2.1 Расчет удельных показателей загрязняющих веществ в выбросах в атмосферу
2.1.1 ГНС предназначены для приема, хранения и снабжения потребителей сжиженными газами.
На ГНС осуществляются следующие операции:
- прием сжиженных газов, поступающих в железнодорожных цистернах;
- слив и хранение сжиженных газов в резервуары базы хранения;
- слив неиспарившихся остатков из баллонов;
- наполнение баллонов и автоцистерн;
- заправка газобаллонных автомобилей;
- ремонт и техническое освидетельствование баллонов;
- техническое освидетельствование автоцистерн и резервуаров базы хранения.
ГНС состоит из комплекса сооружений, цехов и оборудования, разделенных на производственную и вспомогательную зону.
В производственной зоне находятся следующие здания и сооружения:
- наполнительный цех, в который входят:
1) наполнительное отделение, в котором производится наполнение баллонов;
2) отделение слива неиспарившихся остатков газа из баллонов;
3) отделение дегазации (пропарки) баллонов;
4) насосно-компрессорное отделение, служащее для обеспечения операций по сливу-наливу сжиженных газов;
5) отделение окраски;
- резервуары для приема и хранения сжиженных газов (база хранения);
-сливная эстакада с железнодорожной веткой для приема железнодорожных цистерн;
- колонки для налива сжиженных газов в автоцистерны и заправки газобаллонных автомобилей;
- трубопроводы для транспортировки сжиженных газов по территории ГНС.
При нормальном технологическом режиме работы ГНС загрязнение атмосферы происходит за счет выбросов загрязняющих веществ от технологического оборудования. Загрязняющими веществами являются: паровая фаза сжиженного углеводородного газа (пропан-бутана) и одорант (этилмеркаптан, метилмеркаптан).
2.1.2 Основными источниками выбросов газа на ГНС являются:
- "свеча" для выпуска газа из шлангов после окончания слива из железнодорожных цистерн;
- "свеча" для выпуска газа из шлангов после окончания наполнения автоцистерн;
- "свеча" для выпуска газа из шлангов от колонок для заправки газобаллонных автомобилей;
- "свеча" для выпуска газа из насосов перед проведением ремонта;
контрольные вентили на резервуарах базы хранения, автоцистернах, газобаллонных автомобилях;
- "свечи" от предохранительных клапанов на резервуарах базы хранения и газопроводах жидкой фазы;
- вентиль для выпуска паровой фазы из резервуара при освобождении от газа для проведения внутреннего осмотра;
- системы вытяжной вентиляции из помещений, где эксплуатируется технологическое оборудование по сливу, наполнению, освидетельствованию, окраске и ремонту баллонов.
Расчет выбросов производится по общеизвестным формулам истечения газа из отверстия.
2.1.3 Выбросы при сливе газа из железнодорожных цистерн и наполнении автоцистерн.
Слив сжиженного газа из железнодорожных цистерн и наполнение автоцистерн производится с помощью шлангов. По окончании слива или наполнения в шлангах остается некоторое количество жидкой фазы. В результате передавливания паровой фазой высокого давления жидкая фаза поступает обратно в резервуар или автоцистерну. При этом шлангах остается паровая фаза.
Удельное количество выбросов паровой фазы газа, выпускаемой из шлангов по окончании слива железнодорожных цистерн и наполнении автоцистерн Gс, г/с, определяется по формуле
(2.1)
где 
- суммарный объем шлангов на одном сливном посту, м3;
, (2.2)
Dвн - внутренний диаметр шланга, м;
- длина шланга, м;
n - количество шлангов, шт.;
- плотность паровой фазы, соответствующая остаточному давлению газа в железнодорожной цистерне (0,05 МПа); (для автоцистерн - плотность паровой фазы, соответствующая давлению насыщения плюс 0,2 МПа давления газа, подаваемого компрессором);
t - время выпуска паровой фазы из шлангов через свечу, с.
По результатам инструментальных замеров принято:
t = 60 с - для железнодорожных цистерн;
t = 20 с - для автоцистерн.
Годовое количество выбросов газа Gг, т/год, определяется по формуле
× 10-6 , (2.3)
где N - количество цистерн, получаемых станцией, цистерн в год.
, (2.4)
где Пгод - производительность станции, т/год;
0,85 - степень заполнения цистерны;
V ж.ц. - геометрический объем железнодорожной цистерны, м3;
r - средняя плотность жидкой фазы сжиженных газов, т/м3.
2.1.4 При сливе газа из железнодорожных цистерн в резервуары базы хранения, наполнении автоцистерн и заправке газобаллонных автомобилей периодически проверяется уровень наполнения с помощью контрольных вентилей.
При этом в начале наполнения из вентиля выходит паровая фаза, а в конце наполнения - двухфазная смесь. Вентиль открывают 2-3 раза на 2-4 секунды за время наполнения (по экспериментальным данным).
Удельное количество выбросов газа из вентилей контроля уровня наполнения резервуаров базы хранения, автоцистерн, газобаллонных автомобилей Gо, г/с, определяется по формуле
(2.5)
где 
- расход двухфазной смеси, г/с [1].
(2.6)
w - площадь проходного сечения вентиля, м2;
(2.7)
D - диаметр вентиля, м;
В3 - коэффициент, учитывающий физико-химические свойства
газов, равный 0,576 для пропана и 0,586 для бутана [2];
m - коэффициент расхода, равный 0,5 - 0,6;
Sв - суммарный коэффициент гидравлического сопротивления контрольного вентиля, принимается равным 13,6;
-среднее избыточное давление газа в наполняемой емкости, Па, равно сумме давлений насыщенных паров при температуре окружающего воздуха (или грунта для подземных резервуаров) плюс давление газа, подаваемого компрессорами, равное 200000 Па. Для газобаллонных автомобилей среднее значение 
составляет 800000 Па;
- атмосферное давление, Па;
rд.ф. - плотность двухфазной смеси сжиженного газа, кг/м3;
(2.8)
где 
- плотность жидкой фазы при давлении 
, кг/м3;
rп.ф. - плотность паровой фазы, кг/м3 , определяется по формуле:
, (2.9)
где B4 - коэффициент сжимаемости газа при данных условиях; определяется по графикам, построенным по приведенным температурам и приведенным давлениям [3];
Т1 - абсолютная температура , К;
R - удельная газовая постоянная, Дж/(кг × К), для пропана R = 189, для бутана R = 143;
Х - паросодержание выходящего газа;
- расход паровой фазы, г/с
, (2.10)
Годовое количество выбросов газа Gг, т/год, определяется по формуле
× 10-6 (2.11)
где N - частота заполнения резервуаров базы хранения, раз в год;
t - время открытия вентиля, с.
2.1.5 Выбросы газа при заправке газобаллонных автомобилей
2.1.5.1 Удельное количество выбросов при выпуске газа из шланга Gс, г/с, определяется по формуле
(2.12)
где V - объем шланга на колонке, м3;
(2.13)
где D - диаметр шланга, м;
- длина шланга, м;
- плотность жидкой фазы, кг/м3;
t - время выпуска газа, с.
Годовое количество выбросов газа Gг, т/год, определяется по формуле
× n × 10-6 , (2.14)
где L - количество рабочих дней в году;
n - количество заправляемых машин в день.
2.1.5.2 Удельное количество выбросов газа при снятии струбцины с наполнительного вентиля газобаллонного автомобиля Gс, г/с, определяется по формуле
(2.15)
где 
- объем полостей струбцины и вентиля, заполненных газом, м3;
(2.16)
D - диаметр полости струбцины, м;
- длина полости струбцины, м;
t - время выпуска газа из струбцины, с.
Годовое количество выбросов газа Gг, т/год, определяется по формуле
× 10-6 (2.17)
где N - количество заправляемых сжиженным газом автомобилей, шт/сут;
2.1.6 Выбросы газа при ремонтах насосов
Выпуск газа на “свечу” из насосов производится перед каждым ремонтом насоса - текущим или капитальным.
Удельное количество выбросов Gс, г/с, определяется по формуле
(2.18)
где 
- объем полостей насоса и трубопроводов до запорной арматуры, м3, (для насоса С5140-М составляет 0,0025 м3);
- средняя плотность жидкой фазы, кг/м3;
t - время выпуска газа из “свечи”, по данным инструментальных замеров принимается равным 60 с.
Годовое количество выбросов газа Gг, т/год, определяется по формуле
× 10-6 , (2.19)
где b - число остановок насосов для ремонта в течение года;
n - количество насосов, шт.
Сроки текущих и капитальных ремонтов назначаются согласно указаниям, содержащимся в паспортах заводов изготовителей.
Для насоса С5140-40 текущий ремонт производится 1 раз в 6 месяцев.
2.1.7 Выбросы газа при проверке срабатывания предохранительных клапанов.
Для предотвращения повышения давления газа сверх допустимого на резервуарах базы хранения и на трубопроводах жидкой фазы устанавливаются сбросные предохранительные клапаны, которые проверяются на срабатывание 1 раз в месяц. На резервуаре и газопроводе устанавливается не менее 2 клапанов.
Выбросы газа при проверке срабатывания предохранительных клапанов на резервуарах базы хранения и внутриплощадочных газопроводах G, кг/ч, определяются по формуле [2]
(2.20)
где В3- коэффициент, учитывающий физико-химические свойства газа;
F - площадь сечения клапана, равная наименьшей площади
сечения в проточной части, мм2;
(2.21)
- диаметр проходного сечения клапана, мм.
Площадь проходного сечения клапана определяется из условия пропуска максимального возможного количества паров углеводородных газов, исходя из условий защиты сосудов от тепловой радиации в летнее время и в аварийной ситуации - при пожаре.
При расчете количества паровой фазы, выбрасываемой в атмосферу при проверке срабатывания предохранительных клапанов, использованы данные по площади проходного сечения предохранительных клапанов (F) [4].
Для подземных резервуаров пропускная способность предохранительных клапанов принимается в размере 30% от пропускной способности клапанов, установленных на надземных резервуарах, следовательно Fподз = 0,3 Fнадз [3].
Р1 - максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном. Проверка исправности действия клапана в рабочем состоянии производится путем принудительного открывания. Возможность принудительного открывания должна быть обеспечена при давлении, равном 80% Pн открывания [2], следовательно
Р1 = 0,8*1,84 = 1,472 МПа - для пропана,
Р2 = 0,69*0,8 = 0,552 МПа - для бутана;
где 1,84 МПа и 0,69 МПа - давление настройки предохранительных клапанов, установленных на резервуарах для пропана и бутана соответственно;
- плотность газа перед клапаном при температуре T1 и давлении равном (Р1 + 0,1) МПа, кг/м3;
(2.22)
где В4 - коэффициент сжимаемости при соответствующих Р1 и Т1, для пропана В4 = 0,75, для бутана В4 = 0,88 [3].
T1 - температура среды перед клапаном,°С, при Р1 = 1,472 МПа;
для пропана T1 = 318 К (45°С), при Р1= 0,552 МПа для бутана - T1 = 334 К (61°С), [5];
R - удельная газовая постоянная, Дж/(кг×К), для пропана R = 189, для бутана R = 143;
a - коэффициент расхода, a = 0,6.
Результаты расчетов по формуле (2.20) удаленного количества паровой фазы газа, поступающего в атмосферу при проверке сбрасывания предохранительных клапанов на резервуарах различной вместимости в зависимости от сечения клапана, сведены в таблицы 2.1 и 2.2.
Таблица 2.1 - Надземные резервуары
| Обозначение резервуара | Тип клапана | F | G | |
| мм2 | кг/ч | г/с | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ПС 10 | СППК4-50-40 | 360,30 | 2910,14 | 808,4 |
| ПС 25 | СППК4-80-40 | 715,44 | 5778,61 | 1605,17 |
| ПС 50 | 1109,54 | 8961,75 | 2489,37 | |
| ПС 100 | СППК4-100-40 | 1791,18 | 14467,36 | 4018,71 |
| ПС 160 | 2676,75 | 21620,11 | 6005,58 | |
| ПС 200 | 3129,24 | 25274,87 | 7020,79 | |
| БС50 | СППК4-80-16 | 2039,45 | 7203,333 | 2000,92 |
| БС100 | СППК4-100-16 | 3299,83 | 11655,03 | 3237,5 |
| БС160 | 4935,60 | 17432,54 | 4842,37 | |
| БС200 | 5916,50 | 20897,08 | 5804,74 | |
Таблица 2.2 - Подземные резервуары
| Обозначение резервуара | Тип клапана | F | G | |
| MM2 | КГ/Ч | Г/С | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ПС 10 | СППК4-50-40 | 108,1 | 873,04 | 242,51 |
| ПС 25 | 214,63 | 1733,58 | 481,55 | |
| ПС 50 | 332,86 | 2688,53 | 746,81 | |
| ПС 100 | 537,35 | 4340,21 | 1205,61 | |
| ПС 160 | 803,02 | 6486,03 | 1801,67 | |
| ПС 200 | СППК4-80-40 | 938,77 | 7582,46 | 2106,24 |
| БС50 | СППК4-50-60 | 611,83 | 2161,0 | 600,28 |
| БС 100 | 989,95 | 3496,5 | 971,25 | |
| БС160 | СППК4-80-16 | 1480,68 | 5229,76 | 1452,71 |
| БС200 | 1774,95 | 6269,12 | 1741,42 | |
Годовое количество выбросов газа Gг, т/год, определяется по формуле
, (2.23)
где G - количество газа, выбрасываемого при проверке, г/с;
n - количество предохранительных клапанов;
t - время выброса , с;
N - количество проверок исправности предохранительных
клапанов на резервуарах и трубопроводах, раз в год.
2.1.8 В производственных помещениях газонаполнительной станции эксплуатируется оборудование для наполнения, слива, освидетельствования, окраски баллонов, от которого во время работы происходит технологически неизбежные утечки газа. Газ поступает в воздух помещения, а затем через систему вытяжной вентиляции - в атмосферу.
2.1.8.1 Удельное количество выбросов газа, поступающих от оборудования для наполнения и слива баллонов в помещение G, кг/ч, определяется по формуле [6]
(2.24)
где K - коэффициент, учитывающий утечки газа из-за негерметичной установки струбцины на запорном устройстве баллона, для баллонов емкостью 50 л К = 2, для баллонов емкостью 5 и 27 л К = 1,5 - при наполнении; при сливе К = 1,5 для баллонов емкостью 50, 27 и 5 л;
p - производительность установки, баллонов в час;
V - технологическая неизбежная утечка при наполнении или сливе одного баллона, грамм на 1 баллон, которая определяется количеством газа, заключенным внутри струбцины и запорного устройства баллона. В среднем эта величина составляет для баллонов емкостью 50 л - 1,7 г, для 5 и 27 л - 2,4 г [6].
Результаты расчетов выбросов газа в помещение от оборудования для наполнения. Слива и пропарки баллонов сведены в таблицу 2.3.
Таблица 2.3
| Наименование оборудования | Марка тип | Производительность, баллонов в час | Удельные выбросы газа | |
| кг/ч | г/с | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Установка полуавтоматическая для наполнения баллонов | УПНБ-04 | Емкостью 27л-110 | 0,528 | 0,147 |
| Емкостью 50 л -90 | 0,429 | 0,1275 | ||
| Установка наполнения баллонов емкостью 50 Л | УНБ | 400 | 2,04 | 0,567 |
| Уст-ка наполнительная карусельная (50 л) | УНК-18 | 300 | 1,53 | 0,425 |
| Карусельный газовый агрегат для наполнения баллонов емкостью 27 л | МКГА-27 | 240 | 1,152 | 0,32 |
| Установка карусельная для наполнения баллоном емкостью 5 л | УНБ-5-8 | 355-455 | 2,148 | 0,607 |
| Пост наполнения баллонов емкостью 5 л | - | 25 | 0,12 | 0,033 |
Продолжение таблицы 2.3
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Станок для слива газа из баллонов емк. 50 л | ТХД 1-50 | 43 | 0,103 | 0,0286 |
| Станок для слива газа из баллонов емк. 27 л | ТХД1-27 | 18 | 0,0864 | 0,024 |
| Установка сливная | УСБ 5-8 | 357 | 1,713 | 0,473 |
| Пост сливной | УСБ 5-1 | 40 | 0,192 | 0,058 |
| Пост наполнения и слива газа | ПНС-1 | 60 | 0,216 | 0,060 |
| Станок для слива газа из баллонов вместимостью 50 л |
| Полных - 24, | 0,0576 | 0,016 |
| с остатками от 2 до 5 кг - 43 | 0,103 | 0,0286 | ||
| Установка пропарки баллонов | УП | 28 | 0,229 | 0,0636 |
Данные получены на основании теоретических и экспериментальных исследований института "Гипрониигаз".
2.1.8.2 Выбросы загрязняющих веществ из отделения окраски
В отделении окраски проводится приготовление краски и поверхности баллона к окраске, нанесение краски и сушка окрашенных баллонов.
Поверхность баллона перед окраской обезжиривают растворителем. Удельное количество паров растворителя, используемого для обезжиривания, Ораств, г/с, определяется по формуле
ОРаств=0,000136 × m0 × Б , (2.25)
где 0,000136 - переводной коэффициент из кг/год в г/с;
m0 - расход растворителя на один баллон, кг;
Б - количество окрашенных баллонов за год, шт.
Количество краски, используемой для покрытия баллонов тк, кг/год, определяется по формуле
mк = Б × кэ, (2.26)
где кэ - расход краски на один баллон, кг, (таблица 2.7).
Удельное количество окрасочного аэрозоля, выделившегося при нанесении лакокрасочного материала на поверхность баллона, Мок, г/с, определяется по формуле
Мок = 0,000136× mк×dа×fк / 10000, (2.27)
где dа - доля краски, потерянной в виде аэрозоля при нанесении лакокрасочного материала, % от массы используемой краски (таблица 2.4) [7]
fK - доля сухого остатка краски в лакокрасочном материале в % (таблица 2.5) [7].
Таблица 2.4 Выделение загрязняющих веществ при нанесении лакокрасочных покрытий
| Способ окраски
| Аэрозоль 6а (% от массы краски при окраске)
| Пары растворителя ( % от общего содержания растворителя в краске)
| |
| при окраске d'р | при сушке d"р | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Пневматическое распыление | 30 | 25 | 75 |
| Безвоздушное распыление | 2,5 | 23 | 77 |
| Окраска окунанием кистью | 28 | 72 | |
| Окраска в электростатическо м поле | 0,3 | 50 | 50 |
Летучая часть лакокрасочного материала (растворителя) выделяется практически полностью в атмосферу в парообразном состоянии при окраске и сушке, от самого лакокрасочного материала с исходной вязкостью и от растворителя, добавляемого в краску для разведения ее до рабочей вязкости.
Удельное количество загрязняющих веществ, выделившихся в процессе окраски и сушки в виде паров летучей части лакокрасочного материала (растворителя), Мраств, г/с, определяется по формуле
 |
(2.28)
где fp - доля летучей части растворителя в лакокрасочном материале с исходной вязкостью, % от общего содержания растворителя в краске (таблица 2.5) [7];
d"р- доля растворителя, выделившегося при нанесении покрытия, % от общего содержания растворителя в краске (таблица 2.4)[7];
d"р- доля летучей части (растворителя) в лакокрасочном материале с исходной вязкостью, выделившегося при сушке окрашенных изделий, % (таблица 2.4) [7].
Удельное количество паров растворителя, используемого для разведения лакокрасочного материала до рабочей вязкости, Праств, г/с, определяется по формуле
 |
(2.29)
где mp - расход растворителя, используемого для разведения
лакокрасочного материала с исходной вязкостью до рабочей вязкости на один баллон, кг, (таблица 2.7).
Если лакокрасочный материал не разводится дополнительно растворителем, то удельное количество загрязняющих веществ, выделяющихся при нанесении лакокрасочных материалов на поверхность определяется по формуле (2.28).
Для растворителя, используемого для обезжиривания поверхности баллона, удельное количество компонента загрязняющего вещества Окi, г/с, определяется по формуле
Окi = Ораств × Кip /100, (2.30)
где Кip - процентный состав i-гo компонента растворителя, %, (таблица 2.6) [7].
Для летучей части лакокрасочного материала удельное количество компонента загрязняющего вещества, поступающего в атмосферу при производстве окрасочных работ, Мкi г/с, определяется по формуле
 |
(2.31)
 |
где, - процентный состав i-гo компонента в лакокрасочном материале, %, (таблица 2.5) [7];
k - переводной коэффициент (отношение 100% к процентному составу летучей части лакокрасочного материала, например, 100%/80% = 1,25
Для растворителя, используемого для разбавления лакокрасочного материала с исходной вязкости до рабочей вязкости, удельное количество компонента загрязняющего вещества Пкi, 
г/с, определяется по формуле
(2.32)
 |
где - процентный состав i-гo компонента растворителя, %, (таблица 2.6) [7].
Таблица 2.5 - Компонентный состав эмалей, используемых при нанесении лакокрасочных веществ на поверхность
| Компонент | Эмали | |||||||||
| ПЭ-276 | Пц-25 | НЦ-132П | НЦ-1125 | НЦ-257 | НЦ-258 | КВ-518 | ПФ-115 | ПФ-133 | МС-17 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Бутилацетат | 6 | 6.6 | 6.4 | 6 | 6.2 | 6.5 | 7 | - | - | - |
| Этилцеллозольв | - | 5.28 | 6.4 | 4.8 | 4.96 | - | - | - | - | - |
| Ацетон | 2-4 | 4.62 | 6.4 | 4.2 | 4.34 | - | 19.6 | - | - | - |
| Бутанол | - | 9.9 | 12 | 6 | 9.3 | 10.4 | - | - | - | - |
| Этанол | - | 9.9 | 16 | 9 | 6.2 | 5.85 | - | - | - | - |
| Толуол | - | 29.7 | 32.8 | 30 | 31 | 13 | - | - | - | - |
| Этилацетат | - | - | - | - | - | 0.75 | - | - | - | - |
| Стирол | 2-1 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Ксилол | - | - | - | - | - | 16.25 | - | 22.5 | 25 | 60 |
| Сольвент | - | - | - | - | - | - | 43.4 | - | - | - |
| Уайт-спирит | - | - | - | - | - | - | - | 22.5 | - | - |
| Циклогексанон | - | - | - | - | - | 3.25 | - | - | - | - |
| Летучая часть, % | 9- 10 | 66 | 80 | 60 | 62 | 65 | 70 | 45 | 50 | 60 |
| Сухой остаток, % | 91 -90 | 34 | 20 | 40 | 38 | 35 | 30 | 55 | 50 | 40 |
Таблица 2.6 - Компонентный состав растворителей, используемых при нанесении лакокрасочных веществ по поверхности
| Компонент | Растворители | ||||
| №646 | №647 | №648 | №649 | Р-4 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Ацетон | 7 | - | - | - | 12 |
| Бутиловый спирт | 10 | 7,7 | 20 | 20 | - |
| Бутилацетат | 10 | 29,8 | 50 | - | 12 |
| Ксилол | - | - | - | 50 | 7 |
| Толуол | 50 | 41,3 | 20 | - | 62 |
| Этиловый спирт | 15 | - | 10 | - | - |
| Этилцеллозольв | 8 | - | - | 30 | - |
| Этилацетат | - | 21,2 | - | - | - |
| Летучая часть, % | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Таблица 2.7 Удельное количество загрязняющих веществ, выделяющихся в процессе окраски баллонов пневматическим распылением из расчета на 1 баллон
|
| Удельное | Удельное | ||||||||
| Объем баллона, л | Расход эмали НЦ-132П на один баллон, Кэ,КГ | Расход раствори -теля N649 на один баллон, mp, кг | Аэрозоль dа,(% от массы краски) | Пары растворителя (%) от общего содержания растворителя в краске | Удельное количество окрасочного аэрозоля, Мок, Г/С, х10-6 | количество загрязняющих веществ, выделившихся в виде паров летучей части краски, Мраств, Г/С, х10-6 | Количество паров растворителя, используемого для разведения краски до рабочей вязкости, Праств, Г/С,х10-6 | |||
| При | При | при | при | при | При | |||||
| Окраске, | Сушке, | окраске | сушке | окраске | Сушке | |||||
| d'p | d"p | |||||||||
| 50 | 0,228 | 0,076 | 30 | 25 | 75 | 1,86 | 6,2 | 18,6 | 2,58 | 7,75 |
| 27 | 0,1608 | 0,0536 | 30 | 25 | 75 | 1,31 | 4,37 | 13,1 | 1,82 | 5,47 |
| 5 | 0,0576 | 0,0192 | 30 | 25 | 75 | 0,47 | 0,02 | 4,7 | 0,65 | 1,96 |
Удельное количество загрязняющих веществ, выделяющихся в процессе окраски и сушки баллонов различного объема пневматическим распылением приведено в таблице 2.7.
Нормы расхода эмали НЦ-132П и растворителя № 649 взяты по справочной литературе [7].
Годовое количество вредных выбросов Мгод, т/год, определяется по формуле
Мгод = 3600 × М × L × t × 10-6 , (2.33)
где L - количество рабочих дней в году;
t - продолжительность рабочего дня, ч.
2.1.8.3 Выбросы газа, поступающие через неплотности фланцевых соединений в помещение насосно-компрессорного отделения.
В насосно-компрессорном отделении сосредоточено большое количество арматуры (задвижек, вентилей) для осуществления операций по сливу-наливу сжиженного газа, которые присоединяются к газопроводам с помощью фланцевых соединений. Из-за невозможности достижения абсолютной герметичности в воздух помещения постоянно поступает какое-то количество газа.
Удельное количество выбросов газа Gс, г/с, определяется по формуле [8]
(2.34)
где 3,57 - коэффициент, °С1/2×см2/(м3×ч);
h- коэффициент запаса, принимаем равным 2;
ризб - среднее избыточное давление, Па;
m - коэффициент негерметичности, 1/ч;
V - объем, занимаемый паровой фазой газа, м3;
Т - абсолютная температура газа, К;
М - молекулярная масса газа, кг/кмоль;
По формуле (2.34) были произведены расчеты удельного количества выбросов газа для насосно-компрессорных отделений с различным объемом газопроводов при следующих условиях:
ризб = 800000 Па; m = 0,001; Т = 273 К; М = 50,034 кг/кмоль.
Результаты расчетов по выбросам газа в зависимости от объема газопроводов в помещении насосно-компрессорного отделения сведены в таблицу 2.8.
Таблица 2.8
| V, м3 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 |
| G, г/с | 0,0034 | 0,004075 | 0,00475 | 0,0054 | 0,0061 | 0,0068 | 0,0075 |
Годовое количество выбросов газа Gг, т/год, определяется по формуле
Gг = 3600 × Gс × 24 × L × 10-6 , (2.35)
где 24 - число часов в сутках, ч;
L - количество рабочих дней в году.
2.1.9 Определение выбросов газа при заполнении резервуаров в групповых резервуарных установках
При заполнении подземных резервуаров в групповых резервуарных установках источниками выбросов сжиженного газа являются контрольный вентиль и предохранителный клапан на головке резервуара, 2 шланга автоцистерны. Удельные показатели выбросов газа определяются по формулам (2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.20).
2.1.10 Определение количества одоранта в выбросах природного и сжиженного газов
2.1.10.1 Для обнаружения утечек газа применяют предварительную одоризацию его, т.е. газ приобретает запах с помощью специальных добавок-одорантов, обладающих сильным специфическим запахом. В связи с тем, что воспринимаемость запаха повышается с повышением температуры, приведенные среднегодовые нормы расхода одоранта должны изменяться по сезонам года. Ориентировочное соотношение удельных расходов в холодные и жаркие месяцы года может быть принято как 2:1. В соответствии с ним необходимо исчислять нормы расхода одоранта в различные периоды года.
2.1.10.2 Среднегодовая норма расхода одоранта составляет 16 г на 1000 м3 природного газа, поэтому количество одоранта в выбросах газа Gод, г/ч (г/с), определяется по формуле
Gод. = 0,016 × Gi (Gод. = 4,4 × 10-6 × Gi ) , (2.36)
где Gi - количество газа, поступающего в атмосферу из i -го
источника, м3/ч.
2.1.10.3 Количество одоранта в выбросах сжиженного газа определяется из условия, что поставляемый газ содержит меркаптановой серы в размере 0,002%, следовательно количество одоранта Gод, г/с, будет равно
, (2.37)
где Gi - количество газа, поступающего в атмосферу из i -го
источника, г/с.
2.2 Расчет удельных показателей загрязяющих веществ
в сбросах ГНС
2.2.1 Производство работ по сливу-наливу сжиженных газов на ГНС сопровождается сбросом сточных вод, в которых присутствуют загрязняющие вещества.
Источниками загрязненных стоков на ГНС являются следующие технологические процессы:
пропарка (промывка) резервуаров, автоцистерн, баллонов;
гидравлические испытания резервуаров, автоцистерн, баллонов;
окраска баллонов;
охлаждение компрессоров;
поверхностные воды с территории ГНС.
2.2.2 В процессе эксплуатации баллоны, резервуары и автоцистерны должны подвергаться техническому освидетельствованию, которое включает в себя внутренний осмотр и гидравлическое испытание. Перед проведением внутреннего осмотра баллоны, резервуары и цистерны должны быть дегазированы (пропарены или промыты теплой водой) [9, 10].
Проведенные исследования показали, что наиболее загрязненными стоками являются сточные воды от пропарки баллонов, резервуаров и автоцистерн. Вода после гидравлического испытания дегазированных емкостей имеет меньшую степень загрязненности. Загрязненность поверхностных вод ГНС зависит от организации производственных процессов, организации потока транспорта, его технического состояния и количества, своевременной уборки территории и общей культуры производства.
Учитывая, что практически все автомобили, принадлежащие газовым хозяйствам, переведены на газовое топливо, загрязненность площадок ГНС горюче-смазочными материалами и топливом минимальная.
2.2.3 Для отвода загрязненных сточных вод на газонаполнительных станциях предусмотрены системы производственной и бытовой канализации.
В производственную канализацию поступают сточные воды после пропарки (промывки) и гидравлического испытания резервуаров, автоцистерн и баллонов, после охлаждения компрессоров, поверхностные воды.
Отвод сточных вод после пропарки (промывки) резервуаров, автоцистерн, баллонов предусматривается в производственную канализацию через отстойник, в конструкции которого предусмотрена возможность улавливания плавающих загрязнений, аналогичных по составу нефтепродуктам. Отстойник должен периодически очищаться и промываться чистой водой. Загрязнения из отстойников должны вывозиться в места, специально отведенные санитарно-эпидемиологической службой [9].
Отвод поверхностных вод, а также воды после гидравлического испытания резервуаров с обвалованной территории базы хранения предусматривается за счет планировки территории базы хранения с выпуском воды через дождеприемник с гидрозатвором, установленным в обваловке.
2.2.4 Сжиженные углеводородные газы являются продуктом переработки нефти, поэтому газонаполнительные станции можно отнести к нефтеперерабатывающим заводам в части определения наиболее характерных показателей сточных вод [11]. В соответствии с [12] основными загрязняющими веществами являются сульфаты, хлориды, нефтепродукты, метилмеркаптан, железо.
Кроме этих веществ при сбросе сточных вод в городскую канализацию важными показателями являются рН, БПК, ХПК, взвешенные вещества.
Удельные показатели по этим загрязняющим веществам, и кроме них еще по тяжелым металлам были определены для сточной воды от пропарки баллонов, как наиболее загрязненной. Удельные показатели загрязняющих веществ для сточной воды от других технологических процессов ГНС были определены по нефтепродуктам, этилмеркаптану, взвешенным веществам, ХПК, БПК, рН.
2.2.5 Количество сточных производственных вод и содержание в них загрязняющих веществ зависит от:
- организации технологического процесса;
- наличия в технологии проведения технического освидетельство-вания баллонов, процесса пропарки перед гидравлическим испытанием, либо проведение гидравлического испытания без предварительной пропарки (во втором случае пропарку проходят только баллоны, подвергающиеся ремонту с применением сварки);
- метода дегазации резервуаров и автоцистерн перед проведением внутреннего осмотра: путем пропаривания водяным паром или заполнения водой;
- давления водяного пара и времени проведения пропарки;
- кратности заполнения резервуаров и автоцистерн водой при их дегазации.
В связи с вышеизложенным, концентрация загрязняющих веществ в сточных водах ГНС может колебаться в довольно широких пределах.
В таблице 2.9 приведены данные по средним концентрациям загрязняющих веществ в сточной воде от различных технологических процессов на ГНС, полученные при проведении экспериментальных исследований институтом “Гипрониигаз” на различных газонаполнительных станциях.
Там же приведены значения концентрации веществ (мг/л), максимально допустимые для биологической очистки [12].
Таблица 2.9 - Средняя концентрация загрязняющих веществ в сточных водах
| Загрязняющее вещество | Средняя концентрация в стоках, мг/л | ПДК загрязняющих веществ в стоках, направляемых на биологическую очистку, мг/л | |
| 1 | 2 | 3 | |
| Пропарка резервуаров и автоцистерн перед проведением внутреннего осмотра | |||
| Нефтепродукты (пропан,бутан) | Плавающие растворенные | - | |
| 4,5 - 22,5 | 25 | ||
| Этилмеркаптан | 0,002 - 0,005 | ||
| Взвешенные вещества | 290- 1270 | ||
| Хпк | 390 - 800 | ||
| БПК | 200 - 420 | ||
| РН | 5,5-6,5 | ||
| Пропарка баллонов | |||
| Нефтепродукты (пропан,бутан) | Плавающие растворенные | - | |
| 4,2 - 24,5 | |||
| Этилмеркаптан | 0,002 - 0,004 | ||
| Взвешенные вещества | 130-3500 | ||
| ХПК | 250 - 750 | ||
| БПК | 180-620 | ||
| РН | 6,0 - 6,5 | ||
| Пропарка баллонов (сточная вода из колодца с гидрозатвором) | |||
| Нефтепродукты (пропан,бутан) | Плавающие растворенные | - | |
| 4,0 - 20,0 | 25 | ||
| Этилмеркаптан | 0,0055 - 0,0085 | ||
| Взвешенные вещества | 120-360 | ||
| ХПК | 230- 1840 | ||
Продолжение таблицы 2.9
| 1 | 2 | 3 |
| БПК | 99 - 750 | |
| РН | 5,7 - 5,9 | |
| Пропарка баллонов (вода из отстойника) | ||
| Нефтепродукты плавающие (пропан, бутан) растворенные | - | - |
| 4,1 -32,4 | 25 | |
| Этилмеркаптан | 0,0065 - 0,0078 | |
| Взвешенные вещества | 123 - 358 | |
| Хпк | 1517 | |
| БПК | 99 - 450 | |
| РН | 5,7 - 5,9 | |
| Сульфаты | 68,4 - 70,4 | не удаляется |
| СПАВ | 0,7 - 0,9 | |
| Хлориды | 10- 12 | не удаляется |
| Свинец | 0,018-0,023 | 0,1 |
| Хром | 0,003 - 0,0035 | 0,1 |
| Фенол | 0,00055-0,00071 | 15 |
| Цинк | 0,108-0,12 | 1 |
| Железо | 3,8 - 4,3 | 5 |
| Сухой остаток | 237,5-251,3 | |
| Аммиак | 23,8 - 29,0 | |
| Жиры | 38,2 - 42,5 | 50 |
| Промывка и гидравлическое испытание резервуаров и (однократное заполнение водой, без проведения п | автоцистерн ропарки) | |
| Нефтепродукты плавающие (пропан, бутан) растворенные | - | - |
| 3,5- 16,5 | 25 | |
| Этилмеркаптан | 0,0025 - 0,0049 | |
| Взвешенные вещества | 40-65 | |
| Железо | 0,4 | 5 |
| ХПК | 190-275 | |
Продолжение таблицы 2.9
| 1 | 2 | 3 |
| БПК | 100- 180 | |
| РН | 5,3-6,3 | |
| Гидравлическое испытание баллонов после пропаривания | ||
| Нефтепродукты плавающие (пропан, бутан) растворенные | - | |
| 0,9-2 | 25 | |
| Этилмеркаптан | 0,001 -0,002 | |
| Взвешенные вещества | 40-76 | |
| ХПК | 62- 150 | |
| БПК | 50- 100 | |
| РН | 5,2 - 7,2 | |
| Охлаждение компрессора | ||
| Нефтепродукты плавающие (пропан, бутан) растворенные | - | |
| - | 25 | |
| Этилмеркаптан | - | |
| Взвешенные вещества | 0-31 | |
| ХПК | 5,0 - 67 | |
| БПК | 3,5-48 | |
| РН | 6,5-7,5 | |
| Окраска баллонов (водяная завеса) | ||
| Нефтепродукты плавающие (пропан, бутан) растворенные | - | |
| - | ||
| Этилмеркаптан | - | |
| Взвешенные вещества | 95- 161 | |
| ХПК | 2525 - 4923 | |
| БПК | 1829-3135 | |
| РН | 5,8-7,0 | |
Данные по средним концентрациям загрязняющих веществ, характерных для сточных вод ГНС, могут быть использованы для расчетов ПДС при отводе сточных вод в городскую систему канализации или непосредственно в водоемы.
2.3 Расчет количества сточной воды от различных технологических
процессов на ГНС
2.3.1 Количество сточной воды (конденсата) от пропарки баллонов G, м3, определяется по основному уравнению теплопередачи [13]
, (2.38)
где r - удельная теплота парообразования; при давлении пара
0,07 МПа и температуре 110°С, равна 2262,6 кДж/кг;
и 
- температуры водяного пара и окружающего
воздуха, °С, tВ.П. = 110 °C, tВ = 25 °C;
F - площадь поверхности баллона, м2, для баллонов
вместимостью 50 л F = 0,84 м2;
k - коэффициент теплопередачи от баллона к воздуху, для
пара низкого давления k = 48,2 кДж/(м2×ч×°С) ;
t - время пропаривания баллона, ч; t = 0,34 (20 минут);
0,001 - переводной коэффициент кг в м3.
На большинстве ГНС баллоны пропаривают на установке УП, производительностью 28 баллонов в час.
Количество сточной воды в этом случае определяется по формуле
(2.39)
Общее количество годового сброса сточной воды от установки пропарки баллонов Gгод, м3/год, определяется по формуле
, (2.40)
где t - время работы установки пропарки в смену, ч;
m - время работы установки пропарки в год, дн.
По формуле (2.40) были произведены расчеты по определению количества сточной воды от пропарки баллонов различной вместимости.
Результаты расчетов представлены в таблице 2.10
Таблица 2.10
| Объем баллона, л | Диаметр баллона, мм | Высота баллона, мм | Высота эллиптической части, мм | Количество сточной воды, м3 |
| 5 | 222 | 206 | 0,000109 | |
| 12 | 397 | 55 | 0,000197 | |
| 250 | 336 | 0,000197 | ||
| 27 | 299 | 487 | 0,000334 | |
| 292 | 506 | 65 | 0,000336 | |
| 50 | 299 | 840 | 0,000555 | |
| 292 | 876 | 0,000562 | ||
| Установка пропарки УП |
Производительность - 28 баллонов в час | 0,0463 | ||
2.3.2 Количество сточной воды от установки гидравлического испытания баллонов G, м3/ч, определяется по формуле
, (2.41)
где Р- производительность стенда гидроиспытаний, баллонов в час;
V- вместимость баллона, л;
r- плотность воды, кг/л.
Общее количество годового сброса сточной воды Gгод, м3/год, определяется по формуле
(2.42)
где t - время работы установки гидроиспытаний в смену, ч;
m - время работы установки гидроиспытаний в год, дн.
При использовании оборотного водоснабжения для гидроис-пытания баллонов годовое количество сточной воды 
, м3/год, определяется по формуле
, (2.43)
где n- периодичность замены воды в оборотной системе, раз.
3.3.3 Количество сточной воды (конденсата) от пропарки резервуаров G, м3, определяется по формуле
, (2.44)
r - удельная теплота парообразования; при давлении пара 0,07 МПа и температуре 110°С, равна 2262,6 кДж/кг [13];
и 
- температуры водяного пара и окружающего воздуха, °С, tВ.П. = 110 °C, tВ = 25 °C;
F - площадь поверхности резервуара, м2, по расчету [22];
k - коэффициент теплопередачи от резервуара к воздуху, для пара низкого давления по расчету [23],
для надземных резервуаров k = 42,7 кДж/ (м2×ч×°С) ,
для подземных резервуаров k = 7,9 кДж/ (м2×ч×°С);
t - время пропаривания резервуара, ч.
Данные по расчету количества сточной воды (конденсата) от пропарки надземных и подземных резервуаров различной вместимости паром низкого давления в зависимости от времени пропарки приведено в таблицах 2.11 и 2.12.
2.3.4 Общее количество годового сброса сточной воды от дегазации и гидравлического испытания резервуаров G, м3/год, определяется по формуле
, (2.45)
где Vрез - объем резервуара, подвергающегося гидравлическому
испытанию, м3;
n - количество однотипных резервуаров, шт.;
m - кратность заполнения резервуаров водой для достижения безопасной концентрации газа внутри резервуара перед проведением внутреннего осмотра, раз.
Таблица 2.11 - Количество сточной воды от пропарки надземных резервуаров, м3
| Объем резервуаров, м3 | Время пропарки,ч | |||||||||||
| 0,25 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 2,5 | 0,0047 | 0,0093 | 0,0186 | 0,0279 | 0,0372 | 0,0465 | 0,0558 | 0,0744 | 0,093 | 0,1116 | 0,1301 | 0,1487 |
| 5,0 | 0,0072 | 0,0144 | 0,0288 | 0,0433 | 0,0577 | 0,0771 | 0,0865 | 0,1153 | 0,1442 | 0,173 | 0,2018 | 0,2307 |
| 8,0 | 0,0095 | 0,0189 | 0,0379 | 0,0568 | 0,0757 | 0,0946 | 0,1136 | 0,1514 | 0,1893 | 0,2271 | 0,265 | 0,3029 |
| 10 | 0,0117 | 0,0235 | 0,0469 | 0,0703 | 0,0938 | 0,1172 | 0,1407 | 0,1876 | 0,2345 | 0,2814 | 0,3283 | 0,3752 |
| 25 | 0.0233 | 0,0466 | 0,0931 | 0,1397 | 0,1862 | 0,2328 | 0,2794 | 0,3725 | 0,4656 | 0,5587 | 0,6518 | 0,745 |
| 50 | 0,0361 | 0,0722 | 0,1444 | 0,2166 | 0,2888 | 0,361 | 0,4332 | 0,5777 | 0,7221 | 0,8665 | 1,011 | 1,155 |
| 100 | 0,0583 | 0,1166 | 0,2331 | 0,3497 | 0,4663 | 0,5828 | 0,6994 | 0,9325 | 1,166 | 1,399 | 1,632 | 1,865 |
| 160 | 0,0871 | 0,1742 | 0,3484 | 0,5226 | 0,6968 | 0,871 | 1,045 | 1,394 | 1,742 | 2,090 | 2,439 | 2,787 |
| 200 | 0,4073 | 0,2036 | 0,4073 | 0,6109 | 0,8146 | 1,018 | 1,222 | 1,629 | 2,037 | 2,443 | 2,851 | 3,258 |
Таблица 2.12 - Количество сточной воды от пропарки подземных резервуаров, м3
| Объем резервуаров, м3 | Время пропарки,ч | |||||||||||
| 0,25 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 2,5 | 0,0009 | 0,0017 | 0,0034 | 0,0052 | 0,0069 | 0,0086 | 0,0103 | 0,0137 | 0,0172 | 0,0206 | 0.024 | 0,0275 |
| 5,0 | 0,0013 | 0,0027 | 0,0053 | 0,008 | 0,0107 | 0,0133 | 0,016 | 0,0213 | 0,0266 | 0,0319 | 0,0373 | 0,0426 |
| 8,0 | 0,0018 | 0,0032 | 0,007 | 0,0105 | 0,014 | 0,0175 | 0,023 | 0,028 | 0,035 | 0,0419 | 0,049 | 0,056 |
| 10 | 0,0022 | 0,0043 | 0,0087 | 0,013 | 0,0173 | 0,0217 | 0,026 | 0,0346 | 0,0433 | 0,052 | 0,0606 | 0,0693 |
| 25 | 0,0043 | 0,0086 | 0.0172 | 0,0258 | 0,0344 | 0,043 | 0,0516 | 0,0688 | 0,086 | 0,1032 | 0,1204 | 0,1376 |
| 50 | 0,0067 | 0,0133 | 0,0267 | 0,04 | 0,0533 | 0,0667 | 0,08 | 0,1067 | 0,1333 | 0,16 | 0,1867 | 0,2133 |
| 100 | 0,0108 | 0,0215 | 0,0431 | 0,0646 | 0,0861 | 0,1076 | 0,1292 | 0,1722 | 0,2153 | 0,2583 | 0,3014 | 0,3444 |
| 160 | 0,0161 | 0,0322 | 0,0643 | 0,0965 | 0,1287 | 0,1608 | 0,193 | 0,2573 | 0,3217 | 0,386 | 0,4503 | 0,5147 |
| 200 | 0,0188 | 0,0376 | 0,0752 | 0,1128 | 0,1504 | 0,188 | 0,2256 | 0,3008 | 0,3761 | 0,4513 | 0,5265 | 0,6017 |
Дата: 2019-02-02, просмотров: 869.
