Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу при свободном горении нефти и нефтепродуктов.
Процесс горения сопровождается образованием различных продуктов горения, состав которых зависит от состава горючего вещества и коэффициента избытка воздуха. Эколого-экономический ущерб для атмосферного воздуха будет рассчитываться как суммирующий для продуктов горения, выделившихся в атмосферу.
Основным продуктом сгорания 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 веществ и материалов. Основная расчетная формула:
М = mi × G, т (1)
где М - масса загрязняющего вещества, выброшенного в атмосферу, т; (выброс загрязняющего вещества);
mi - удельный выброс загрязняющего вещества на единицу массы
сгоревшего материала, т (продукта горения)/ т (сгоревшего вещества, материала и т.д.);
G – масса сгоревшего вещества, материала и т.д., т.
Значение удельного выброса загрязняющих веществ при горении определенной массы нефти указаны в табл. 1.
Таблица 1 - Удельный выброс вредного вещества при горении нефти
и нефтепродуктов на поверхности, т/т
| Состав продуктов горения
| Удельный выброс загрязняющего вещества на единицу массы сгоревшего нефтепродукта, т/тгор |
| ||||
| нефть | диз. топливо | бензин | ||||
Оксид углерода 
| 
| 
| 
| 1 | ||
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 
| 
| 
| 
| 
| ||
Величина mi для нефтепродуктов определяется при температуре горения меньше либо равной 1300 °С и избытке воздуха α=0,93, что соответствует реальным условиям свободного горения нефти.
Масса сгоревшей нефти при пожаре в резервуаре определяется по формуле:
, т (2)
где G – масса сгоревшей нефти, т;
β – коэффициент полноты сгорания;
v - скорость выгорания нефтепродукта, кг/(м2 сек);
Sсp - средняя поверхность зеркала жидкости, м2,
t – время выгорания, сек.
Коэффициент полноты сгорания нефтепродуктов β зависит от типа подстилающей поверхности в зоне горения:
- для водной поверхности β = 0,9 (так как пленка толщиной 2 мм не сгорает);
- для инертной почвы β = 1 - φW, где: φ - пористость грунта, W - влагосодержание грунта;
|
|
|
- для горения в резервуаре и на почве, покрытой растительностью, β = 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. 2.
Таблица 2 - Величина скорости выгорания нефти и нефтепродуктов
| Нефтепродукт
| Скорость выгорания, v | Линейная скорость выгорания, L |
| кг / (м2 ⋅ сек) | мм/ мин | |
| Нефть | 0,030 | 2,04 |
| Мазут | 0,020 | 1,18 |
| Дизельное топливо | 0,055 | 4,18 |
| Керосин | 0,048 | 3,84 |
| Бензин | 0,053 | 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, (3)
где R – радиус резервуара, м (табл. 3).
Таблица 3 - Основные характеристики вертикального резервуара
|
|
|
| № | Тип резервуара | Высота, м | Радиус, м | Масса, кг |
| 1 | РВС-100 | 6 | 2,45 | 8200 |
| 2 | РВС-200 | 6 | 3,3 | 12000 |
| 3 | РВС-300 | 7,5 | 3,75 | 15000 |
| 4 | РВС-400 | 7,5 | 4,25 | 18800 |
| 5 | РВС-700 | 9 | 5,25 | 26500 |
| 6 | РВС-1000 | 12 | 5,25 | 33700 |
| 7 | РВС-2000 | 12 | 7,6 | 63600 |
| 8 | РВС-3000 | 12 | 9,5 | 87500 |
| 9 | РВС-5000 | 12 | 11,4 | 129900 |
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, (4)
где V - объем разлитой нефти.
4. Для фонтанирующих скважин
Scp= 0,7 Q10-3/(ρ × L), м2, (5)
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 (т):
|
|
|
М = 0,6 ( k × kн × ρ × b × S ) × 10-3, т (6)
где k - удельный выброс, кг/кг;
kн - коэффициент нефтеемкости грунта;
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.
2.2. Эколого-экономический ущерб от загрязнения окружающей среды при авариях и пожарах.
Общее упорядочение нормативных документов в области защиты окружающей среды в России дает возможность предложить методику расчета ущерба от загрязнения воздуха при любых видах аварий и пожаров. Формула расчета экономического ущерба от загрязнения окружающей природной среды имеет вид:
У = Уа + Ув + Уп, руб (7)
где Уа – экономический ущерб от загрязнения воздуха, руб;
Ув - экономический ущерб от загрязнения водных объектов, руб;
Уп - экономический ущерб от загрязнения почв, руб.
При авариях с разливом нефти и нефтепродуктов в обваловку или поддоны загрязнения водных объектов и почв не происходит, и экологический ущерб не рассчитывается.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 4400; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!