Методика определения
Для заданного состава факельного газа (содержание непредельных) углеводородов по графику (рис.4.1) определяется необходимое количество пара Gпн, которое требуется подать в факельное устройство для обеспечения бездымного сгорания факела (кг пара /кг газа).
Рис. 4.1. Зависимость дымности факела от состава газа и водяного пара: 1 – газ пониженной светимости; 2 – бездымное сгорание; 3 – сгорание бездымного шлейфа
Определяется отношение количества фактически подаваемого пара Gпф к необходимому количеству пара Gпн (кг пара /кг газа)
(4.6)
По уравнениям (4.7) – (4.8) определяются удельные значения вредных выбросов (г/м3 факельного газа) в атмосферу с продуктами горения факела. Выбросы сажи:
(4.7)
Выбросы СО:
(4.8)
Выбросы углеводородов:
(4.9)
Количество SO2 в продуктах горения факела принимается равным удвоенному количеству серы в сжигаемом газе.
Пример 3
Определить количество вредных выбросов в атмосферу с продуктами горения факела, оборудованного устройством для бездымного сжигания газа. На факел поступает 24 т/сутки газа низкого давления с установки каткрекинга 1А-1М. Состав газа приведен в таблице 4.1.
Таблица 4.1
Состав газа с установки каталитического крекинга
-
Газ
% масс
% (об.)
H2
0,7
12,8
CH4
6,2
14,1
C2H6
9,5
11,4
C3H8
14,4
11,88
C4H10
13,4
11,63
C4H8
7,2
4,65
C3H6
27,6
17,26
C5H10
11,0
5,7
H2S
10,0
10,5
Плотность факельного газа 1,249 кг/м3. Количество непредельных углеводородов в газе составляет 20,6 %. Газ поступает равномерно по 1 т/ч. В течение трёх часов пар в устройство не подавался, а в течение 1 ч пар подавался в количестве 30 % от необходимого количества в соответствии с рис. 4.1.
Решение
1. Определяем объём сжигаемых газов за 1 ч по расчёту (или по данным расходомера):
Vг = mг / ρг = 1000 / 1,249 = 801 м3
2. В течение трёх часов факел работал как устройство с обычным сжиганием газа. Всего сожжено газа:
Vг = 801·3 = 2403 м3
Значение n в формулах (4.7) – (4.9) равно нулю: n = 0, т.к. пар не подавался в факел. Удельное значение выбросов вредных веществ:
Gсажи = 175 г/м3;
Gco = 57 г/м3;
Gуглевод. = 15 г/м3.
Выброс вредных веществ в атмосферу за 3 часа
сажи: 175·2400/1000 = 420 кг;
оксида углерода (II): 57·2400/1000 = 137 кг;
углеводородов: 15·2400/1000 = 36 кг
Количество SO2 в продуктах горения факела равно удвоенному количеству серы в сжигаемом газе. В газе серы содержится 10 % масс, следовательно за 3 часа работы факела было израсходовано 3000 кг газа (по условию газ поступал равномерно по 1 т/ч), выброс SO2 составил
3000 кг – 100 (% масс);
ХSO2 кг – 2·10 (% масс);
кг.
3. В период работы факела на пониженном расходе пара сожжено газа (за 1 час по условию)
Vг = mг / ρг = 1000 / 1,249 = 801 м3
4. Удельное значение выбросов вредных веществ
По
графику на рис 4.1. определяем количество
пара Gпн
для обеспечения бездымного сгорания
факела, зная, что непредельных углеводородов
в газе примерно 20,6 %. Из графика получаем
кг/кг.
Для 1000 кг газа требуется Gпн
= 1000·0,3 = 300 кг пара.
Фактически пар подавался в количестве 30 % от необходимого количества, т.е.
кг.
Отсюда, аргумент n из уравнений (4.7) – (4.9) будет равен
.
Определяем удельные значения вредных выбросов в атмосферу с продуктами горения факела, г/м3 факельного газа:
г/м3;
г/м3;
г/м3.
Выброс вредных веществ в атмосферу:
cажи 58,3·801/1000 = 47 кг;
СО 19,0·801/1000 = 15 кг;
углеводородов 5,0·801/1000 = 4 кг;
SO2
за час
кг.
5. В остальное время факел горел бездымно. Выбросы SO2 составят
кг
Всего за сутки работы факела в атмосферу выброшено
сажи 420 + 46,64 = 466,64 кг;
СО 136 +15,2 = 151,2 кг;
углеводородов 36 + 4 = 40 кг;
SO2 600 + 200 + 4000 = 4800 кг.