ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (ВНИИГАЗ)
ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ
ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК НА КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЯХ
РД 51-164-92
МОСКВА 1992
ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЩ)ВАТЕШЗКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (ВНИИГАЗ)
ЗАМ.МИНИСТРА ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ^ФЕДЕРАЦИИ
ЗАМ.ПРВДСЩАТЕЛЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ГАЗОВОГО КОНЦЕРНА "ГАЗПРОМ1*
"I5-"_идя.
ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК НА КОМПРЕССОРНЫХ
СТАНЦИЯХ
РД 51-164-92
|
НАЧАЛЬНИК ЛАБОРАТОРИИ ГАЗОТУРБИННЫХ ГАЗОПЕРЕ-КАЧИВАЩИХ АГРЕГАТОВ |
A. И. ГРИЦЕНКО
B. А,ЩУРОВСКШ
ГТК-10) результаты измерений з двух газоходах предварительно ос-редняются.
4.5. Определяется коэффициент соотношения сухих и влажных продуктов сгорания 39^5
“ 110,5 - 02 > где 02 - концентрация кислорода в пробе, %.
4.6. Определяется расход сухих продуктов сгорания на срезе выхлопной шахты (трубы):
- для всех типов ТПк,кроме ГШ-ЮЙ и ГТН-25И
|
- для агрегата ГТН-ЮИ и ГГК-25И |
О - 288 В
9о - 9о П.ТЭД - . . Кв • 0,97, нм3/с,
г * Т3 1,033
где 02 (нм3/с) и Р40 (ата) - соответственно расход продуктов сгорания и абсолютное давление за осевым компрессором на номинальном режиме (табл.4.1); Т3 - температура перед компрессором на режиме испытаний, К; В - барометрическое давление, ата;
Р4 - абсолютное давление за компрессором, ата; аТВД - относительные обороты осевого компрессора; 0,97 - поправка на техническое состояние Ш.
4.7. Определяется мощность выброса загрязняющих веществ
= С1 * $2* Г//с*
4.8. Определяется относительное массовое содержание оксида
азота _ N0 -2.05^ ,
NU ~ NOx '
N0 - в сумме оксидов азота NOx должно (с учетом погрешностей измерений) находиться в следующих пределах: а) для регенеративных ГТУ - 0,9 + 0,05; б) для безрегенеративных ИУ - 0,95 +0,05.
4.9. По результатам измерений на нескольких режимах строятся графические зависимости концентраций оксидов азота и углерода от температуры продуктов сгорания в точке ее штатного измерения.
4.10. По графику определяется значение G NOx *
соответствующее номинальным значениям штатной температуры в
табл. 4.1, и подученное значение концентрации принимается за номинал для данного ГПА впредь до очередных контрольных испытании.
По графику Ссо = j (I) определяется среднее арифметическое значение Cqq (по трем точка*,! при максимальном, минимальном и среднем значениях температуры в измеренном диапазоне), принимаемое за номинал идя данного ГЛА впредь до очередных контрольных испытаний .
4.11. Полученные номинальные значения сравниваются с данными
табл. 1.1 и рассчитывается поправочный коэффициент •
Зсли отклонение К[ отданных табл.4.1 превышает +10 !?, то при Проведении расчетов по временной инструкции по учету валовых выбросов оксидов азота и углерода на газотурбинйых компрессорных станциях вносится соответствующая корректировка для данного ГЛА (или усредяенно для цеха).
4.12. 3 качестве примера в табл.4.2 и на рис. 4.1 приведены результаты испытаний агрегата типа ГТК-10.
Результаты испытаний показывают, что у обследованного агрегата номинальные значения концентраций оксидов азота и углерода составляют соответственно З80мг/нм3 и 20 мг/нм3.
Сравнивая эти значения с данными табл. 4.1, получаем:
т.е. концентрация оксидов азота на 8,6 % выше, а оксида углерода - в 2 раза ниже номинальной (среднестатистической) величины.
Таким образом, при проведении расчетов выбросов БВ испытанным агрегатом, номинальное значение концентрации оксидов азота допускается принимать до данным табл.4.1, а на концентрацию оксида углерода внести соответствующую корректировку.
|
Рис. 4.1. Содержание оксидов азота и оксида углерода в выхлопных газах агрегата типа ГТК-10 |
Номинальные значения показателей ГПА
Абсолютное давление за компрессором высокого давления,
р4 i кг/см
Расход Температура
продуктов ...........................
сгорания по тракту ГТУ на сре-
на срезе ■■■ зе ды-
выхлопной штатная значе- мовой
трубы, точка ‘ ние, трубы,
о измере- °С 9р * ния 0
нм3/с
Концентрация Мощность
загрязняющих веществ выброса
Оксидов |
Оксида |
Оксидов |
Оксида |
азота, |
углерода, азота. |
углерода |
NQ*. |
со, |
|
МСО, |
мг/нм3 |
мг/нм3 |
г/с |
г/с |
Центавр 8,9
ГТ-700-5 4,0
ГТК-5 4,0
ГТ-750-6 4,7
ГТ-б-750 5,8
ГТН-6 5,6
ГПА-Ц-6,3 9,1
ША-Ц-8 9,2
ГПУ-Ю 10,3
ГТК-ТО 4.5
ГТК-Ю 4,5
7,2
3 |
4 |
|
5 |
12,9 |
перед |
СТ |
610 |
35,4 |
перед |
твд |
700 |
35,4 |
перед |
твд |
700 |
45,6 |
перед |
твд |
750 |
37,1 |
после |
тцц |
415 |
37,1 |
после |
тцц |
415 |
47,1 |
перед |
СТ |
480 |
47,7 |
перед |
СТ |
540 |
68,1 |
после |
твд |
560 |
66,5 |
перед |
твд |
780 |
66,5 |
после
(ОТ) |
тцц |
520 |
40,6 |
после
(ОТ) |
тцц |
ЪЗ 3 |
410
283
283
302
415
415
317
340
330
290
290
533
7 |
8 |
9 |
135 |
50 |
1,66 |
200 |
150 |
7,59 |
200 |
150 |
7,59 |
350 |
60 |
15,50 |
100 |
150 |
3,57 |
100 |
150 |
3,57 |
70 |
150 |
3,04 |
ПО |
150 |
4,83 |
70 |
30 |
4,30 |
350 |
40 |
22,60 |
350 |
40 |
22,60 |
200 |
50 |
7,68 |
|
1,92 |
0,62
5.31
5.31
2,66
5.35
5.35 6,52
6.58 1,84
2.58
2.58
I |
2 |
3 |
4 |
5 |
Коберра~182 |
9,2 |
60,7 |
перед СТ |
625 |
ГТН-16 |
И,7 |
67,4 |
поме ТВД |
408 |
ША-Ц-16 |
9,9 |
80,5 |
перед ОТ- |
550 |
ГПУ-16 |
13,0 |
76,2 |
после ТВД |
640 |
ГТН-25 |
11,4 |
117,3 |
после СТ |
465 |
ГГН-25И |
8,4 |
92,5 |
и(Щ)Ш |
491 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
411 |
135 |
140 |
7,82 |
8,11 |
408 |
180 |
200 |
11,60 |
12.90- |
412 |
100 |
400 |
7,73 |
30,90 |
358 |
100 |
50 |
7,30 |
3,66 |
465 |
120 |
350 |
13,40 |
39,20 |
491 |
145 |
30 |
12,70 |
2,63 |
Таблица 4
Результаты испытаний газотурбинного агрегата ГТК-10-4 ст. 24 зав.^189 на КС Опорная
22-23 февраля 1991 г.
Наименование параметра |
Обозн. Разм. |
Формула или источник |
р
т
А |
ежа
2 |
м ы
3 4 |
I |
2 3 |
4 |
5 |
6 |
7 8 |
I Барометрическое давление |
В ата |
замер |
1,057 |
|
1,063 |
2 Температура на входе ОК |
■Ц °с |
|
2,6 |
-5,1 |
-4,6 -з,: |
3 Относительная влажность |
% |
11 |
53 |
62 |
67 71 |
4 Частота вращения ТДЦ |
ПТЦЦ об/мин |
\* |
4565 |
4710 |
4790 4850 |
5 Частота вращения ТНД |
аТНД об/мин |
м __ |
- |
- |
- |
6 Средняя тем-pa перед ТЩ |
** 0С |
|
691 |
719 |
750 768 |
? Абсолютное давление за ОК
8 Концентрация:
(в сухих продуктах crop.) |
Р4 ата |
замерч-В |
3,793 |
4,189 |
4,357 4,435 |
Оксида ®в.т-аэоход |
NOa ppm |
замер |
58 |
105 |
139 166 |
азота пр. газоход |
NOn ppm |
»i_ |
57 |
89 |
127 159 |
Диокси- лев.газоход да азо- - ....... - |
NO^a PPPT- |
м |
7 |
15 |
14 19 |
та пр. газоход |
N0j.n pptn |
1 |
6 |
12 |
13 15 |
Оксида |
лев. газоход |
СОл |
ppm |
углерода |
пр. газоход |
С0п |
ppm |
Кислорода |
лев.газоход |
Ogji |
% |
|
пр. газоход |
02п |
% |
Диоксида
углерода |
лев. газоход |
СОдЛ |
% |
пр. газоход |
СО^п |
% |
|
Оксидов азота (средняя) |
N0* |
мг/нм1 |
|
|
ср |
|
Оксида углерода (средняя) |
СОср |
мг/нм1 |
9 Относительная концентрация |
НО |
— |
оксида азота |
|
|
10 Поправочный коэффициент |
Кв |
- |
II Расход сухих продуктов |
|
нм3/с |
сгорания |
|
|
|
12 Мощность выбр. оке.азота |
|
г/с |
13 Мощность выбр. оке,углерода |
мсо |
г/с |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
замер |
28 |
17 |
12 |
7 |
|
30 |
23 |
I£ |
6 |
и |
18,5 |
18,2 ; |
17,9 |
17,7 |
|
18,5 |
is,2 : |
18,1 |
17,8 |
М |
1,4 |
1,6 |
1.6 |
1.9 |
Г? |
1,4 |
1.6 |
1,7 |
1.8 |
(N0A+H02A+N0n+N0ziihroT • 0,5 • 2,05 |
226 |
300 |
368 |
ССОл+СО^ .0,5- |
1,25 37 |
25 |
IB |
6 |
CN0n+HQn')*0i5 • |
2>°5/ 0,90 |
0,88 |
0,91 |
0,91 |
/N0X |
9 |
|
|
|
89,5/(110,5-Q2ct3) 0,973 |
0,970 |
0,967 |
0,965 |
66,5 • (Р4/4#4) |
• Kb- 57,50 |
63,01 |
64,77 |
67,54 |
•(288/ТЗ) • (B/I |
,033) |
|
|
|
NOx CD • (Ц |
7,53 |
14,24 |
19,43 |
24,82 |
CO cp • Q2 |
2,13 |
1,57 |
1,16 |
0,54 |
Содержание
Стр.
1. Общие положения • .................. 3
2. Подготовка турбоагрегата к» испытаниям........ ^
3. Объем и условия проведения измерений,
намеряемые параметры................ б
4. Обработка результатов измерений........... 8
Зека» 118. Тираж 200 экз.
Объем: 0,66 уч.-изд.л. Ф-т 60x84/16
Отпечатано на ротапринте ВНЙЙГАВа
Ш /С28.512 :b81.122 :t2I.51/(083*95)
Изложены порядок подготовки и проведения экологических испытаний (контрольных измерений показателей токсичности выхлопных продуктов сгорания) газотурбинных газоперекачивающих агрегатов.
Замечания а предложения по настоящей инструкции направлять по адресу: I427I7, Московская обл,, Ленинский р-н, л ос. Развилка, ЙЗИИГАЗ, лаборатория газотурбинных ГЕА; тел. 399-94-57.
(g) Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ), 1992.
I. Общие положения
IЛ. Целью испытаний является определение показателей выброса вредных веществ (ВВ) в выхлопных газах газотурбинных установок и проверка их соответствия паспортным (среднестатистическим) данным.
1.2. Инструкция распространяется на агрегаты типа Центавр; ГТ-700-5; ГГК-5; ГГ-750-6; ГТ-6-750; ПН-6; ГПА-Ц-6,3; ГДА-Ц-8; ГПУ-10; ПК-10; ПНР-10; ПН-ЮИ; Коберра-182; ГГН-16; ША-Д-16; ГПУ-16; ГТН-25; ГГН-25Й.
1.3. Инструкция разработана применительно к использованию переносного газсанализатора типа "Тесто-33" (фирма "Тестотерм" * Германия). Возможно применение других газоанализаторов с подобными техническими данными, а также использование других методов анализа проб продуктов сгсралия.
1.4. Инструкция предназначена для периодических испытаний (один раз в полгода-год, что должно быть уточнено на основе опыта ее использования). Возможно использование инструкции для оценки эффективности модернизаций ША с целью снижения вредных выоросов; однако в данном случае целесообразно проводить испытания по специальной "программе-методике” с расширенным объемом измерений.
1.5. Природный газ, перекачиваемый по газопроводам, используемый в качестве топливного газа ША и подаваемый потребителю (ГОСТ 5542-87), практически не содержит соединений серы. Поэтому при измерении концентрации ангидрида серы ( SOg) получают значения, близкие к нулю и данный компонент не является предметом контроля и учета в номенклатуре ВВ.
1.6. Камеры сгорания современных ПУ обеспечивают высокий уровень полноты сгорания топлива (к.п.д, 98,5-99,5 %). Поэтому содержание несгоревших углеводородов (в частности, метана СН^) как правило, находится в пределах точности средств измерения. Поэтому концентрация несгоревших углеводородов также не является предметом контроля и учёта в номенклатуре ВВ.
1.7. Основными компонентами продуктов сгорания для контроля являются оксиды азота и углерода.
2. Подготовка турбоагрегата к испытаниям
Подготовка мест для отбора проб выхлопных газов производится
на остановленное агрегате.
2.1. Отбор проб продуктов сгорания производится через отверстия диаметром 12 мм, которые следует просверлить в следующих местах:
- агрегаты типа Коберра-182, ГПУ-16, ГТН-25 - в центре люка для осмотра регенератора, выхлопной шахты или утилизатора тепла уходящих газов;
- агрегаты типа Центавр - на срезе выхлопной шахты с использованием удлинителя на зонд;
- агрегаты типа ГТ-6-750 - в зоне штатного измерения температуры за ТЦД;
- агрегаты типа ГТН-6 и ГТН-16 - на прямом участке выхлопного газохода;
- агрегаты типа ГДА-Ц-6,3, ГПА-Ц-8 и ГПА-Ц-16 - в районе трубы подогрева циклового воздуха, на высоте, равной расстоянию от крыши блока двигателя до оси трубы подогрева;
- агрегаты типа ГПУ-10 - на агрегатах, оснащенных утилизатором тепла уходящих газов - в центре переходника от выхлопной шахты к утилизатору; на агрегатах без утилизатора - в середине стенки шумоглушителя; при этом отверстие следует сориентировать так, чтобы оно находилось между секциями шумоглушителя и обеспечива -лась возможность ввести пробоотборник на необходимую глубину;
- агрегаты типа ГТН-ЮИ - в середине стенки выхлопной шахты на расстояний 1,0 - 1,2 м от крыши;,
- агрегаты типа ГТН-25И - используются штатные места для измерения температуры продуктов сгорания за утилизатором. Для этого перед началом измерений вывернуть штатную карман-гильзу или рассверлить ее дно до 0 - 12 мм;
- агрегаты типа ГТ-700-5, ГТК-5, ГТ-750-6 и ГТК-10 в центре люка для осмотра регенератора, выхлопной шахты или утилизатора тепла уходящих газов, или на горизонтальном участке каждого газохода, расположенного в пределах машзала. Место отбора пробы определяется эксплуатационным персоналом, исходя из удобств проведения работ.
2.2. Точки отбора проб и необходимая глубина погружения зонда указана в табл.2.1 и на рис. 2.1.
Таблица 2.1
Место отбора проб продуктов сгорания
Глубина погружения пробоотборника, L, т
Место отбора пробы продуктов сгорания
На срезе выхлопной ->400
шахты
Центр люка для осмотра >400
регенератора
Центр люка для осмотра >400
регенератора
В зоне штатного измерения >400
температуры за ТЦЦ
Вертикальный участок вых- >400
лонного газохода
Центр люка для осмотра >400
выхлопной шахты
Переходник от выхлопной >400
шахты к утилизатору
Центавр
ГТ-700-5
(ГТК-5)
ГТ-750-6
ГТ-6-750
ГПА-Ц-6,3(8)
ГПУ-Ю
т-ю
(ГТНР-Ю)
ГТН-10И
Коберра-182
m-i6
Ш-Ц-16
ГПУ-16
ГШ-25
Горизонтальный участок вых- >400 лопного газохода в пределах
машзала
Середина стенки выхлопной >400 шахты
Центр люка для осмотра >400
выхлопной шахты
Вертикальный участок >400
выхлопного газохода
Ifetfrp люка для осмотра >1000
выхлопной шахты
Центр люка для осмотра >400
утилизатора
Центр люка для осмотра >200
выхлопной шахты
Место отбора пробы Глубина погружения
продуктов сгорания пробоотборника,
L ,мм
ГТН-25И Места установки штатных >500
карманов для измерения температуры продуктов сгорания после утизи-затора
3. Объем и условия проведения измерений, измеряемые параметры
3.1. Для проведения измерений должна быть обеспечена возможность работы ГТУ (нагрузка) на рабочих режимах в пределах ограничений, предусмотренных инструкцией по эксплуатации или условиям работы газопровода.
3.2. В выхлопных газах ГТУ производятся измерения концентраций:
- оксидов азота N ^(включая определение соотношения оксида
и диоксида И0»>) ;
- оксида углерода СО;
- кислорода Оо;
- диоксида углерода С02.
Одновременно на режимах испытаний проводится регистрация основных теплотехнических параметров ГГУ. Типовой перечень измеряемых параметров приведен в табл.3.1.
3.3. На агрегатах типа ГГ-700-6, ГГК-5, ГТ-750-6 и ГТК-10 анализ продуктов сгорания проводится в обоих газоходах с последующим осреднением результатов измерений.
3.4. Измерения параметров производятся на нескольких режимах (не менее 3-х) в диапазоне нагрузок от 60-70 % до максимальной, определяемой условиями испытаний.
3.5. Измерения проводятся на установившихся режимах, т.е. когда отклонения основных параметров (температур продуктов сгорания и воздуха, частот вращения) не превышают + I *?, концентра-
6
ГТ-700-5 (ГТК-5) (виц сбоку)
ГТН-6, ГТН-16 (вид спереди)
ГПА-Ц-6,3 (ГПА.-Ц-8) |
|
ГГ-750-6 (вид сбоку) |
ГТК-10, ГХНР-Ю |
|
ГТ-6-750 (виц сбоку) |
ГГН-25 (ВЗЯ) (вид сверху) |
|
2. Турбоблок, контейнер, укрытие
3. Шахта выхлопа, выхлопной газоход
4. Люк осмотра выхлопной шахты утилизатора, штатные места отбора проб
- место отбооа пробы и глубина погружения пробоотборника
Рис. 2.1. Места отбора проб продуктов сгорания
ций: NQ f NO2 > CO ~ ^2 * ^2 “ — ОД %•
3.6. При необходимости в качестве удлинителя к зонду используется трубка из стали IxI8H9(I0)Tt а переходника - трубка из тефлона. Все места соединений должны быть тщательно герметизированы.
Таблица 3 Д.
Типовой перечень измеряемых параметров
Наименование параметра Обозн. Разы. Примечание |
I |
2 |
3 |
4 |
Барометрическое давление |
В |
t
кг/см' |
2 |
Температура атмосферного воздуха |
ta |
°С |
|
Температура воздуха на входе в компрессор |
|
°С |
|
Относительная влажность атмосферного воздуха |
|
% |
Допускается принимать по данным ближайшей метеостанции |
Температура продуктов сгорания перед ТВД (средняя) |
tf |
°с |
агрегаты типа ГТ-700-5 ГТК-5. ГТ-750-6, ГТК-16,
rrap-lo |
Температура продуктов сгорания за ТВД, перед СТ |
V |
°с |
агрегаты типа Центавр, ГПА-Ц-6,3, ГПА-Ц-8, ГПА-Ц-16. ГПУ-10, ЙУ-16, Коберра-182 |
Температура выхлопных газов за ТНД (средняя) |
ч |
°с |
агрегаты типа ГТ-б-750, ГТН-6, ГТК-10. ГИК16. ГТН-25, гтн-гби, ГТН-65И |
|
Частота вращения компрес- аВД об/мин сора высокого давления
Частота вращения компрес- пЦЦ об/мин сора низкого давления
Частота вращения силовой пСТ об/мин турбины
Абсолютное давление воздуха за компрессором высокого давления
о _
Р4 кг/см На агрегатах типа ГПУ-10 дополнительно установить отбор давления (техническая возможность имеется). На остальных типах ГПА используется штатный узел отбора давления
Объемные доли или процентное содержание компонентов и загрязняющих веществ: |
Оксид азота |
N0 |
ppm |
Диоксид азота |
no2 |
ppm |
Оксид углерода |
СО |
ppm |
Кислород |
°2 |
а/
■О |
Диоксид углерода |
со2 |
% |
|
4. Обработка результатов измерений
4.1. Основная единица измерения концентрации загрязняющего вещества принимается мг/нм3 (м3 при 0°С и 1,033 кг/см^).
4.2. Соотношения с другими единицами:
- оксид азота ( КО ) в пересчете на диоксид ( N02 ) I ppm (объемные доли на миллион) = I • I0-4 % = 2,054 мг/mr;
- оксид углерода (СО) 1ррщ=]> КГ4 % = 1,25 мг/нм3.
Концентрация оксидов азота М0Х определяется, как сумма оксида
КО (в пересчете на диоксид КО^и диоксида КО2 в выхлопных продуктах сгорания.
4.3. Параметры выбросов ВВ с отработавшими продуктами сгорания и основные теплотехнические параметры ГПА для номинального режима изложены в "Каталоге удельных выбросов загрязняющих веществ газотурбинных газоперекачивающих агрегатов". ЖШГАЗ,1991. Показатели ГПА, используемые в расчетах, приведены в табл.4.1.
4.4. Для каждого режима испытаний результаты измерений концентраций загрязняющих веществ приводятся к основной единице измерений (мг/нм3) по соотношениям п.п.4.1, 4.2. При цвухпоточной выхлопной системе (агрегаты типа ГТ-700-5, ГТК-5, ГГ-750-6,