ОТРАСЛЕВАЯ МЕТОДИКА

РАСЧЕТА ПРИЗЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ВЫБРОСАХ

КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

Москва 1996

Российское акционерное общество “Газпром” Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ)

МП “Центр экологических исследований” Информационно-рекламный центр газовой промышленности (ИРЦ Газпром)

УТВЕРЖДЕНО Заместитель Председателя Правления РАО “Газпром” В.В. Ремизов 4 декабря 1995 г.

ОТРАСЛЕВАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРИЗЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ВЫБРОСАХ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ ( Отраслевое дополнение 1 _к ОНД-86)

Москва 1996

2.8. При проведении расчетов не используются значения скорости ветра и < 0,5 м/с, а также скорости ветра и > и*. При расчетах для КС используется скорость ветра и* в пределах от 0,1 и* до и*, где и* значение скорости ветра, превышаемое в данной местности в среднем многолетнем режиме в 5 % случаев (с округлением до ближайшей большей скорости ветра).

Если расчеты выполняются отдельно для холодного или теплого сезонов, то для каждого сезона соответствующие значения о*х и и*т определяются отдельно. Значение и*, определяемое на основе рассмотрения повторяемости скоростей ветра в разных градациях:

<1 м/с (включая штили), 1-2 м/с и т.д.

При отсутствии данных о значениях и*, их значения допускается определять по формулам (2.10), (2.11) или по графику на рис.2.2.

и* = 3.936 иг - 0.344 иг²    при иг <4.0    (2.10)

и* = 2.56 иг    при иг 4.0    (2.11)

где иг - средняя многолетняя скорость ветра (м/с).

и*

Примечания:

1.    Формулы (2.10), (2.11) применяются также при определении значений и* отдельно для холодного и теплого сезонов (и*х, и*т). При этом вместо иг используются средние многолетние значения скорости ветра за сезон (иг.х и иг.т)-

2.    Значения и*, и*х, и*т, иг, иг.х и игт запрашиваются в УГМС Росгидромета.

3.    Если для рассматриваемой КС по согласованию с УГМС Росгидромета установлена репрезентативная метеостанция, то значения u*, и*х, и*т, иг, игх и

10

игт могут определяться разработчиком самостоятельно по климатическим справочникам, СНиП 2.01.01-82 или по первичным метеорологическим таблицам (ТМ-1).

2.9. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См (мг/м³) при неблагоприятных метеорологических условиях и скорости ветра и, отличающейся от опасной скорости ветра Ом, определяется по формуле

Сми — Г См

где г - безразмерная величина, определяемая в зависимости от отношения u/u_M по формулам (2.13)-(2.16):

г = 19.6 и2 3 (0.67 ti +1.67 ti2 - 1.34 ti3) при ti < 0.15 (2.13) г = (5 ti - 0.5) (0.67 ti +1.671!2 - 1.34 ti3) при 0.15 <ti<: 0.2 (2.14) r = 1 - 1,15 ( 1- t,)1’03 при 0,2 < ti < 1 (2.15) r = 3 ti / (2 ti2-ti + 2) при ti> 1 (2.16) = u/Um (2.17)

Формулам (2,13)-(2.16) соответствуют графики на рис.2.3.

Рис.2.3 б

2.10. Расстояние от источника выброса х_м„, на котором при скорости ветра и и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация вредного вещества достигает максимальной концентрации с_Ми, определяется по формуле

Хми = рХм    (2.18)

где р - безразмерный коэффициент, определяемый в зависимости от величины ti (2.17) по формулам (2.19)-(2,21).

р= 3	при	ti < 0,25	(2.19)
р= 1+8.43(1 -tj)3	при	0,25 < ti < 1	(2.20)
р = 0.32 ti + 0.68	при	ti> 1	(2.21)

Формулам (2.19)-(2.21) соответствуют графики на рис.2.3.

2.11. При опасной скорости ветра u_M (ti = 1) приземная концентрация с (мг/м³) вредного вещества в атмосферном воздухе по оси факела выброса на различных расстояниях х от трубы КС определяется по формуле

с = si с_и    (2.22)

где si - безразмерный коэффициент, определяемый по формулам

12

_ 1.10 81 0.13t22+1	при 1 < t2 < 8	(2.24)
t2 Sl 3.58t2 - 35.212 +120	при 8 < t2 < 100	(2.25)
si = 143.2612 7/3	При t2 > 100	(2.26)
где t2=x/x„		(2.27)

Формулам (2.23)-(2.26) соответствуют графики на рис.2.4.

При Н < 10 м величина si в (2.22) заменяется на величину si^H, определяемую по формуле

si^H= 1.25 - 0.125 Н +(0.125 Н-0.25) si при Н<10м    (2.28)

Формуле (2.28) соответствует номограмма на рис.2.5.

2.12. При скоростях ветра и, отличающихся от u_M (ti-1), и неблагоприятных метеорологических условиях приземная концентрация с определяется по формуле

с = si c_MU    (2.29)

При этом безразмерный коэффициент si, также как и при 6=1, определяется по формулам (2.23)-(2.26), но с заменой в них аргумента t2 на t3,

где t3=x/x_MU    (2.30)

13

2.13. Значение приземной концентрации с (мг/м³) вредного вещества в атмосферном воздухе на расстоянии У (м) от оси факела выброса (по перпендикуляру) определяется по формуле

с = 82 Со    (2.31)

Безразмерный коэффициент S2 определяется по формуле 82= 1/(1 +5t4+ 12.8 и²+ 17 ti³ + 45.1 U⁴)¹    (2.32)

Этой формуле соответствует график на рис.2.6.

О    01    02    03    04 Рис.2.6.

Входящая в формулу (2.32) величина U , определяется согласно формулам (2.33), (2.34):

и = И ts2 при и < 5 м/с (2.33) Г 11 «VI * при и > 5 м/с (2.34) (2.35)

15

3. Учет влияния рельефа местности при расчете загрязнения атмосферного воздуха

3.1. Влияние рельефа местности на значение максимальной приземной концентрации с_м, и, следовательно, на с_ми от одиночной трубы КС учитывается безразмерным коэффициентом rj, входящим в (2.1). Значение р определяется на основе анализа картографического материала, характеризующего рельеф местности в радиусе до 50 высот Н наиболее высокой из труб КС, но не менее чем до 2 км.

3.2.    Если в районе расположения рассматриваемой КС можно выделить отдельные изолированные вытянутые в одном направлении (гряды, гребни, долины, ложбины, уступы) или локализованные (котловины, холмы) формы рельефа, то поправочный коэффициент на рельеф р определяется по формуле

р = 1 + ф| (р_т - 1)    (3.1)

где:    р_т    - безразмерный коэффициент на рельеф, соответствующий значению по

правочного или коэффициента при наиболее неблагоприятном размещении труб КС (у склона повышенной на дне пониженной формы рельефа);

ф1 - безразмерный коэффициент, учитывающий удаление трубы от точки наиболее неблагоприятного ее размещения (когда р = р_т).

3.3.    Входящий в (3.1) безразмерный коэффициент р_ш определяется по таблице 3.1 в зависимости от формы рельефа (сечения этих форм рельефа представлены на рис 3.1), а также от рассчитанной согласно (3.2) безразмерной величины ш, характеризующей соотношение геометрической высоты трубы и вертикального масштаба (высоты, глубины) рассматриваемой формы рельефа, а также от безразмерной величины пг, соответствующей крутизне склона, обращенного к трубам КС.

ni = Н / ho    (3.2)

n2=a«/ho    (3.3)

где Н - .высота трубы КС над земной поверхностью в месте ее расположения, как в разделе 2, (м);

ho - высота возвышенности или глубина пониженной формы рельефа (м);

ao - полуширина всех указанных форм рельефа (м), кроме уступа, для которого эта величина принимается равной горизонтальной протяженности его бокового склона (рис.3.1).

»>» tni 1-1_
Рис.3.1.

Примечание:

Величины щ и пг округляются соответственно до десятых и до целых.

Таблица 3.1

Зависимость величины rim для разных форм рельефа от безразмерных

величин ni и П2

Ложбина,долина, котловина,впадина Уступ Гряда, гребень, холм П2 П1 4-5 6-9 10-15 16-20 4-5 6-9 10-15 16-20 4-5 6-9 10-15 16-20 <0.5 4.0 2.0 1.6 1.3 3.5 1.8 1.5 1.2 3.0 1.5 1.4 1.2 0.6-1.0 3.0 1.6 1.5 1.2 2.7 1.5 1.3 1.2 2.2 1.4 1.3 1.0 1.1-2.9 1.8 1.5 1.4 1.1 1.6 1.4 1.2 1.1 1.4 1.3 1.2 1.0 3.0-5.0 1.4 1.3 1.2 1.0 1.3 1.2 1.1 1.0 1.2 1.2 1.1 1.0 >5.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

17

3.4. Входящий в (3.1) безразмерный коэффициент cpi определяется по таблице 3.2, которая соответствует графику на рис.3.1, в зависимости от формы рельефа и безразмерного коэффициента аз-

аз=хо/ао    (3.4)

где: хо - расстояние по горизонтали от трубы до вершины повышенной или середины дна пониженной формы рельефа, рельефного образования (м). При расположении источника около уступа ао определяется как расстояние от трубы до верхней кромки склона уступа (рис.3.1).

Зависимость величины ф| для разных форм рельефа от безразмерной величины аз.

Таблица 3.2.

аз Гряда,гребень, холм Ложбина,долина, котловина,впадина Уступ -3.0 0.1 0.0 0.0 -2.0 0.25 0.0 0.0 -1.0 1.0 0.0 0.0 -0.75 0.8 0.2 0.0 -0.5 0.3 0.7 0.0 -0.25 0.15 0.95 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.25 0.15 0.95 0.11 0.50 0.3 0.7 0.25 0.75 оо о 1 0.2 0.7 1.0 1.0 0.0 1.0 1.25 0.8 0.0 0.88 1.5 0.52 0.0 0.55 1.75 0.29 0.0 0.4 2.0 0.25 0.0 0.25 3.0 0.1 0.0 0.1

При наличии около КС вытянутой вдоль одного направления (оси) формы рельефа (хребта, гребня, ложбины, долины и др.) значения ао и ho определяются для сечения, перпендикулярного этому направлению.

18

Величина ho определяется как максимальная высота возвышенности или минимальная отметка в пониженной форме рельефа на участке местности, размеры которого указаны в п.3.1.

Величина пг определяется по максимальной крутизне склонов, обращенных к КС. При расположении КС в пониженной форме рельефа величина пг определяется как максимальное значение из значений пг, определенных для всех склонов, обращенных к рассматриваемой трубе.

Для трубы, в районе которой расположено несколько форм рельефа, сначала определяются значения поправок на рельеф rji с учетом каждой отдельной формы рельефа. После этого поправка на рельеф г| находится как максимальное из значений ц. (3.5):

г] = max (rji)

Примечания:

1.    Если источник расположен на вершине возвышенности, плато уступа или около пониженной формы рельефа, <pi полагается равным нулю, т.е. поправка на рельеф не учитывается (ц = 1).

2.    В случаях более сложного рельефа местности или перепадов высот более 250 м на 1 км (пг < 4) за указаниями по учету влияния рельефа на загрязнение атмосферного воздуха следует обращаться в территориальные органы (УГМС) Росгидромета или в Главную Геофизическую обсерваторию (ГГО) им.А.И.Воейкова. К запросу должны быть приложены:

-    картографические материалы местности до расстояний, указанных в п.3.1, с изолиниями высот местности (изогипсами) и указанием расположения труб КС;

-    характеристика высот труб.

3.5. Учет влияния рельефа местности при определении расстояния х_м, где от одиночной трубы КС достигается максимальная концентрация с_м, производится на основе использования формулы (3.6).

Хм = Т)'Х0м    (3.6)

где безразмерный поправочный коэффициент ту к хом определяется согласно (3.7):    _

т]'= 1.1/д/л +0.21

19

“Отраслевая методика расчета приземной концентрации загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах компрессорных станций магистральных газопроводов”, разработана на основе результатов теоретических проработок и экспериментальных исследований загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха в районах расположения действующих компрессорных станций.

’’Отраслевая методика ...” рекомендуется для использования в отраслевых научно-исследовательских и проектных организациях, промышленных предприятиях и экологических службах отрасли при расчетах уровня загрязнения атмосферного воздуха, а также при нормировании выбросов вредных веществ в атмосферу строящихся, реконструируемых и действующих газотранспортных предприятий.

“Отраслевая методика ...” согласована заместителем начальника Управления экологии и природопользования Минтопэнерго РФ Антоновым В.П. (письмо N 49-03-08/492 от 26.12.95 г.) и Первым заместителем Министра Минприроды России Порядиным А.Ф. (письмо N 02-12/35-3288 от 07.08.96 г.).

“Отраслевая методика ...” разработана специалистами ГГО им. А.И.Воейкова (научный руководитель д-р физ.-мат. наук, проф. М.Е.Берлянд, ответственный исполнитель канд. физ.-мат. наук Р.И.Оникул, исполнители - канд. физ мат, наук И.Г.Грачева, Е А'.Яковлева) с использованием результатов разработок и экспериментальных исследований ВНИИГАЗа (научный руководитель канд. техн. наук Г.С.Акопова, ответственный исполнитель С.С.Горбунова, исполнители - Л.В.Стрекалова, Н.А.Соловьева, Л.В.Шарихина).

© Информационно-рекламный центр газовой промышленности (ИРЦ Газпром), 1996

здесь хом - расстояние от трубы КС (м), на котором при отсутствии рельефа достигалась бы максимальная приземная концентрация с_м = сом .

Примечание:

При отсутствии необходимости учета влияния рельефа (ri = 1) на с_м г|’ также равен 1.

3.6.    При г| > 1, также как и при r| = 1, распределение приземных концентраций со вдоль оси факела для расстояний х, меньших х* (3.8), рассчитывается по формуле (2.22). Различие заключается в расчете безразмерного параметра t2 с определением х_м согласно (3.6).

х* = 6.2 хом у/ц-1    (3.8)

Расчеты со для х > х* проводятся без учета влияния рельефа (ц =1), т.е. с использованием с_м = сом и х„ = хо_м.

Примечание:

Величину х* можно интерпретировать как радиус зоны влияния рельефа на загрязнение атмосферного воздуха от рассматриваемого источника.

3.7.    При расчетах для условий сложного рельефа используется скорость ветра и, относящаяся к репрезентативной точке местности на открытом, достаточно удаленным от всех выраженных повышенных или пониженных форм рельефа, а также от склона уступа участке.

3.8.    Влияние рельефа на значение опасной скорости ветра и_м, безразмерного коэффициента S2, характеризующего распределение концентраций с в поперечном оси факела направлении, и безразмерных коэффициентов г и р, определяющих зависимость Сми и х_ми от скорости ветра и, не учитывается.

3.9.    Расчеты для скорости ветра и, отличающейся от и_м, при х < х*_и (3.9), проводятся по тем же формулам, что и при отсутствии рельефа, но с учетом при расчете с_ми и х_ми поправок на рельеф.

х*„ = 6.2х_ми л/л-Т    (3.9)

При х > х* расчеты производятся без учета рельефа при См - семи и х_м ⁼ хо_ми.

20

Содержание

1.    Общие положения......................................................................................................5

2.    Расчет загрязнения атмосферного воздуха выбросами

газообразного вредного вещества из одиночной трубы КС.......................................6

3.    Учет влияния рельефа местности при расчете загрязнения

атмосферного воздуха.................................................................................................16

4.    Расчет загрязнения атмосферного воздуха выбросами из совокупности

труб..............................................................................................................................21

5.    Расчет загрязнения атмосферного воздуха с учетом суммации

вредного действия некоторых групп веществ............................................................24

6.    Учет фоновых концентраций, установленных по экспериментальным данным, при расчетах загрязнения атмосферного воздуха от

совокупности труб.......................................................................................................26

7.    Расчетное определение границ санитарно-защитной зоны КС............................32

8.    Расчет загрязнения атмосферного воздуха выбросами от КС с учетом

нестационарности их режима работы........................................................................35

9.    Учет трансформации оксидов азота в атмосферных условиях.............................38

10.    Учет влияния застройки промплощадки при расчетах загрязнения

атмосферного воздуха.................................................................................................42

11.    Перечень обозначений...........................................................................................43

Перечень сокращений.............. 48

1. Общие положения

1.1.    Настоящая отраслевая Методика является дополнением 1 к Общегосударственному нормативному документу (ОНД-86) " Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий". Разработка данной отраслевой Методики обусловлена необходимостью учета специфических особенностей труб компрессорных станций (КС) РАО "Газпром" как источников загрязнения атмосферного воздуха .

1.2.    Данная Методика распространяется на расчет загрязнения атмосферного воздуха выбросами газообразных вредных веществ в атмосферу от совокупности источников (труб) многоцеховых КС РАО "Газпром", обеспечивающих функционирование магистральных и других газопроводов, а также подземных хранилищ природного газа.

1.3.    Методика распространяется на расчеты загрязнения атмосферного воздуха следующими ингредиентами:    диоксидом    азота    (NO2),    оксидом азота

(N0), оксидом углерода (СО), а для КС, на которых сжигается серосодержащий или одорированный природный газ, сероводородом (H2S), диоксидом серы (SO2) и др.

5

2. Расчет загрязнения атмосферного воздуха выбросами газообразного вредного вещества из одиночной трубы КС

2.1. Максимальное значение приземной концентрации газообразной примеси См (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одиночной трубы КС достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии х_м (м) от трубы и определяется по формуле

АМтт]

где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы;

М - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени, (г/с);

ш - безразмерный коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья трубы;

Н - высота трубы, (м);

ц - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (см. раздел 3), в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1км; тр1;

ДТ - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в, (°С) ;

Vi - расход газовоздушной смеси (м³/с), определяемый по формуле

V! = 0.785 D²w„    (2.2)

где D - диаметр устья трубы (м);

wo - средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья трубы (м/с).

Примечание:

При наличии информации о приведенном к нормальным условиям (атмосферное давление 1013 гПа, Т„ = 0°С) расходе газовоздушной смеси Уш (нм³/с) Vi определяется по формуле

Vi = Vih(1 + Tr / 273)

2.2.    Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:

а)    250 - для Бурятии и Читинской области;

б)    200 - для Европейской территории России южнее 50°с.ш., для остальных регионов Нижнего Поволжья и Северного Кавказа, для Азиатской территории России (кроме Бурятии и Читинской области);

в)    180 - для Европейской территории России и Урала от 50°с.ш. до 52°с.ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше территорий;

г)    160 - для Европейской территории России и Урала севернее 52°с.ш. (за исключением центра Европейской территории России, см. ниже);

д)    140 - для центра Европейской территории России ( Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской и Ивановской областей).

2.3.    Значения мощности выброса М, расхода газовоздушной смеси Vi (или Уж ), температуры газовоздушной смеси Т_г при проектировании КС и при разработке для действующих КС проектов нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) и временно согласованных выбросов (ВСВ) определяются расчетом в технологической части проекта или принимаются в соответствии с действующими для КС нормативными документами РАО " Газпром¹' и другими нормативными документами, утвержденными для применения в соответствии с действующим в Российской Федерации порядком. В расчете принимаются неблагоприятные (соответствующие максимальному значению с_м (2.1)) сочетания М, Vi и Т_г, которые реально наблюдаются ( при проектировании новых КС могут наблюдаться) в течении года (отдельно в течение рассматриваемого холодного или теплого сезона) при установленных (обычных) условиях эксплуатации КС.

Примечания:

1.    В случаях существенно неравномерных нагрузок КС по сезонам для них допускается проведение отдельных расчетов для холодного и теплого сезонов. При этом в холодный сезон выделяется период года, соответствующий (с округлением до целых месяцев) отопительному сезону в районах основного потребления природного газа, транспортируемого по газопроводу.

2.    Значение М следует определять по 20-30 минутному периоду осреднения.

3.    Расчеты концентраций, как правило, проводятся по тем веществам, выбросы которых удовлетворяют требованиям п. 4.6.

4.    При разработке для КС, находящихся в эксплуатации, ведомственных проектов нормативов ПДВ (В.п. ПДВ) значения М, Vi и Т_г также принимаются

соответствующими наибольшему значению с_м при установленных (обычных) условиях эксплуатации КС, но на основе экспериментальных данных. При этом экспериментальное определение М, Vi и Т_г проводится в соответствии с установленными для КС нормативными документами РАО "Газпром" или другими нормативными документами, утвержденными для применения в соответствии с действующим в Российской Федерации порядком.

5.При расчетах загрязнения атмосферного воздуха для КС, находящихся в эксплуатации, в целях оценки фактического гигиенического состояния атмосферного воздуха (расчетного мониторинга) за отдельные годы, сезоны, периоды обследования КС или др., данные о М, Vi и Тг определяются также для неблагоприятных условий, но по измерениям за соответствующий период времени.

2.4.    В случае проведения для КС единых проектных расчетов для года в целом при разработке предпроектной и проектной документации (ППД) или В.п.ПДВ при установлении ДТ следует принимать температуру наружного воздуха Т_в равной средней максимальной температуре наружного воздуха Т_в._т самого теплого месяца года. Такое же значение Т_в= Т_в.т принимается при отдельных проектных расчетах для теплого сезона. При отдельных проектных расчетах для холодного сезона значение Т_в принимается равным средней максимальной температуре Т_ВЛ наружного воздуха за самый теплый месяц холодного сезона.

Примечания:

1.    Значения Т„._т и Т„._х могут определяться по климатическим справочникам или по СНиП 2.01.01-82, если в нем имеются репрезентативные данные для района расположения интересующей КС. В остальных случаях значения Т«._т и Т_в.х , вместе с другой интересующей климатической информацией запрашиваются в территориальном управлении (УГМС) Росгидромета по месту расположения КС.

2.    При расчетах в целях сопоставления их результатов с экспериментальными данными значение Т_в принимается равным среднему значению из максимальных дневных температур за период экспериментов.

2.5.    Значение безразмерного коэффициента m определяется согласно

ш= 1 /(0.67 + 0.1 Vf +0.34 Vf )