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 M_NO ........................................................ 2,4

диоксида азота M_NOj ................................................... 0,2

оксида углерода М_со .................................................. 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 C_N0 ........................................................ 1900

диоксида азота C_N02 .................................................. 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 M_N0 ........................................................ 5,6

диоксида азота М_м02 ................................................... 0,8

оксида углерода М_со .................................................. 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 К_в .......................... 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 асу_М................................................... 3,3

Содержание кислорода в сухих

продуктах сгорания 0₂,% .................................................. 13,5

Концентрация в сухих продуктах сгорания, мг/м³:

оксида азота C_N0 ........................................................ 2000

диоксида азота С_N02 .................................................. 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 M_NO ........................................................ 10.0

диоксида азота M_Nq₂ ................................................... 1,0

оксида углерода М_со .................................................. 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 d_3l 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 Р_ь-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 C_NO ........................................................ ₁₇₀₀

диоксида азота C_NOj .................................................. 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

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 а_сум-

2.6.    Массовый выброс Mj (массовый выброс загрязняющего вещества в атмосферу в единицу времени), г/с, определяется по соотношению

Mj - Cj(cyx) • К_в • Оз(вл) -10 .

2.7. Удельный выброс загрязняющих веществ (массовый выброс (г/ч) на единицу мощности (кВт) составляет

т” = 3600 -M,N_e, где N_e - 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 C_N0 ........................................................ 2000

диоксида азота C_N02 .................................................. 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 M_N0 ........................................................ 3,3

диоксида азота М_НОз ................................................... 0,3

оксида углерода М_со .................................................. 4,0

Удельный выброс, г/(кВт-ч):

оксида азота m[J₀ ....................................................... 16,1

диоксида азота mJJo₂ ................................................... 1_t5

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 C_N0 ........................................................ 1400

диоксида азота C_NOj .................................................. 100

оксида углерода С,-,, ................................................... 1400

10

1