Российское акционерное общество ‘‘Газпром" Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ВНИИгаз)
Информационно-рекламный центр газовой промышленности (ИРЦ Газпром)
КАТАЛОГ УДЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ Г АЗОМОТОКОМПРЕССОРОВ
Москва 1997
УДК 614.72:622.691.4.052.012
Каталог включает параметры выбросов в атмосферу оксидов азота и углерода с отработавшими газами газомотокомпрессоров, а также основные теплотехнические показатели этих агрегатов на компрессорных станциях подземного хранения газа и магистральных газопроводов.
Каталог предназначен для использования при проектировании и реконструкции компрессорных станций по разделу “Охрана атмосферы”, разработке нормативов ПДВ компрессорных станций с газомотокомпрессорами, оценке экологического состояния агрегатов в процессе эксплуатации.
Экологические параметры каталога являются временными нормами и подлежат периодическим дополнениям и изменениям.
Согласован заместителем председателя Государственного комитета РФ по охране окружающей среды В.М.Астапченко 11.09.1997 г. и заместителем начальника Управления промышленной и экологической безопасности и охраны труда Минтопэнерго РФ В.П.Антоновым 18.02.1997 г.
Утвержден членом Правления РАО “Газпром” В.В.Ремизовым 07.02.1997 г.
Разработчики - специалисты лаборатории защиты окружающей среды ВНИИгаза: к.т.н. Г.С.Акопова (научный руководитель,), с.н.с. Н.Г.Гпадкая (ответственный исполнитель).
Основа каталога - результаты экспериментальных исследований с.н.с. Н.Г.Гладкой, м.н.с. А.В.Шарихиной (ВНИИгаз) и вед.инж. отдела окружающей среды Оргэнергогаза А.С.Вятина.
© Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ВНИИгаз), 1997 © Оргэнергогаз, 1997
© Информационно-рекламный центр газовой промышленности (ИРЦ Газпром), 1997
Тип двигателя: 2-тактный, V-образный, газовый, тронковый, простого действия, без наддува
Концентрация, приведенная к 15 % кислорода, мг/м3:
оксида азота CJJ0 ........................................................ 1050
диоксида азота Cj]02 .................................................. 75
оксида углерода С*0 ................................................... 1050
Массовый выброс, г/с:
оксида азота MNO ........................................................ 2,4
диоксида азота MNOj ................................................... 0,2
оксида углерода Мсо .................................................. 2,4
Удельный выброс, г/(кВт ч):
оксида азота mU0 ....................................................... 11,5
диоксида азота mJJo2 ................................................... 0.9
оксида углерода Шсо.................................................. 11,5
Высота выхлопной трубы h, м ........................................... 10
Внутренний диаметр выхлопной
трубы d3, м .......................................................................... 0,3
Коэффициент соотношения объемов сухих и влажных отработавших газов К,
Газомотокомпрессор 10 ГКН, 10 ГКНА, 10 ГКНАМ
Мощность газомотокомпрессора Ne, кВт/л.с.:
10 ГКН, 10 ГКНА ............................................................. 1103/1500
(10 ГКНАМ) ..................................................................... (1177/1600)
Давление топливного газа
перед двигателем Р|, 392,3/4,0
Частота вращения двигателя п, .............................. 5/300
Температура отработавших газов
в выхлопной шахте Тз, К...................................................... 603
Скорость отработавших газов на срезе
выхлопной трубы V, м/с...................................................... 58,0
Расход отработавших газов Qg , м’/с ............................... 3,2
Суммарный коэффициент избытка воздуха
в отработавших газах асум................................................... 4,4
Содержание кислорода в сухих
продуктах сгорания 02,% .................................................. 13 6
Концентрация в сухих продуктах сгорания, мг/м3:
оксида азота CN0 ........................................................ 1900
диоксида азота CN02 .................................................. 250
оксида углерода Ссо ................................................... 700
12
Тип двигателя: 2-тактный, V-образный, газовый, трон-ковый, простого действия, с газотурбинным наддувом
Концентрация, приведенная к 15 % кислорода, мг/м3:
оксида азота СJJo ........................................................ 1540
диоксида азота С“02 .................................................. 203
оксида углерода С£0 ................................................... 568
Массовый выброс, г/с:
оксида азота MN0 ........................................................ 5,6
диоксида азота Мм02 ................................................... 0,8
оксида углерода Мсо .................................................. 2,1
Удельный выброс, г/(кВт ч):
оксида азота m[J0 ....................................................... 18.3(17,1)*
диоксида азота т"02 ................................................... 2,6 (2.4)*
оксида углерода т£0 .................................................. 6,9 (6.4)*
Высота выхлопной трубы h, м ........................................... Ю
Внутренний диаметр выхлопной
трубы d3, м .......................................................................... 0,4
Коэффициент соотношения объемов
сухих и влажных отработавших газов Кв .......................... 0,92
* В скобках - данные для 10 ГКНАМ
13
Газомотокомпрессор МК-8
Мощность газомотокомпрессора
Ne, кВт/л.с............................................................................. 2060/2800
Давление топливного газа
перед двигателем Р,, ^”2 ................................................ 392,3/4,0
Частота вращения двигателя п, .............................. 5/300
Температура отработавших газов
в выхлопной шахте Т3, К...................................................... 703
Скорость отработавших газов на срезе
выхлопной трубы V, м/с...................................................... 38,0
Расход отработавших газов Q3 , м3/с ............................... 5,5
Суммарный коэффициент избытка воздуха
в отработавших газах асуМ................................................... 3,3
Содержание кислорода в сухих
продуктах сгорания 02,% .................................................. 13,5
Концентрация в сухих продуктах сгорания, мг/м3:
оксида азота CN0 ........................................................ 2000
диоксида азота СN02 .................................................. 190
оксида углерода С со ................................................... 1250
14
Тип двигателя: 2-тактный, вертикальный, рядный, газовый, тронковый, простого действия с газотурбинным наддувом
Концентрация, приведенная к 15 % кислорода, мг/м3:
оксида азота С”0 ........................................................ 1600
диоксида азота С^02 .................................................. 152
оксида углерода Ссо ................................................... 1000
Массовый выброс, г/с:
оксида азота MNO ........................................................ 10.0
диоксида азота MNq2 ................................................... 1,0
оксида углерода Мсо .................................................. 6,3
Удельный выброс, г/(кВт ч):
оксида азота т"0 ....................................................... 17 4
диоксида азота mJJ02 ................................................... 17
оксида углерода т£0 .................................................. 11,0
Высота выхлопной трубы h, м ........................................... 10
Внутренний диаметр выхлопной
трубы d3l м .......................................................................... 0,7
Коэффициент соотношения объемов
сухих и влажных отработавших газов К. .......................... 0,92
15
Газомотокомпрессор МК-8М
Мощность газомотокомпрессора
Ne, кВт/л.с............................................................................. 2200/3000
Давление топливного газа
_ кП а
перед двигателем Рь-т ................................................ 392,3/4,0
К Г /СМ“
Частота вращения двигателя п, ^ 5/300
Температура отработавших газов
в выхлопной шахте Т3, К...................................................... 673
Скорость отработавших газов на срезе
выхлопной трубы V, м/с...................................................... 29,5
Расход отработавших газов Q3 , м1/с ............................... 4,6
Суммарный коэффициент избытка воздуха
в отработавших газах а................................................... 3,3
Содержание кислорода в сухих
продуктах сгорания 02,% .................................................. 13,0
Концентрация в сухих продуктах сгорания, мг/м1:
оксида азота CNO ........................................................ 1700
диоксида азота CNOj .................................................. 140
оксида углерода Ссо ................................................... Ю50
16
ВВЕДЕНИЕ
Каталог удельных выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами газомотокомпрессоров (ГМК) регламентирует параметры выбросов в атмосферу оксидов азота и углерода, содержащихся в отходящих газах агрегатов, работающих на станциях подземного хранения газа и на компрессорных станциях (КС) магистральных газопроводов.
В экологическую характеристику ГМК входят следующие показатели: концентрации загрязняющих веществ, массовый выброс и удельные выбросы (на единицу мощности силового агрегата газо-мотокомпрессора) оксидов азота и углерода.
Документ регламентирует расчет удельных показателей выбросов загрязняющих веществ при эксплуатации ГМК.
Документ содержит экологические характеристики ГМК, рекомендуемые для использования при проектировании и реконструкции КС по разделу “Охрана атмосферы", при разработке нормативов ПДВ компрессорных станций с газомотокомпрессорами и оценке экологического состояния ГМК в процессе эксплуатации.
Каталог предназначен для промышленных предприятий, природоохранных органов, научно-исследовательских и проектных организаций газовой и смежных отраслей промышленности.
1. Общие положения
1.1. Каталог содержит параметры выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с отработавшими газами газомотокомпрессоров, работающих на номинальном режиме на компрессорных станциях подземных хранилищ газа и магистральных газопроводов.
1.2. Экологические параметры газомотокомпрессоров должны использоваться при разработке конструктивных мероприятий на компрессорных станциях для обеспечения уровня концентраций загрязняющих веществ в атмосфере ниже ПДК за пределами санитарно-защитной зоны предприятия. 1
1.3. Все параметры приведены для номинального режима работы ГМК (мощность 100 %) и нормальных условий (температура 273 К, давление 0,1013 МПа).
1.4. Значения концентраций оксидов азота, углерода и расход отработавших газов определены путем усреднения данных экспериментальных исследований по каждому типу газоперекачивающих агрегатов, выполненных в различных регионах эксплуатации, на ГМК с различным техническим состоянием и наработкой, в соответствии с отраслевой инструкцией .
Возможные отклонения этих параметров от средних значений для конкретного газомотокомпрессора зависят от его типа. Для типа ГМК, имеющего наибольшие разбросы параметров, среднеквадратичное отклонение оценивается в ±20 %.
1.5. Теплотехнические параметры указаны для исходного состояния газомотокомпрессора (новая машина) по данным технической документации и результатам приемо-сдаточных испытаний серийных образцов.
1.6. Показатели каталога получены при работе агрегатов на топливном природном газе, удовлетворяющем требованиям технических условий по ГОСТ 5542-87 Тазы горючие природные для промышленного и коммунального хозяйства" и ОСТ 51.40-83 “Газы горючие природные, подаваемые в магистральные газопроводы".
При использовании природных газов, отвечающих этим требованиям и, в частности, по массовым концентрациям сероводорода и меркаптановой серы (соответственно не более 0,02 и 0,036 г/м3), экспериментально отсутствие диоксида серы в отработавших газах подтверждено в пределах чувствительности используемой для анализа аппаратуры (2,86 мг/м3).
1.7. Номинальный объемный расход отработавших газов определен путем усреднения результатов замеров скорости потока в сечении, соответствующем точке замера концентраций загрязняющих веществ.
- Временная инструкция по контролю вредных выбросов с отработавшими газами газомотокомпрессоров (ВНИИгаз).-М.: ИРЦ Газпром, 1995.
4
1.8. Геометрические габариты выхлопных труб приведены в каталоге справочно для наиболее распространенных вариантов компоновки газомотокомпрессоров и более конкретно определяются проектным решением компрессорной станции.
1.9. В настоящее время на агрегатах типа 10 ГКНАМ, МК-8М и ДР-12 проводятся работы по внедрению различных конструкций систем зажигания (Пульсар-3,0, БСТ-3-2М). Так как разработчики каталога пока не располагают достаточно достоверными данными о их экологических характеристиках, удельные показатели для них принимаются аналогично соответствующим ГМК со штатными системами зажигания.
2. Определения и соотношения
2.1. Концентрация С^сух), мг/м3 - массовое содержание загрязняющих веществ в сухих продуктах сгорания при нормальных условиях (давление 0,1013 МПа, температура 273 К).
2.2. Приведенная концентрация Cj15 загрязняющего вещества (к условной концентрации кислорода в отработавших газах 15%) определяется по формуле
Ci15=CKCy^6/(21-Cj).
где Сф - измеренная концентрация кислорода,%.
°2
2.3. Массовая концентрация загрязняющих веществ во влажных отработавших газах в мг/м3 определяется по формуле
/кв,
где Кв - коэффициент соотношения сухих и влажных отработавших газов, определяемый по измеренной (фактической) концентрации кислорода, Кв= 89,5/110,5 - С$ .
2.4. Объемный расход влажных отработавших газов, м3/с:
где Vj- скорость отработавших газов, м/с;
d3 - внутренний диаметр выхлопной трубы в точке замера скорости, м.
Расчеты процесса сгорания показывают, что при полном сгорании топлива процентное содержание водяных паров в продуктах сгорания составляет ~10 %. С учетом неполноты сгорания топливного газа в цилиндрах силового агрегата газомотокомпрессора эта величина будет еще меньше, поэтому для практических расчетов объемом водяных паров в продуктах сгорания можно пренебречь и принять объемный расход сухих продуктов сгорания равным объему влажных продуктов Сгорания Qyan) ~ Оз(сух>
2.5. Силовые агрегаты газомотокомпрессоров - двухтактные газовые двигатели, в которых продукты сгорания топливного газа в цилиндрах разбавляются продувочным воздухом, поэтому в каталоге приведен суммарный коэффициент избытка воздуха в отработавших газах асум-
2.6. Массовый выброс Mj (массовый выброс загрязняющего вещества в атмосферу в единицу времени), г/с, определяется по соотношению
Mj - Cj(cyx) • Кв • Оз(вл) -10 .
2.7. Удельный выброс загрязняющих веществ (массовый выброс (г/ч) на единицу мощности (кВт) составляет
т” = 3600 -M,Ne, где Ne - эффективная мощность газомотокомпрессора, кВт.
3. Экологические характеристики газомотокомпрессоров
Г азомотокомпрессор
Мощность газомотокомпрессора
Ne, кВт/л.с............................................................................. 736/1000
Давление топливного газа
_ кП*
перед двигателем P|,——j................................................ 313,8/3,2
Частота вращения двигателя п, об^и~.............................. 5/300
Температура отработавших газов
в выхлопной шахте Т3, К...................................................... 640
Скорость отработавших газов на срезе
выхлопной трубы V, м/с...................................................... 60,3
Расход отработавших газов Qj , м3/с ............................... 1,8
Суммарный коэффициент избытка воздуха
в отработавших газах ................................................... 3,0
Содержание кислорода в сухих
продуктах сгорания 02,% .................................................. 14,2
Концентрация в сухих продуктах сгорания, мг/м3:
оксида азота CN0 ........................................................ 2000
диоксида азота CN02 .................................................. 180
оксида углерода Ссо ................................................... 2400
8
10 ГК, ЖМВ-10 (Купер-Бессемер)
Концентрация, приведенная к 15 % кислорода, мг/м3:
оксида азота C}J0 ........................................................ 1765
диоксида азота С[]02 .................................................. 160
оксида углерода Ссо ................................................... 2117
Массовый выброс, г/с:
оксида азота MN0 ........................................................ 3,3
диоксида азота МНОз ................................................... 0,3
оксида углерода Мсо .................................................. 4,0
Удельный выброс, г/(кВт-ч):
оксида азота m[J0 ....................................................... 16,1
диоксида азота mJJo2 ................................................... 1t5
оксида углерода т|!0.................................................. 19,6
Высота выхлопной трубы h, м ........................................... 10
Внутренний диаметр выхлопной
трубы d3, м .......................................................................... 0,3
Коэффициент соотношения объемов
сухих и влажных отработавших газов К, .......................... 0,93
9
Газомотокомпрессор 10 ГКМ, 10 ГКМА
Мощность газомотокомпрессора
Ne, кВт/л.с............................................................................. 753,3/1000
Давление топливного газа
_ кП а
перед двигателем 392,3/4,0
Частота вращения двигателя п, .............................. 5/300
Температура отработавших газов
в выхлопной шахте Т3, К...................................................... 623
Скорость отработавших газов на срезе
выхлопной трубы V, м/с...................................................... 60,9
Расход отработавших газов Qj , м3/с ............................... 1,9
Суммарный коэффициент избытка воздуха
в отработавших газах ................................................... 3,2
Содержание кислорода в сухих
продуктах сгорания 02,% .................................................. 13,3
Концентрация в сухих продуктах сгорания, мг/м3:
оксида азота CN0 ........................................................ 1400
диоксида азота CNOj .................................................. 100
оксида углерода С,-,, ................................................... 1400
10
1
