Проект ГТУ простого циклу потужністю 18 МВт на номінальному режимі для ГПА КС

5.3 Місце аварії залишити без змін, коли це не загрожує потерпілому, або не веде до подальшого розвитку аварійної ситуації.

6. Охорона навколишнього середовища

6.1 Аналіз екологічної небезпеки проектованого об'єкта

Проектований об'єкт (газоперекачуюючий агрегат) призначений для встановлення на компресорній станції магістрального газопроводу та не є незалежною технологічною одиницею. Виходячи з цього оцінку ймовірного негативного впливу його на атмосферне повітря, водяні об'єкти, грунт, рослинний та тваринний світ будемо виконувати в складі 5-и агрегатів (прийнятих як база для порівняння).

В даному розділі дипломного проектування розглядаються два основних ймовірних види забруднення навколишнього середовища:

забруднення атмосферного повітря;

забруднення водних об'єктів;

Виходячи з аналізу обладнання КС, основними джерелами забруднення повітряного басейну, насамперед окислами азоту та вуглецю, а також важких вуглеводнів, є:

газоперекачуючі агрегати;

резервна електростанція;

установки підготовки паливного, пускового та імпульсного газу;

вузли трубопроводної обв'язки КЦ;

склади ГСМ;

вузли підключення КС з шлейфами газопроводу разом з запірно-регулюючою апаратурою.

Ці викиди можна розділити на організовані - через джерела визначеної геометричної форми та неорганізовані - технічні втрати, ненаправлені потоки, наприклад, унаслідок порушення герметичності обладнання та інш.

Технологічний процес транспорту газу виключає попадання природного газу в атмосферу внаслідок застосування запірної арматури, що оснащена контрольно-вимірювальними приладами та автоматами закриття кранів. Але лінійна частина газопроводу може бути джерелом викидів природного газу при планових зупинках, аварійних ситуаціях, при стравлені газу в атмосферу.

6.2 Забруднення атмосфери оксидами азоту в процесі перекачування природного газу

Понад 95% від загальної кількості викидів оксидів азоту потрапляє в атмосферу з продуктами спалення рідкого та газоподібного палива [16]. Оксиди азоту є токсичними речовинами, які негативно впливають на екологічний стан навколишнього середовища, і є причиною виникнення таких явищ як кислотні дощі та смог, зниження врожайності, поширення захворювань дихальних шляхів людей та тварин, руйнування озонового шару атмосфери.

Територією України перекачується значний обсяг природного газу, що пов'язано з її географічним положенням. На більшості компресорних станцій силовими агрегатами є газотурбінні двигуни, для яких основним паливом є природний газ, який транспортується по трубопроводах. На власні потреби, тобто на процес перекачування газу, витрачається майже 10% газу, що транспортується. Силові агрегати - джерело забруднення атмосфери оксидами азоту. Серед всіх токсичних речовин, що утворюються в процесі спалення газоповітряної суміші в газотурбінних двигунах, саме вміст оксидів азоту визначає токсичність вихлопного газу на 90 - 95%. Актуальність дослідження процесів утворення оксидів азоту в газотурбінних установках (ГТУ) під час транспортування газу обумовлюється тим, що понад половини загального обсягу природного газу, що проходить територією України, є транзитний газ, при перекачуванні якого викидається в атмосферу близько 25,7 тис. т оксидів азоту в рік.

Тому встановлення залежності викиду оксидів азоту з ГТУ від обсягу транспортування природного газу дасть можливість здійснювати моніторинг та керування екологічною ситуацією та технологічними режимами роботи компресорної станції (КС), оцінювати матеріальні збитки, які заподіяні Україні внаслідок забруднення навколишнього середовища оксидами азоту при транспорті природного газу через її територію. Це дасть можливість, відповідно до міжнародних правових актів, вимагати від експортерів відшкодування цих збитків шляхом включення їх в ціну за транзит газу. Крім цього, дослідження процесів утворення оксидів азоту в ГТУ допоможе розробити нові методи зниження їх концентрації у вихлопному газі і тим самим поліпшити екологічний стан атмосфери у регіоні розташування КС.

Техногенна безпечність КС для навколишнього середовища є комплексною проблемою, яка містить у собі як інженерні задачі з розробки (модернізації) нових, екологічно безпечних, перекачувальних агрегатів, так і впровадження нових технологій зниження концентрації оксидів азоту в продуктах викиду КС.

Враховуючи, що концентрація оксидів азоту у вихлопному газі турбоагрегату знаходиться в безпосередній залежності від режимних параметрів роботи ГТУ, викликають певний інтерес методи, які дадуть можливість оптимізувати процес утворення оксидів азоту, залежно від обсягу транспортування газу. Зміна режиму роботи ГТУ приводить до збільшення або зменшення потужності на вихідному валу ГТУ і частіше всього пов'язана зі зміною обсягу перекачування природного газу по газопроводу. Потужність, яку розвиває КС (нагнітачі) для забезпечення транспортування необхідної маси природного газу G_м на заданій ділянці газопроводу, безпосередньо пов'язана з необхідною об'ємною продуктивністю в кінці газопроводу G_v . Тобто, змінюючи потужність на вихідному валу турбін, змінюємо параметри роботи нагнітачів КС. Ефективна потужність N_e визначається як різниця між потужністю, що розвиває газова турбіна N_e.т, та потужністю, що поглинається осьовим компресором N_e.к.

Таблиця 7.2.1

Основні параметри двигуна, що описують екологічні характеристики.

6.3 Оцінка економічних збитків від забруднення при ТО і Р

Найбільшу небезпеку для грунту представляють стоки з території компресорного цеху, ГПА, складів ГСМ, площадки, майданчики і ТО і Р.

Збиток від забруднення грунту при ТО і Р розраховується по формулі [16]:

;

m_в - маса викидів масла в грунт;

g -коефіцієнт враховуючий цінність земельних ресурсів (g = 1,5);

y - питомий збиток від викиду однієї тонни мастила і хімічних складів в грунт (y = 50000 грн).

Основна маса мінеральних масил, що зливаються в грунт приходиться на важкі форми ТО, ремонт і заміну мастильних матеріалів.

Різноманітні форми ТО відбуваються на приводі ГПА через кожні 3000 год. Враховуючи, що ГПА працює практично планомірно, то на один рік проводяться дві важкі форми ремонту ГПА Маса рідин, що зливаються в відстій при здійсненні однієї форми ТО застосовується на основі експлуатації ГПА потужністю 16МВт. m_в=150 кг.

За рік маса рідини, яка зливається, складе:

.

Збитки при забрудненні грунту при виконанні планових форм ТО в рік на одному агрегаті складає:

для п'яти агрегатів:

Розрахунок технологічних періодичних викидів із шлейфів на КС

Розрахунок викидів газу при плановій зупинці КЦ базується на тому, що стравлювання газу відбувається з усмоктуючих та нагнітаючих трубопроводів через крани №17 і №18 Ду300 вузла підключення КС до газопроводу.

При розрахунках сумарних об'ємів викиду було враховано:

довжини усмоктуючих та нагнітаючих шлейфів від кранів №7 і №8 на площадці КС; об'єми газу установки очистки, підготовки газу (на всмоктувнні) і АПО разом з трубопроводами і шлейфами міжцільових технологічних комунікацій до агрегатних кранів №1 і №2. Об'єми газу підраховувались по формулам:

,

де D - діаметр трубопроводу, шлейфу (м);

L - довжина трубопроводу (м);

P_ср - середній тиск кг/см²;

Час стравлювання підрахованого об'єму газу з КС визначається по формулі:

де V - об'єм, що стравлюється (куб.м);

D - діаметр перерізу, в нашому випадку:

D_екв = D_свV₂ = 0,31,41 = 0,423

P_п, Р_к - початковий і кінцевий тиск стравлюємого газу,

P_п - 50 кгс/см² Р_к - 1 кгс/см²;

Z_п, Z_к початковий і кінцевий коефіцієнт стискання газу,

Z_п = 0,93, Z_к = 0,99

При розрахунках величин періодичного (1 раз в рік) викиду враховуємо, що згідно складу газу, об'єм пропанбутана дорівнює 0,0329%, який осідає біля приземного слою атмосфери.

Для нашого випадку деякі об'єми величин технологічного періодичного залпового викиду газу з площадки компресорного цеху приведені в таблиці 7.4.1.

Таблиця 7.4.1

Витрати газу в процесі його випускання із контура нагнітача, м³, визначається за формулою:

де: V - геометричний об'єм контура нагнітача, м³;

Р_вх і Р_вих - абсолютний тиск газу в колекторах відповідно на вході й виході нагнітача, МПа;

n - кількість зупинок ГПА

Т_вх і Т_вих - температура газу в колекторах відповідно на вході і виході нагнітача, К;

Z - коефіцієнт стиснення газу, що визначається за середніми значеннями тиску та температури газу в колекторах на вході і виході нагнітача;

Р_атм - атмосферний тиск, що дорівнює 0,1013 МПа.

Висновки

В роботі проведено розробку проекту реконструкції лінійної компресорної станції магістрального газопроводу шляхом заміни старих морально застарілих газотурбінних двигунів на нові двигуни, експлуатаційні показники яких відповідають сучасному рівню розвитку газотурбінобудування.

У проектній частині проведено термогазодинамічні розрахунки газотурбінного двигуна, проведено розрахунки на міцність деталей спроектованого двигуна, який використовується при реконструкції.

У експлуатаційній частині розроблено регламенти обслуговування та ремонтних робіт на компресорній станції після реконструкції газотурбінного двигуна.

У спеціальній частині проекту проведено розробку комплексу мікроплазмового напилення лопаток компресора.

У розділах охорона праці та охорона навколишнього середовища проведено оцінку шкідливих впливів експлуатації спроектованого двигуна на експлуатуючий персонал та навколишнє середовище.

Розроблений проект реконструкції дозволить підвищити ефективність експлуатації газоперекачувального обладнання.

Список літератури

В.В. Розгонюк «Довідник працівника газотранспортного підприємства» - Київ «Росток», 2001р - 1091с.

Термодинамічний і газодинамічний розрахунки компресорів та газотурбінних установок. Методичні вказівки до курсового та дипломного проектування для студентів спеціальності 8.090522.Київ НАУ 2002.- 80с.

А.Н. Ветров «Конструкция и прочность авиационных двигателей» Методические указания - Кмет КИИГА 1986 - 43с

А.Н.Ветров «Конструкция и прочность авиационных двигателей» Методические указания - Кмет КИИГА 1988 - 20с

Р.Д. Бейзельман «Подшипники качения» М. Машиностроение 1967г.

Опанасенко А. И. “Монтаж испытание и експлуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении”.

Дикий Н.А. “Газотурбинные установки” Машиностроение 1982 г.

“Правила технічної експлуатації магістральних газопроводів” Стандарт підприємства, СТП 320.30019801.016 - 2000 р.

Журнал Укртрансгаз “Огляд інформації” - Київ №4 2000 р.

Юфин В.А. “Трубопроводный транспорт нефти и газа” - Москва 1978 г.

Михеев М.А. “Основы теплопередачи”, 1977 г.

Инструкция по эксплуатации двигателя 147.0000.000.ИЭ.

Техническое описание двигателя 147.0000.000 ТО.

Буриченко Л.А. “Охрана труда в ГА” - Киев 1983 г.

Протоерейский А.С. “Безопасность труда в авиации” - Киев 2000 г.

Протоерейский А.С. “Охрана окружающей среды в условиях применения Гражданской Авиации” - Киев 1983 г.

Бурцев В.А. «Електрический взрыв проводников и его применение в електрофизических установках» - Москва 1990 г.

Ігнатович С.Р., Орланов В. Й., Чумак О. І. Розробка технології нанесення нітрид них покриттів на лопатки ГТУ.

Орланов В.И. Получение металлических пленок в технологической установке на капиллярном плазмотроне. //Весник двигателестроения - 2002г., №1 - с.132-154.

Волков В.П. Гаврилов В.Н. «Гидродинамика разлета продуктов електрического взрыва проводников» Теплофизика высоких температур Т.30 №6 с.1203-1208

Волков В.П. «Електрический взрыв проводников. Основы» Москва 1973г.

Индуктивно-емкосные накопители енергии с.166-171

Копилов А.А., Стяжкин В.А., Векслер и др. К оценке эффективности нитридных покрытий для компрессорных лопаток газотурбинных двигателей // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2002. - Т. 68, № 2. - С. 40-44.

Стеэккин В.А., Копылов А.А., Палеева С.Я. Вакуумно-плазменные покрытия системы Тi-N для компрессорных лопаток турбин // Защита металлов. - 2000. - Т. 36, № 3. - С. 328-330.

Гринченко В.Т., ИвановскийГ.Ф. Дуговой разряд в вакууме - альтернатива гальваническому напылению покрытий // Вест. АТН РСФСР. -'1991,-ЛУ. -С. 19.

Самсонов Г.В., Бинткий И.М Тугоплавкие соединения: Справ. - М.: Металургия, 1976. - 560 с.

Балевич В.В., Седой В.С. Получение высокодисперсных порошков при быстром электрическом взрыве // Изв. вузов. Физика. - 1998, - № 6.С. 70-76.

Истекающие в атмосферу дозвуковые плазменные струи, образуемые капиллярным разрядом / АЛ. Ершов, В.В. Розанов, Н.Н. Сысоев и др. // Прикл. физика. - 1995. - № 2. - С. 36-50.

Структурно-зжргетяческж процессы при электрическом взрыве проводников/ А.П. Ильин, О.Б, Назаренко. Д.В, Тихонов и др. // Изв. вузов. Физика. - 2002. - № 2. - С.31-34.

Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме. - М.: Наука, АН СССР, Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева. 1965. - 253 с.

Райзер Ю.П. //ЖЭТФ 1959 Т.37 Вып.6 с.1741