Анализ работы установки предварительного сброса воды ЦДНГ-9 НГДУ «Мамонтовнефть»

 

В проекте нормативов предельно  допустимых выбросов для УПСВ-3 НГДУ «Мамонтовнефть» ОАО «Юганскнефтегаз» расчетным путем определен уровень  загрязнения атмосферного воздуха  вредными веществами, содержащимися  в выбросах предприятия. Определена санитарно-защитная зона и величина предельно-допустимых и временно-согласованных  выбросов вредных веществ в атмосферу./21/

 

В результате проведенной  работы установлено:

 

• предприятие выбрасывает  в атмосферу следующие загрязняющие вещества окислы азота, метан, углеводороды, окись углерода, сажа, бенз(а)пирен, оксид железа, марганец и его соединения, кремний, фтористый водород, фториды, металлическая и абразивная пыль, древесная пыль.

 

• валовые выбросы вредных  веществ в атмосферу по УПСВ-3 НГДУ «Мамонтовнефть» составляют 893,924 тонн в год.

 

По УПСВ представлено 243 основных источников выбросов загрязняющих веществ  в атмосферу. /22/

 

Рассматриваемое предприятие  относится ко II категории опасности.

 

В результате проведенных  расчетов определено, что данное предприятие  выбрасывает 13 наименований загрязняющих веществ. Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу данным предприятием представлены в таблице 16 .

 

Приведенные в таблице 1 коды, ПДК, классы опасности взяты согласно /23/, перечня используемой литературы.

 

 

Таблица 16

 

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу. №  п/п Код Наименование вещества Класс опасности ности 

пдк

 

м.р.

 

мг/м3 

пдк

 

с.с

 

мг/м3 

ОБУВ

 

мг/м3 Валовый выброс т/год

1 2 3 4 5 6 7 8

1 0123 железа оксид 3  0,04  0,00241

2 0143 марганец и его соединения 2 0,01 0,001  0,00021

3 0301 азота диоксид 2 0,085 0,04  5,749

4 0328 сажа 3 0,15 0,05  70,072

5 0337 углерода оксид 4 5,0 3,0  588,649

6 0342 фтористый водород 2 0,02 0,005  0,00019

7 0343 фториды 2 0,03 0,01  0,00162

8 0410 метан    50 95,767

 

9 аименование 

 

вещества

 

Класс опасности

 

Стационарные источники, т/год

 

Передвижные источники, т/год

 

Оксид углерода

 

4

 

11633,126

 

0,240017

 

Пыль неорган.

 

3

 

0,00043

 

-

 

Марганец и его оксиды

 

2

 

0,0026

 

-

 

Фтористый водород

 

2

 

0,00034

 

-

 

Фториды

 

2

 

0,00137

 

-

 

Оксид железа

 

3

 

0,01052

 

-

 

Диоксид азота

 

2

 

142,487

 

1,3926

 

Углеводороды

 

4

 

5885,04

 

0,033699

 

Сажа

 

3

 

1394,12

 

0,006767

 

Бенз(а)пирен

 

1

 

375,4*10-8

 

-

 

Оксид серы

 

-

 

0,003687

 

Свинец

 

-

 

0,000027

 

9 0703 бенз(а)пирен 1  0,1х10-5  1,87х10-7

10 2754 углеводороды (предельные) 4 1,0   131,50

11 2908 окись кремния (SiO2 70-20%) 3 0,3 0,1  0,00016

12 2930 абразивная и металлическая пыль    0,04 0,0126

13 2936 пыль древесная    0,1 2,145

ИТОГО: 893,924

 

 

 

 

8.2.1.1 Расчет максимальных  и валовых выбросов вредных  веществ от источников загрязнений  УПСВ-3.

 

(Источник № 1).

 

ОБЪЕКТ – Факел-1

 

Параметры факельной установки.Высота: 22 м

Диаметр: 0,325 м

Скорость: 0,339 м/с

Объем: 13,502 м3/м3

Температура: 1773оС

 

 

 

Исходные данные:

 

Объем газа, сжигаемого на факеле и течение года - 1 821 500 м3;

 

Продолжительность работы факела в течение года - 8760 ч;

 

Температура попутного газа -20°С;

 

Плотность попутного газа -0,952 кг/м3;

 

Диаметр устья факельной  установки -0,325 м;

 

Высота трубы факельной  установки -22 м;

 

Температура воздуха -21,7 град, С;

 

Атмосферное давление - 760 мм. рт. ст.;

 

Относительная влажность  воздуха - 60 %.

 

/24/

 

Расчет максимального  расхода продуктов горения, покидающих факельную установку.

 

Wv= 1 821 500/8760 /3600 = 0,058 м3/с;

 

Wпр = 0,058 х 13,502 х [( 273 + 1773 ) /273] = 5,870 м3/с;

 

Расчет параметров факельной  установки, как потенциального источника  загрязнения атмосферного воздуха.

 

Длина факела:

 

Lф = 5,3 х 0,325 x√l773/296 x√( 1 + 12,021)х(1+12,021 х 1,1907/0,962)=24,8 м;

 

Расчет высоты факельной  установки:

 

Нв = 22+ 24,8 = 46,8м 

 

Расчет диаметра факельной  установки:

 

Dф = 0,189 x 24,8 = 4,7 м.

 

Проверка выполнения условий  бесссажевого горения попутного  газа на факельной установке.

 

Расчет средней скорости поступления к атмосферу продуктов  сгорания (ПНГ)

 

Vист = 1,274 х 5,87/ 4,72 = 0,339 м/с 

 

Условие бессажевого горения: Vист > 0,2 х U3B

 

Vист ист =0,339 м/с 0,2 х  U3B = 73,73

 

Так как 0,339 < 73,73, то сжигание идет с выделением сажи.

 

 

 

Расчет максимальных и  валовых выбросов вредных веществ.

 

Wv = 0,058 м3/с.

 

Wg = 217,778 кг/ час.

 

Расчет максимальных и  валовых выбросов вредных веществ.

 

Для оценок мощности выбросов метана, оксида углерода и оксида азота (в пересчете на диоксид азота) при сжигании попутного газа используются опытные значения удельных выбросов на единицу массы сжигаемого газа-g., представлены в таблице 17

 

Опытные значения удельных выбросов на единицу массы сжигаемого газа

 

Таблица 17Наименование выбросов (gj)

СО 0,25

NO2 0,002

Сажа 0,03

Бенз(а)пирен 8x10-11

 

 

 

Вредные вещества при сжигании попутного газа также образуются за счет недожига газа. Коэффициент  недожига газа определяется эксперементально для факельных установок определенной конструкции, или принимается равным 0,0006 при бессажевом сжигании и 0,035 в  противном случае.

 

Удельные выбросы углеводородов (в пересчете на метан), определяются по формуле:

 

(уд. выброс) = 0,01 х (коэф.недожига) х (массовая доля в %).

 

Компонентный состав попутного  газа приведен в таблице 18 .

 

Таблица 18компонент СН4 С2Н6 СЗН8 iC4H10 nС4Н10 С5Н12 С6+ СО2 Сумма

% масс. 52,8 9,87 20,37 8,0 6,78 1,81 0,23 0,14 100

0.01*0,035*(%масс.) 0,018 0,003 0,007 0,003 0,002 0,001 0,0001 0,0001 0,034

 

 

Максимальные выбросы:

 

Wgi = 0,278 х gi x Wg (г/сек) 

 

где Wg - массовый расход сбрасываемого  на факельной установке газа (кг/час);

 

Wg = 3600 х Wv x pr ,

 

где Wv - объемный расход газа (мЗ/сек) = к-во сож.газа : 365 : 24 : 3600 = мЗ/сек 

 

Валовые выбросы вредных  веществ за год:

 

М = 0,001 х qi x Wq x t,

 

где t - продолжительность  работы факельной установки в  течение года, час.

 

Максимальные и валовые  выбросы вредных веществ, представлены в таблице 19.

 

 

 

Максимальные и валовые  выбросы вредных веществ (источник №1).

 

Таблица 19Компонент СО NО2 Сажа Бенз(а)- пирен Метан

G, г/сек 15,136 0,121 1,816 0,048х10-7 2,482

М, т/год 476,934 3,815 57,232 1,526х10-7 78,217

 

 

(Источник № 2).

 

ОБЪЕКТ – Факел-2

 

Исходные данные:

 

Объем газа, сжигаемого на факеле и течение года – 403 000 м3;

 

Продолжительность работы факела в течение года - 456 ч;

 

Температура попутного газа -20°С;

 

Плотность попутного газа -0,952 кг/м3;

 

Диаметр устья факельной  установки -0,5 м;

 

Высота трубы факельной  установки -35 м;

 

Температура воздуха -21,7 град, С;

 

Атмосферное давление - 760 мм. рт. ст.;

 

Относительная влажность  воздуха - 60 %.

 

Максимальные и валовые  выбросы вредных веществ (источник №2)

 

Таблица 20 Компонент СО NО2 Сажа Бенз(а)- пирен Метан

G, г/сек 65,24 0,52 7,83 0,21х10-7 10,70

М, т/год 107,01 0,86 12,84 0,34х10-7 17,55

 

 

 

 

 

Параметры факельной установки.Высота: 35 м

Диаметр: 0,5 м

Скорость: 0,62 м/с

Объем: 13,502 м3/м3

Температура 1773оС

 

 

 

(Источник № 3).

 

ОБЪЕКТ – Котельная 

 

Исходные данные:

 

Котельная работает на газовом  топливе.

 

284,0 тыс.м3 - расход топлива  за год (m)

 

38,2 тыс.м3 - расход топлива  за самый холодный месяц (mх)

 

1 дымовая труба ( N )

 

Удаление продуктов сгорания в атмосферу производится через

 

1 дымовую трубу диаметром  400 мм и высотой 16 м (котел  МЗК).

 

Расчет выбросов загрязняющих веществ, при сжигании топлива в  котельных проведен по методике /25,26/, согласно перечня используемой литературы.

 

Формулы, использованные в  расчетах:

 

Валовый выброс оксида углерода:

 

Мсо=0,001 х Ссо х m (l-q1/100), т/год 

 

Cco=q2 х R х Q, кг/тыс.м3 

 

Максимально разовый выброс оксида углерода:

 

G=(Cco х mx (1 –q1/100) x 103):(d х  24 х 3600), г/сек 

 

Валовый выброс диоксида азота:

 

МNO2= 0,001 х m х Q x kno2, т/год 

 

Максимально разовый выброс диоксида азота:

 

G=(mx х Q х Кж>2 х 103):(d х 24 х 3600), г/сек 

 

Объем уходящих газов:

 

V= ((Vr х m х 103):(N х Т  х 24 х 3600)) х ((273+ t):273), м3/сек 

 

где: m - расход топлива за год, тыс.м3

 

тх - расход топлива за самый  холодный месяц, тыс.м3

 

Q - низшая теплота сгорания  натурального топлива, Мдж/кг 

 

q1 - потери теплоты вследствие  механической неполноты сгорания  топлива; 0,5%

 

q2 - потери теплоты вследствие  химической неполноты сгорания  топлива; 0,5%

 

R – коэффициент (для  газа - 0,5)

 

K NO2- параметр, характеризующий  количество оксидов азота, образующихся

 

на 1 ГДж тепла; 0,09 кг/ГДж 

 

t - температура дымовых  газов, 175 град.С 

 

Vг - суммарный объем  дымовых газов; 12,58

 

Т - количество рабочего времени  котельной за год , 257 суток

 

N - количество дымовых  труб

 

d - количество дней в  самом холодном месяце, 31

 

Валовый выброс оксида углерода:

 

Ссо=0,5x0,5x42,04=10,51

 

Мсо= 0,001 х 10,51 х284,0 х (1- 0,5/100) = 2,982 т/год

 

Максимально разовый выброс оксида углерода:

 

Gco= 10,51 х 38,2 х (1- 0,5/100) х  1000 / (31 х 24 х 3600)= 0,149 г/сек

 

Валовый выброс диоксида азота:

 

МNO2= 0,001 х 284,0x42,04 х 0,09= 1,0735 т/год

 

Максимально разовый выброс диоксида азота:

 

G NO2= (38,2 х 42,04 х 0,09 х 1000) / (31 х 24 х 3600)= 0,0535 г/сек

 

Объем уходящих газов:

 

V= (12,58 х 284,0 х 1000)/(1 х 257x24 х 3600) х (273 + 175)/273= = 0,2641 м3/сек

 

/24/

 

(Источник №4).

 

ОБЪЕКТ – Сепаратор  нефтяной

 

Исходные данные:

 

Вещества в аппарате находятся  в жидкой фазе.

 

5,0 кг/см2 - давление в аппарате, Р 

 

100 м3 - объем аппарата, V

 

1,6 - коэффициент Kv

 

4 шт. - количество аппаратов

 

Мув = 4/1,6 х (5,0 х 100)0,8 х 0,001 х 4 = 1,4427 кг/час; 12,638 т/год; 0,4008 г/сек.

 

(Источник №5).

 

ОБЪЕКТ – Сепаратор  газовый

 

Исходные данные:

 

Вещества в аппарате находятся  в парогазовой форме.

 

5,0 кг/см2 - давление в аппарате, Р 100 м3 - объем аппарата, V

 

80,4 - средняя молекулярная  масса паров вещества, Мп 

 

25°С - ср. температура в  аппарате 

 

Мув = 0,037 х (5 х 100)0,8 х √80,4/298 = 2,7867 кг/час; 24,4106 т/год, 0,7741 г/сек

 

(Источник №6).

 

ОБЪЕКТ – Насос центробежный

 

Исходные данные:

 

Вид уплотнения вала - сальниковое

 

2- количество уплотнений  вала

 

4 - количество насосов, N

 

365 - количество рабочих  дней

 

0,13 кг/час - удельный выброс  углеводородов от одного насоса,

 

Мув = 0,13x24x365x4 х 103 = 4,555 т/год; 0,1444 г/сек.

 

(Источник №7).

 

ОБЪЕКТ – Отстойник

 

Исходные данные:

 

2,5 кг/см2 - абсолютное давление  в аппарате, Р 

 

200 м3 - объем аппарата, V

 

1,6 - коэффициент Kv

 

6 - количество отстойников

 

Мув = 4/1,6 (2,5 х 200)0,8 х 0,001 х 6 = 2,1640 кг/час; 18,957 т/год, 0,6011 г/сек

 

(Источник № 8).

 

ОБЪЕКТ – Накопитель подтоварной  воды

 

Исходные данные:

 

15 198,5 м3/сут - производительность  резервуаров УПСВ, Q

 

3 шт. - количество накопителей

 

Мув = 0,0416 х15 198,5 (0,37 х 1,064 + 1 х 4 х 0,801 х 103 + 1 х 0,006)=

 

= 2,54847 кг/час; 22,293 т/год; 0,7079 г/сек

 

2 накопителя на 5000 м3 - аварийные.

 

(Источник № 9).

 

ОБЪЕКТ – емкость 

 

Исходные данные:

 

1,0 кг/см2 - абсолютное давление  в аппарате, Р 

 

20 м3 - объем аппарата, V

 

2,3 - коэффициент Kv

 

3 - количество аппаратов

 

Мдр = 4/2,3 х (1,0 х 200)0,8 х 0,001 х 3 = 0,0570 кг/час; 0,4993 т/год, 0,0158 г/сек

 

(Источник № 10).

 

ОБЪЕКТ – конденсатосборник

 

Исходные данные:

 

0,1 кг/см2 - абсолютное давление  в аппарате, Р 

 

20 м3 - объем аппарата, V

 

2,3 - коэффициент Kv

 

2 - количество конденсатосборников

 

Мув= 4/2,3 х (0,1 х 20)0,8х 0,001 х 2 = 0,0060 кг/час; 0,0526 т/год, 0,0 017 г/сек

 

(Источник № 11).

 

ОБЪЕКТ – кусты скважин

 

Исходные данные:

 

1,0 кг/см2 - абсолютное давление  в аппарате, Р 

 

3 м3- объем аппарата, V

 

2,3 - коэффициент Kv

 

30 - количество аппаратов

 

Мдр = 4/2,3 х (1,0 х 3)0,8 х 0,001 х 30 = 0,1250 кг/час; 1,0941 т/год 0,0347 г/сек

 

(Источник № 12).

 

ОБЪЕКТ – кусты скважин

 

Исходные данные:

 

0,5 м3 - объем сепаратора  замерной установки, 

 

V 10 кг/см2 - абсолютное давление  в сепараторе замерной установки,  Р

 

1,6 - коэффициент Kv 30 - число  сепараторов зам. уст. 

 

153 шт.- всего добывающих  скважин, в том числе: 

 

152 шт. - фонтанных и ЭЦН 

 

1шт -ШГН

 

Общие выбросы от кустов скважин:

 

Мкс=325x152x0,0001 +234х1х0,0001 +4/1,6 (10 х 0,5)0,8 х 30 х 0,001 + Мдр=

 

= 5,3598 кг/час; 46,952 т/год, 4888 г/сек  /27,28,29/

 

 

8.2.2 Расчёт платы за  выбросы загрязняющих веществ  в атмосферу

 

При реконструкции и эксплуатации УПСВ предполагается выброс вредных  веществ в атмосферу от эксплуатируемого оборудования.