Методика расчета параметров выбросов и валовых выбросов вредных веществ от факельных установок сжигания углеводородных смесей

валовых выбросов вредных веществ от факельных

установок сжигания углеводородных смесей 

 

 

 

Таблица 1 Удельные выбросы вредных веществ на единицу массы 

 

Факельная установка	Сжигаемая смесь	Вредное вещество	УВ, г/г*
Горизонтальная, высотная	Некондиционные газовые и газоконденсатные смеси	Оксид углерода СО Оксиды азота NOx в пересчете на NO2 Метан СН4 и другие углеводороды (кроме содержащих серу) в пересчете на  СН4 Сажа	0,02    0,003        0,0005 **
Наземная	Некондиционный углеводородный конденсат	Оксид углерода СО Оксиды азота NOx в пересчете на NO2 Углеводороды (кроме содержащих серу) в пересчете на СН4 Сажа	0,25    0,002    0,03 0,03
Горизонтальная, высотная, наземная, (дежурные горелки и  факельный ствол)	Природный газ	Оксид углерода СО Оксиды азота NOx в пересчете на NO2 Метан СН4 и другие углеводороды (кроме содержащих серу) в пересчете на  СН4	0,02    0,003        0,0005

 

 

В примечание таблицы 1 внесено изменение на государственном языке, текст на русском языке не изменяется в соответствии с приказом Министра охраны окружающей среды РК от 02.04.08 г. № 79-р

* - УВ установлены по результатам экспериментальных исследований на стендовых установках;

** - при соблюдении условий по п. 7 сажа не выделяется. Если условия бессажевого горения углеводородных смесей не подтверждаются расчетом по приложению 2, мощность выброса сажи для горизонтальных и высотных установок рассчитывается по формуле (1) при УВсажи = 0,002 

 

Приложение 3

к Методике расчета параметров выбросов и

валовых выбросов вредных веществ от факельных

установок сжигания углеводородных смесей 

 

Расчет физико-химических параметров углеводородной смеси и природного газа 

 

1. Низшая теплота сгорания природного газа, газовых и газоконденсатных смесей рассчитывается по формуле:

Qнг= 85,5[CН4]о+152[C2 Н6]о+218[C3 Н8]о +283[C4 Н10]о+                         

+349[C5 Н12]о+56[H2S]о.                                 (1) 

 

Содержание компонентов [i]о (% об.) устанавливается по результатам лабораторного анализа.

Содержание компонентов [i]о в 1 м3 влажного газа рассчитывается с помощью пересчетного коэффициента 100/(100+0,124γ), где влажность γ определяется по результатам лабораторного анализа.

2. Низшая теплота сгорания углеводородных конденсатов находится из выражения:

Qнк= 81[C] m+300[H] m-26{[O] m -[S] m }-6{[W] m +9[H] m }      (2) 

 

Содержание кислорода [O] m, серы [S] m и воды [W] m (влажность) (% мас.) определяется по результатам лабораторного анализа.

Содержание углерода [C] m и водорода [H] m рассчитывается по формулам (8)-(9) настоящего приложения;

Содержание компонентов [i]m (% мас.) в 1 кг влажной массы конденсата рассчитывается с помощью пересчетного коэффициента (100 - [W] m/100).

При отсутствии данных о химическом составе углеводородного конденсата приближенное значение низшей теплоты сгорания Qнк (ккал/кг) вычисляется по эмпирической формуле:      

Qнк= 12053-2041Δρ,                             (3) 

 

где Δρ - отношение плотности углеводородного конденсата при температуре 20°С, ρк, кг/м3 к плотности воды при температуре 4°С, равной 1000 кг/м3.

Плотность углеводородного конденсата в жидкой фазе ρк (кг/м3) равна: 

 

 ,  

 

где ρк - плотность компонента или фракции конденсата (по результатам лабораторного анализа);

[i]m  -содержание i-гo компонента или фракции углеводородного конденсата (по результатам лабораторного анализа).  

 

3. Молярная масса углеводородной смеси определяется по выражению: 

 

                                      (5)

где m i - молярная или молекулярная масса компонента (принимается по таблице или рассчитывается), кг/моль;

[i]o - содержание i-гo вещества в смеси, % об.

4. Температура кипения углеводородного конденсата Тк вычисляется по формуле:                      

                                           (6)

Температуру кипения i-гo компонента или фракции углеводородного конденсата ТKi , (˚C) принимают по результатам лабораторного анализа. 

 

Физико-химические свойства фракций углеводородного конденсата 

 

Фракции углеводородного конденсата	Температура кипения (начало - конец) Тк , (˚C)	Плотность при температуре 20°С, ρк, кг/м3	Скорость выгорания Wвыг, кг/(м2·с)
Бензиновая	35-200	700-780	0,035-0,062
Керосиновая, дизельная	200-315	780-880	0,045-0,070
Остаток	315 и выше	880 и выше	0,015-0,071

 

 

Примечание. Значения скорости приняты по результатам экспериментальных данных, полученных при сжигании бензина, керосина, дизельного топлива, нефти и мазута в резервуарах диаметром от 0,5 до 10м. 

 

5. Плотность углеводородного конденсата в газовой фазе ρкг определяется:

в нормальных условиях: 

 

 

                                          ρкг=m/22,4;                                                           (7)

в рабочих условиях:                     

 

  или                  (7а)

6. Массовое содержание углерода и водорода [С]m (% мас.) в сжигаемой смеси определяется по формулам:

,                                  (8) 

 

 

        ,                                          (9) 

 

где хi  и yi  - число атомов углерода и водорода в одной молекуле вещества сжигаемой смеси, соответственно (например, для C2H8 х=2, y=8)

[i]0 - содержание i-гo вещества в смеси, % об.(по результатам лабораторного анализа);

m - молярная масса сжигаемой углеводородной смеси, кг/кмоль;

[нег]0 - общее содержание негорючих примесей в сжигаемой смеси, %

об. (по результатам лабораторного анализа).

Величиной [нег]0 можно пренебречь, если ее значение не превышает 3 % об. При расчетах  по формуле (8) и 4% об. - по формуле (9).

При отсутствии значений химического состава углеводородного конденсата содержание углерода [C] m (% мас.) рассчитывается по формуле:                                               

       [C] m=100 КсQнк,                                    (10)

где Кс - коэффициент выброса углерода для углеводородного конденсата кг/ккал (принимается равным 81,6·10-6)

Qнк - низшая теплота сгорания углеводородного конденсата, ккал/кг (рассчитывается по формуле (3))

7. Расчет перехода от объемных единиц [i]o  (% об.) состава сжигаемой углеводородной смеси  и природного газа к массовым [i]m и обратно осуществляется по формулам: 

 

 

 

8. Скорость выгорания углеводородного конденсата Wвыг (кг/м2·с) вычисляется как: 

 

 

 

Скорость выгорания i-го компонента или фракции конденсата в формуле (13) Wвыг принимается по таблице, в формуле (13а) Wвыгi (мм/мин) по рис. 2 настоящего приложения.

Рисунок 1. Зависимость доли энергии, теряемой за счет излучения факела е от диаметра амбара dн 

 

Рисунок 2. Зависимость скорости выгорания Wвыг диаметра амбара dн:

1 - бензина, 2 - керосина, 3 - нефти 

 

Приложение 4

к Методике расчета параметров выбросов и

валовых выбросов вредных веществ от факельных

установок сжигания углеводородных смесей 

 

Таблица 1 Теплоемкость продуктов сгорания при различных температурах 

 

Температура продуктов сгорания	800 - 1000	1000 - 1200	1200 - 1500	1500 - 1800	1800 - 2000
Теплоемкость продуктов сгорания ккал/(м3·°С) ккал/(кг·°С)	0,36 0,31	0,37 0,32	0,38 0,33	0,39 0,34	0,4 0,35

 

 

Приложение 5

к Методике расчета параметров выбросов и

валовых выбросов вредных веществ от факельных

установок сжигания углеводородных смесей 

 

Рисунок 1. Номограмма для нахождения длины факела Lф при

теоретическом удельном расходе воздуха V0 - 8,5 м3/м3 

 

Рисунок 2. Номограмма для нахождения длины факела Lф при

теоретическом удельном расходе воздуха V0 - 9,0 м3/м3 

 

Рисунок 3. Номограмма для нахождения длины факела Lф при

теоретическом удельном расходе воздуха V0 - 9,5 м3/м3 

 

Рисунок 5. Номограмма для нахождения длины факела Lф при

теоретическом удельном расходе воздуха V0 - 10,5 м3/м3 

 

Рисунок 6. Номограмма для нахождения отношения стехиометрической длины факела

к диаметру выходного сопла Lсх /d при плотности сжигаемой смеси ρ и теоретическом

удельном расходе воздуха V0 

 

Приложение 6

к Методике расчета параметров выбросов и

валовых выбросов вредных веществ от факельных

установок сжигания углеводородных смесей 

 

Проверка соблюдения бессажевого горения газовых и газоконденсатных смесей

на горизонтальных и высотных факельных установках 

 

Для проверки указанных в п.7 условий бессажевого горения рассчитывают следующие параметры:

скорость истечения сжигаемой смеси W  ;

скорость распространения звука в сжигаемой углеводородной смеси Wзв (м/с) по формуле:

Wзв= 91,5 [К(То+273)/М]0,5,

Молярная масса М сжигаемой смеси вычисляется по формуле (5) приложения 3.

Сажа при горении не образуется, если соблюдается условие Wист/Wзв  0,2. 

 

Приложение 7

к Методике расчета параметров выбросов и

валовых выбросов вредных веществ от факельных

установок сжигания углеводородных смесей  

 

Таблица 1 Пример расчета параметров выбросов и валовых выбросов вредных веществ

от горизонтальных и высотных факельных установок сжигания газовых и газоконденсатных смесей 

 

Параметры	Значения для различных типов факельных установок
	горизонтальная	высотная
1	2	3
Геометрические параметры источника выделения (выброса) - устья факела, м: Диаметр выходного сопла d Расстояние между горизонтальной осью трубы и уровнем земли hг Высота факельной трубы hв Расстояние от плоскости выхода углеводородной смеси из сопла до противоположной стенки амбара lа Состав углеводородной (газовой и газоконденсатной) смеси, % об.: Метан [CН4]о Этан [C2Н6]о Пропан [C3Н8]о Бутан [C4Н10]о Пентан  [C5Н12]о Азот [N2]о Содержание в сжигаемой смеси, % мас.: Общей серы [S] m В т.ч. сероводорода [H2S] m Меркаптанов  [RSH]m,	0,089 0,8 -    10        84,36 3,99 1,68 0,89 1,02 5,55    3,577 3,45 0,127	0,15 - 35    -        91,71 3,17 0,92 0,27 0,12 3,8    17,06·10-6 2,59·10-6 4,47·10-6