Воздействие объекта на атмосферный воздух

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, ШРП) 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, т.е. в атмосферу выделяются несгоревшие частицы топлива.

Таблица 5.2. Потребность в основных строительных машинах,

механизмах и транспортных средствах

Наименование	Кол-во, шт	Тип, марка	Используемое топливо и нормы расхода; ДТ, л/ч
Бульдозер на базе трактора Т 100		ДЗ-18
Экскаватор с обратной лопатой		Э– 504
Самосвал		МАЗ – 503 А

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

После окончания строительства источники выделения вредных веществ в атмосферу ликвидируются.

Расчет аварийного выброса одоранта и газа

Источником газоснабжения является природный газ, транспортируемый по магистральному газопроводу, поступающему в населенный пункт через головной газорегуляторный пункт (ГГРП), расположенный в западной окраине населенного пункта. Давление газа на выходе из ГГРП – 0,3 МПа.

По газопроводу к потребителю поступает природный газ, содержащий одорант (этилмеркаптан). 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 5.3.

Таблица 5.3 - Состав и характеристика газа

Состав газа	Теплота сгорания кДж/м3	Плотность, кг/м3
компонент	доля в общем объёме, ri	ai	aixri	ρi	ρixri
Метан СН	0,93201		33440,5	0,7174	0,668
Этан С Н	0,03569		2297,0	1,3551	0,048
Пропан С Н	0,00845		787,4	2,010	0,017
Н-Бутан С Н	0,00292		360,8	2,6901	0,008
Н-Пентан С Н	0,00061		955,4	3,4536	0,002
Азот N	0,01445	-	-	1,2503	0,018
Углекислый газ CO	0,00587	-	-	1,9770	0,012
Итого	1,0	-	37841,1	-	0,773

Таким образом, низшая теплота сгорания природного газа данного состава составляет 37841 кДж/м³ (37,841 МДж/м³), а плотность ρ₀ = 0,756 кг/м³.

Для одоризации 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. ГГРП 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 определяется по формуле:

(5.1)

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^;

t – время эксплуатации газопровода, сутки;

z_ср – средний коэффициент сжимаемости;

m – степень начальной герметичности, принимаем 1,2.

Учитывая то, что в газопровод поступает с ГГРП одорированный природный газ (с содержанием одоранта не менее 16 мг/м³), следовательно, за год в атмосферу может быть выброшено вместе с природным газом порядка 0,04 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 5.4

Таблица 5.4 - Характеристика загрязняющих веществ

Загрязняющее вещество	Код вещества	ПДКм.р. (ОБУВ), мг/м3	Класс опасности	Валовый выброс загрязняющих веществ, тыс. т/год
Метан		(50)	-	0,9263
Этилмеркаптан		5х10-5		0,16х10-4

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.

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

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, определяется по формуле

G_г = g · f · W_кр ·ρ_г^отв · 1000, г/сек; (5.2)

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

f – площадь отверстия, определяется по формуле:

f = n · π · d · s, м² (5.3)

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, определяется по формуле

, м/с, (5.4)

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, определяется по формуле:

кг/м³, (5.5)

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.

f1 = 0,5 · 3,14 · 0,057 · 0,001 = 0,000089

f2 = 0,5 · 3,14 · 0,076 · 0,001 = 0,00012

f3 = 0,5 · 3,14 · 0,089 · 0,001 = 0,00014

f4 = 0,5 · 3,14 · 0,108 · 0,001 = 0,00017

f5 = 0,5 · 3,14 · 0,159 · 0,001 = 0,00025

f6 = 0,5 · 3,14 · 0,219 · 0,001 = 0,00034

G_г.1 = 0,97 · 0,000089 · 385,36 ·3,27· 1000 = 108,78

G_г.2 = 0,97 · 0,00012 · 385,36 ·3,27· 1000 = 146,68

G_г.3 = 0,97 · 0,00014 · 385,36 ·3,27· 1000 = 170,08

G_г4 = 0,97 · 0,00017 · 385,36 ·3,27· 1000 = 206,52

G_г.5 = 0,97 · 0,00025 · 385,36 ·3,27· 1000 = 303,71

G_г.6 = 0,97 · 0,00034 · 385,36 ·3,27· 1000 = 413,05

Расход газа L расчитывается по формуле

L = W_кр · f, м³/сек; (5.6)

L₁ = 385,36 · 0,000089 = 0,034

L₂ = 385,36 · 0,00012 = 0,046

L₃ = 385,36 · 0,00014 = 0,065

L₄ = 385,36 · 0,00025 = 0,096

L₅ = 385,36 · 0,00025 = 0,096

L₆ = 385,36 · 0,00034 = 0,131

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

G_од = 0,016 · L, г/сек; (5.7)

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

G_од.1 = 0,016 · 0,034 = 0,000544

G_од.2 = 0,016 · 0,046 = 0,000736

G_од.3 = 0,016 · 0,054 = 0,000864

G_од.4 = 0,016 · 0,065 = 0,00104

G_од.5 = 0,016 · 0,096 = 0,001536

G_од.6 = 0,016 · 0,131 = 0,002096