ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (ВНИИГАЗ)

ВРЕМЕННАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО УЧЕТУ ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА И УГЛЕРОДА НА ГАЗОТУРБИННЫХ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЯХ ПО ИЗМЕРЕННОМУ КОЛИЧЕСТВУ ТОПЛИВНОГО ГАЗА

РД 51-166-92

МОСКВА 1992

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧЭЭ^ССЛВДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И ГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (БНИИГАЗ)

СОГЛАСОВАН)

ВРЕМЕННАЯ' ИНСТРУКЦИЯ ПО УЧЕТУ ВАЛОВЫХ ШЕРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА И УГЛЕРОДА НА ГАЗОТУРБИННЫХ КОШРЕССОРНЫХ СТАНЦИЯХ ПО ИЗМЕРЕННОМУ КОЛИЧЕСТВУ ТОПЛИВНОГО ГАЗА РД 5Г-Г66-92

ДИРЕКТОР ВНИИГАЗа

НАЧАЛЬНИК ЛАБОРАТОРИИ    /^А.ЩУРОВСКИЙ

ГАЗОТУРБИННЫХ ТкЭдШЕ-/Ш^7^~

КАЧИВАЩИХ АГРЕГАТОВ    ^Г

Москва

1992

tз _stt ⁺ 5°C ,

где - средняя температура атмосферного воздуха на планируема® период. Значения средне® температура воздуха t* для различных районов страна берутся по данным местных метеостанций или климатическим справочникам. При отсутствии в них сведений о температуре воздуха в районе расположения КП берутся' температур! воздуха ближайшего пункта.

3.2.3.2.    При расчете валового выброса оксидов азота за отчетный период осреднение температур воздуха на входе в осевой компрессор t3 производится по среднесуточным температурам, которые определяются на основе тдрх измерений за сутки (в 0,8,16 ч).

При отсутствии прямых измерений температур воздуха на входе в компрессор ГТУ допускается ее определение по измеренной средней температуре атмосферного воздуха по следующей формуле /6/,°С *3 ^{s +} 2,5 С .    ₍₇)

3.2.3.3,    При определении выброса окиндов азота на текущем режиме используется фактическая температура воздуха на входе в осевой компрессор на этом режиме или рассчитывается по формуле '6).

3.2.4.    По графикам рйс. 1,2 в зависимости от относительного удельного расхода топлива tyrr ^и температуры воздуха на входе в компрессор ПУ определяется коэффициент К_м0){.

3.2.5.    В соответствии с формулой (I) определяется фактический удельный выброс оксидов азота m_NQ_x .

3.2.6.    Рассчитывается валовый выброс оксидов азота за отчетный (планируемый) период времени, Т

КмО_х *    •    ^mN0*    *^Т’¹⁰ •    (8)

3.2.7.    В соответствии с п.1.5, определяется валовый выброс отдельно по диоксиду азота Н0₂ и оксиду азота НО (в пересчете на диоксид НО2 ), т

М«0₂ = А - M_NOx ;    (9)

M(4Q =Мщох~ ^Н02 >    (Ю)

где к =0,1 для регенеративных агрегатов (ГГ-700-5, ГТК-5,

ГТ-750-6, ГТК-10); А =0,05 для безрегенератдвнвх агрегатов (остальные типы).

3,3. Валовый выброс оксида углерода определяется по формуле ,т

Мсо = Wⁿto^,T,‘⁰"⁶»    ^CII)

ю

*NQ_X = 0,83.

5.    По формуле (I) определяется удельный выброс оксида азота

т„0* = 0,83 • 4,44 = 3_#69 г/м³,

6.    По формуле (8) определяется валовый выброс оксидов азота за квартал M_N0)(= ⁶⁰⁴⁹ * ³»⁶⁹ * ⁶⁹⁸⁹ * ^{10-6 я 155}»⁸

7.    По формулам (9,10) определяется валовый выброс раздельно по диоксиду азота и оксиду азота

М-ИО_г * ⁹»⁹^ * 155,8 = 7,8 т;

M_N0 = 155,8 -    =    148 т.

8. По формуле (II) определяется валовый выброс оксида углерода за квартал М_со = 6049 • 17,7 • 6989 • Ю"^{1 2 3 4} = 748 т.

4.2. Пример расчета валового выброса загрязняющих веществ на планируемый период времени.

По результатам диспетчерских расчетов режимов работы на последующий год компрессорного цеха, оснащенного агрегатами типа ГТК-10, получены следующие данные:

-    планируемый период: квартал;

-    суммарная наработка агрегатов: Т = 10265 ч;

-    средняя температура атмосферного воздуха за квартал в месте

расположения КС (по климатическим справочникам):    5°С;

-    планируемый расход топливного газа по цеху за квартал:

Q_Tr = 35,45 млн.м³;    _ц

-    низшая теплота сгорания топливного газа: Q_p = 8335 ккал/м³. Требуется определить валовый выброс загрязняющих веществ за

планируемый период времени.

Решение:

1.    По формуле (6) находится средняя за квартал температура воздуха на входе в турбину t₃ = 5 + 5 = Ю°С.

2,    По формуле (4) определяется средний расход топливного газа иа один работающий агрегат

Ю³ = 3598 м³/ч.

5.    По графикам pic.2 определяется K_NQx= 0,875.

6.    Из формулы (I) находятся удельный выброс оксида азота

m_NOx = 0,875 • 21,9 = 19.2 г/м³.

7.    По формулам (8,11) определяется валовый выброс загрязняющих

веществ    с

Н_МОх = 3598 • 19,2 • 10265 • ТО"⁶ = 707,8 т;

М_с0 = 3598 - 2,9 • 10265 • Ю“⁶ = 107,1 т.

4.3. Пример расчета мощности выброса загрязняющих веществ на текущем эксплуатационном режиме.

В цехе с агрегатами ГПУ-10 на установившемся текущем режиме зафиксированы следующие параметры работы:

-    количество работающих агрегатов:    п    = 5;

-    средняя температура воздуха на входе в компреосор: *^з =20°С;

-    цеховой расход топливного газа:    Q-^    = 0,0175 млн. м³/ч;

-    низшая теплота сгорания топливного газа: Цр = 8100 ккал/м³. Требуется определить мощность выброса загрязняющих веществ на

этом режиме работы турбоцеха.

Решение:

I. По формуле (4) определяется часовой расход топливного газа на один работающий агрегат

„    0,0175    .    8100    .    ₁₀6    ₌    3544 „8/_ч

^>тг Б 8000

2.    Из табл.1 для агрегата ГПУ-10 имеется

^тно*^{= 3,97 т}иг ^{1,7 Г/Г}“^3; 1™= ³⁹⁰⁵ “³/⁴-

3.    По формуле (5) находится относительный расход топливного

газа (п.3.2.3)    пслд

W= 22= _s 0,907.

3905

4.    По графикам рис.1 определяется 0,96.

5.    По формуле (I) определяется фактический удельный выброс оксидов азота

П1ц|о_х = 0,96 • 3,97 = 3,81 г/м³.

6. По формулам (12,13) рассчитывается мощность выброса оксидов азота и углерода на текущем режиме работы цеха

13

Литература

1.    Инструкция но инвентаризации: выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Л.: Госкомприрода СССР, 1990*

2.    Каталог удельных выбросов загрязняющих веществ газотурбинных газоперекачивающих агрегатов. М.: ШИИГАЗ, 1992.

3.    РД 50-213-80, Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устро&отвшя. М.; иэ-во Стандартов, 1982. С. 320.

4.    Временная инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях. М.: ШИЙГАЗ, 1992.

5.    Общесоюзные нормы технологического проектирования. Магистральные трубопроводы. 4.1. Газопроводы. ОНТП 5I-I-85. М.: Мингазпром, 1985.

6.    Волков М.М, и др. Справочник работника газовой промнадген-ностн. М.: Недра, 1989.

Ik

Содомим

1.    Обило ухазднжя.................

2.    Удельные внброон охондов азота к углерода

на евтащу топавшего гам...........

3.    Расчет валового выброса оксндов азота а углерода

по намеренному расходу топливного газа.......9

4.    Пршарн расчета валовых выбросов охоада

азота а углерода ...................

УДК /628.512:546.17:621.51/(083.95)

Настоящая инструкция предназначена для определения валового выброса оксидов азота и углерода с выхлопными газами газотурбинных ГОА на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Замечания и предложения по настоящей инструкции направлять по адресу: I427T7, Московская обл., Ленинский р-н, пос.Развилка, ШИИГАЗ, лаборатория газотурбинных ГОА; тел. 399-94-57

© Всероссийский научно-исследовательский инотитут природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ), 1992.

I, Общие указания

1*1. Настоящая инструкция предназначена для расчета валового выброса (н мощности выброса) оксидов азота х углерода с выхлопными газами газотурбинных цехов (иди ША) за отчетный (планируемый) период времени.

1*2. Инструкция распространяется на компрессорные цеха с газотурбинными газоперекачивающими агрегатами следующих типов: ГТ-700-5, ПК-5, ГТ-750-6, ГГ-6-750, ПЕ-6, ША-Ц-6,3, ГПА-Ц-8, ГГК-Ю, ГЕВ-10И, ШУ-10, Кобврра-182, ГЕК-16, ГТВ-16, ША-Ц-16, ГОУ-16, ПЕ-25, ГТН-25К, Центавр.

1.3.    Валовый выброс - зге веоовое количество выброса загрязняющего вещества с выхлопными газами (продуктами сгорания) газотурбинной установки (ГТУ) за отчетный период времени. Мощность выброса - это весовое количество выброса загрязняющего вещества с продуктами сгорания газотурбинной установки в единицу времени.

1.4.    Расчет выбросов загрязняющих веществ производится отдельно по окоидам азота ж оксиду углерода. Согласно /I/, концентрация оксидов азота N0_X в продуктах огорания определяется как сумма оксида азота N0 (в пересчете на диоксид азота NQg) н диоксида азота N02.

1.5.    Содержание диоксида азота Щ в сумме оксидов азота NQ_X составляет 10 % для регенеративных ГТУ (ГТ-700-5, ГЙЕ-5, ГТ-750-6, ГТК-10) и 5 % для безрегенеративных ГТУ (агрегаты остальных типов) /2,4/.

1.6.    Методической основой настоящей инструкции является расчет валового выброса оксидов азота и углерода по измеренному (или планируемому) количеству топливного газа.

1.7* Инструкция позволяет производить расчет валового выброса оксидов азота и углерода по следующим вариантам:

-    за отчетный период работы;

-    на планируемый период работы;

-    текущий - на отдельном режиме работы.

1.8. Для расчета валового выброса за отчетный период времени используется измеренный расход топливного газа за отчетный период работы.

Расход топливного газа должен измеряться, регистрироваться и учитываться (по цеху или агрегатно) на измерительных узлах (блоках) о помощью стандартных устройств в соответствии о действую-

3

щими норкаш и правилами /3/.

1.9.    Для расчета валового выброса на планируемый период времени используется планируемый расход топливного газа, полученный при диспетчерских расчетах режимов работы компрессорных цехов.

1.10.    Для текущего расчета валового выброса используется измеренный расход топливного газа на рассматриваемом (текущем) режиме работы компрессорного цеха (агрегата).

1.11.    В качестве единицы измерения расхода топливного газа используется метр кубический (м³) при следующих стандартных условиях: температура +20° С, давление 1,033 кг/см⁵ /3/.

1.12» При использовании настоящей инструкции точность определения валового выброса зависит от погрешностей измеряемых параметров.

Среднеквадратичные погрешности измеряемых параметров должны быть не более:

-    расход топливного газа    +    3    %

- низшая теплота сгорания    + I % топливного газа

- температура атмосферного    +1°С воздуха (перед компрессором)

При соблюдении этих условий среднеквадратичная погрешность расчета выбросов оксидов азота и углерода не превышает +7 % о учетом замечаний по п.2.3, настоящей методики.

Таблица I

Параметры длят расчета выбросов вредных веществ

Номиналь- Номиналь- Номиналь- Номиналь- Номинальный удель- ный уд ель- ный рас- нач кон- ная конный выброс ный выброс ход топ-оксидов    оксида

азота,    углерода

> ©А

ГТ-700-5 15,00 3,40 1832 220 50 ГТК-5 15,00 3,40 1824 220 50 ГТ-750-6 23,40 4,00 2395 350 60 ГТ-6-750 4,77 7,15 2694 100 150 гтн-е 4,53 6,80 2829 100 150 1М-Ц-6,3 3,87 8,30 2829 70 150 ГПА-Ц-8 5,03 6,86 3449 ПО 150 ПК-10 21,90 2,90 3716 350 40 ГТНР-10 12,10 2,01 3482 180 30 ГПУ-Ю 3,97 1,70 3905 70 30 Коберра-182 5,57 5,78 5055 135 140 ГТК-16 3,95 0,79 6897 100 20 ГТН-16 7,00 7,79 5946 180 200 ГПА-Ц-16 4,44 17,70 6270 100 400 ГПУ-16 4,60 2,30 5748 100 50 ГТН-25 4,58 13,40 10547 120 350 ГТН-ЮЙ 6,45 1,61 4286 200 50 ГТН-25И 4,90 1,02 9299 145 30 Центавр 5,41 2,00 1108 135 50

Примечание. При внедрении мероприятий, улучшающих экологические и теплотехнические характеристики ГТУ, производится соответствующая корректировка величин удельных выбросов и расхода топливного газа. с

Удельный выброс ft ко* определяется до номинальному' удельному выбросу ft°_NQ_X корректировкой последнего с помощью коэффициента Knq_x , учитывающего отклонение эксплуатационных условий от расчетных (номинальных) условий работы агрегата

mN0*=K_NQ_X    (D

2.1.4. Коэффициент Кцо_х определяется по графикам рис. I, 2 в зависимости от температуры воздуха на входе в компрессор ГТУ и относительного расхода топливного газа.

2.2.    Удельный выброс оксида углерода*

Удельный выброс оксида углерода - это средний удельный выброс оксида углерода на единицу топливного газа (м³ по п.1.11). Принимается постоянной величиной в реальном диапазоне режимов работы агрегата* Удельные выбросы оксида углерода для различных типов газотурбинных ГПА приведены в табл* I /2/.

2.3.    Использование данных контрольных (инструментальных) измерений загрязняющих выбросов*

2.3.1.    При наличии данных контрольных измерений ₉ выполненных согласно /1,4/, находится концентрация загрязняющих веществ на номинальном режиме и сравнивается с величиной концентрации по данным табл. I /4/. Если разница между ними превышает 10 %₉ то производится корректировка номинальных удельных выбросов ft^Ox ^и

т°_с0 с помощью поправочного коэффициента К /4/.

К * С / С° ,    (2)

где С - измеренная концентрация загрязняющего вещества на

номинальном режиме, мг/нм³; С° - номинальная концентрация загрязняющего вещества по данным табл.1, мг/нм³*

2.3.2.    По измеренным данным определяется средневзвешенная по цеху величина удельного выброса

где тс - номинальный удельный выброс по каждому агрегату (с

учетом п.2.3.1); Тс - наработка каждого агрегата, ч; Т -2Тс - суммарная наработка агрегатов по цеху, ч; а - количество работавших агрегатов.

2.3.3* Аналогичным образом по формуле (3) определяется средневзвешенный удельный выброс m^oi для варианта, если в цехе эксплуатируется часть агрегатов с модернизированными камерами сгорания (с уменьшенными выбросами оксидов азота). В этом случае гп* и Тс 6

0.4    0,6    0,8    1,0    1,2

Агрегаты типа: ГТ-6-750; ГТН-6; И1А-Ц-6,3; ГПА-Ц-8; ГПУ-Ю; Коберра-182; ГТК-16; ГТН-16; ГЦА-Ц-16; ГПУ-16; ГТН-25; Центавр.

Рис.1. Зависимость коэффициента К^от температуры воздуха на входе в компрессор и относительного расхода топливного газа Ч,тг-

Агрегаты типа: ГТ-700-5, ГТК-5, ГТ-750-6, ГТК-10, ГТНР-10, ГТН-ЮИ, ГГН-25И. Рис.2. Зависимость коэффициента Кмо_хот температуры воздуха на входе в компрессор и относительного расхода топливного газа ^тг .

номинальные удельные выбросы загрязняющих веществ для штатных (табл. I) и модернизированных ША и соответствующая им наработка.

2.3.4. Дальнейший расчет удельных выбросов оксидов азота и углерода производится в последовательности, изложенной в д.п.2.1; 2.2 настоящей методики. При этом в качестве номинального используется средневзвешенный удельный выброс.

3. Расчет валового выброса оксидов азота и углерода но измеренному расходу топливного газа

3.1.    Для расчета валового выброса загрязняющих веществ за отчетный (планируемый) период необходимо иметь следующие данные по компрессорному цеху:

-    суммарная наработка агрегатов за отчетный (планируемый) период времени, Т, ч;

-    тип используемого привода ША;

-    расход топливного газа за отчетный (планируемый) период, й_Тг , млн.м³;

-    средняя за отчетный (планируемый) период температура воздуха на входе в компрессор, °С;

-    низшая теплота сгорания топливного газа, Qp , ккал/м³.

3.2.    Расчет валового выброса оксидов азота производится в следующей последовательности.

3.2.1.    Рассчитывается средний часовой расход топливного газа на один работающий агрегат, м³/ч

_п - -Отг .    .    in⁶

Фтг т 8000 ¹⁰ *    (4)

Низшая теплота сгорания топливного газа Qp принимается по диспетчерским данным или до результатам химического анализа.

3.2.2.    Находится относительный расход топливного газа на один работающий агрегат

%тг - фтг /Ч^тг ,    (5)

где ^тг " номинальный расход топливного газа, м³/ч, принимается по данным табл. I.

3.2.3.    Определяется средняя температура воздуха на входе в компрессор ГГУ за отчетный (планируемый) период.

3,2.3.1. При расчете валового выброса оксидов азота на планируемый период среднюю температуру воздуха на входе в компрессор ГТУ определяют по формуле /5/, °С.

9

1

По формуле (5) определяется относительный расход топливного

2

газа    К    _    3598    _=    0#968.

3

*    3716

4

12

5

Удельные выбросы оксидов азота и углерода на единицу топливного газа

2.1.    Удельный выброс оксидов азота.

2.1.1.    Номинальный удельный выброс оксидов азота    -

-    это удельный выброс оксидов азота на единицу топливного газа (м^э по п.1.11) при следующих расчетных условиях:

-    номинальная (по ТУ) мощность привода;

-    номинальные (по ТУ) атмосферные условия;

-    низшая теплота сгорания топливного газа 3000 ккал/м³.

2.1.2.    Номинальные среднестатические величины удельных выбросов оксидов азота на единицу топливного газа для различных типов газотурбинных ША приведены в табл.1 /2/.

2.1.3.    Удельный выброс m_NOx - это выброс оксидов азота на единицу топливного газа в конкретных эксплуатационных условиях.

4