Российское акционерное общество "Газпром

ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ

ПО КОНТРОЛЮ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ ГАЗОМОТОКОМПРЕССОРОВ

Российское акционерное общество "Газпром" Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ВНИИгаз)

Информационно-рекламный центр газовой промышленности (ИРЦ Газпром)

ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО КОНТРОЛЮ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ ГАЗОМОТОКОМПРЕССОРОВ

Рис. 2. Схема оборудования точки замера: 1 -газоход; 2 - патрубок с резьбой на наружной стенке; 3 - накидная гайка (заглушка); 4    -    место

сварки патрубка со стенкой газохода (воздуховода)

2.4.    Концентрации ЗВ, температура, скорость газовых потоков (отработавших газов или воздуха) должны замеряться не менее чем в шести точках по сечению, измеренные значения усредняются.

В случае равномерности поля концентраций (или скоростей) по сечению глубина погружения газозаборного зонда в газоход должна составлять 0,5-0,8 внутреннего диаметра газохода.

При необходимости в качестве удлинителя к зонду используется трубка из стали 1х18н9(10)Т и переходные (соединительные) тефлоновые шланги. Все соединения тщательно герметизируются.

2.5.    Измерения скорости газа в газоходах, равной 4 м/с и более, рекомендуется проводить с помощью пневмометрических трубок, разработанных Гинцветметом и НИИОгазом, ВТИ, а также трубок Пито-Прандтля и микроманометров (ГОСТ 1116-84); скоростемера ДМЦ-01 (измерение избыточного давления, разрежения, динамического напора в пределах -200 ? +200 мм вод.ст.); скоростемера ОЗОН-3 (измерение избыточного давления, разрежения, динамического напора в пределах 5-200 Па, скорости газового потока в пределах 5-50 м/с). Методика измерения скорости и объема газов в газоходе представлена в Приложении 1.

2.6.    Регламент проведения измерений определяется видом контроля, согласно требованиям действующей нормативно-технической документации [1,2,11).

В станционных условиях измерения проводятся при рабочих режимах агрегата.

В стендовых условиях измерения проводятся по программам научно-исследовательских или приемно-сдаточных межведомственных испытаний, предусматривающих измерения параметров на нескольких режимах (не менее трех) от номинального в диапазоне нагрузок Ne от 50 до 100 %. рекомендуемые уровни нагрузок при испытаниях 25, 50, 70 и 100 %.

Перед каждым отбором пробы отработавших газов следует проводить тщательную проверку и регулировку двигателя ГМК, в результате которой расхождение температур по цилиндрам не должно превышать: при Ne>70% - 25°С, при 50<Ne<70 - 40°С [14].

2.7.    При измерении выбросов загрязняющих веществ с отработавшими газами ГМК в станционных условиях определяемые параметры. их обозначения, единицы величин, погрешность измерения или расчета должны соответствовать указанным в табл.З.

Средства испытания и измерения, используемые в стендовых условиях завода ’Двигатель революции*, даны 8 Приложении 2.

При проведении испытаний технологические параметры работы агрегата должны регистрироваться в начале и по завершении измерений концентраций ЗВ.

Измерения проводятся при установившихся (стабильных) режимах работы ГМК.

Стабильность рабочего процесса в двигателе ГМК оценивается по температуре отработавших газов отдельных цилиндров.

2.8.    При использовании газоанализатора *Testo-33* может проводиться непосредственное измерение концентраций следующих ингредиентов отработавших газов ГМК: оксида азота N0; диоксида азота N0₂; оксида углерода СО; кислорода 0₂; диоксида серы S0₂.

Концентрация диоксида углерода С0₂рассчитывается по измеренной концентрации 0₂.

2.9.    Надежная работа газоанализатора "Testo-ЗЗ" с отработавшими газами ГМК обеспечивается выполнением ряда требований:

не рекомендуется непрерывное использование газоанализатора 'Testo-ЗЗ* в течение суток (24ч) и ежедневно в течение 30 дней;

допускается работа анализатора в условиях превышения пределов концентраций, установленных для датчиков индивидуально на каждый компонент, в течение 1-2 мин.

Пределы концентраций S0₂- 2000 ppm, NO -2000 ppm, N0₂- 100

ppm.

1	2 3
Давление газа в выхлопном коллекторе в точке замера концентраций ЗВ и скоростей потока Р,, mbar	Tesio-33
Давление технологического газа всасывание/нагнетание кге/см*	Штатный манометр
Температура технологического газа всасывание/нагнетание	Штатный термометр
Температура наддува воздуха в ресивере t,. ®С	То же
Температура воздуха перед диафрагмой taek ®С	В случае измерения расхо-да воздуха
Температура топливного газа перед диафрагмой tIlUI< С Температура отработавших газов по всем цилиндрам, ®С Ххзу **«) и т-д-	Термометр При измерении расхода топливного газа на каждом агрегате Штатный замер

1	2
Температура отработавших газов в точке замера ч. вс	Testo-33
Температура воды ма входе/выходе #С	Штатный замер
Температура масла на входе/выходе °С	То же
Внутренний диаметр выходного газохода вточке замера dJt мм	По проекту
Внутренний диаметр воздуховода в точке замера d,. мм	По проекту
Концентрация компонентов отработавших газов ГМК: С,. % об. кислорода О,, % об. диоксида углерода СОг, ppm оксида азота NO, ppm диоксида азота N07. ppm оксида углерода СО. ppm диоксида серы SOa, ppm	То же • V 9 V 9 V

Работа анализатора более 1-2 мин с концентрациями, превышающими эти пределы, может привести к быстрому расходованию ресурсов газовых ячеек, т.е. выходу прибора из строя, поэтому необходима тщательная продувка всей системы газоанализатора чистым воздухом по окончании фиксаций показаний прибора в следующем порядке.

После извлечения зонда из газохода, не включая прибора, поместить зонд в поток чистого воздуха и продуть прибор до полной очистки ячеек, т.е. до момента, когда на табло измерений по всем ингредиентам будет фиксироваться нулевое значение.

2.10. Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами ГМК зависят от многих факторов, в том числе и от атмосферных условий. Возможен значительный разброс замеренных концентраций ЗВ на одном и том же агрегате, работающем в одинаковых режимах в различное время года [14,15].

Поэтому при проведении испытаний ГМК обязательным в момент замеров является регистрация температуры, барометрического давления и влажности атмосферного воздуха.

3. Обработка результатов измерений

3.1.    Газоанализатор "Testo-ЗЗ" определяет концентрации компонентов газов в следующих единицах:

кислород - % об.;

диоксид углерода - % об.;

оксид азота, диоксид азота - ppm (объемные доли на миллион).

3.2.    В целях унификации данных о концентрациях загрязняющих веществ отработавших газов ГМК рекомендуется в качестве основной единицы измеряемых концентраций С^ф принять ppm (ч.н.м.).

3.3.    Соотношения между единицами концентраций следующие:

оксид азота NO в пересчете

на диоксид N0₂, а также

диоксид азота N0₂    1    ppm    =    2,054    мг/нм³    =    lxlO”⁴    %    об.

оксид азота NO    1 ppm = 1,34 мг/нм^э = lxlO"⁴ %    об.

оксид углерода СО    1 ppm = 1,25 мг/нм³ = lxlO'⁴ % об.

Коэффициенты соотношений при переводе объемных концентраций в весовые определяются по формуле

_/t=/< ,/22,412,    (1)

где y>, - плотность i-oro газа (N0_2f СО и т.д.);

/<, - молярная масса i-oro газа;

22,412 - объём одной килограмм-молекулы.

С помощью газоанализаторов как правило измеряются концентрации компонентов в сухих продуктах сгорания при нормальных условиях . Концентрация С^- массовое содержание загрязняющего вещества в сухих продуктах сгорания (нм^э- при давлении 0,1013 МПа и температуре 0°С).

3.4. Концентрация оксидов азота    ^    определяется

X

как сумма фактически измеренных концентраций N0 и N0₂, т.е. в ppm (ч.н.м.).    С(е*«)и₀ — С(сук)мо +C(_cyMj_N0 ,    (2)

х    2

в мг/нм . С(су^> _N0 = 1,34 С_{(сух) N0} +2,05 С(сух)мо    (3)

к    2

Концентрация оксидов азота (суммарно) C^)_NOk(_NO ^ (в пересчете на диоксид) определяется (мг/нм³) по формуле

^(cyx)NO(NO ) = 2,05x[(C_(cyK)_No ⁺C(cyx)N0    '    W

x 2    2

3.5.    Для приведения измеренных концентраций к различным стандартным значениям кислорода используется соотношение

С= С(21-СО“)/21-СО*;    (5)

С =    С?(21-СО“)/21-СО*,

где С£ - стандартное значение концентрации кислорода.

Иля газотурбинных установок в качестве стандартного значения определена концентрация 0₂, равная 15% об. [16], для котлоагрегатов, эксплуатируемых в газовой промышленности - 6 % об. [17]. Для газомотокомпрессоров такое значение не определено. Так как номинальные значения концентрации 0₂в отработавших газах большинства типопараметров ГМК находятся в пределах 10-15 % об., в качестве стандартного значения кислорода предлагается 15 % об.

3.6. Газоанализаторы как правило измеряют концентрации ЗВ в сухих отработавших газах. Массовая концентрация ЗВ во влажных отработавших газах определяется по формуле

С(м)“^!<ер«>/К. г    (6)

где К_в - соотношение сухих и влажных продуктов сгорания; определяется по измеренной концентрации кислорода [16]

К. = 89,5/110,5-С<£ ,    (7)

где С* • измеренная концентрация кислорода в пробе, % об.

3.7. Мощность выброса загрязняющего вещества определяется

(г/с)

Ч = ^icvxj, ^х0эмХЮ~*; Ц = C_Mi xtf^jxio-³;

Ц^м.х^Ю'³,    (8)

где Оз(,_п)и Q°₍ ,- расход влажных и сухих продуктов сгорания

соответственно при нормальных условиях (нм^э/с); определяется либо экспериментально, согласно л.2 настоящей инструкции, либо расчетным путем по нагрузочным характеристикам (см.л.4 инструкции).

3.8. Удельный выброс на единицу топливного газа (индекс выброса) рассчитывается по уравнению (г/м^этопл.газа)

УДК 61472:622.691.4.052.012

Инструкцией определены условия проведения испытаний при измерениях концентраций загрязняющих веществ в отработавших газах газомотокомпрессоров, эксплуатируемых в газовой промышленности. Инструкция регламентирует режимы испытаний, номенклатуру измеряемых параметров, методы измерения, порядок обработки и оформления результатов измерения.

Утверждена нач. Управления НТП и экологии РАО ’Газпром* А.Д.Седьх 03.07.1995 г.

Разработчики: Г.С.Акопова, к.т.н., Н.Г.Гладкая (ВНИИгаз)

Содержание

1.    Общие положения .............................3

2.    Подготовка агрегата к испытаниям, условия проведения измерений,

измеряемые параметры............................8

3.    Обработка результатов измерений................17

4.    Определение расхода отработавших газов ГМК.......24

Приложение 1..................................29

Приложение 2..................................40

Список использованной литературы .................43

С Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ВНИИгаз), 1995

С Информационно-рекламный центр газовой промышленности (ИРЦ Газпром), 1995

Перечень параметров, рассчитываемых по результатам иэмеремнй

Рассчитываемый параметр Расчетная формула, методика Плотность газа при нормальных условиях (t«0®C, Р«0,1013 МПа) р® , кг/нм3 р® - 1,073 * р, Теплота сгорания газа при нормальных условиях Q2(0 ' , ккал/нм3 Qp<0) - 1,073 х Qp н н Расход топливного газа (при t=20° С, Р=0,101Э МПа) Q, , м3/ч О N> Qj»0,2109xajxtj xdj^AP,*Pj/PixT,*z, ? Коэффициент расхода at , б/р Определяется согласно §2 [23] Поправочный множитель на расширение измеряемой среды С,, б/р Определяется согласно §4 [23] Диаметр отверстия сужающего устройства dj (мм) при температуре измеряемой среды перед сужающим устройством Tj (К) Дано в характеристиках диафрагмы

Рассчитываемый параметр	Расчетная формула, методика
Перепад давления в сужающем устройстве APj, кгс/см2	Измеряется
Абсолютное давление газа перед сужающим устройством Р, , кгс/см2	Измеряется
Коэффициент сжимаемости газа 2,, б/р	Определяется согласно §3 [23]
Температура измеряемой среды перед сужающим устройством Tj , К	Измеряется м
Коэффициент сжимаемости газа г (б/р)	Определяется по графикам [18] с учетом Pj и Qp
Расход топливного газа при нормальных условиях объемный (массовый) Q®(Gj), нм3/ч, кг/ч	Q® * 0,93*QH ООО (Gj =» Pi KQj "Pi KQj "Pi x0,93 Qj )
Эффективная мощность агрегата Ne, кВт/л.с.	В станционных условиях рассчитывается по известным методикам [15); в стендовых условиях определяется с помощью гидротормоза [14]

1. Общие положения

1.1.    В инструкции изложены порядок подготовки, проведения и обработки результатов экологических испытаний газомотокомп-рессоров (ГМК) мощностью 0,6-7,0 МВт типоразмеров, эксплуатируемых в газовой промышленности.

1.2.    Испытания проводятся в целях определения:

параметров выбросов загрязняющих веществ с отработавшими

газами газомотокомпрессоров путем непосредственного замера;

экологических характеристик ГМК на рабочих режимах расчетным путем по измеренным параметрам работы ГМК и параметрам выбросов;

нагрузочных (технологических и экологических) характеристик ГМК.

1.3.    Инструкция по контролю (измерению параметров) вредных выбросов с отработавшими газами газомотокомпрессоров различных типоразмеров, эксплуатируемых в газовой промышленности, разработана на основе типовой инструкции по организации системы контроля промышленных выбросов в атмосферу [1] и с учетом требований ряда отраслевых и государственных документов [2-10].

1.4.    Инструкция регламентирует:

порядок проведения станционных (эксплуатационных) и стендовых испытаний в целях определения концентраций загрязняющих веществ (ЗВ) в отработавших газах ГМК; количества и обьемов выбросов ЗВ в атмосферу с отработавшими газами ГМК следующих типоразмеров: Купер, 10 ГК, 10 ГКМ, 10 ГКН, 10 ГКНА, 10 ГКНАМ, МК-8, МК-8М, ДР-12, а также опытных образцов разрабатываемых ГМК;

режимно-технологические условия испытаний;

номенклатуру измеряемых технологических и экологических параметров;

методы и средства измерений;

порядок обработки и оформления результатов испытаний.

1.5.    Инструкция разработана применительно к переносному газоанализатору типа *Testo-33’ (фирма Често-Терм*, Германия), зарегистрированному в Государственном реестре средств измерений под № 12639-91.

Перечень отечественных газоанализатором и методик для onpi

компонентного состапа отработапаих газом ГМК Газоанализатор, Регистрируемые Объекты Точность Принцип методика концентрации ЭВ контроля прибора действия 1 2 3 4 5 344-ХЛ-04 NO ОТ 30 ДО 200 МГ/Н3 Отходядие газы котлоагрегатов и т.д. Погревность ilO, 215* быстродействие 90 с Хсмило- нимес- центный 344-ХЛ-05/06 NO, (NO*NO,) ОТ 0,02 до 0,15 * об., те. 400-3000 мг/н3 Отходяцие газы технологических линий производства слабой азотной х-ты Погрешность 210*, быстродействие 90 с То ее 344-ХЛ-07 NO, ОТ 300 до 3000 мг/н3 Промышленные выбросы Погрешность 210*, быстродействие 90 С .И. 344-ХЛ-0В N0 от 1000 до 3000 мг/н3 Лронывлсмныс выбросы ТЭС Погрешность 210*, быстродействие 60 с т п т 344-09/10 N0, от 0,02 до 0,15* об. т.е. ОТ 400 ДО 3000 НГ/Н3 Отходяцие газы технологических линий производства азотной кислоты Погрешность 210*, быстродействие 60 с яна )4 4-ХЛ-11 NO, ОТ 300 ДО 3000 МГ/Н3 Промыплеммые выбросы Погрешность 210*, быстродействие 60 с Ммогоконпо- N0 0-500 нг/н3 Погрешность: Инфра- немтиый 305-ФА01 N0, 0-100 МГ/И3 SO, 0-10000 нг/н3 СО 0-15000 нг/н3 NHj 0-5000 нг/н3 выбросы по NO 210*, быстродействие 90 с по NO, 2 10*, быстродействие 90 с красный

Продолжение табл.1

9ГИ-1 СО 0.26-5,0 % об. СО 0.5-15,0 % об. 1сяНя 0,001-1.0 X об. Отходящие газы Погревиость ± 5% Инфра красный ГЛ 1122 1сяНя 0,001-1,0 X об. То же Погревиость 15% ТО же 121 ФА-01 СО 0-5, 0-10 иг/и3 . и . Погревиость 1 4% - " - Методика определение концентрации оксидов азота фотометрическим методом с использованием реактива Грисса- ИЛОСВАЯ N0* 0-1000 иг/и3 т т т Погревиость 1 20% Фото метри ческий Методика определения КОНЦАМ- То же т т т То же То же

ТрАЦИИ оксидов АЗОТА фотометрический методом с сульфосалици- лояой КИСЛОТОЙ

Перечень зарубежных приборов, рекомендуемых для автоматического определения содержания 30 в отработавших тазах гаэомотокомпрессороп

Фирма.	Тип и марка	Определяемый	Диапазон	Погрешность	Метод анализа
страна	газоанализатора	компонент	измерения.	(тюлравка)
			%о6./(мг/м’)	от всей шкалы.%
1	2	3	4	5	6
ИМР	IMR	c°d	0-20,9 ppm	+ 2	Электро-
(Г ермамия)			0-6000 ррпт	- *-	химический
		со,	0-20 %
		NO.	0-2000 ррпт	•
		NO, а£	0-100 ррпт
			0-200 ррпт	•
			0-4000 ppm
1есю-терм	Testo-33	&	0-21 %	+ 0.2	Электро-
(Германия)			0-4000 ppm	* 5	химический
		со,	0-18 %	•
		NO,	0-100 ppm
		NO	0-1200 ррпт	•
		SO,	0-2000 ppm	*
Янагимото (Япония)	Е1И-91	NO	0-0,1 оЗЯо	+ 1	Оптико акустический
			о-о> £5360		нсдислереионный
То же	Е1И-81	NO и др.	0-0,1 £1340	♦ 1	Оптико-
			0р,4 £536о		акустический

0-0.1	±5	Оптихо-
0-1340		акустический
0-0.3		недисперсион
0-4020		ный
0-0.1	± 1	Оптико
0-1340 0-0.2 0-2688		акустический
0-0.1 и выше	.	Оптико
0-1340		акустический
0-0.5	♦ 1	Хемилюминес
0-6700		центный
0-0.1 0-1340	-	Инфракрасный
0-0.5	♦ 1	Ультрафиоле
0-6700		товый фото- абсорбционно- метрический

Допускается применение других газоанализаторов с аналогичными метрологическими характеристиками, а также использование методов анализа отработавших газов, рекомендованных Минприроды РФ [11]. Перечень рекомендуемых отечественных газоанализаторов приведен в табл.1, зарубежных газоанализаторов - в табл.2.

1.6 Природный газ, перекачиваемый по газопроводам, используемый в качестве топлива ГМК, соответствует ГОСТ 5542-87 и практически не содержит соединений серы. Измеренные концентрации диоксида серы S0₂ не превышают значений требований ГОСТ 5542-87, т.е. близки к нулю. Контроль диоксида серы не является обязательным в номенклатуре ЗВ отработавших газов ГМК.

1.7.    В камерах сгорания современных ГМК обеспечивается уровень полноты сгорания топлива, при котором содержание нес-горевших углеводородов (в частности, метана СН₄) находится в пределах точности средств измерения. Поэтому концентрация нес-горевших углеводородов также не является предметом обязательного контроля и учета в номенклатуре ЗВ.

1.8.    Основными компонентами продуктов сгорания газа для обязательного контроля определены оксиды азота и оксид углерода.

1.9.    Инструкция предназначена для определения следующей номенклатуры показателей ЗВ и экологических характеристик ГМК:

концентрации в сухих продуктах горения оксида азота N0, диоксида азота N0₂, оксида углерода СО, мг/нм³;

мощность выброса NO, N0₂, СО, г/с;

удельный выброс NO, N0₂, СО на единицу эффективной мощности, г/кВт ч;

удельный выброс NO, N0₂₍ СО на единицу топливного газа,

г/м³.

1.10.    На основе измерений параметров газовых потоков (потока воздуха или потока отработавших газов) определяются объемные расходы газовых потоков (м³/с, или нм³/с).

2. Подготовка агрегата к испытаниям, условия проведения измерений, измеряемые параметры

2.1. Места отбора проб должны соответствовать требованиям ОНД-90 [И], ГОСТ 24585-81 [8].

Оборудование и организация рабочего места при испытаниях должны соответствовать требованиям безопасности ГОСТ 12.1.003-83, ГОСТ 12.1.004-85 [12,13).

2.2.    Подготовку мест для отбора проб отработавших газов и замеров скорости воздуха необходимо осуществлять при остановленном агрегате.

2.3.    Измерения концентрации ЗВ, температуры, давления и скорости потока проводят в установившемся потоке газа.

Измерения в газоходе отработавших газов проводятся в специально оборудованной точке на прямолинейном участке длиной 8-10 наибольших размеров поперечного сечения. Аналогично выбирается место для измерения параметров потока воздуха, поступающего в агрегат.

Как правило, точка замера на воздуховоде выбирается на прямолинейном участке за воздушным фильтром. Схемы рекомендуемого расположения замерных точек для ГМК различных типоразмеров представлены на рис. 1.

Не следует выбирать точки измерения вблизи мест изменения сечения, поворотов газоходов, арматуры, вентиляторов и т.д.

В случае невозможности соблюдения данного условия необходимо особо тщательно снимать поле показателей (скоростей, температур, концентраций), увеличив число точек и замеров при обязательном получении близких по значению результатов.

С помощью газозаборного зонда газоанализатора *Testo-33" отбор проб отработавших газов осуществляется через отверстия диаметром 12 мм.

На газоходе определяется, согласно ранее изложенным требованиям, расположение точки отбора, снимаются обшивка и изоляция, проваривается отверстие, на которое наваривается патрубок с внутренним диаметром 12 мм, на наружную стенку патрубка наносится резьба для накидной гайки, закрывающей внутреннее отверстие (рис.2).

Аналогично оборудуется точка для замера скорости воздуха анемометром "Te$to-4500\ при этом диаметр внутреннего отверстия патрубка составляет 24 мм (см. рис.2).

Для других средств измерения оборудуются аналогичные точки замера (ввод), внутренний диаметр которых зависит от габаритов вводимого в газоход (или воздуховод) прибора.