Определение объема природного газа при аварийных выбросах
5.1 Аварии на газопроводах природного газа происходят в основном от повреждения различными машинами и механизмами, а также в результате коррозии и разрывов сварных швов.
5.2 Повреждения газопроводов землеройными механизмами (экскаваторами, ударными и буровыми установками) приводят к образованию отверстий в теле труб, разрушений стыковых соединений, трещинам. Как правило, при таких повреждениях возникают большие утечки газа, нередко сопровождаемые его воспламенением.
5.3 Значительное количество аварий связано с разрывами стыков.
Этот вид аварий представляет особую опасность , поскольку его возникновение внезапно.
Высок процент аварий из-за разрушения газопроводов от коррозии.
5.4 Расчет утечки газа из надземного газопровода (при любых видах повреждений) является стандартным расчетом истечения газа из трубопровода в атмосферу и определяется давлением газа в трубопроводе и площадью отверстия, а также его конфигурацией.
5.5 Более сложным является расчет утечки газа из подземного газопровода. Этот расчет определяется целым рядом факторов (кроме давления, площади и конфигурации отверстия):
глубиной заложения газопроводов, физическими и температурными характеристиками грунта, степенью его сопротивления движению газа.
В настоящей методике приводится упрощенный метод расчета возможного выброса газа в условиях повреждения газопровода (подземного и надземного).
5.6 Выбросы газа при повреждениях газопроводов рассчитывают в зависимости от размера аварийного отверстия и давления в газопроводе.
При расчете подземных газопроводов сопротивлением грунта пренебрегается и считается, что весь газ выходит в атмосферу.
5.6.1 Определение величины выброса газа при частичном разрушении сварного стыка.
Наиболее характерный случай для подземных газопроводов — разрыв сварного стыка. При частичном разрыве сварного шва по периметру образуется щель между разорванными кромками. Щель может быть в виде тонкой трещины.
Удельное количество выбросов газа, истекающего в атмосферу из щели в сварном шве стыка газопровода Gг, г/с, определяется по формуле [16]
где j — коэффициент, учтиывающий снижение скорости;
f — площадь отверстия , м 2 , определяется по формуле
где n — длина линий разрыва наружного периметра трубы
газопровода, в % от общего периметра;
Скорость выброса газа из щели в сварном шве стыка газопровода Wкр, м/с, будет равна критической и определяется по формуле
где To — абсолютная температура газа в газопроводе, К;
rог — плотность газа при нормальных условиях, кг/м 3 .
Плотность газа перед отверстием в газопроводе rг, кг/м 3 , определяется по формуле
где T1 — абсолютная температура окружающей среды, К;
To — абсолютная температура газа в газопроводе, К;
Po — абсолютное давление газа в газопроводе в месте
расположения сварного стыка, Па;
P1 — атмосферное давление , Па.
При расчетах принимается P1 = 101325 Па.
Определить удельную величину выброса газа при частичном разрушении сварного стыка на подземном газопроводе среднего давления. Длина линии разрыва составила 50% периметра трубы газопровода диаметром dу=150 мм. Давление газа в газопроводе
Pизб = 300000 Па (Pабс = 400000 Па). Температура газа в газопроводе To= +15°С ( 288 К). Температура окружающей среды T1=+13°С (286К). Ширина раскрытия щели d = 1 мм, j = 0,97.
f = 0,5 × 3,14 × 0,15 × 0,001 = 0,000236 м 2
Удельное количество выбросов газа по формуле (5.1)
Gг = 0,97 × 0,000236 × 410,914 × 2,81 × 1000 = 264 г/с
5.8 Объемный расход природного газа при полном раскрытии газопровода определяется в зависимости от избыточного давления перед местом утечки и площади разгерметизации.
При давлении газа в пределах 5 — 90 кПа часовой расход газа Vг , м 3 /ч, определяется по формуле [16]
где f — площадь отверстия, м 2 ;
Po — абсолютное давление газа перед местом утечки, Па;
rог — плотность газа в нормальных условиях, кг/м 3 ;
To — абсолютная температура газа перед местом утечки, К;
P1 — абсолютное давление газа на выходе из места утечки, Па.
j — коэффициент снижения скорости.
При давлении газа перед местом утечки больше 90 кПа наступают критические условия истечения. В этом случае расход газа Vг , м 3 /ч, определяется по формуле
Результаты расчетов выбросов природного газа при разрушении газопроводов по формулам (5.5) и (5.6) в зависимости от давления газа и диаметра газопровода приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 — Часовые выбросы природного газа из аварийно поврежденного газопровода,
Условный диаметр газопровода, мм
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 450 000 (4,5) | 3,10 2,22 | 5,04 3,61 | 7,76 5,56 | 12,80 9,18 | 19,39 13,90 | 30,64 21,96 | 47,71 34,20 | 68,66 49,22 | 121,80 87,31 | 190,45 136,51 | 274,23 196,57 | 373,14 267,47 | 487,18 349,21 | 761,41 545,78 | 1492,2 1069,6 |
| 500 000 (5,0) | 3,39 2,43 | 5,50 3,94 | 8,46 6,06 | 13,96 10,01 | 21,16 15,17 | 33,43 23,96 | 52,05 37,31 | 74,90 53,69 | 132,87 95,24 | 207,76 148,92 | 299,16 214,44 | 407,06 291,78 | 531,47 380,96 | 830,63 595,40 | 1627,8 1166,8 |
| 550 000 (5,5) | 3,67 2,63 | 5,96 4,27 | 9,17 6,57 | 15,13 10,85 | 22,92 16,43 | 36,21 25,96 | 56,38 40,41 | 81,14 58,16 | 143,94 103,18 | 225,08 161,34 | 324,10 232,31 | 440,99 316,10 | 575,76 412,70 | 899,85 645,01 | 1763,5 1264,1 |
| 600 000 (6,0) | 3,95 2,83 | 6,42 4,60 | 9,87 7,07 | 16,29 11,68 | 24,68 17,69 | 39,00 27,96 | 60,72 43,52 | 87,38 62,63 | 155,01 111,11 | 242,39 173,75 | 349,02 250,18 | 474,91 340,42 | 620,05 444,45 | 969,07 694,63 | 1899,1 1361,3 |
| 650 000 (6,5) | 4,23 3,03 | 6,88 4,93 | 10,6 7,58 | 17,45 12,51 | 26,45 18,96 | 41,79 29,96 | 65,06 46,64 | 93,62 67,11 | 166,08 119,05 | 259,70 186,15 | 373,95 268,05 | 508,83 364,73 | 664,34 476,20 | 1038,3 774,25 | 2034,8 1458,5 |
| 700 000 (7,0) | 4,51 3,23 | 7,33 5,25 | 11,3 8,09 | 18,62 13,35 | 28,21 20,22 | 44,57 31,95 | 68,83 49,34 | 99,86 71,58 | 177,16 126,99 | 277,02 198,57 | 398,88 285,92 | 542,75 389,04 | 708,62 507,94 | 1107,5 793,86 | 2170,4 1555,8 |
| 750 000 (7,5) | 4,80 3,44 | 7,79 5,58 | 12,0 8,59 | 19,78 14,18 | 29,97 21,48 | 47,36 33,95 | 73,73 52,85 | 106,10 76,05 | 188,23 134,92 | 294,33 210,96 | 423,81 303,79 | 576,67 413,36 | 752,91 539,69 | 1176,7 843,48 | 2306,1 1653,0 |
| 800 000 (8,0) | 5,08 3,64 | 8,25 5,91 | 12,7 9,10 | 20,95 15,02 | 31,74 22,75 | 50,14 35,94 | 78,07 55,96 | 112,34 80,53 | 199,30 142,86 | 311,65 223,39 | 448,74 321,66 | 610,60 437,68 | 797,20 571,43 | 1245,9 893,10 | 2441,8 1750,3 |
| 850 000 (8,5) | 5,36 3,84 | 8,71 6,24 | 13,1 9,61 | 22,11 15,85 | 33,50 24,01 | 52,93 37,94 | 82,41 59,07 | 118,59 85,01 | 210,37 150,79 | 328,96 235,80 | 473,67 339,53 | 644,52 461,99 | 841,49 603,18 | 1315,2 942,71 | 2577,4 1847,5 |
| 900 000 (9,0) | 5,64 4,04 | 9,17 6,57 | 14,1 10,1 | 23,27 16,68 | 35,26 25,27 | 55,71 39,93 | 86,74 62,18 | 124,83 89,48 | 221,45 158,74 | 346,27 248,21 | 498,60 357,40 | 678,44 486,31 | 885,78 634,93 | 1384,4 992.32 | 2713,1 1944,7 |
| 950 000 (9,5) | 5,92 4,24 | 9,63 6,90 | 14,8 10,6 | 24,44 17,52 | 37,03 26,54 | 58,50 41,93 | 91,08 65,29 | 131,07 93,95 | 232,52 166,67 | 363,59 260,62 | 523,53 375,27 | 712,36 510,62 | 930,07 666,67 | 1453,6 1041,9 | 2848,7 2042,0 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 1 000 000 (10,0) | 6,21 4,45 | 10,1 7,23 | 15,5 11,1 | 25,60 18,35 | 38,79 27,80 | 61,29 43,93 | 95,42 68,40 | 137,31 98,42 | 243,59 174,61 | 380,90 273,03 | 548,46 393,14 | 746,28 534,93 | 974,36 698,42 | 1522,8 1091,6 | 2984,4 2139,2 |
| 1 050 000 (10,5) | 6,49 4,65 | 10,5 7,56 | 16,2 11,6 | 26,76 19,18 | 40,55 29,07 | 64,07 45,93 | 99,76 71,51 | 143,55 102,90 | 254,66 182,54 | 398,21 285,44 | 573,39 411,01 | 780,21 559,25 | 1018,7 730,17 | 1592,0 1141,2 | 3120,0 2236,4 |
| 1 100 000 (11,0) | 6,77 4,85 | 11,0 7,88 | 16,9 12,1 | 27,93 20,02 | 42,31 30,33 | 66,86 47,93 | 104,1 74,61 | 149,79 107,37 | 265,73 190,48 | 415,53 297,85 | 598,33 428,88 | 814,13 583,57 | 1062,9 761,92 | 1161,3 1190,8 | 3255,7 2333,7 |
| 1 150 000 (11,5) | 7,05 5,05 | 11,5 8,21 | 17,6 12,6 | 29,09 20,85 | 44,08 31,60 | 69,64 49,92 | 108,477,72 | 156,03 111,84 | 276,81 198,42 | 432,84 310,26 | 623,26 446,75 | 848,05 607,88 | 1107,23 793,66 | 1730,5 1240,4 | 3391,3 2430,9 |
| 1 200 000 (12,0) | 7,33 5,25 | 11,9 8,54 | 18,3 13,2 | 30,25 21,68 | 45,84 32,86 | 72,43 51,92 | 112,8 80,83 | 162,28 116,32 | 287,88 206,35 | 450,15 322,67 | 648,19 464,62 | 881,97 632,20 | 1151,51 825,40 | 1799,7 1290,0 | 3527,0 2528,1 |
Приложение А
Пример расчета выбросов загрязняющих веществ от ГНС
Определить расчетным методом количество выбросов загрязняющих веществ от ГНС (газонаполнительной станции) за год и текущие выбросы.
Производительность ГНС, т/год
Источник
4.4 Расчет
Газ, как источник загрязнения атмосферы, в процессе эксплуатации газопровода может проявить себя при плановом и аварийном ремонтах газопровода с опорожнением газопровода.
При эксплуатации газопровода основное воздействие возникает при возможных утечках природного газа через микроповреждения труб и неплотности линейной арматуры.
Максимально возможные утечки газа из проектируемого газопровода, проложенного по равнинной местности, через микросвищи и не плотности линейной арматуры, м 3 /год, определяется согласно «Методическим указаниям по расчету валовых выбросов углеводородов в газовой промышленности» [39] по формуле:
(4.1)
где 1113,5 — переводной коэффициент, град/кг×сутки;
D = 0,225 м — диаметр газопровода;
L = 6 км — длина газопровода (трубная);
Р = 3кг/см 2 — среднее давление;
t = 365 суток — время работы газопровода;
Tср = 288К — средняя температура газа в газопроводе;
Zср = 0,92 — средний коэффициент сжимаемости;
m = 1,2 — степень начальной герметичности;
м 3 /год
Учитывая то, что в газопровод поступает с ГРС одорированный природный газ (с содержанием одоранта не менее 16 мг/м 3 ), следовательно, за год в атмосферу может быть выброшено вместе с природным газом порядка 0,16 кг одоранта. Указанное количество утечек равномерно распределяется по всей длине трассы газопровода. Следует отметить, что 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 межпоселковый газопровод высокого давления испытывают на герметичность.
4.4.2 Расчет аварийного выброса.
Расчет выбросов газа и одоранта при аварийных выбросах проводился согласно «Методики по расчету удельных показателей загрязняющих веществ в выбросах (сбросах) в атмосферу (водоемы) на объектах газового хозяйства, АО «Росгазификация» АО «ГИПРОНИИГАЗ», 1996г.»
Удельное количество выбросов газа, истекающего в атмосферу из щели в сварном шве газопровода, г/сек, определяется по формуле:
где, g=0,97 — коэффициент, учитывающий снижение скорости;
f- площадь отверстия, м 2 , определяемая по формуле:
где, n=0,5 — длина линии разрыва наружного периметра трубы газопровода, в % от общего периметра;
d=0,300м — диаметр газопровода;
м 2
Wкр — критическая скорость выброса газа из щели в сварном шве стыка газопровода, м/с, определяемая по формуле:
(4.4)
где, То=288К — абсолютная температура газа в газопроводе jог=0,73кг/м 3 — плотность газа при нормальных условиях
м/с
jг — плотность газа перед отверстием в газопроводе, кг/м 3 , определяемая по формуле:
(4.5)
где, Т =273+24,6=297,6К — абсолютная температура окружающей среды, Ро=700000Па — абсолютное давление газа в газопроводе в месте расположения сварного шва;
Р=101325Па — атмосферное давление
кг/м 3
Удельное количество выбросов газа, г/с:
кг/м 3
Расход газа, м 3 /с, рассчитывается по формуле:
м 3 /ч (4.6)
Среднегодовая норма расхода одоранта составляет 16 г на 1000 м 3 природного за, поэтому количество одоранта в выбросах газа Gод, г/сек, определяется по формуле:
г/сек
Источник
Определение объема природного газа при аварийных выбросах
Цель расчета — определения объема природного газа при аварийных выбросах из наружных газопроводов сетей газораспределения и газопотребления. Расчеты предназначены для организаций, осуществляющих эксплуатацию сетей газораспределения.
Расчет производится в соответствии с методическими рекомендациями, изложенными в методике ГАЗПРОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 12.2.2-2-2015 Процесс работы с данными «Порядок определения объема природного газа при аварийных выбросах» https://www.politerm.com/zulugaz/doc/12.2.2-2-2015.pdf.
В соответствии с методическими рекомендациями, объем аварийных выбросов из поврежденного участка сети ( V ) определяется по следующей формуле:
Рисунок 112.
- Vа – объем аварийных выбросов из поврежденного участка газовой сети до проведения работ по локализации аварии, м 3 .
- Vп – объем аварийных выбросов из поврежденного участка газовой сети после проведения работ по локализации аварии, м 3 ;
- Vпз – объем газа, затрачиваемый на продувку газом локализованного при аварии участка газовой сети, м 3 ;
- Vрег – объем газа, затрачиваемый на регулировку и настройку газового оборудования пунктов редуцирования газа, м 3 .
Дополнительно, в результате расчета определяется группа изолированных участков и режим газоснабжения, нормальный или с нарушением. В случае нарушения нормального режима газоснабжения определяется перечень отключаемых потребителей и производится перерасчет аварийного выброса без их участия.
Источник