

молекулярной формуле влажного воздуха:

0,421 + 1,607d

К = -------------- = 0,431;

о 1 + d

1,586

К = ----- = 1,572;

n 1 + d

3,215d

К = ------ = 0,028.

h 1 + d

Условная молекулярная формула влажного воздуха для заданных

метеоусловий:

О N Н .

0,431 1,572 0,028

Плотность влажного воздуха:

Р - 0,3783Р

ро = 0,4648 х ------------ = 1,20 кг/куб. м.

вв 273,2 + t

Приложение В

РАСЧЕТ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ГОРЕНИЯ ПОПУТНОГО

НЕФТЯНОГО ГАЗА В АТМОСФЕРЕ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА (П. 6.3)

1. Стехиометрическая реакция горения записывается в виде:

С Н S N О + МО N Н = n СО2 + n H2О + n SО2 + n N2. (1)

с h s n о Ко Кn Кh СО2 Н2О SО2 N2

2. Расчет мольного стехиометрического коэффициента М по условию полного насыщения валентности (полностью завершенной реакции окисления):

SUM k х ню

j j j

М = - --------------, (2)

SUM k х ню

j j' j'

где:

ню и ню - валентности элементов j и j', входящих в состав

j' j

влажного воздуха и ПНГ;

k и k - количества атомов элементов в условных молекулярных

j' j

формулах влажного воздуха и газа (Приложения А и Б).

3. Определение теоретического характера влажного воздуха V

вв

(куб. м/куб. м), необходимого для полного сгорания 1 куб. м ПНГ.

В уравнении стехиометрической реакции горения мольный

стехиометрический коэффициент М является и коэффициентом объемных

соотношений между горючим (попутный нефтяной газ) и окислителем

(влажный воздух); для полного сгорания 1 куб. м ПНГ требуется М

куб. м влажного воздуха.

4. Расчет количества продуктов сгорания V (куб. м/куб. м),

пс

образующихся при стехиометрическом сгорании 1 куб. м ПНГ в

атмосфере влажного воздуха:

V = c + s + 0,5 [h + n + M (k + k )], (3)

пс h n

где c, s, h, n, k , k соответствуют условным молекулярным

h n

формулам ПНГ и влажного воздуха соответственно.

Приложение В1

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

1. Показатель адиабаты К для компонентов ПНГ

Таблица 1

Компонент	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	С6Н14	С7Н16	СО2	N2	Н2S
Показа- тель ади- абаты К	1,31	1,21	1,13	1,10	1,08	1,07	1,06	1,30	1,40	1,34

2. Низшая теплота сгорания горючих компонентов ПНГ Q ,

нi

ккал/куб. м

Таблица 2

??????????????????????????????????????????????????????????????????

? Компонент ? СН4 ?С2Н6 ?С3Н8 ?С4Н10?С5Н12?С6Н14?С7Н16? Н2S ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

?Q , ккал/куб. м?8555 ?15226?21795?28338?34890?44700?51300?5585 ?

? нi ? ? ? ? ? ? ? ? ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

3. Средние изобарные теплоемкости составляющих продуктов сгорания, определяемые в интервале от 293 град. К до Т град. К (ккал/кг х град.)

Таблица 3

Компонент		СО2	Н2О	СО	NО	N2	О2	СН4	Н2S
Температура Т, град. К	1100	0,263	0,500	0,266	0,254	0,263	0,244	0,844	0,280
	1500	0,279	0,543	0,276	0,263	0,273	0,252	0,967	0,302
	1900	0,289	0,563	0,283	0,269	0,280	0,258	1,060	0,323
	2300	0,297	0,589	0,288	0,274	0,285	0,263	1,132	0,345

Приложение В2

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ

РАСЧЕТ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ГОРЕНИЯ ПОПУТНОГО

НЕФТЯНОГО ГАЗА В АТМОСФЕРЕ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

Пример 1

Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения

С Н N О

1,207 4,378 0,0219 0,0027

сгорает в атмосфере влажного воздуха

О N Н (t = 20 град. С, фи = 60%)

0,431 1,572 0,028

в соответствии со стехиометрической реакцией:

С Н N О + МО N Н =

1,207 4,378 0,0219 0,0027 0,431 1,572 0,028

= n СО2 + n Н2О + n N2. (1.1)

СО2 Н2О N2

Расчет мольного стехиометрического коэффициента М:

-4 х 1,207 - 1 х 4,378 + 2 х 0,0027

М = - ----------------------------------- = 11,03. (1.2)

2 х 0,431 - 1 х 0,028

Теоретическое количество влажного воздуха, необходимое для

полного сгорания 1 куб. м ПНГ Южно-Сургутского месторождения,

составляет 11,03 куб. м.

n = с = 1,207;

СО2

n = 0,5 (h + M х k ) = 2,344;

Н2О h

n = 0,5 (n + М х k ) = 8,681.

N2 n

Объем продуктов сгорания при стехиометрическом горении равен:

V = с + s + 0,5 [h + n + M (k + k )] = 1,207 + 0,5 [4,378 +

пс h n

+ 0,0219 + 11,03 (0,028 + 1,572)] = 12,23 куб. м/куб. м.

Пример 2

Попутный нефтяной газ Бугурусланского месторождения

(серосодержащий) С Н S О сгорает в атмосфере

1,489 4,943 0,0110 0,0160

влажного воздуха О N Н (t = 20 град. С, фи = 60%) в

0,431 1,572 0,028

соответствии со стехиометрической реакцией:

С Н S О + MО N Н = n СО2 +

1,489 4,943 0,0110 0,0160 0,431 1,572 0,028 СО2

+ n Н2О + n N2. (2.1)

Н2О N2

Расчет мольного стехиометрического коэффициента М:

-4 х 1,489 - 1 х 4,943 - 2 х 0,0110 + 2 х 0,0160

М = - ------------------------------------------------ = 13,056. (2.2)

2 х 0,431 - 1 х 0,028

n = с = 1,489;

СО2

n = 0,5 (h + М х k ) = 2,660;

Н2О h

n = s = 0,011;

SО2

n = 0,5 (n + М х k ) = 10,576.

N2 n

Теоретическое количество влажного воздуха, необходимое для

полного сгорания 1 куб. м ПНГ Бугурусланского месторождения,

составляет 13,056 куб. м.

Объем продуктов сгорания при стехиометрическом горении равен:

V = 1,489 + 0,0110 + 0,5 [4,943 + 13,056 (0,028 + 1,572)] =

пс

= 14,74 куб. м/куб. м.

Приложение Г

РАСЧЕТ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА В СЖИГАЕМОЙ

ГАЗОВОЙ СМЕСИ U (М/С) (П. 6.4)

зв

Скорость распространения звука в сжигаемой газовой смеси U

зв

(м/с) рассчитывается по формуле:

Т + 273

0 0,5

U = 91,5 х [К x --------] , (1)

зв мю

где:

Т , град. С, - температура ПНГ;

мю - условная молекулярная масса сжигаемой газовой смеси;

К - показатель адиабаты для сжигаемой газовой смеси или

определяется по графикам на рис. 2 - 3 Приложения Г, где расчеты

произведены для четырех значений Т , град. С (0 град. С; 10 град.

С; 20 град. С и 30 град. С).

Показатель адиабаты К для ПНГ рассчитывается по значениям

показателя адиабаты К для компонентов (таблица 1 Приложения В1)

как средневзвешенное:

К = 0,01 SUM V х К , (2)

i i i

где V (% об.) - объемная доля i-го компонента ПНГ.

Приложение Г1

ПРИМЕР РАСЧЕТА СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА

В СЖИГАЕМОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ U (М/С)

зв

Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения.

Компонентный состав V (% об.), см. таблицу 1.1 Прил. А2.

Показатель адиабаты:

К = 0,01 SUM V х К = 1,292.

i i i

Скорость распространения звука при Т = 20 град. С:

Т + 273

0 0,5

U = 91,5 х [К x --------] = 406 м/с

зв мю

(мю = 19,210, см. таблицу 1.3 Приложения А2).

Такое же значение U дает график Приложения Г для Т = 20

зв 0

град. С.

Приложение Д

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ СЖИГАНИИ

ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

1. Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения.

Объемный расход газа W = 432000 куб. м/сутки = 5 куб. м/с.

Сжигание бессажевое. Плотность газа (см. Приложение А)

ро = 0,863 кг/куб. м. Массовый расход равен (5.2.1):

W = 3600 х ро х W = 15534 (кг/час).

g г v

В соответствии с формулой (7.1.1) и таблицей 6.1 выбросы

вредных веществ в г/с составляют:

СО - 86,2 г/с; NОх - 12,96 г/с;

-6

бенз(а)пирен - 0,1 х 10 г/с.

Для вычисления выбросов углеводородов в пересчете на метан

определяется массовая их доля исходя из таблиц А.2 и А.1.6. Она

-4

равна 120%. Недожог равен 6 х 10 . Т.о. выброс метана составляет:

-4

0,01 х 6 х 10 х 120 х 15534 = 11,2 г/с.

Сера в ПНГ отсутствует.

2. Попутный нефтяной газ Бугурусланского месторождения с

условной молекулярной формулой С Н S О .

1,489 4,943 0,011 0,016

Объемный расход газа W = 432000 куб. м/сутки = 5 куб. м/с.

Факельное устройство не обеспечивает бессажевого горения.

Плотность газа (см. Приложение А) ро = 1,062 кг/куб. м.

Массовый расход равен (5.2.1):

W = 3600 х ро х W = 19116 (кг/час).

g г v

В соответствии с формулой (7.1.1) и таблицей 6.1 выбросы

вредных веществ в г/с составляют:

СО - 1328 г/с; NOх - 10,62 г/с;

-6

бенз(а)пирен - 0,3 х 10 г/с.

Выбросы сернистого ангидрида определяются по формуле (6.2), в

которой s = 0,011, мю = 23,455, мю = 64. Отсюда:

г SО2

М = 0,278 х 0,03 х 19116 = 159,5 г/с.

SО2

В данном случае недожог равен 0,035. Массовое содержание

сероводорода 1,6%. Отсюда:

М = 0,278 х 0,035 х 0,01 х 1,6 х 19116 = 2,975 г/с.

Н2S

Выбросы углеводородов определяются аналогично примеру 1.

Приложение Е

РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ СО2, Н2О, N2 И О2 НА ЕДИНИЦУ МАССЫ

СЖИГАЕМОГО ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА (КГ/КГ)

1. Удельный выброс диоксида углерода рассчитывается по формуле:

q q

с СН4 СО

q = мю (--- - ----- - ----), (1)

СО2 СО2 мю мю мю

г СН4 СО

где:

мю , мю , мю - молекулярные массы соответствующих газов

СО2 СН4 СО

(Приложение А1);

мю - условная молекулярная масса ПНГ (Приложение А1);

с - количество атомов углерода в условной молекулярной формуле

ПНГ (Приложение А).

2. Удельный выброс водяного пара Н2О:

СН4

q = 0,5 х мю х [1 / мю х (h + альфа х М х К ) - -----], (2)

Н2О Н2О г h мю

СН4

где:

мю и мю - молекулярные массы Н2О и СН4;

Н2О СН4

мю - условная молекулярная масса ПНГ;

h - количество атомов водорода в условной молекулярной формуле

ПНГ;

альфа - коэффициент избытка влажного воздуха;

М - мольный стехиометрический коэффициент (Приложение В);

К - количество атомов водорода в условной молекулярной

формуле влажного воздуха (Приложение Б).

3. Удельный выброс азота N2:

NО

q = мю х [1 / мю х (n + альфа х М х К ) - ----]. (3)

N2 N2 г n мю

NО

4. Удельный выброс кислорода О2:

СО2

q = мю х [1 / мю х (о + альфа х М х К ) - 2 х ----- -

О2 О2 г о мю

СО2

q q q q

Н2О SО2 СО NО

- ----- - 2 х ----- - ----- - ----]. (4)

мю мю мю мю

Н2О SО2 СО NО

Примечания. 1. Обозначения, принятые в (2) и (3), аналогичны

обозначениям, принятым в (1).

2. q , q , q , q , q - см. Приложение Д и формулу (1)

СО2 Н2О SО2 СО NО

настоящего Приложения.

Приложение Е1

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ

РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ СО2, Н2О, N2 И О2 НА ЕДИНИЦУ МАССЫ

СЖИГАЕМОГО ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА (КГ/КГ)

Пример 1

Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения с

условной молекулярной формулой С Н N О

1,207 4,378 0,0219 0,0027

(Приложение А2) сжигается в атмосфере влажного воздуха с условной

молекулярной формулой О N Н (Приложение Б2) при

0,431 1,572 0,028

альфа = 1,0.

Мольный стехиометрический коэффициент М = 11,03 (Приложение

В2).

Удельный выброс диоксида углерода (формула (1) Приложения Е):

-4 -2

1,207 5 х 10 2 х 10

q = 44,011 х (------ - -------- - --------) = 2,725.

СО2 19,260 16,043 28,011

Удельный выброс водяного пара Н2О:

q = 0,5 х 18,016 х [----- х (4,378 + 11,03 х 0,028) -

Н2О 19,26

-4

5 х 10

- --------] = 2,192.

16,043

Удельный выброс азота N2:

-3

1 3 х 10

q = 28,016 х [----- х (0,0219 + 11,03 х 1,572) - --------] =

N2 19,26 30,008

= 25,251.

Удельный выброс кислорода О2:

1 2,725

q = 32 x [----- х (0,0027 + 11,03 х 0,431) - 2 х ------ -

O2 19,26 44,011

-2 -3

2192 2 х 10 3 х 10

- ------ - -------- - --------] = 0,022.

18,016 28,011 30,008

Пример 2

Попутный нефтяной газ Бугурусланского месторождения с условной

молекулярной формулой С Н S О .

1,489 4,943 0,011 0,016

Условия сжигания те же, что и в примере 1.

Удельный выброс диоксида углерода (формула (1) Приложения Е):

-4 -2

1,489 5 х 10 2 х 10

q = 44,011 х (------ - -------- - --------) = 2,761.

СО2 23,476 16,043 28,011

Удельный выброс водяного пара Н2О:

q = 0,5 х 18,016 х [------ х (4,943 + 13,455 х 0,028) -

Н2О 23,476

-4

5 х 10

- --------] = 2,041.

16,043

Удельный выброс азота N2:

-3

1 3 х 10

q = 28,016 x [------ х (13,455 х 1,572) - --------] = 25,238.

N2 23,476 30,008

Удельный выброс кислорода О2:

1 2,761 2,041

q = 32 x [------ х 13,455 х 0,431 - 2 х ------ - ------ -

O2 23,476 44,011 18,016

-2 -3

0,030 2 х 10 3 х 10

- 2 х ------ - -------- - --------] = 0,208.

64,066 28,011 30,008

Приложение Ж

РАСЧЕТ ДЛИНЫ ФАКЕЛА

Длина факела (L ) рассчитывается по формуле:

_______ _____________________________

L = 5,3d х \/Т / Т х \/(1 + V )(1 + V х ро / ро , (1)

Ф 0 г 0 0 вв вв г

где:

d - диаметр устья факельной установки, м;

Т - температура горения, град. К (п. 8.3);

Т - температура сжигаемого ПНГ, град. К;

V - теоретическое количество влажного воздуха, необходимое

вв

для полного сгорания 1 куб. м ПНГ (Приложение В), куб. м/куб. м;

ро и ро - плотность влажного воздуха (Приложение Б) и ПНГ

вв г

(Приложение А);

V - стехиометрическое количество сухого воздуха для сжигания

1 куб. м ПНГ, куб. м/куб. м:

V = 0,0476 х {1,5[H2S] + SUM (х + у / 4)[CxHy] - [O2] ]}.

0 0 i=1 0 0

где [H2S] , [CxHy] , [O2] - содержание сероводорода,

0 0 0

углеводородов, кислорода соответственно в сжигаемой углеводородной

смеси, % об.

На рис. 4 - 5 изображены номограммы для определения длины

факела (L ), отнесенной к диаметру устья факельной установки (d),

в зависимости от Т / Т , V и ро / ро для четырех

г 0 вв вв г

фиксированных значений Т / Т при диапазонах варьирования V от

г 0 вв

8 до 16 и ро / ро от 0,5 до 1,0.

вв г

Приложение Ж1

ПРИМЕР РАСЧЕТА ДЛИНЫ ФАКЕЛА ДЛЯ ЮЖНО-СУРГУТСКОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Температура горения (см. Приложение И) = 1913 град. К.

Температура сжигаемого газа = 293 град. К.

V (см. Приложение В2) = 11,03 куб. м/куб. м.

вв

Плотность ПНГ (Приложение А2) = 0,863 кг/куб. м.

Плотность влажного воздуха (Приложение Б2) = 1,20 кг/куб. м.

На основании формулы (1) отношение длины факела к диаметру

устья факельной установки:

L / d = 190.

ф 0

Приложение З

РАСЧЕТ НИЗШЕЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО

ГАЗА Q (ККАЛ/КУБ. М)

Низшая теплота сгорания ПНГ Q (ккал/куб. м) рассчитывается

как средневзвешенная сумма низших теплот сгорания горючих газов,

входящих в его состав:

Q = 0,01 х SUM V х Q , (1)

н i i нi

где:

V - содержание i-го горючего компонента (% об.) в ПНГ;

Q - низшая теплота сгорания i-го горючего компонента,

нi

или по формуле:

Q = 85,5[CH4] + 152[C2H6] + 218[C3H8] + 283[C4H10] +

н 0 0 0 0

+ 349[C5H12] + 56[H2S] . (2)

0 0

Величины Q приведены в таблице 2 Приложения В1.

нi

Приложение З1

ПРИМЕР РАСЧЕТА

НИЗШЕЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения.

Компонентный состав V (% об.), см. Приложение А2.

Таблица 1

??????????????????????????????????????????????????????????????????

? Компонент ? СН4 ? С2Н6 ? С3Н8 ? С4Н10 ? С5Н12 ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

?0,01 х V х Q ?7569 ?423 ?981 ?640 ?230 ?

? i нi? ? ? ? ? ?

??????????????????????????????????????????????????????????????????

Q = 0,01 х SUM V х Q = 9843 ккал/куб. м.

н i i нi

Приложение И

ПРИМЕР РАСЧЕТА

ТЕМПЕРАТУРЫ ВЫБРАСЫВАЕМОЙ В АТМОСФЕРУ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения.

Низшая теплота сгорания Q = 9843 ккал/куб. м (Приложение З1).

Доля энергии, теряемой за счет радиации факела:

0,5

ДЕЛЬТА = 0,048 х мю = 0,21 (мю = 19,260).

г г

Расчет количества теплоты в продуктах сгорания для трех

значений температуры:

Т = 1500 град. К Q = 5576 ккал;

пс

Т = 1900 град. К Q = 7708 ккал;

пс

Т = 2300 град. К Q = 9873 ккал.

пс

График Q (Т) представлен на рис. 6.

пс

Величина Q (1 - ДЕЛЬТА) = 7776 ккал.

По графику рис. 6 этому значению отвечает температура Т = 1913

град. К.

В итоге температура продуктов сгорания ПНГ Южно-Сургутского

месторождения составляет: Т = 1640 град. С.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.М. Левин. Принципы рационального сжигания газа. Л.: Недра, 1977.

2. Ф.А. Вильямс. Теория горения. М.: Наука, 1971.

3. Д.М. Хзмалян, Я.А. Каган. Теория горения и топочные устройства. М.: Энергия, 1976.

4. С.Л. Беренблюм, Э.М. Ривин. Методы расчета вредных выбросов в атмосферу из нефтехимического оборудования. Обзорная информация серии: охрана окружающей среды. ЦНИИТЭнефтехим, М., 1991.

5. Временные ведомственные нормы технологического проектирования по определению выбросов вредных веществ в атмосферу при проектировании и реконструкции нефтеперерабатывающих предприятий, ВНТП 30.81. М., ВПО Союзнефтеоргсинтез, 1981.

6. Т.Т. Стрижевский, А.И. Эльнатанов. Факельные установки. М.: Химия, 1979.

7. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. М.: Гидрометеоиздат, 1986.

8. И.Т. Гороновский, Ю.П. Назаренко, Е.Ф. Некряч. Краткий справочник по химии. Киев.: Наукова думка, 1987.

9. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Под ред. акад. В.П. Глушко. Изд. АН СССР, 1962.

10. С.Л. Ривкин. Термодинамические свойства газов. М.: Энергия, 1973.

Вернуться в "Каталог нормативных документов"

Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/metodika/7/metod_63339.html

На эту страницу сайта можно сделать ссылку:

На правах рекламы:

Разработка сайта
ArtStyle Group

Полное меню

Основные ссылки

Вернуться в "Каталог нормативных документов"