ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО «ГАЗПРОМ»

ИНСТРУКЦИЯ

ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК НА КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЯХ

СТО Газпром 2-3.5-038-2005

Издание официальное

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»

Общество с ограниченной ответственностью

«Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ»

Общество с ограниченной ответственностью

«Информационно-рекламный центр газовой промышленности»

Москва 2005

Предисловие

РАЗРАБОТАН
ВНЕСЕН
УТВЕРЖДЕН
И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ
ВВОДИТСЯ ВЗАМЕН

Обществом с ограниченной ответственностью «Научно. исследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ»

Департаментом по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром»

Распоряжением ОАО «Газпром» от 30 августа 2005 г. № 205

РД 51.164.92 «Временная инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях»

Распространение настоящего стандарта осуществляется в соответствии с действующим законодательством и с соблюдением правил, установленных ОАО «Газпром»

Содержание

Введение IV

Область применения 1
Нормативные ссылки 1
Термины, определения и сокращения 2
Основные положения 3
Организация измерений 4
Объем и условия проведения измерений; измеряемые параметры 5
Обработка результатов измерений 6

Приложение А (справочное) Номинальные значения показателей ГПА 8

Приложение Б (обязательное) Типовой перечень измеряемых параметров 12

Приложение В (справочное) Алгоритм и пример обработки результатов

испытаний газотурбинного агрегата ГПА.Ц.18 13

Библиография 18

Введение

Инструкция является переработанным и дополненным изданием РД 51.164.92 «Вре. менная инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбин. ных установок на компрессорных станциях» с учетом:
- многолетнего опыта использования РД 51.164.92;
- требований ГОСТ Р ИСО 11042.1.2001. Установки газотурбинные. Методы опреде. ления выбросов вредных веществ;
- современной номенклатуры газотурбинных газоперекачивающих агрегатов. Стандарт разработан авторским коллективом ООО «ВНИИГАЗ» в составе:
  
  к.т.н. В.А. Щуровский, к.т.н. Ю.Н. Синицын, А.В. Черемин, В.И. Корнеев, Г.С. Степа. нова (лаборатория газотурбинной техники и технологии);
  
  к.т.н. Г.С. Акопова, Л.В. Шарихина, Н.Ю. Круглова (лаборатория защиты окружаю. щей среды).
  
  СТАНДАРТ ОТКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА “ГАЗПРОМ”
  
  ИНСТРУКЦИЯ
  
  ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК НА КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЯХ
  
  Дата введения – 2005-12-15
  1. Область применения
    
    Настоящий стандарт предназначен для определения показателей выброса вредных (загрязняющих) веществ, содержащихся в отработавших (выхлопных) газах газотурбинных установок (ГТУ), и оценки их соответствия требованиям нормативных документов.
    
    Стандарт предназначен для организации и проведения периодических экологических испытаний газотурбинных установок на объектах дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром». Стандарт рекомендуется использовать при проведении приемочных испытаний новых типов газотурбинных установок, а также оценки эффективности модернизаций газотурбинных установок в целях снижения выбросов загрязняющих веществ.
    
    П р и м е ч а н и е – Технические условия (ТУ) по перечню ГПА и ГТУ (двигателей) данного СТО находятся в ООО «ВНИИГАЗ».
  2. Нормативные ссылки
    
    В настоящем документе использованы ссылки на следующие стандарты:
    
    ГОСТ 5542-87 Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового хозяйства. Технические условия.
    
    ГОСТ 28775-90 Агрегаты газоперекачивающие с газотурбинным приводом. Общие технические условия.
    
    ГОСТ Р ИСО 11042-1-2001 Установки газотурбинные. Методы определения выбросов вредных веществ.
    
    СТО ГАЗПРОМ -2005 Каталог удельных выбросов вредных веществ газотурбинных газоперекачивающих агрегатов.
    
    Издание официальное
    
    П р и м е ч а н и е – При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
  3. Термины, определения и сокращения
    
    В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями, условные обозначения основных расчетных параметров и сокращения.
    1. Термины и определения
      
      i
      1. концентрация С , мг/м3: Масса компонента i, содержащаяся в 1 м3 сухого отработавшего газа при 0 oС и 0,1013 МПа (ГОСТ Р ИСО 11042-1).
        
        i
      2. приведенная концентрация С 15, мг/м3: Приведенная к 15 % содержания кислорода (по объему) масса компонента i, содержащаяся в 1 м3 сухого отработавшего газа при 0 оС и 0,1013 МПа и вычисляемая по формуле
        
        , (3.1)
        
        где O2 – объемная концентрация кислорода в осушенном отработавшем газе, %.
        
        i
      3. мощность выброса М , г/с: Массовое количество выброса компонента i с отработавшими газами в единицу времени, вычисляемое по формуле
        
        i i 2
        
        M = C  Q  10-3
        
        , (3.2)
        
        где Q2 – объемный расход сухих отработавших газов газотурбинной установки при 0 0,1013 МПа, м3/с.
        
        оС и
      4. параметры номинального режима газотурбинных газоперекачивающих агрегатов: Параметры при номинальной мощности по ТУ и стандартных станционных условиях: температуре воздуха на входе в двигатель +15 оС, барометрическом давлении 0,1013 МПа, относительной влажности 60 %, с учетом гидравлических сопротивлений входного и выходного трактов, без технологических отборов воздуха, при отсутствии утилизационного теплообменника (ГОСТ 28775).
        
        П р и м е ч а н и я:
        
        Параметры номинального режима газотурбинных газоперекачивающих агрегатов приведены в таблице А.1 (Приложение А), СТО ГАЗПРОМ, 2005.
        
        Для других типоразмеров газотурбинных установок, а также при их модернизации параметры номинального режима определяются технической документацией (техническим заданием, техническими условиями, техническими спецификациями и др.), утвержденной в установленном порядке.
        
        3.2 Сокращения
        
        В(З)В – вредное (загрязняющее) вещество; ГПА – газоперекачивающий агрегат;
        
        ГТУ – газотурбинная установка;
        
        КПД – коэффициент полезного действия; КС – камера сгорания;
        
        НД – нормативный документ СТ – силовая турбина;
        
        ТВД – турбина высокого давления.
  4. Основные положения
    1. Стандарт разработан применительно к использованию переносных газоанализаторов типа «Testo», «IMR», «ДАГ» [1] и других газоанализаторов, а также при использовании методов анализа проб продуктов сгорания, обеспечивающих требования ГОСТ Р ИСО 11042-1.
    2. В качестве топливного газа ГТУ используют природный газ, перекачиваемый по газопроводам и подаваемый потребителям по ГОСТ 5542, который практически не содер-
      
      жит соединений серы. Поэтому при измерении концентрации ангидрида серы (SO2) получают значения, близкие к нулю, и данный компонент не является предметом контроля и учета
      
      в номенклатуре В(З)В.
    3. Камеры сгорания современных ГТУ (КПД 98,5-99,5 %) обеспечивают высокий уровень полноты сгорания топлива. Поэтому содержание несгоревших углеводородов (в частности, метана), как правило, находится в пределах точности средств измерения. Концентрацию несгоревших углеводородов в отработавших газах определяют по ПНД Ф 13.1:2.26-99 [2] либо по другой методике количественного химического анализа, утвержденной в установленном порядке.
    4. Основными компонентами продуктов сгорания для контроля являются оксиды азота и оксид углерода.
      
      Концентрацию оксидов азота NОx определяют как сумму оксида азота NO и диоксида азота NO2 в пересчете на NO2 (ГОСТ Р ИСО 11042-1).
      
      2
      
      Допускается принимать содержание диоксида азота NO
      
      в сумме оксидов азота NOх в
      
      отработавших газах на срезе выхлопной трубы (шахты) 10% для регенеративных ГТУ и 5% для безрегенеративных ГТУ.
    5. Номинальные значения концентраций и мощности выбросов оксидов азота NОx близки (в пределах 5 %) к максимальным значениям этих параметров на всех возможных эксплуатационных режимах.
    6. Номинальные значения концентрации и мощности выброса оксида углерода установлены таким образом, чтобы они были близки к максимальным значениям этих параметров в диапазоне эксплуатационных нагрузок от 70 до 100 %.
  5. Организация измерений
    1. Подготовку мест для отбора проб отработавших газов производят на остановленном газоперекачивающем агрегате.
    2. Отбор проб продуктов сгорания производят через отверстия диаметром 12 мм в выхлопной трубе (шахте) ГТУ.
    3. Сечение отбора проб должно удовлетворять следующим требованиям ГОСТ Р ИСО 11042-1:
- представительность отбора проб (как правило, обеспечивают измерением поля концентраций для данного типа ГТУ);
- удобство и безопасность проведения отбора проб;
- отсутствие эжекции воздуха в отработавших газах.
  
  Эксплуатируемый парк ГТУ в основном оснащен местами отбора отработавших газов в соответствии с РД 51-164-92 [3]. Новые агрегаты поставляются со штатным местом отбора проб отработавших газов. Представительная точка отбора, как правило, соответствует глубине размещения зонда от 300 до 500 мм.
  1. Объем и условия проведения измерений; измеряемые параметры
    1. Для оценки соответствия данных содержания В(З)В сухого отработавшего газа нормативным данным должна быть обеспечена возможность работы ГТУ (нагрузка) на рабочих режимах в пределах ограничений, предусмотренных инструкцией по эксплуатации или по условиям работы газопровода.
    2. В отработавших газах ГТУ проводят измерения концентраций:
- оксидов азота NОx (включая определение соотношения оксида азота и диоксида);
- оксида углерода СО;
- кислорода О2;
  
  2
- диоксида углерода СО .
Одновременно на режимах испытаний проводят регистрацию основных теплотехнических параметров ГТУ.

Типовой перечень измеряемых параметров приведен в таблице Б.1 (Приложение Б).
1. Обработка результатов измерений
  1. Для каждого режима испытаний результаты измерений концентраций В(З)В приводят к основной единице измерений – мг/м3 – по соотношениям:
    
    2
    - диоксид азота NO
      
      : 1 ppm (объемные доли на миллион) = 110-4 % = 2,053 мг/м3;
      
      оксид азота NO: 1 ppm=110-4 %=1,339 мг/м3;
    - оксид углерода СО: 1 ppm=110-4 %=1,250 мг/м3.
      
      15
  2. Определяют приведенные (15 % О2) концентрации загрязняющих выбросов Сi
    
    согласно формуле (3.1).
  3. Определяют мощность выбросов В(З)В.
    1. Вычисляют коэффициент соотношения сухих и влажных продуктов сгорания
      
      , (7.1)
      
      2
      где O – измеренная концентрация кислорода в пробе, %.
      
      2
    2. Вычисляют расход сухих отработавших газов на срезе выхлопной шахты (трубы) Q , м3/с:
      
      для всех типов ГТУ с нерегулируемой силовой турбиной
      
      ; (7.2)
      - для ГТУ с регулируемой силовой турбиной (ГТК-10И, ГТК-10ИР, PGT-10, ГТК-25И, ГТК-25ИР, ГТНР-25И (В), ГТНР-25И (С))
      , (7.3)
      
      где Q 0(м3/с) и P 0 (МПа) – соответственно, расход отработавших газов и абсолютное давле-
      
      2 4
      
      ние за осевым компрессором ГТУ на номинальном режиме;
      
      T
      
      3
      
      – температура перед компрессором ГТУ на режиме испытаний, К;
      
      P – барометрическое давление, МПа;
      
      
      
      P
      
      4
      
      – абсолютное давление за компрессором ГТУ, МПа;
      
      газа;
      
      Kв – коэффициент соотношения объемных расходов сухого и влажного отработавшего
      
      ⎯ n ТВД – относительная частота вращения осевого компрессора ГТУ (отношение фак-
      
      тической частоты вращения компрессора к ее номинальной величине); 0,97 – поправка на техническое состояние ГТУ.
      
      Погрешность определения расхода отработавших газов по формулам (7.2), (7.3) составляет ±(46)%.
    3. Вычисляют мощность выброса оксидов азота и оксида углерода согласно формуле (3.2).
  4. Производят оценку соответствия показателей выбросов требованиям НД.
    
    NOx NOx
    1. Строят графические зависимости концентраций оксидов азота (С и C 15) и
      
      CO
      
      оксида углерода (C
      
      CO
      
      и C 15) от температуры отработавших газов, используемой в качестве
      
      штатного измерения.
      
      шт
      
      П р и м е ч а н и е – При необходимости проводят экстраполяцию графиков до температуры, соответствующей номинальной температуре отработавших газов для данного типа ГТУ. Значения номинальных температур отработавших газов Т 0 по типам агрегатов приведе-
      
      ны в таблице А.1 (Приложение А).
    2. По графикам С
      
      0
      
      NOx
      
      = f (Т
      
      шт
      
      ) по величине номинальной температуры отработавших
      
      15
      
      0
      
      газов Тшт вычисляют физическую СNOx
      
      номинальном режиме.
      
      0
      
      и приведенную СNOx
      
      концентрацию оксидов азота на
      
      По графику CCO = f (Тшт) определяют среднее арифметическое значение концентра-
      
      ций С
      
      СО0
      
      и С 15 (по трем точкам при максимальном, минимальном и среднем значениях тем-
      
      СO0
      
      ператур отработавших газов в измеренном диапазоне).
    3. Определяется соответствие приведенных концентраций С

15 и C 15 (по 7.3.2) на

номинальном режиме нормативным данным, %, по формуле

NOx CO

, (7.4)

где C 15 i0

приведенная фактическая концентрация на номинальном режиме;

C
150
i
приведенная номинальная концентрация в соответствии с нормативной доку-

ментацией данного типа ГТУ (принимается по таблице А.1).

Если К

не превышает ±10 %, то концентрация компонента i-го вредного вещества

агрегата соответствует нормам НД и принимается за номинал для данной ГТУ впредь до очередных контрольных испытаний.

Если Кi превышает ±10 %, то при проведении вычислений согласно действующим инструкциям по учету валовых выбросов В(З)В вносят соответствующую корректировку для

данного ГПА (или усредненно для цеха).

7.5 Алгоритм и пример обработки измеренных параметров приведены в таблице В.1 и на рисунках В.1 и В.2 (Приложение В) по результатам испытаний агрегата ГПА-Ц-18 на четырех режимах (первый режим в данном случае является текущим штатным режимом).

СТО Газпром 2-3.5-038-2005

Приложение А (справочное)

Т а б л и ц а А.1 – Номинальные значения показателей ГПА

Продолжение таблицы А.1

Окончание таблицы А.1

Приложение Б (обязательное)

Т а б л и ц а Б.1 – Типовой перечень измеряемых параметров

Приложение В (справочное)

Алгоритм и пример обработки результатов испытаний газотурбинного агрегата ГПА-Ц-18

Т а б л и ц а В.1 – Результаты испытаний газотурбинного агрегата ГПА-Ц-18

Продолжение таблицы В.1

Окончание таблицы В.1

Рисунок В.1 – Концентрация оксидов азота в отработавших газах агрегата ГПА–Ц-18

Рисунок В.2 – Концентрация оксида углерода в отработавших газах агрегата ГПА–Ц-18

Пример – Обработка результатов испытаний газотурбинного агрегата ГПА-Ц-18. Алгоритм и пример обработки измеренных параметров приведены в таблице В.1 и на ри-

сунках В.1 и В.2 по результатам испытаний агрегата ГПА-Ц-18 на четырех режимах (первый режим в данном случае является текущим штатным режимом).

Результаты испытаний показывают, что у обследованного агрегата номинальные значения концентраций оксидов азота (рисунок В.1) и оксида углерода (рисунок В.2) составляют, соответственно, 151 и 99 мг/м3.

Сравнивая эти значения с данными таблицы А.1 (Приложение А), получаем

т.е. обследованный агрегат по приведенным концентрациям оксидов азота и углерода в отработавших газах соответствует показателям НД, приведенным в таблице А.1 (Приложение А). Таким образом, при проведении вычислений выбросов В(З)В номинальные значения оксидов азота и углерода допускается принимать по данным таблицы А.1 (Приложение А).

Согласно результатам испытаний газотурбинного агрегата ГПА-Ц-18, приведенным в таблице В.1, мощность выброса на текущем штатном режиме составляет по оксидам азота МNOx = 7,1 г/с и оксиду углерода МCO = 4,4 г/с.

Библиография

[1] Инструкции по эксплуатации газоанализаторов типа «Testo», «IMR», «ДАГ».

[2] Перечень методик выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий. – НИИ «Атмосфера» МПР России, 2001 (в т.ч. ПНД Ф 13.1:2.26-99 «Методика выполнения измерений массовой концентрации предель-

ных углеводородов С -С , С

и выше (суммарно), в воздухе рабочей зоны и промышленных

1 5 6

выбросах методом газовой хромотографии»).

[3] РД 51-164-92 «Временная инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях, ВНИИГАЗ».

ОКС 13.040.40

Ключевые слова: инструкция, выбросы, контрольные измерения, вредные (загрязняющие) вещества, отработавшие (выхлопные) газы, газотурбинные установки ГПА

Корректор А.В. Казакова

Компьютерная верстка Н.П. Архиповой

ИД № 01886. Подписано в печать 24.01.2006 г. Формат 60х84/8. Гарнитура “Ньютон”.

Усл. печ. л. 3,25. Уч.-изд. л. 2,4. Тираж 100 экз. Заказ 19.

ООО “ИРЦ Газпром” 117630, Москва, ул. Обручева, д. 27, корп. 2. Тел. (095) 719-64-75, факс (095) 411-58-30

Отпечатано в ЗАО “Издательский Дом Полиграфия”