Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу при свободном горении нефти и нефтепродуктов. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу при свободном горении нефти и нефтепродуктов.



Основным продуктом сгорания углеводородов является диоксид углерода (СО2), но так как горение диффузионное и воздуха недостаточно, то образуются оксид углерода (СО), продукты неполного сгорания – углеводороды различного строения (формальдегид, органические кислоты, бензапирен, сажа (С) и др..

Предлагаемый метод расчета применяется для определения массы вредных веществ, выделяющихся в атмосферу при горении нефти в амбарах, резервуарах, обваловках на водной поверхности и так далее. Основная расчетная формула:

М = К × Кпн × v × Sср × t, кг (1)

 

где М - масса загрязняющего вещества, выброшенного в атмосферу, кг; (выброс загрязняющего вещества);

К - удельный выброс загрязняющего вещества на единицу массы

сгоревшего нефтепродукта, кг (вещества)/ кг (нефтепродукта);

Кпн – коэффициент полноты сгорания;

v - скорость выгорания нефтепродукта, кг/(м2 сек);

Sсp - средняя поверхность зеркала жидкости, м2,

t – время выгорания, сек.

Величина К определяется при температуре горения меньше либо равной 1300 °С и избытке воздуха α=0,93, что соответствует реальным условиям свободному горению нефти (таблица 3).

Таблица 3

Удельный выброс вредного вещества при горении нефти и

нефтепродуктов на поверхности, кг/кг

 

Состав продуктов горения Удельный выброс загрязняющего вещества на единицу массы сгоревшего нефтепродукта, кг/кг  
нефть диз. топливо бензин
Оксид углерода  
Оксид азота 0,06
Оксиды серы 0,05
Сероводород ) 0,008
Сажа 0,05
Синильная кислота 0,01
Формальдегид 0,003
Органические кислоты 0,04
Пятиоксид Ванадия 0,002
Бензапирен

 

Коэффициент полноты сгорания нефтепродуктов Кпн зависит от типа подстилающей поверхности в зоне горения:

- для водной поверхности К = 0,9 (так как пленка толщиной 2 мм не сгорает);

- для инертной почвы К = 1 - φW, где: φ - пористость грунта, W - влагосодержание грунта;

- для горения в резервуаре и на почве, покрытой растительностью, К = 1 (при этом поступление в атмосферный воздух продуктов сгорания растительных и лесных горючих материалов не учитывается).

Скорость выгорания v является практически постоянной величиной, для нефти определяется как средняя массовая скорость горения с единицы поверхности зеркала в единицу времени. Скорость выгорания нефти и нефтепродуктов, определяют по табл. 4.

Таблица 4

Величина скорости выгорания нефти и нефтепродуктов

 

Нефтепродукт   Скорость выгорания, v   Линейная скорость выгорания, L
кг / (м2 ⋅ сек) мм/ мин
  Нефть Мазут Дизельное топливо Керосин Бензин   0,030 0,020 0,055 0,048 0,053   2,04 1,18 4,18 3,84 4,54

 

Среднюю поверхность зеркала горения определяют путем измерения, но в аварийных случаях можно определить Sсp расчетным путем.

1. При горении нефти в резервуаре без его разрушения Scp равна площади горизонтального сечения резервуара.

Sср = πR2, м2, (2)

где R – радиус резервуара, м (табл. 5).

Таблица 5

Основные характеристики вертикального резервуара.

 

Тип резервуара Высота, м Радиус, м Масса, кг
  РВС-100   2,45  
  РВС-200   3,3  
  РВС-300 7,5 3,75  
  РВС-400 7,5 4,25  
  РВС-700   5,25  
  РВС-1000   5,25  
  РВС-2000   7,6  
  РВС-3000   9,5  
  РВС-5000   11,4  

 

2. При горении нефти с разрушением резервуара и вытеканием нефти в обваловку Scp равна площади обваловки.

3. Для резервуаров, получивших во время аварии сильные разрушения площадь разлива считается по формуле:

Scp= 20,01V, м2, (3)

где V - объем разлитой нефти.

4. Для фонтанирующих скважин

Scp= 0,7 Q10-3/(ρ × L), м2, (4)

где Q- дебит скважины (производительность скважины по нефти), т/сут;

ρ - плотность нефти, кг/м3;

L - линейная скорость выгорания нефти, мм/мин.

При малых и средних разливах нефти на почву, когда не образуется явное зеркало раздела фаз и нефть полностью впитывается в почву, при выжигании происходит горение, пропитанного нефтью инертного грунта.

При этом не учитываются выбросы вредных веществ, образующихся при горении не нефтяных компонентов (флоры, фауны, почв, минералов и других компонентов почвы). Для расчета выбросов вредных веществ, образующихся при сгорании нефти на открытом грунте используется следующая формула (кг):

М = 0,6 (k × kн × ρ × b × S) (5)

где k - удельный выброс, кг/кг;

kн - коэффициент нефтеемкости грунта (табл. 3);

ρ - плотность нефти, кг/м3;

b - толщина пропитанного нефтепродуктом слоя почвы, м;

S - площадь нефтяного пятна на почве, м2

0,6 - принятый коэффициент полноты сгорания нефтепродукта.

Обычно при разливе нефти часть впитывается в грунт, а остальная часть остается на поверхности и образует горизонтальное зеркало раздела фаз жидкость - вода. В этом случае горение протекает в 2 стадии:

1) Свободное горение с поверхности раздела фаз;

2) Выгорание остатков нефти из пропитанного грунта вплоть до затухания.

Упрощенный расчет выброса предусматривает раздельное определение поступающих в атмосферу вредных веществ с последующим суммированием полученных величин. При этом:

Если h / Dэкв < 0,01, то Sсp=Sr.

(h - максимальная толщина слоя нефти над грунтом, Dэкв. - эквивалентный диаметр пятна). При h / Dэкв > 0,01 Sсp и Sr рассчитывается отдельно.

 

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-20; просмотров: 681; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.201.122.150 (0.021 с.)