CC BY
91
УДК 621.64 Астр. Ю.Д. Михайлюк1 - ¡вано-Франтвський НТУ нафти i газу
ХАРАКТЕРИСТИКА ДЖЕРЕЛ УТВОРЕННЯ ЗАБРУДНЮВАЛЬНИХ РЕЧОВИН БОГОРОДЧАНСЬКОГО Л1Н1ЙНО-ВИРОБНИЧОГО УПРАВЛ1ННЯ МАПСТРАЛЬНИХ ГАЗОПРОВОД1В
Розглянуто основш джерела утворення забруднювальних речовин та 1хнш xiMi4-ний склад, як найчастiше викидаються в атмосферу при експлуатацн Богородчанського лшшно-виробничого управлiння мапстральних газопроводiв (ЛВУМГ). Визначено, що джерелами утворення забруднювальних речовин е технологiчне та паливне обладнання, яке використовуеться для забезпечення безперебшно! роботи компресорно! станцн (КС). Основними забруднювальними речовинами, якi утворюються шд час роботи цього обладнання, е природний газ та продукти його згорання. Представлено величини фонових концентрацш забруднювальних речовин та основш методи захисту атмосфери вiд шюдливих викидiв: абсорбцiя; адсорбцiя; хемосорбцiя; термiчна нейтралiзацiя; ка-талiтичне знешкодження; хiмiчне знешкодження та iн. Визначено основш напрями зменшення впливу КС на навколишне середовище.
Ключовi слова: компресорна станцш, забруднювальнi речовини, джерела утворення, фонова концентращя.
Актуальнiсть роботи. Компресорна станщя (КС) призначена для ком-примування природного газу, транспортування його по мапстральному газопроводу та на газорозподальча станщя. Основними небезпечними факторами, що впливають на природне, виробниче та сощальне середовище у процес експлу-атацп КС, е: х1шчне забруднення атмосферного пов1тря через викиди шюдливих речовин технолопчним обладнанням компресорних станцш, а також вироб-ничого середовища через неоргашзоваш витшання шкщливих речовин у раз1 пошкодження технолопчного обладнання; наявнкть вибухо- i пожежнонебез-печних речовин (метан, вуглеводш), що можуть створити техногенну небезпеку шд час утворення вибухопожежних газопов1тряних сумшей [4].
Вплив КС, як небезпечних об'ектш для навколишнього середовища, наведено у роботах О.М. Адаменка, КС. Борисенка, Р.М. Говдяка, П.В. Куцина, Г.6. Панова, Л.С. Новкова, А.Л. Терехова, Г.М. Любчика, А.1. Гриценка, Б.1. Шелковського, АД. Седих, 1.М. Карпа, ЯМ. Семчука та шших.
На територп Богородчанського ЛВУМГ знаходиться чотири КС:
• КС-21, яка обслуговуе газопровщ Союз, КЦ обладнаний 7 ГПА ГТК-10 I;
• КС-7, яка обслуговуе газопровщ АЧБ, КЦ обладнаний 6 ГПА СТД-40000;
• КС-39, яка обслуговуе газопровщ УПУ, КЦ обладнаний 3 ГПА ГТК-25 I;
• КС-39 П, яка обслуговуе газопровщ Прогрес, КЦ обладнаний 6 ЕГПА -25 (елек-
тропривщш).
Природний газ 1з мапстрального газопроводу на КС потрапляе в пилов-ловлювач1, де очищуеться в1д мехашчних домшок. Очищений газ направ-ляеться в компресорш цехи, де ввдбуваеться його стиснення, шсля чого вш охо-лоджуеться в апаратах пов1тряного охолодження (АПО) i подаеться в мапс-тральний газопровщ.
Матерiали i результати дослвджень. Основними джерелами утворення забруднювальних речовин на КС е технолопчне обладнання, що використо-
1 Наук. кергвник: проф. О.М. Мандрик, д-р техн. наук
вуеться для забезпечення безперебiйноí роботи КС, та паливне обладнання. Ос-новними забруднюючими речовинами, якi утворюються пiд час роботи цього обладнання, е складовi природного газу та продукти його згорання. Видшення газу обумовлене ешзодичними технологiчними операцiями, передбаченими технiчним регламентом (продувка апаратш, газопроводов i т. ш.). Видшення продуктiв згорання обумовлене роботою газоперекачувальних агрегатiв (ГПА), котлоагрегапв, вогневих пiдiгрiвiв газу. Бiльшiсть утворених забруднювальних речовин потрапляють в атмосферу через оргашзоваш джерела викиду. Джере-лами викидiв забруднювальних речовин на промисловому майданчику КС Бо-городчани Богородчанського ЛВУМГ е:
• ГПА (10 шт), де вiдбуваeться згорання газу;
• свiчi розвантаження контурiв компресорiв (19 шт.), через яю в атмосферу страв-люеться природний газ (метан) при 1х зупинщ;
• свiчi, через якi в атмосферу стравлюеться газ при продувщ технологiчного обладнання: пиловловлювачiв фiльтр-сепараторiв, адсорберiв;
• свiчi стравлювання колектора паливно-пускового газу;
• свiчi стравлювання колектора тлотного газу;
• свiчi маслобака, картера тдшипника;
• пiдiгрiвачi газу (ПГА);
• котел ГРС;
• резервуари оливи, бензину, дизпалива;
• емноси метанолу, еталенглiколю та шш^
Крiм технологiчного обладнання на промислового майданчика знахо-дяться столярш майстернi, призначенi для виконання ремонтних робiт i облад-нанi газо-пилоочисними установками. Вiд металообробних верстатiв мехашчш майстерш в атмосферне повiтря через дефлектор (неоргашзоване джерело викиду) вдаодяться аерозолi емульсола. У мехашчнш майстернi на промисловому майданчику КС-39 знаходиться металорiзальний верстат, обладнаний пилов-ловлювачем закритого типу. Пил абразивно-металевий збираеться в контейнер, тому викиду в атмосферне пов^я немае.
У табл. 1 представлено основш джерела виникнення та етапи техноло-пчних процесiв, пiд час яких утворюються забруднювальш речовини КС-21 газопроводу "Союз" Богородчанського ЛВУМГ [1].
Отже, основними забруднюючими речовинами, що викидаються в атмосферне пов^я стацiонарними джерелами викиду КС Богородчани Богородчанського ЛВУМГ, е метан, який стравлюеться зi свiчок при стравлюванш, про-дувцi технологiчного обладнання КС, та оксиди азоту i вуглецю, що утворюються при згоранш природного газу i потрапляючи в атмосферне повiтря через труби ГПА, водогршних котлш, ПГА. Зпдно з технологiчним регламентом станцií, одночасно працюе не бшьше 5 ГПА на КС-21 газопроводу "Союз", не бшьше 2 ГПА - на КС-39 газопроводу "УПУ", не бшьше 4 ГПА - на КС-7 газопроводу "АЧБ", та не бшьше 2 ГПА - на КС-39 газопроводу "Прогрес", при цьому кожний ГПА - не бшьше 8 мкящв на ргк. Водогршш котли працюють виключно в опалювальний перiод, а ПГА - за необхщнктю, залежно вiд вщбо-ру газу споживачами. Усi викиди метану е залповими. Час роботи джерел зал-пових викидш метану за ргк становить декшька хвилин. Час роботи цих джерел
визначаеться часом звшьнення комушкацш та обладнання вщ метану для !х планово-попереджувальних ремонлв.
Табл. 1. Джерела утворення забруднювальнихречовин КС-21 газопроводу "Союз " Богородчанського ЛВУМГ
Джерело утворення Етап технолопчного процесу Забруднювальна речовина, найменування
Вихлопна шахта ГПА ГТК-10 i Спалювання Азоту дiоксид Вуглецю оксид Неметановi леткi органiчнi сполуки Вуглецю дюксид Азоту (1) оксид (Ы20)
Контур нагнiтача Стравлювання, продувка метан
Колектор пускового газу Стравлювання, продувка метан
Турбодетандер Стравлювання, продувка Стравлювання, продувка метан
Колектор паливного газу Стравлювання метан
Вал ротора нагттача Внвпрювання метан
Картер шдшипник Вивiтрювання Масло мшеральне нафтове (ве-ретенне, машинне, цилiнрове) Вуглеводнi граничнi С12-С19
Маслобак Вивiтрювання Масло мшеральне нафтове (ве-ретенне, машинне, цилшрове
Комунжацц КС (плот. газ ГПА) Стравлювання, продувка метан
Скрубер Стравлювання метан
Вивiтрювач продувка метан
Колектор робочого газу Стравлювання, продувка метан
Пвд^вач газу спалювання Азоту дюксид Вуглецю оксид Неметановi леткi оргатчш сполуки Вуглецю дiоксид Азоту (1) оксид (Ы20)
Блок осушки газу Стравлювання, продувка метан
Турбогенератор (Солар) спалювання Азоту дюксид Вуглецю оксид Неметановi летю оргатчш сполуки Вуглецю дюксид
В1д вентилящйних витяжних труб на зварювальних дшьницях в атмос-ферне повггря викидаються зал1за оксид, марганець, флориди, флористий во-день, кремнш, вщ столярно! майстерш - пил деревини. Через дефлектори в ат-мосферне повггря потрапляють аерозол1 емульсора.
Шд час роботи " Solar" i "Ruston" в атмосферне пов1тря викидаються ок-сиди азоту i вуглецю, що утворюються внаслщок згорання природного газу. Пари вуглеводшв (бензин, дизпаливо), оливи, метанолу, етиленглiколю при !х збе-рiганнi, потрапляють в атмосферне пов^я через дихальнi клапани резервуарiв. Неоргашзованими джерелами викиду е: дефлектор мехашчно! майстернi, дефлектор слюсарно! майстерш, заправш колонки з бензином i дизпаливом, зварю-вальний пост на вулищ та вiдкрита автостоянка та ГФУ. Всього iз джерел вики-
ду промислового майданчика КС Богородчани Богородчанськогго ЛВУМГ в ат-мосферне повiтря потрапляе 22 iнгредieнти забруднювальних речовин.
Фонова концентрация - концентрация наявних у повггрт, водi чи грунта шкщливих домiшок на певний час на певнш територií. За результатами розра-хункiв установлюються такi величини фонових концентрацiй забруднювальних речовин [2, 5].
Табл. 2. Величини фонових концентраций забруднювальних речовин Богородчанського ЛВУМГ
Найменування речовини Концентрацш, мг/м
цiоксид азоту 0,008
марганець та його сполуки 0,004
оксид вуглецю 0,4
сiрчана кислота 0,12
сажа 0,06
пари дизпалива (вуглеводi С12-С19) 0,4
оксид залiза 0,016
пил деревини 0,04
фтороводень 0,008
пил абризивний 0,016
пил металевий -
пил абразивно-металевий 0,16
метан 20,0
спирт метиловий 0,4
щетиленглшоль 0,08
натрто карбонат 0,016
натрто гiдроксид 0,004
кальцiю оксид -
кальцiю пдроксид 0,02
кальцiю карбонат 0,02
цiоксид сiрки 0,02
хром шестивалентний 0,0006
цiоксид кремнiю 0,008
фтористi газошдабш сполуки 0,008
масло мiнеральне нафтове 0,002
бензин нафтовий 2,0
Iснуючi газоочисш установки дають змогу знешкоджувати технолопчш та вентиляцiйнi викиди без або з подальшою утилiзацiею вловлених домiшок [3]. Перший тип апаратш характеризуеться санiтарними обмеженнями, пов'яза-ними з процесами видалення, транспортування та захоронення вилученого продукту. Найбiльш перспективними е апарати з видшенням продукту в концен-трованому виглядi та подальшим його використанням для потреб нащонально-го господарства. Виробництво таких установок е важливим завданням у розроб-леннi маловiдходноí та безвiдходноí технологiй.
Для реалiзацií завдань захисту атмосфери вiд шюдливих викидав зараз застосовують шiсть основних методов: абсорбция; адсорбщя; хемосорбщя; тер-мiчна нейтралiзацiя; каталiтичне знешкодження; хгшчне знешкодження [3].
Абсорбцiю в техшщ часто називають скруберним процесом очищения атмосферного повиря вiд парiв та газiв. Принцип цього методу полягае в роз-кладаннi газоподiбноí сумiшi на складовi частини поглинанням одного або де-
кшькох газових компонентов (абсорбентiв) цiеí сумiшi рiдким поглиначем (абсорбентом) з утворенням розчину. Основним при цьому е градаент концентрацií на межi фаз "газ - рiдина". Розчинений у рщиш адсорбат унаслiдок дифузп про-никае у внутрiшнi шари абсорбента.
Метод адсорбци грунтуеться на властивостях деяких твердих тiл з ультрамшроскошчною структурою селективно вилучати та концентрувати на поверхнi окремi компоненти iз газово!' сумiшi. У пористих талах з капiлярною структурою поверхневе поглинання доповнюеться катлярною конденсацiею.
Адсорбщя подшяеться на фiзичну i хемосорбщю. При фiзичнiй адсорбцií молекули газу прилипають до поверхш твердого тала пiд дiею мiжмолекулярних сил притягання (сил Ван-дер-Ваальса). Вившьнене при цьому тепло залежить вiд сили притягання i за порядком значення (як правило, в межах вщ 2 до 20 кДж/моль) збiгаеться з кшьшстю тепла конденсацií випарiв. Великою перевагою фiзичноí адсорбцií е зворотнкть процесу. У разi зменшення тиску адсорбату в потоцi газу або шдвищення температури, поглинений газ легко десорбуеться без змши хiмiчного складу. Зворотнiсть цього процесу виключно важлива, якщо економiчно вигiдно рекуперувати адсорбований газ або адсорбент.
Метод хемосорбци грунтуеться на поглинаннi газш i парiв твердими або рдаими поглиначами з утворенням малолетких або малорозчинних хiмiчних сполук. Поглинаюча здатнкть хемосорбента майже не залежить вщ тиску, тому хемосорбця доцiльнiша при невеликш концентраци шкiдливих речовин у ви-хiдних газах. Бiльшiсть реакцш, що протiкають у процесi хемосорбци, е екзо-термiчними та зворотними, тому при пiдвищеннi температури розчину хiмiчнi сполуки розкладаються з видаленням вихвдних елементав. На цьому принцип базуеться механiзм десорбцií хемосорбенту.
Метод термiчноí нейтралiзацГí грунтуеться на здатноста горючих ток-сичних компонентiв (гази, пари та дуже ароматнi речовини) окислювання до менш токсичних за наявноста вiльного кисню та високо1 температури газово1 сумiшi. Цей метод застосовуеться у випадках, коли об'еми викидiв надто великi, а концентрацц забруднювальних речовин перевищують 300 млн-1.
Методи термiчноí нейтралiзацií шк1дливих домток у багатьох випадках мають переваги перед методами адсорбцц та абсорбцп.
Вiдсутнiсть шлам1в, невеликi габарити очисних установок, простота 1х обслуговування, а також можливкть автоматизацií 1х роботи, висока ефектив-нiсть знешкодження штадливих речовин та iншi позитивн1 якоста стали причиною 1х широкого застосування у машинобудiвнiй промисловостi.
Каталггичний метод використовують для перетворення токсичних ком-понентiв промислових викидiв у речовини, нешкiдливi або малошкiдливi для довкшля введениям у систему додаткових речовин - каталiзаторiв. Каталiтичнi методи грунтуються на взаемодií вилучених речовин з одним iз компонентiв, наявних в очищуваному газi. Каталiзатор, взаемоддачи з однiею iз реагуючих сполук, утворюе промiжну речовину, яка розпадаеться з утворенням продукту регенерованого каталiзатора.
Каталиичне окислення мае деякi переваги над термiчним, зокрема, ха-рактеризуеться короткочасшстю процесу, невеликими габаритами реактора,
значно нижчою температурою для нагр1вання газ1в (до 300° С) тощо. Основним критер1ем вибору катал1затор1в е !х актившсть i довгов1чн1сть.
Бiохiмiчний метод очищення повiтря вiд газiв грунтуеться на здатносп мiкроорганiзмiв руйнувати й перетворювати рiзнi сполуки. Речовини розпада-ються пiд дiею ферменпв, вироблених мшрооргашзмами пiд впливом окремих сполук або групи речовин, наявних у газах, що очищаються. Бiоxiмiчний метод газоочищення найбiльше застосовуеться для очистки вдавдних газiв постiйного складу. При частш змiнi складу газу мiкроорганiзми не встигають адаптуватися до нових речовин i виробляють недостатню кiлькiсть ферменпв для !х розкла-дання, внаслщок чого бiологiчна система матиме слабку руйшвну здатнiсть вщ-носно шюдливих компонентiв газiв. Високий ефект газоочищення досягаеться за умови, що швидккть бiоxiмiчного окислення вилучених речовин бшьша, нiж швидкiсть !х надходження iз газово! фази.
Висновки. Як показав досввд експлуатацп компресорних станцiй та проведет дослвдження, зменшення впливу на навколишне середовище потрiбно здшснювати у таких напрямках:
• замша застарших газоперекачувальних агрегаив на HOBi зарубiжнi або вггчизня-т, або ix пpиводiв aвiaцiйноrо та суднового типу з прийнятими eколоriчними показниками;
• удосконалення тexнолоriчноrо обладнання вщносно його repмeтичностi, на-дiйностi та руйнування;
• оптимiзaцiя режимних пapaмeтpiв експлуатацп ГТУ;
• переведення окремих ^xiB (або КС зaraлом) на електропривод;
• збшьшення висоти димовщвщних шахт;
• pозмiщeння цexiв КС на окремих площах на вщстат мiнiмaльноrо взaeмноrо eколоriчноrо впливу (на стадп будiвництвa та реконструкцп КС);
• розроблення та впровадження кaтaлiтичниx мeтодiв очистки пpодуктiв згоран-ня та кaтaлiтичниx камер зrоpaння;
• змша навантаження ГПА шляхом регулювання ро6очого процесу у кaмepi зго-рання;
• використання вторинних енергетичних ресурав (ВЕР) при впpовaджeннi енер-гозберп'аючого обладнання та систем, що ютотно економлять паливо та зменшу-ють кiлькiсть шкiдливиx речовин, якi викидаються у навколишне середовище.
Лггература
1. КНД 211.2.3.014-95 "Iнструкдiя про зм1ст та порядок складання звпу проведення швен-таризаци викидiв забруднюючих речовин на шдприемиш", УкрНТЕК, 1995 р.
2. КНД2.11.2.2.063-98 "Метролопчне забезпечення. В1дб1р проб промислових викид1в". Mi-н1стерство охорони навколишнього природного середовища та ядерно! безпеки Украши, Кив, 1998 р.
3. Апостолюк С.О. Промислова екологiя : навч. пойбн. / С.О. Апостолюк, В.С. Джигирей, А.С. Апостолюк та ш. - К. : Вид-во "Знания", 2005. - 474 с.
4. Семчук Я.М. Оцшка впливу компресорних станцш магiстральних газопроводiв на навколишне середовище / Я.М. Семчук, Л.Б. Чабанович // Розвщка та розроблення нафтових i газо-вих родовищ : Державний мiжвiдом. наук.-техн. зб. - Сер.: Розроблення та експлуатацш нафтових i газових родовищ. - 1вано-Франювськ. - 1996. - Вип. 33. - С. 141-145.
5. Тищенко Н.Ф. Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ различными предприятиями : справочник / Н.Ф. Тищенко. - М. : Изд-во "Химия", 1991. - 560 с.
Михайлюк Ю.Д. Характеристика источников образования загрязняющих веществ Богородчанского ЛВУМГ
Рассмотрены основные источники образования загрязняющих веществ и их химической состав, которые чаще всего выбрасываются в атмосферу при эксплуатации Бо-городчанского линейно-производственного управления магистральных газопроводов (ЛПУМГ). Определено, что источниками образования загрязняющих веществ являются технологическое и топливное оборудование, которое используется для обеспечения бесперебойной работы компрессорной станции (КС). Основными загрязняющими веществами, которые образуются при работе данного оборудования, есть природный газ и продукты его сгорания. Представлены величины фоновых концентраций загрязняющих веществ и основные методы защиты атмосферы от вредных выбросов: абсорбция; адсорбция; хемосорбция; термическая нейтрализация; каталитическое обезвреживание; химическое обезвреживание и др. Определены основные направления уменьшения влияния КС на окружающую среду.
Ключевые слова: компрессорная станция, загрязняющие вещества, источники образования, фоновая концентрация.
Mykhailiuk Yu.D. Contaminant Generation Sources Characteristic of Bo-horodchany Main Gas Pipelines Line and Staff Manufacturing Department
The article focuses on the basic generation sources of contaminants and their composition which are mostly emitted when Bohorodchany main gas pipelines line and staff department is operating (BGMPLSD). It has been determined that the generation sources of the contaminants are technological and fuel outfitting being used for the ensuring the regular compressor station (CS) functioning. The natural gas and products of combustion are the basic contaminants generated when the given outfitting is operating. It has been given the magnitude of the imissions limit of the contaminants and the main methods of atmosphere protection from harmful emissions: absorption, adsorption; chemisorption; thermal neutralization; catalytic neutralization; chemical neutralization etc. It has been determined the main trends of minimization the compressor station effect on the surroundings.
Key words: compressor station, contaminants, sources of generation; immission limit.
УДК 504.75 1нж. М.М. Паславський; мол. наук. ствроб. М.В. Руда, магктр -
НЛТУ Украти, м. Львiв
ЗАКОНОМ1РНОСТ1 РОЗПОД1ЛУ ЕСЕНЩАЛЬНИХ Х1М1ЧНИХ ЕЛЕМЕНТ1В У МЕЗОЕКОСИСТЕМ1 ДШСТРОВСЬКОГО ПЕРЕДКАРПАТТЯ
Описано розподш есенщальних (Cu, Zn) xiMi4rnx елеменпв та токсикаипв (Pb, Cd) у наземнш фггомаш деревних рослин ялищ бшо! (Abies alba Mill., A. alba), яка е головною породою коршних деревосташв на теренах Дшстровського Передкарпаття. Роз-раховано варiацiйно-статистичнi показники вмюту мшроелеменпв-бюфшв (Cu, Zn), коефщентн накопичення, кларки концентраций i розиюваиня мшроелеменпв у наземнш фггомаи для оцшювання бюсферних i стабшзуючих середовище функцш. Доведено виконання генотишчно! програми поглинання хiмiчних елементш рослинами A. alba.
Ключовi слова: мшроелемент, ялиця бша (Abies alba Mill.), кларк розсвдваиня, кларк концентрацн, варiацiйно-статистичнi показники.
Основним джерелом привнесения xiMi4HHx елемештв у ландшафтш ком-плекси та залучення ix у мiграцiйнi потоки е природш процеси - вивiтрювания гiрськиx порщ, грунтоутворення [14, 11], значний вплив мають також клматич-ш та бiотичнi процеси. Важливу роль ввдграе й техногенна дiяльнiсть, що може спричинювати надходження в ландшафти полюташтв у кшькостях, токсичних для живих органiзмiв. Особливу увагу за цих умов дощльно придшяти вивчен-ню забруднення корiнниx деревостанiв. Токсиканти мають високу здатнкть до
