Основным видом воздействия объектов системы газоснабжения на состояние воздушного бассейна является загрязнение атмосферного воздуха выбросами загрязняющих веществ.

При строительстве объектов системы газоснабжения возможны следующие загрязняющие воздействия на атмосферу.

- загрязнение атмосферного воздуха выбросами продуктов сгорания топлива при работе двигателей строительной техники(оксид углерода(СО), диоксид азота(NО₂), пары битума, сернистый ангидрид и сажа);

- выбросы загрязняющих веществ при проведении сварочных работ(сварки, наплавки, тепловой резки металлов), которые сопровождаются выделением сварочного аэрозоля и газов, состоящих из оксидов свариваемых материалов или компонентов сплавов(железа, марганца, хрома, титана, алюминия и т. д.);

- загрязнение атмосферного воздуха выбросами продуктов сгорания при разогреве битума(пары битума, оксид углерода, диоксид азота, сернистый ангидрид и сажа).

В период строительства объектов системы газоснабжения (газопроводов, ГРП) незначительное загрязнение атмосферного воздуха происходит при работе передвижных сварочных постов и автотранспорта. Основная причина загрязнения воздуха разнообразными двигателями, использующими в качестве топлива продукты нефтепереработки, заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива.

При этом моделирование рассеивания не представляется возможным ввиду передвижного режима работ.

После окончания строительства источники выделения вредных веществ в атмосферу ликвидируются.

Для газоснабжения населённого пункта используется природный газ, транспортируемый по магистральному газопроводу – отводу через газораспределительную станцию, расположенную на восточной окраине населённого пункта. Давление газа на выходе из ГРС – 0,6 мПа.

По газопроводу к потребителю поступает природный газ, содержащий одорант. Природный газ обычно рассматривается как безвредный газ,бесцветен, не имеет запаха, не токсичен. Главная опасность связана с асфиксией из-за недостатка кислорода.

Состав газа и его характеристика приведены в Таблице № 12.2.

Таблица № 12.2. Состав и характеристика газа.

Таким образом, низшая теплота сгорания природного газа данного состава составляет 35879,0 кДж/м³ (35,879 МДж/м³), а плотность ρ₀ = 0,730 кг/м³.

Для одорации природного газа применяется этилмеркаптан. Среднее удельное содержание одоранта в природном газе составляет 0,016г. на 1м³ газа.

В период эксплуатации систем газоснабжения возникают незначительные постоянные выбросы газа, причиной которых является невозможность достичь полной герметичности резьбовых и фланцевых соединений, запорной арматуры, газового оборудования.

На подземных газопроводах эти утечки имеют место в газовых колодцах, где установлены задвижки и компенсаторы; на надземных газопроводах - в местах установки отключающих устройств. ГРП также являются источником утечек газа, вследствие не герметичности соединений оборудования, арматуры и газопроводов.

Выброс природного газа и одоранта может наблюдаться при проведении ремонтных и профилактических работ, а также в случае аварийной ситуации.

Максимально возможные утечки газа из проектируемого газопровода, проложенного по равнинной местности, через микросвищи и неплотности линейной арматуры(м³/год) определяется по формуле:

(12.1)

где 1113,5 – переводной коэффициент;

D – диаметр газопровода, м;

L – длина газопровода, км;

Р_ср – давление газа,кг/см^2;

T_ср – средняя температура газа в газопроводе, 288К^;

m – время эксплуатации газопровода, сутки;

z_ср – средний коэффициент сжимаемости;

t– степень начальной герметичности, принимаем 1,2.

Учитывая то, что в газопровод поступает с ГРС одорированный природный газ (с содержанием одоранта не менее 16 мг/м³), следовательно, за год в атмосферу может быть выброшено вместе с природным газом порядка 0,08 кг одоранта.

Указанное количество утечек равномерно распределяется по всей длине трассы газопровода. Максимальный объем утечек возможен только после длительной и небрежной эксплуатации (более 10 лет) вследствие появления микроповреждений в трубах и изношенности сальников запорной арматуры.

Для исключения возникновения утечек на линейной части перед вводом в эксплуатацию газопровод испытывают на герметичность.

В период эксплуатации газопровода возможны выбросы в атмосферу загрязняющих веществ.

Характеристика загрязняющих веществ, класс опасности и предполагаемые валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, приведены в таблице 12.3.

Таблица 12.3 – Характеристика загрязняющих веществ.

Примечание:

1. ПДК_м.р. – предельно- допустимая концентрация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.

2. ОБУВ - ориентировочный безопасный уровень воздействия загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.

Расчет аварийного выброса

При эксплуатации системы газоснабжения предусматриваются мероприятия, практически исключающие возможность аварийных ситуаций на газопроводе и ГРП.

Основными причинами возникновения аварийных ситуаций в системах газоснабжения являются повреждение газопроводов различными машинами и механизмами, коррозия стальных газопроводов и разрыв сварных швов.

Кроме этого, как аварийную можно рассматривать ситуацию, возникающую при повышении давления в системе газоснабжения. В этом случае срабатывает предохранительно-сбросной клапан, который сбрасывает «лишнее» количество газа через «свечу» в атмосферу и снижает тем самым давление газа в системе.

Расчет выбросов газа и одоранта при аварийных выбросах производится согласно «Методике по расчету удельных показателей загрязняющих веществ в выбросах в атмосферу на объектах газового хозяйства».

Удельное количество выбросов газа, истекающего в атмосферу из щели в сварном шве газопровода G_г, г/сек, определяется по формуле:

G_г = g · f · W_кр ·ρ_г^отв · 1000, (12.2)

где g – коэффициент, учитывающий снижение скорости(0,97);

f – площадь отверстия, м², определяется по формуле:

f = n · π · d · s, (12.3)

где n – длина линии разрыва наружного периметра трубы газопровода в % от общего периметра, принимаем 0,5;

π = 3,14;

d – диаметр газопровода, м;

s – ширина щели сварного шва, принимаем 0,001м;

W_кр – критическая скорость выброса газа из щели в сварном шве стыка газопровода, м/с, определяется по формуле:

, (12.4)

где Т₀ – абсолютная температура газа в газопроводе, 288К;

ρ_г – плотность газа при нормальных условиях, принимаем 0,815 кг/м³;

ρ_г^отв – плотность газа перед отверстием в газопроводе, кг/м³, определяется по формуле:

 (12.5)

где Т – абсолютная температура окружающей среды, 293К;

Р_о – абсолютное давление газа в газопроводе в месте расположения сварного шва, 400000 Па;

Р – атмосферное давление, 101325 Па.

 кг/м³,

 м/с,

f = 0,5 · 3,14 · 0,189 · 0,001 = 0,00029673 м²,

G_г = 0,97 · 0,00029673 · 385 ·3,27 · 1000 = 362,36 г/сек.

Расход газа L,м³/сек рассчитывается по формуле:

L = W_кр · f, (12.6)

L = 385 · 0,00029673 = 0,1142 м³/сек

Среднегодовая норма расхода одоранта составляет 16 г. на 1000м³ природного газа, поэтому количество одоранта в выбросах газа G_од,г/сек, определяется по формуле:

G_од = 0,016 · L,  (12.7)

где L – расход газа через щель в сварном шве, м³/сек.

G_од = 0,016 · 0,1142 = 0,00183, г/сек.