ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ» ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ СТО ГАЗПРОМ 2-3.5-038-2005 Общество с ограниченной ответственностью Общество с ограниченной ответственностью СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И Дата введения - 2005-12-15 Предисловие 1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ». 2 ВНЕСЕН Департаментом по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром». 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением ОАО «Газпром» от 30 августа 2005 г. № 205. 4 ВВОДИТСЯ ВЗАМЕН РД 51-164-92 «Временная инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях». ВведениеИнструкция является переработанным и дополненным изданием РД 51-164-92 «Временная инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях» с учетом: - многолетнего опыта использования РД 51-164-92; - требований ГОСТ Р ИСО 11042-1-2001. Установки газотурбинные. Методы определения выбросов вредных веществ; - современной номенклатуры газотурбинных газоперекачивающих агрегатов. Стандарт разработан авторским коллективом ООО «ВНИИГАЗ» в составе: к.т.н. В.А. Щуровский, к.т.н. Ю.Н. Синицын, А.В. Черемин, В.И. Корнеев, Г.С. Степанова (лаборатория газотурбинной техники и технологии); к.т.н. Г.С. Акопова, Л.В. Шарихина, Н.Ю. Круглова (лаборатория защиты окружающей среды). 1 Область примененияНастоящий стандарт предназначен для определения показателей выброса вредных (загрязняющих) веществ, содержащихся в отработавших (выхлопных) газах газотурбинных установок (ГТУ), и оценки их соответствия требованиям нормативных документов. Стандарт предназначен для организации и проведения периодических экологических испытаний газотурбинных установок на объектах дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром». Стандарт рекомендуется использовать при проведении приемочных испытаний новых типов газотурбинных установок, а также оценки эффективности модернизаций газотурбинных установок в целях снижения выбросов загрязняющих веществ. Примечание - Технические условия (ТУ) по перечню ГПА и ГТУ (двигателей) данного СТО находятся в ООО «ВНИИГАЗ». 2 Нормативные ссылкиВ настоящем документе использованы ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 5542-87 Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового хозяйства. Технические условия. ГОСТ 28775-90 Агрегаты газоперекачивающие с газотурбинным приводом. Общие технические условия. ГОСТ Р ИСО 11042-1-2001 Установки газотурбинные. Методы определения выбросов вредных веществ. СТО ГАЗПРОМ-2005 Каталог удельных выбросов вредных веществ газотурбинных газоперекачивающих агрегатов. Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку. 3 Термины, определения и сокращенияВ настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями, условные обозначения основных расчетных параметров и сокращения. 3.1 Термины и определения 3.1.1 концентрация Сi, мг/м3: Масса компонента i, содержащаяся в 1 м3 сухого отработавшего газа при 0 °С и 0,1013 МПа (ГОСТ Р ИСО 11042-1). 3.1.2 приведенная концентрация , мг/м3: Приведенная к 15 % содержания кислорода (по объему) масса компонента i, содержащаяся в 1 м3 сухого отработавшего газа при 0 °С и 0,1013 МПа и вычисляемая по формуле , (3.1) где О2 - объемная концентрация кислорода в осушенном отработавшем газе, %. 3.1.3 мощность выброса Мi, г/с: Массовое количество выброса компонента i с отработавшими газами в единицу времени, вычисляемое по формуле , (3.2) где Q2 - объемный расход сухих отработавших газов газотурбинной установки при 0 °С и 0,1013 МПа, м3/с. 3.1.4 параметры номинального режима газотурбинных газоперекачивающих агрегатов: Параметры при номинальной мощности по ТУ и стандартных станционных условиях: температуре воздуха на входе в двигатель + 15 °С, барометрическом давлении 0,1013 МПа, относительной влажности 60 %, с учетом гидравлических сопротивлений входного и выходного трактов, без технологических отборов воздуха, при отсутствии утилизационного теплообменника (ГОСТ 28775). Примечания: 1 Параметры номинального режима газотурбинных газоперекачивающих агрегатов приведены в таблице А.1 (Приложение А), СТО ГАЗПРОМ, 2005. 2 Для других типоразмеров газотурбинных установок, а также при их модернизации параметры номинального режима определяются технической документацией (техническим заданием, техническими условиями, техническими спецификациями и др.), утвержденной в установленном порядке. 3.2 Сокращения В(З)В - вредное (загрязняющее) вещество; ГПА - газоперекачивающий агрегат; ГТУ - газотурбинная установка; КПД - коэффициент полезного действия; КС - камера сгорания; НД - нормативный документ; СТ - силовая турбина; ТВД - турбина высокого давления. 4 Основные положения4.1 Стандарт разработан применительно к использованию переносных газоанализаторов типа «Testo», «IMR», «ДАГ» [1] и других газоанализаторов, а также при использовании методов анализа проб продуктов сгорания, обеспечивающих требования ГОСТ Р ИСО 11042-1. 4.2 В качестве топливного газа ГТУ используют природный газ, перекачиваемый по газопроводам и подаваемый потребителям по ГОСТ 5542, который практически не содержит соединений серы. Поэтому при измерении концентрации ангидрида серы (SО2) получают значения, близкие к нулю, и данный компонент не является предметом контроля и учета в номенклатуре В(З)В. 4.3 Камеры сгорания современных ГТУ (КПД 98,5 - 99,5 %) обеспечивают высокий уровень полноты сгорания топлива. Поэтому содержание несгоревших углеводородов (в частности, метана), как правило, находится в пределах точности средств измерения. Концентрацию несгоревших углеводородов в отработавших газах определяют по ПНД Ф 13.1:2.26-99 [2] либо по другой методике количественного химического анализа, утвержденной в установленном порядке. 4.4 Основными компонентами продуктов сгорания для контроля являются оксиды азота и оксид углерода. Концентрацию оксидов азота NOx определяют как сумму оксида азота NО и диоксида азота NО2 в пересчете на NО2 (ГОСТ Р ИСО 11042-1). Допускается принимать содержание диоксида азота NО2 в сумме оксидов азота NOx в отработавших газах на срезе выхлопной трубы (шахты) 10 % для регенеративных ГТУ и 5 % для безрегенеративных ГТУ. 4.5 Номинальные значения концентраций и мощности выбросов оксидов азота NOx близки (в пределах 5 %) к максимальным значениям этих параметров на всех возможных эксплуатационных режимах. 4.6 Номинальные значения концентрации и мощности выброса оксида углерода установлены таким образом, чтобы они были близки к максимальным значениям этих параметров в диапазоне эксплуатационных нагрузок от 70 до 100 %. 5 Организация измерений5.1 Подготовку мест для отбора проб отработавших газов производят на остановленном газоперекачивающем агрегате. 5.2 Отбор проб продуктов сгорания производят через отверстия диаметром 12 мм в выхлопной трубе (шахте) ГТУ. 5.3 Сечение отбора проб должно удовлетворять следующим требованиям ГОСТ Р ИСО 11042-1: - представительность отбора проб (как правило, обеспечивают измерением поля концентраций для данного типа ГТУ); - удобство и безопасность проведения отбора проб; - отсутствие эжекции воздуха в отработавших газах. Эксплуатируемый парк ГТУ в основном оснащен местами отбора отработавших газов в соответствии с РД 51-164-92 [3]. Новые агрегаты поставляются со штатным местом отбора проб отработавших газов. Представительная точка отбора, как правило, соответствует глубине размещения зонда от 300 до 500 мм. 5.4 Не допускается отбор проб в сечении выброса отработавшего газа в атмосферу, так как при этом возможно подмешивание к пробе атмосферного воздуха (ГОСТ Р ИСО 11042-1). 5.5 Допускается отбор проб в сечениях до или после регенераторов (рекуператоров) и (или) котлов-утилизаторов при их наличии в составе ГТУ. 5.6 При двухпоточной выхлопной системе (агрегаты типа ГТ-700-5, ГТК-5, ГТ-750-6, ГТК-30, ГТНР-16, ГТК-25ИР, ГТНР-25И) измерения проводятся в каждом выхлопном газоходе, а результаты измерений осредняются. 5.7 Используемый газоанализатор должен иметь действующее свидетельство о поверке и документ, подтверждающий его соответствие требованиям безопасности. 6 Объем и условия проведения измерений; измеряемые параметры6.1 Для оценки соответствия данных содержания В(З)В сухого отработавшего газа нормативным данным должна быть обеспечена возможность работы ГТУ (нагрузка) на рабочих режимах в пределах ограничений, предусмотренных инструкцией по эксплуатации или по условиям работы газопровода. 6.2 В отработавших газах ГТУ проводят измерения концентраций: - оксидов азота NOх (включая определение соотношения оксида азота и диоксида); - оксида углерода СО; - кислорода О2; - диоксида углерода СО2. Одновременно на режимах испытаний проводят регистрацию основных теплотехнических параметров ГТУ. Типовой перечень измеряемых параметров приведен в таблице Б.1 (Приложение Б). 6.3 Измерения концентраций В(З)В в отработавших газах осуществляют согласно инструкции по эксплуатации используемого газоанализатора. 6.4 Измерения параметров, как правило, проводят на нескольких режимах (не менее трех) в диапазоне нагрузок от 70 % до максимальной, определяемой условиями испытаний. Для оценки текущих параметров выброса В(З)В измерения проводят на штатном эксплуатационном режиме. 6.5 Допускается проведение экстраполяции полученных результатов до номинального режима (испытания при отрицательных температурах и/или незначительном изменении загрузки) с помощью типовой экологической характеристики агрегата. 6.6 Измерения проводят на установившихся режимах, т.е. когда отклонения основных параметров (температуры отработавшего газа и воздуха, частоты вращения) не превышают 1 %, концентрации NO, NО2, СО не превышают ± 2 ppm, О2, СО2 не превышают ± 0,1 %. 6.7 При незначительных отклонениях измеренных концентраций В(З)В от средних значений замеры на одном режиме повторяют не менее трех раз, принимая для дальнейших расчетов их среднеарифметическую величину. В противном случае число необходимых замеров увеличивают (в соответствии с правилами статистической обработки результатов) и случайно выпавшие значения отбрасывают. 7 Обработка результатов измерений7.1 Для каждого режима испытаний результаты измерений концентраций В(З)В приводят к основной единице измерений - мг/м3 - по соотношениям: - диоксид азота NО2: 1 ppm (объемные доли на миллион) = 1 ´ 10- 4 % = 2,053 мг/м3; - оксид азота NO: 1 ppm = 1 ´ 10- 4 % = 1,339 мг/м3; - оксид углерода СО: 1 ppm = 1 ´ 10- 4 % = 1,250 мг/м3. 7.2 Определяют приведенные (15 % О2) концентрации загрязняющих выбросов согласно формуле (3.1). 7.3 Определяют мощность выбросов В(З)В. 7.3.1 Вычисляют коэффициент соотношения сухих и влажных продуктов сгорания , (7.1) где О2 - измеренная концентрация кислорода в пробе, %. 7.3.2 Вычисляют расход сухих отработавших газов на срезе выхлопной шахты (трубы) Q2, м3/с: - для всех типов ГТУ с нерегулируемой силовой турбиной , (7.2) - для ГТУ с регулируемой силовой турбиной (ГТК-10И, ГТК-10ИР, PGT-10, ГТК-25И, ГТК-25ИР, ГТНР-25И(В), ГТНР-25И(С)) , (7.3) где (м3/с) и (МПа) - соответственно, расход отработавших газов и абсолютное давление за осевым компрессором ГТУ на номинальном режиме; Т3 - температура перед компрессором ГТУ на режиме испытаний, К; Ра - барометрическое давление, МПа; Р4 - абсолютное давление за компрессором ГТУ, МПа; Кв - коэффициент соотношения объемных расходов сухого и влажного отработавшего газа; - относительная частота вращения осевого компрессора ГТУ (отношение фактической частоты вращения компрессора к ее номинальной величине); 0,97 - поправка на техническое состояние ГТУ. Погрешность определения расхода отработавших газов по формулам (7.2), (7.3) составляет ± (4 ÷ 6) %. 7.3.3 Вычисляют мощность выброса оксидов азота и оксида углерода согласно формуле (3.2). 7.4 Производят оценку соответствия показателей выбросов требованиям НД. 7.4.1 Строят графические зависимости концентраций оксидов азота ( и ) и оксида углерода ( и ) от температуры отработавших газов, используемой в качестве штатного измерения. Примечание - При необходимости проводят экстраполяцию графиков до температуры, соответствующей номинальной температуре отработавших газов для данного типа ГТУ. Значения номинальных температур отработавших газов Т0шт по типам агрегатов приведены в таблице А.1 (Приложение А). 7.4.2 По графикам = f (Тшт) по величине номинальной температуры отработавших газов Т0шт вычисляют физическую и приведенную концентрацию оксидов азота на номинальном режиме. По графику = f (Тшт) определяют среднее арифметическое значение концентраций и (по трем точкам при максимальном, минимальном и среднем значениях температур отработавших газов в измеренном диапазоне). 7.4.3 Определяется соответствие приведенных концентраций и (по 7.3.2) на номинальном режиме нормативным данным, %, по формуле , (7.4) где - приведенная фактическая концентрация на номинальном режиме; - приведенная номинальная концентрация в соответствии с нормативной документацией данного типа ГТУ (принимается по таблице А.1). Если Кi не превышает ±10 %, то концентрация компонента i-го вредного вещества агрегата соответствует нормам НД и принимается за номинал для данной ГТУ впредь до очередных контрольных испытаний. Если Кi превышает ± 10 %, то при проведении вычислений согласно действующим инструкциям по учету валовых выбросов В(З)В вносят соответствующую корректировку для данного ГПА (или усредненно для цеха). 7.5 Алгоритм и пример обработки измеренных параметров приведены в таблице В.1 и на рисунках В.1 и В.2 (Приложение В) по результатам испытаний агрегата ГПА-Ц-18 на четырех режимах (первый режим в данном случае является текущим штатным режимом). Приложение А(справочное) Таблица А.1 - Номинальные значения показателей ГПА
1) - модернизированная камера сгорания (ОАО «ОРМА», НПП «ЭСТ»/НПФ «Теплофизика») 2) - штатная/малоэмиссионная камера сгорания 3) и 4) - штатная/малоэмиссионная камера сгорания Приложение Б(обязательное) Таблица Б.1 - Типовой перечень измеряемых параметров
Примечание - В качестве штатной точки измерения температуры отработавших газов могут быть использованы сечения перед ТВД, перед или после СТ и др. Приложение В(справочное) Алгоритм и пример обработки результатов испытаний газотурбинного агрегата ГПА-Ц-18Таблица В.1 - Результаты испытаний газотурбинного агрегата ГПА-Ц-18
CN0 - измеренная, C15NOx - приведенная Рисунок В.1 - Концентрация оксидов азота в отработавших газах агрегата ГПА-Ц-18 CCO - измеренная, С15CO - приведенная Рисунок В.2 - Концентрация оксида углерода в отработавших газах агрегата ГПА-Ц-18 Пример - Обработка результатов испытаний газотурбинного агрегата ГПА-Ц-18. Алгоритм и пример обработки измеренных параметров приведены в таблице В.1 и на рисунках В.1 и В.2 по результатам испытаний агрегата ГПА-Ц-18 на четырех режимах (первый режим в данном случае является текущим штатным режимом). Результаты испытаний показывают, что у обследованного агрегата номинальные значения концентраций оксидов азота (рисунок В.1) и оксида углерода (рисунок В.2) составляют, соответственно, 151 и 99 мг/м3. Сравнивая эти значения с данными таблицы А.1 (Приложение А), получаем ; , т.е. обследованный агрегат по приведенным концентрациям оксидов азота и углерода в отработавших газах соответствует показателям НД, приведенным в таблице А.1 (Приложение А). Таким образом, при проведении вычислений выбросов В(З)В номинальные значения оксидов азота и углерода допускается принимать по данным таблицы А.1 (Приложение А). Согласно результатам испытаний газотурбинного агрегата ГПА-Ц-18, приведенным в таблице В.1, мощность выброса на текущем штатном режиме составляет по оксидам азота МNOx = 7,1 г/с и оксиду углерода МCO = 4,4 г/с. Библиография[1] Инструкции по эксплуатации газоанализаторов типа «Testo», «IMR», «ДАГ». [2] Перечень методик выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий. - НИИ «Атмосфера» МПР России, 2001 (в т.ч. ПНД Ф 13.1:2.26-99 «Методика выполнения измерений массовой концентрации предельных углеводородов С1 - С5, C6 и выше (суммарно), в воздухе рабочей зоны и промышленных выбросах методом газовой хроматографии»). [3] РД 51-164-92 «Временная инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях, ВНИИГАЗ».
Ключевые слова: инструкция, выбросы, контрольные измерения, вредные (загрязняющие) вещества, отработавшие (выхлопные) газы, газотурбинные установки ГПА.
СОДЕРЖАНИЕ
|