СТО Газпром 11-2005 «Методические указания по расчету валовых выбросов углеводородов (суммарно) в атмосферу в ОАО Газпром»

, расходуемого на
опорожнение и продувку технологического оборудования

8.1 Расчет объемов газа, выделившегося
в атмосферу при остановке и расходуемого при пуске аппарата, участка
газопровода или технологической установки

При проведении
планово-предупредительного и текущего ремонта с целью очистки внутренней
полости и улучшения работы технологического оборудования производят сброс газа
в факельную систему или в атмосферу. Суммарный объем газа, выделившегося в
атмосферу при остановке и расходуемого при пуске аппарата, участка газопровода
или технологической установки в целом, V,м3, состоит из трех составляющих

V = V1
V2 V3,                                                                                                                  (8.1)

где V1 – объем газа, сбрасываемого на факел или
свечу для предварительного опорожнения технологического оборудования при
подготовке его к продувке, м3;

V2 – объем газа, выдуваемого на факел или свечу
при продувке технологического оборудования инертным газом, м3;

V3 – объем газа, затраченного на вытеснение инертного газа из продутого
оборудования и выдуваемого на факел или свечу, м3.

8.1.1 Объем газа, стравливаемого
на факел или свечу при опорожнении от газа высокого давления технологических
аппаратов (в том числе компрессоров) или установок в целом, включая промысловые
коммуникации, V1,
м3, вычисляют по формуле (7.1),
имеющей вид

                                                                                                (8.2)

где Vгеом – геометрический объем опорожняемого участка, м3;

Рн, Рк- соответственно
абсолютное давление газа перед началом и после опорожнения, кг/см2;

Zн,Zк – соответственно коэффициент
сжимаемости газа перед началом и после опорожнения при Рни Рк;

0,995 – эмпирический
коэффициент, см2/кг.

8.1.2 Объем газа, расходуемого
на продувку технологического оборудования инертным газом, V2, м3, вычисляют по формуле (7.11), имеющей вид

                                                                                        (8.3)

где Vгеом- геометрический объем продуваемого участка, м3;

T1 – средняя температура газа при продувке, К;

Р1, Р2 – соответственно давление газа в начале и
конце продувки, кг/см2;

Z1,Z2 – соответственно
коэффициент сжимаемости газа в начале и конце продувки;

п – количество технологических операций
(кратность продувки, обеспечивающая требования безопасной эксплуатации
аппаратуры и оборудования);

283,6 – эмпирический коэффициент,
см2×К/кг.

8.1.3 Объем газа, затраченного
на вытеснение инертного газа из продутого технологического оборудования и
выдуваемого на факел или свечу, V3, м3,
вычисляют по формуле (7.12),
имеющей вид

V3 = 283,6×Vгеом×Pp×Tc/(Pc×Tp×Z)

где Vгеом – геометрический объем продуваемого участка, м3;

Рр – рабочее давление газа до вытеснения инертного
газа, кг/см2;

Тс – температура газа при стандартных условиях (Тс
= 293,15 К);

Рс – давление газа при стандартных условиях (Рс= 0,1013 МПа);

Тр – рабочая температура газа до вытеснения
инертного газа, К;

Z – коэффициент
сжимаемости газа при рабочих параметрах;

283,6 – эмпирический
коэффициент, см2×К/кг.

8.2 Расчет объема газа, расходуемого
на продувку аппаратов с жидкостью

Объем газа, расходуемого на
продувку аппаратов с жидкостью с целью ее вытеснения, ,м³, вычисляют в соответствии с РД
153-39.0-111 [1]
по формуле                                                                                                                             (8.5)

где F – площадь сечения трубки, по которой
сливается жидкость, м2;

Рср – среднее давление газа в аппарате, кг/см2;

t –
продолжительность однократной продувки, с;

Vж – объем жидкости, слитой из аппарата, м3;

Г – газовый фактор жидких продуктов
(количество газа, растворенного в жидкости, т.е. объем газообразных
углеводородов, выделившихся из 1 м3 сливаемой жидкости), м3/м3;

3,23 – эмпирический коэффициент,
м×см2/кг×с.

Величину Г определяют,
исходя из состава жидкости в дренажной емкости, либо в лаборатории, либо
расчетом на ЭВМ. Приближенную величину Г сырого конденсата вычисляют по
формуле

Г = K×(Pp/Z),                                                                                                                         (8.6)

где К – коэффициент,
равный 0,96×10-5 нм3/м3×Па;

Рр – рабочее давление продувки, Па;

Z – коэффициент
сжимаемости газа (на практике, для приближенных расчетов потерь газа дегазации
допускается применять Z =
0,95).

8.3 Расчет объемов газа, расходуемого
на технологические нужды компрессорного цеха

Суммарный объем газа,
расходуемого на технологические нужды КЦ, Vкц, м3, вычисляют по формуле

Vкц = Vnyск Vост Vnр,                                                                                                         (8.7)

где Vnyск – объем газа, расходуемого на запуск ГПА, м3;

Vост- объем газа, стравливаемого при остановке ГПА, м3;

Vnр – объем газа, расходуемого на обслуживание
установки очистки газа, м3.

8.3.1 Объем газа, расходуемого
на запуск ГПА и выбрасываемого в атмосферу, Vnyск,включает в себя потребность газа для работы пусковой расширительной
турбины турбодетандера (по данным технических условий или технических заданий),
усредненное количество газа для продувки контура нагнетателя и усредненные
затраты импульсного газа для работы кранов.

Численные значения количеств
природного газа, необходимых для одного запуска эксплуатируемых на объектах
дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром» ГПА и выбрасываемого в атмосферу,
полученные на основе опытно-статистических данных, приведены в таблице Б.1
(приложение Б).

Газ, расходуемый на остановку
ГПА, Vост, стравливается через свечи из контура
нагнетателя. Усредненные данные геометрического объема контура нагнетателя и
количества стравливаемого газа для некоторых типов ГПА при рабочих давлениях в
газопроводе 5,6 и 7,6 МПа приведены в таблице Б.

8.3.2 Объем газа, стравливаемого
из контура нагнетателя при остановке ГПА, Vост, м3, вычисляют по формуле

                                                                              (8.8)

где Vгеом- геометрический объем контура нагнетателя и технологических
коммуникаций (определяется из проекта), м3;

Р1, Р2 – соответственно давление газа на входе и
выходе нагнетателя, МПа;

T1, Т2 – соответственно
температура газа на входе и выходе нагнетателя, К;

Z1,Z2 – соответственно коэффициент
сжимаемости газа при Р1,T1 и Р2, Т2;

Рс = 0,1013 МПа;

Тс = 293,15 К.

Численные значения количеств
природного газа, выбрасываемого в атмосферу при остановке эксплуатируемых ГПА,
полученные на основе опытно-статистических данных, приведены в таблице Б.3
(приложение Б).

8.3.3 Объем газа, расходуемого
на обслуживание установки очистки, Vпр,включает в себя
объем газа, стравливаемого из коммуникаций и аппаратов (пылеуловителей,
фильтров и др.) и объем газа, расходуемого на их продувку.

На примере продувки
установки очистки при условиях: расход при продувке – 8 м3/с, время
продувки – 30 с, рабочее давление в газопроводе – 5,6 МПа, продувка
осуществляется одновременно из всех аппаратов установки через общий коллектор,
вычислено, что объем газа, расходуемого на продувку установки очистки,
составляет 240 м3.

При другом давлении пересчет
объема газа, расходуемого на обслуживание установки очистки, Vnp,м3, производят по формуле

Vnp = P×240/5,6.                                                                                                                    (8.9)

8.3.4 Годовой объем газа,
расходуемого на технологические нужды КЦ и выбрасываемого в атмосферу, Vкц,м3, вычисляют в соответствии с технологическим
регламентом [3]
по формуле

                                                                                 (8.10)

где b – число работающих ГПА в цехе;

Кп – наработка на 1 пуск-остановку, ч (принимается
по среднестатистическим данным парка газотурбинных ГПА: Кп = 250
ч);

8760 – количество часов в 365
сут.

8.3.5 Для определения объемов выбросов
углеводородов в атмосферу проектируемых и реконструируемых КЦ можно
использовать нормативы выбросов природного газа в атмосферу, приведенные в РД
153-39.0-112-2001 [4].

Расчетно-аналитическим методом с
использованием паспортных характеристик эксплуатируемых на объектах ГПА и
опытно-статистических данных о действительных выбросах в атмосферу и утечках природного
газа в различных регламентированных условиях

эксплуатации получены
индивидуальные нормы (нормативы) выбросов газа в атмосферу для различных типов
ГПА, имеющие место в результате:

– технологических операций – , кг у.т./кВт×ч (м³/кВт×ч);– утечек природного газа – , кг у.т./кВт×ч (м³/кВт×ч).

Нормативы выбросов и утечек
природного газа при эксплуатации КЦ по типу ГПА приведены в таблице Б.4
(приложение Б).

При использовании в расчетах
данных таблицы Б.4
(приложение Б)
необходимо учитывать величину расчетного давления газопровода следующим
образом:

                                                                                                                   (8.11)                                                                                                                  (8.12)

где Кр – коэффициент
влияния давления газа:

при 5,5 МПа (56 кг/см2)
Кр=1,0

при 7,45 МПа (76 кг/см2)
Кр = 1,36

при 8,35 МПа (85 кг/см2)
Кр = 1,52

8.4 Расчет объема газа, сбрасываемого в
атмосферу при регенерации или замене адсорбента и катализатора

При регенерации или замене
адсорбента и катализатора в адсорберах и реакторах происходит сброс газа,
оставшегося в аппарате после отключения его из работы для указанных целей, в
атмосферу или в факельную систему.

Объем газа, сбрасываемого в
атмосферу при регенерации или замене адсорбента (катализатора) на одном
объекте, Vpeг, м3, вычисляют в соответствии с РД 51-120 [5]
по формуле

Vpeг = SVpeгi,                                                                                                                          (8.13)

где Vpeгi – объем сбрасываемого газа при регенерации или замене адсорбента
(катализатора) в i-м
адсорбере (реакторе) на одном объекте в рассматриваемый период времени, м3.

Величину Vpeгi,приведенную к стандартным условиям, вычисляют по формуле

                                                                                               (8.14)

где Рсбр-
абсолютное давление в адсорбере (реакторе) i-го вида, при котором начинается сброс
оставшегося газа, МПа;

Vадс – объем газа в адсорбере (реакторе) i-го вида, м3;

Тсбр – температура газа в начале сброса, К;

Zсбр – коэффициент сжимаемости газа при Рсбри Тсбр;

bi – число адсорберов (реакторов) i-го вида на одном объекте;

ni –
количество перезасыпок адсорбента (катализатора) в одном адсорбере (реакторе) i-го вида в расчетном периоде;

2894 – коэффициент, равный Тс/Рс
= 293,15/0,1013 К/МПа.

Объем газа, заполняющего
адсорбер (реактор), Vадс,м3,
вычисляют как разность между геометрическим объемом аппарата, Van,м3, и истинным объемом
рабочего продукта (адсорбента или катализатора), Vnpoд,м3, по формуле

Vадс = Van – Vnpoд.

8.5 Расчет объема газа, расходуемого
на заправку и работу метанольного устройства

Объем природного газа,
расходуемого на заправку и работу метанольного устройства, Vмет, м3, вычисляют в соответствии с РД 153-39.0-111 [1]
по формуле

Vмет = 1,11×Vгеом×Pмет,                                                                                                          (8.16)

где Vгеом – геометрическая емкость одной метанольницы, м3;

Pмет – давление газа при работе метанольного устройства, кг/см2;

1,11- эмпирический коэффициент,
см2/кг.

Валовый выброс природного газа
при заправке метанольных устройств Ммет,т/год, вычисляют по формуле

Ммет = Vмет×r×b×n×10-3,                                                                                                           (8.17)

где r – плотность газа, кг/м3;

b – количество работающих метанольных устройств;

п – количество заправок в течение года;

10-3 – коэффициент
пересчета “кг” в “т”.

Пример – Определить валовый выброс природного газа
при заправке метанольных устройств.

Исходные данные: Объем одной
метанольницы Vгеом= 0,4 м3.

Давление газа при работе метанольницы Рмет
= 30 кг/см2. Плотность газа r = 0,68 кг/м3 Количество
работающих метанольных устройств b = 9. Количество заправок каждого из
метанольных устройств в течение года п = 48.

Решение: Расчет расхода
природного газа на заправку и работу одной метанольницы производят по формуле (8.16)

Vмет
= 1,11×Vгеом×Pмет = 1,11×0,4×30 = 13,32 м3

Расчет валового выброса
природного газа при заправке метанольных устройств производят по формуле (8.17)

Ммет
= Vмет×r×b×n×10-3
= 13,32×0,68×9×48×10-3  = 3,913 т/год

8.6 Расчет объемов газа, расходуемого
при отборе проб для аналитического контроля

При аналитическом контроле
производства отбирают пробы газообразных, сжиженных и жидких продуктов. Отбор
проб проводят периодически, для разовых (лабораторных) анализов или постоянно
при непрерывном контроле.

При проведении разовых
(лабораторных) анализов объем расходуемого газа слагается из объема газа,
затраченного на продувку пробоотборной линии с пробоотборником и объема
пробы, отбираемой в пробоотборник.

При работе приборов на потоке соединительная линия от точки отбора до
прибора постоянно продувается анализируемым продуктом в атмосферу.

Расчеты объемов газов, расходуемых при аналитическом контроле,
производят в соответствии с РД 51 -120 [5].

8.6.1 Объем газа (масса конденсата), расходуемого при отборе проб для
аналитического контроля на технологическим объекте Vaн(Gaн),
м3 (кг), вычисляют по формулам:

Vaн = SVлаб SVпот;                                                                                                            (8.18)

(Gaн = SGлаб SGпот),                                                                                                         (8.19)

где Vлаб(Gлаб) – объем газа (масса конденсата),
расходуемого при отборе проб для лабораторного анализа газообразных, сжиженных
и жидких сред, м3 (кг);

Vпот(Gпот) – объем газа (масса конденсата),
расходуемого при работе i-го
прибора на потоке, м3 (кг).

8.6.2 Объем газа (масса конденсата), расходуемого при отборе проб для
лабораторного анализа Vлаб(Gлаб),м3 (кг),
вычисляют по формулам:

Vлаб =1,3×(V1 V2)×ni;

(Gлаб = 1,3×(G1
G2)×ni)

где 1,3 – поправочный коэффициент на поверочный анализ;

V1, (G1) – объем (масса) продукта, расходуемого на
продувку анализной линии и пробоотборника перед отбором пробы, м3
(кг);

V2,
(G2)
– объем (масса) одной отбираемой пробы, м3 (кг);

ni – количество анализов i-го вида в расчетный период
согласно графику аналитического контроля.

Объем газа, расходуемого на продувку анализной линии и пробоотборника, V1,м3, вычисляют по формуле

V1 =10,2×A×F×P×(t/ÖТ )

где А – коэффициент, зависящий от молекулярной массы газа,
определяют по таблице 8.1;

F – площадь
продувочного сечения вентиля на пробоотборном штуцере при заданной степени
открытия вентиля j,м2 (величина F для игольчатого вентиля
ВИ-160 находят по таблице 8.2);

Р – абсолютное давление газа в месте отбора пробы, МПа;

t – продолжительность одной продувки, с;

Т – температура среды в месте отбора пробы, К;

10,2 – эмпирический коэффициент, м×К0,5/МПа×с.

Таблица 8.1 – Зависимость коэффициента А от
молекулярной массы газа тi

Таблица 8.2 – Значения Fдля
игольчатого вентиля ВИ-160 (Ду 6, 15, 20 мм) при заданной
степени открытия j

Объем одной пробы
газа, отбираемого в пробоотборник, V2,м3,
приведенный к стандартным условиям, вычисляют по формуле

                                                                                                         (8.23)где  – геометрический
объем пробоотборника для i-го вида анализа, м³;

Р – давление газа, МПа;

Т – температура газа, К;

2894 – коэффициент, равный Тс
/ Рс = 293,15 / 0,1013 К/МПа.

8.6.3 При отборе проб сжиженных
газов массу продукта, расходуемого на продувку пробоотборной линии и
пробоотборника Gcж,кг, вычисляют по формуле

                                                                                               (8.24)

где а – коэффициент
расхода продувочного вентиля при заданной степени его открытия j(величина
а для игольчатого вентиля ВИ-160 находится по таблице 8.3);

F- площадь сечения пробоотборного
штуцера, м2;

t – продолжительность
одной продувки, с;

DР – разность давлений газа до и после
продувочного вентиля, МПа;

rпб- плотность анализируемого продукта при рабочих параметрах, кг/м3;

447 – эмпирический коэффициент,
кг2/с×МПа0,5м1,33

Таблица 8.3 – Значение коэффициента расхода а игольчатого вентиля
ВИ-160 в зависимости от степени его открытия j

Если количество
сжиженных газов на продувку пробоотборной линии необходимо выразить в объемных
единицах, Vcж,м3, то расчетная формула имеет вид

                                                                                                              (8.25)

где Gcж – масса одного
кмоля сжиженного газа, отбираемого для анализа, кг;

10013 – коэффициент, равный 447×22,4 (22,4 – объем одного кмоля газа при
стандартных условиях).

Массу одной пробы сжиженного
газа , кг, вычисляют по формуле                                                                                                                     (8.26)

где Vпб – объем пробы в пробоотборнике, м3.

Объем одной пробы сжиженного
газа , м³, приведенный к стандартным условиям,
вычисляют по формуле                                                                                                   (8.27)

8.6.4 При отборе проб жидких продуктов
массу продукта, расходуемого на продувку, Gж,кг, вычисляют по формуле (8.25) или по формуле

                                                                                                                  (8.28)где  вычисляют по формуле (8.26).

8.6.5 При работе аналитического
прибора на потоке объем расходуемого газа Vnoт,м3, вычисляют по формуле

                                                                               (8.29)

где А – коэффициент,
зависящий от молекулярной массы газа (определяют по таблице 8.1);

F- площадь проходного сечения вентиля арматуры
на линии сброса газа в атмосферу при заданной степени открытия вентиля j, м2
(определяют по таблице 8.2);

Р – абсолютное давление газа перед арматурой на
линии сброса в атмосферу, МПа;

t –
продолжительность расчетного периода, ч;

Т – температура газа перед арматурой на линии
сброса в атмосферу, К;

Q – расход газа на
прибор, м3/ч (берется по паспортным данным);

36710 – эмпирический
коэффициент, м×К0,5/МПа×ч.

8.6.6 В случае, когда в паспорте
приводится общий расход анализируемого продукта на продувку анализной линии и
на прибор, объем затраченного газа Vaн.i, м3, вычисляют по формуле

Vaн.i = V×t,                                                                                                                             (8.30)

где V – общий расход анализируемого продукта на продувку анализной линии и на
прибор, м3/ч.

8.7 Расчет объемов газа, расходуемого
при обслуживании КИП и А

Для обеспечения исправности контрольно-измерительных
приборов и системы автоматики (КИП и А) и достоверности их показаний проводится
периодическая продувка газом соединительных линий приборов.

Объемы газа, расходуемого при
эксплуатации КИП и А, систем автоматики и телемеханики (например,
пневмокранов), определяют по паспортным данным заводов-изготовителей, а при их
отсутствии – по опытным данным, на основе замеров по 4-5 однотипным приборам и
устройствам, результаты которых оформлены специальным актом с указанием в нем
удельного расхода газа за одну операцию, среднего количества таких операций в
месяц, квартал, год и соответственно – расход газа за это время.

Объем газа (масса конденсата),
расходуемого при обслуживании КИП и А на определенном объекте VКИП(GКИП)

                                                                                                                   (8.31)                                                                                                              (8.32)

где VКИПi(GКИПi) – расход газообразных (сжиженных, жидких) сред при
обслуживании i-го
прибора, м3 (кг);

b – количество приборов на газообразных
(сжиженных, жидких) средах.

Объем газообразных продуктов,
расходуемых при продувке соединительных линий i-го прибора, VКИПi,м3, вычисляют по формуле (8.22), имеющей вид

                                                                            (8.33)

где Аi – коэффициент, зависящий от природы газообразных углеводородов
(определяют по таблице 8.1);

Fi- площадь
продувочного сечения вентиля в зависимости от степени открытия вентиля j, м2 (определяют по таблице 8.2);

Рi – абсолютное давление газа перед продувочным вентилем, МПа;

Тi – рабочая температура газа в аппарате, К;

ti – продолжительность одной продувки, с;

bi –
количество продуваемых линий i-го прибора;

ni –
количество продувок i-го
прибора в расчетном периоде;

10,2 – эмпирический коэффициент,
м×К0,5/МПа×с.

8.8 Расчет объема газа, расходуемого
при работе силовых пневмоприводов кранов

Объем газа, расходуемого при
работе силовых пневмоприводов кранов, работающих на природном газе, Vпн,м3, вычисляют по формуле

                                                                                                            (8.34)

где Vi – объем газа,
стравливаемого в атмосферу из i-го пневмопривода крана на одно срабатывание привода крана, м3 (определяют
по таблице 8.4);

ni –
среднее количество срабатываний привода крана за расчетный период времени;

Кинт – средний коэффициент интенсивности (частоты)
переключений данного типа и диаметров кранов за расчетный период.

Расход газа при работе приводов
пневмокранов уточняется по паспортным данным кранов.

Таблица 8.4 – Расход газа при работе пневмоприводов кранов

8.9 Расчет объемов
газа, расходуемого при настройке и проверке работоспособности
предохранительных клапанов

8.9.1 Объем газа, расходуемый при
настройке предохранительных клапанов ГРС с выпуском газа в атмосферу, ,м³,
вычисляют по формуле                                                                                                                      (8.35)

где Q- часовая производительность нитки или всей ГРС, м3/ч;

t – время настройки
предохранительного клапана, мин;

60 – коэффициент пересчета
“ч” в “мин”.

8.9.2 Объем газа, расходуемого
на проверку работоспособности предохранительного клапана, , м³, вычисляют в соответствии с РД 153-39.0-111 [1]
по формуле                                                                              (8.36)

где Fкл – площадь сечения
клапана, м2;

kкл – коэффициент расхода газа клапаном (берется
по паспортным данным);

Р, T – соответственно рабочие давление и
температура газа, МПа и К;

Z – коэффициент
сжимаемости газа;

tкл – время срабатывания предохранительного
клапана, с;

n – количество проверок
за расчетный период;

37,3 – эмпирический коэффициент,
м×К0,5/МПа×с.

Ыбросы природного газа в атмосферу при эксплуатации гпа

аблица
Б.1 – Объем выбросов природного газа в атмосферу при пуске ГПА [15]

аблица Б.2 – Усредненные значения
геометрических объемов контуров и расхода газа при остановке ГПА [15]

аблица Б.3 – Усредненные объемы выбросов
природного газа в атмосферу при остановке ГПА [15]

аблица Б.4 – Нормативы выбросов природного
газа в атмосферу при эксплуатации ГПА [15]