Исходные данные для расчета

Методика расчета параметров выбросов свечей разгрузки газозаправочных колонок

Определяем приведенное давление и температуру по формулам:

P_пр = P_ср / P_кр      (1)

T_пр = Т_ср / Т_кр      (2)

где: P_ср - среднее давление газа, кгс/кв.см;
Т_ср - средняя температура газа, К;
P_кр - критическое давление газа, кгс/кв.см;
Т_кр - критическая температура газа, К.

В общем случае параметры P_ср, Т_ср, P_кр, Т_кр рассчитываются в соответствии с ОНТП 51-1-85 по формулам:

P_ср = 2/3 × (Р_н + Р_к² / (Р_н + Р_к))      (3)

T_ср = Т₀ + ((Т_н – Т₀ × (1 – e^-aL))/(a × L)) – D × ((Р_н² – Р_к²)/(2 × a × L × Pcp)) × (1 – (1 – e^-aL)/(a × L))      (4)

P_кр = 0,1773 × (26,831 - ρ_н), МПа       (5)

P_кр = 1,808 × (26,831 - ρ_н), кгс/м²       (6)

Т_кр = 155,24 × (0,564 + ρ_н)       (7)

Не будем останавливаться на описании всех переменных, входящих в формулы (3) - (7) (их описание вы найдете в ОНТП 51-1-85), отметим лишь, что ρ_н - плотность газа при нормальных условиях, т.е. Р_н.у. = 0,1013 МПа и Т_н.у. = 293,15 К. Для расчет параметров выбросов свечей разгрузки газозаправочной колонки воспользуемся допущением, что P_ср = Р и Т_ср = Т, как это и сделано в Инструкции по расчету и нормированию выбросов АГНКС. СТО Газпром 2-1.19-059-2006. М., 2006.

Для расчета параметров P_кр и Т_кр необходимо найти плотность рассматриваемого газа при нормальных условиях (ρ_н):

ρ_н = М / V_m      (8)

где: М - молярная масса газа, г/моль;
V_m - молярный объем, равный 22,41 л/моль.

Здесь следует отметить, что формулы (6) и (7) позаимствованы нами не из СТО Газпром 2-1.19-059-2006, а из первоисточника ОНТП 51-1-85. В соответствии с ОНТП 51-1-85 в знаменателе формул (6) и (7) должны находиться псеводкритические значения температуры и давления (P_пк и Т_пк). В СТО Газпром 2-1.19-059-2006 псевдокритические параметры заменены критическими, которые для метана равны P_кр = 47,23 кгс/кв.см и Т_кр = 190,66 К. Если использовать допущение, что P_кр = Р_пк и Т_кр = Т_пк, то формулы (6) - (8) можно не использовать, а в формулы (1) - (2) подставить значения критических плотности и температуры, которые можно узнать, например, в ОНТП 51-1-85, таблица 21.

Далее, используя значения параметров P_пр и T_пр, найденные по формулам (1) и (2), находим коэффициент сжимаемости газа Z:

Z = 1 – (0,0241 × P_пр) / t,       (9)

где: t = 1 – 1,68 T_пр + 0,78 T_пр² + 0,0107 T_пр³       (10)

Зная коэффициент сжимаемости газа, мы можем рассчитать объем газа, стравливаемого через свечу разгрузки после одной заправки:

V_г = (V × P × T₀) / (P₀ × Z × T), куб.м.       (11)

где: V - объем заправочного шланга, куб.м.;
P - давление газа в системе, МПа или кгс/см²;
T₀ - температура воздуха, К;
P₀ - атмосферное давление, МПа и кгс/см²;
T - температура газа в системе, К.

В соответствии с п.2.3 ОНД-86 объем выбросов следует относить к 20-30 минутному периоду осреднения, в том числе и в случаях, когда продолжительность выброса менее 20 мин. Таким образом, объемный расход определяем по формуле:

v = V_г / 1800, куб.м/с       (12)

Определяем массовый выброс газа:

М = v × ρ₀, г/с       (13)

где: ρ₀ - плотность газа, г/куб.м.

Зная массовый выброс газа и массовое содержание компонентов его составляющих (массовое содержание компонентов, составляющих газ, можно узнать из сертификата качества), мы можем определить массовый выброс каждого компонента (одоранта, метана, пропана и т.д.):

М_i = М × m_i, г/с       (14)

где: m_i - массовое содержание i-го компонента газа.

Определяем валовый выброс газа:

G = V_г × N × ρ₀, т/год       (15)

где: N - количество заправок в год.

Определяем покомпонентный валовый выброс:

G_i = G × m_i, т/год       (16)

Фактическая объемная скорость выброса:

w_об = V_г / τ, куб.м/с       (17)

где: τ - время выброса.

Скорость выброса:

w = w_об / S, м/с.       (18)

где: S - площадь сечения свечи разгрузки, кв.м.