Лабораторна робота 5 визначення якості викидів в атмосферу через факели нафтопереробних заводів

Вступ

Метою даної лабораторної роботи є вивчення екологічних наслідків спалювання факельних газів та набуття навиків практичного розрахунку якості викидів в атмосферу на прикладі спалювання факельних газів нафтопереробних заводів.

Основні положення

Призначення факелів – перетворення шкідливих горючих речовин за рахунок спалювання в пасивні форми та продукти. На нафтопереробних підприємствах для спалювання факельних газів застосовують факельні пристрої з звичайним спалюванням (коли в полум’ї присутній дим) та з бездимним спалюванням (для цього при спалюванні в систему газ-повітря подають визначену кількість пари). Факельні пристрої для бездимного спалювання після припинення подачі пари експлуатуються як факельні пристрої із звичайним спалюванням. Крім того, на заводах не завжди витримуються співвідношення газ-пара для забезпечення бездимного спалювання факкельних газів, що спричиняє викиди і забруднення атмосфери шкідливими продуктами нафтопереробки і необхідність контролю якості викидів. Визначення викидів речовин в атмосферу через факел досить складне через неможливість безпосереднього відбору проби продуктів згоряння на аналіз. Тому в основу визначення кількості викидів шкідливих речовин в атмосферу з продуктами згоряння факелів прийнятий розрахунковий метод та експериментальні дані, одержані на пілотних установках.

Методика визначення.

1. Для заданого складу факельного газу (вміст неграничних вуглеводнів) по наведеному на рис.5.1 графіку визначення необхідної кількості пари G_пф, потрібної для забезпечення бездимного згоряння, визначається відношення (n) кількості фактично поданої пари G_пф до необхідної кількості пари G_пн (кг_пари/кг_газу):

(5.1)

2. Визначити питоме значення шкідливих викидів в атмосферу з продуктами згоряння факелу за емпірично встановленими формулами 5.2 – 5.4

– викиди сажи (5.2)

– викиди СО (5.3)

– викиди вуглеводнів (5.4)

Кількість SO₂в продуктах згоряння факела приймається рівною подвійній кількості сірки в газі, що спалюється.

Рисунок 5.1 – Залежність відношення водяної пари до спаленого газу при бездимному спалюванні від вмісту неграничних вуглеводнів

Приклад розрахунку

Вихідні дані. Визначити кількість шкідливих викидів в атмосферу з продуктами горіння факелу, облаштованого пристроєм для бездимного спалювання газу. На факел поступає 24 т/добу газу низького тиску такого складу:

Таблиця 5 – Викиди в атмосферу від горіння факелу

Сполука	%, мас	%,об.	Сполука	%,мас	%,об
Н2	0,7	12.8	С4Н8	7,2	4,65
СН4	6,2	14,1	С3Н8	27.6	17,26
С2Н6	9,5	11,4	С5+В	11,0	5,7
С3Н8	14,4	11,88	Н2S	10,0	10,5
С4Н10	13,4	11,63

Густина газу дорівнює 1,249 г/см³. Вміст неграничних вуглеводнів становить 20,8 %. Газ поступає рівномірно по 1т/год. На протязі 3 годин пара для спалювання не подавалась, а на протязі 1 години пара подавалася в кількості 30% від необхідної кількості відповідно до рис.5.1, тобто n=0,3.

Розрахунок.

1. Визначаємо об'єм газів, що спалюється за одну годину за розрахунком:

Vг = 1000/1,249 = 800м³.

2. На протязі 3 годин факел працював як пристрій із звичайним спалюванням газу. За цей час спалено газу:

800 3 = 2400м3.

Значення n=0, так як пара не подавалася на факел.

Питоме значення викидів шкідливих речовин згідно рівнянь 5.2-5.4 становить:

Gсаж = 175 г/м3; GСО = 57 г/м3; Gвугл = 15 г/м3.

Викиди шкідливих речовин в атмосферу за 3 години:

Сажа	175 2400/1000 = 420 кг
СО	57 2400/1000 = 136 кг
Вуглеводні	15 2400/1000 = 36 кг
SO2	3000 10 2/1000 = 600 кг

3. За період роботи факелу при низькому розході пари спалено газу:

Vг = 1000/1,249 = 800м³

Питоме значення викидів шкідливих речовин згідно рівнянь 5.2-5.4:

Викид шкідливих речовин в атмосферу за 1 годину:

Сажа	58,3 800/1000 = 46,6 кг
СО	19 800/1000 = 15,2 кг
Вуглеводні	5,0 800/1000 = 4,0 кг
SО2	1000 10 х 2/1000 = 200,0 кг

4. Решта часу доби факел працював бездимно. Викиди SО₂ складають

1000 20 10 2/100 = 4000 кг.

5. Всього за добу роботи факелу викиди в атмосферу складають:

Сажа	420 + 46,6 = 466,6 кг
СО	136 + 15,2 = 151,2 кг
Вуглеводні	36 + 4 = 40 кг
SО2	600 + 200 + 4000 = 4800кг

Порядок виконання роботи

1. Одержати вихідні дані для проведення розрахунку якості викидів в атмосферу через факели.

2. Визначити по даних та рис.5.1 значення n - відношення кількості фактично поданої пари до необхідної кількості пари для бездимного спалювання.

3. Визначити питоме значення шкідливих викидів в атмосферу за допомогою рівнянь 5.2-5.4.

4. Визначити об’єм викидів в атмосферу в умовах спалювання факельного газу без подачі пари.

5. Визначити об’єм викидів в атмосферу в умовах спалювання при недостатній кількості подачі пари.

6. Визначити об’єм викидів в атмосферу в умовах бездимного спалювання.

7. Визначити загальний об’єм викидів в атмосферу за добу при спалюванні факельних газів.

Варіантність роботи

Кожному студенту видається індивідуальне завдання для проведення розрахунків по визначенню якості викидів в атмосферу при спалюванні факельних газів.

Контрольні питання

1. В чому полягає екологічна небезпека спалювання факельних газів?

2. В яких технологічних режимах спалюються факельні гази?

3. Який технологічний режим спалювання є більш шкідливим для атмосферного середовища (менш шкідливим) і чому?

4. Що характеризує параметри n, G_саж, G_СО, G_вугл?

5. Як розраховуються добові викиди в атмосферу при спалюванні факельних газів в різних режимах горіння факелу?