Методическое пособие 764

автоматизированный алгоритм на основе теории распознавания образов.

Литература

1.Толмачева, Н.И. Космические методы исследования метеорологических процессов

ватмосфере. [Текст] / Толмачева Н.И., Калинин Н.А. // Вестник Пермского научного центра УРО РАН. – Пермь, 2010. – С. 12-23.

2.Астафуров, В.Г. Методы автоматической классификации облачности по спутниковым снимкам MODIS [Текст] / Астафуров В.Г., Курьянович К.В., Скороходов А.В. // Исследование Земли из космоса. – 2016. – № 4. – С. 35-45.

3.Расторгуев, И.П. Методика прогноза конвективной облачности и явлений погоды на основе спутниковой информации [Текст] / И.П. Расторгуев, А.С. Белинский, Н.С. Сапа // Комплексные проблемы техносферной безопасности: сб. науч. тр. Международной науч.- практ. конф. - Ч. 2. – Воронеж, 2015. – С.36-41.

4.Звягинцева, А.В. Мониторинг стихийных бедствий конвективного происхождения по данным дистанционного зондирования с метеорологических космических аппаратов [Текст]: монография / Звягинцева А.В., Неижмак А.Н. Расторгуев, И.П. – Воронеж: ГОУ ВПО ВГТУ, 2013. – 166 с.

1Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)

2 Войсковая часть 34244

И.П. Расторгуев1, Д.А. Сурков2, М.Б. Качмар1, А.С. Божко1

РАСПОЗНАВАНИЕ ОБЛАЧНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЦИФРОВОЙ СПУТНИКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Представлен подход к распознаванию компонентов облачных систем по радиояркостным профилям их верхней границы, полученных со специализированных метеорологических космических аппаратов

Ключевые слова: метеорологический космический аппарат, облачные системы, радиояркостная температура, распознавание объектов

I. P. Rastorguev1, D. A. Surkov2, M. B. Kachmar1, S. A. Bozhko1

THE RECOGNITION OF CLOUD SYSTEMS BASED ON DIGITAL SATELLITE DATA

The approach to the recognition of cloud systems based on the temperature at the upper boundary, according to the regional specialized meteorological spacecraft

Key words: meteorological spacecraft, clouds, surface temperature, object recognition

1Air Force Academy Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin» (Voronezh) 2 Military unit 34244

125

СЕКЦИЯ 3. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ, ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД И ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ. МАЛООТХОДНЫЕ И БЕЗОТХОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОИЗВОДСТВА. ФИЗИЧЕСКИЙ И ХИМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ НАД СОСТОЯНИЕМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

УДК 553.981/982(571.5)

В.Л. Бочаров, А.С. Егоров, Л.Н. Строгонова

ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ФАКЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ПРИ РАЗВЕДКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Рассмотрены проблемы снижения теплового воздействия факельных установок на разведочных и эксплуатационных скважинах нефтегазового комплекса. Оценено влияние радиационно-теплового излучения на персонал и оборудование, на основании чего определено место расположения факельного ствола с учетом основных факторов пожарной безопасности Ключевые слова: нефтегазовое месторождение, факельная установка, тепловое излучение, пожарная безопасность,

радиационно-тепловое воздействие, взрывоопасная смесь.

На рубеже XX-XXI веков российскими геологами открыта новое Восточносибирская нефтегазоносная провинция, охватывающая север Красноярского края и Иркутской области, юго-запад республики Саха-Якутия. К настоящему времени разведано и эксплуатируются семь месторождений с извлекаемыми запасами нефти 820 млн. т и природного газа 850 млрд. м3. Наиболее крупными нефтяными месторождениями являются Ванкорское (260 млн. т), Толоканское (223 млн. т) и Верхнечонское (202 млн. т); газовыми – Чаяндинское (380 млрд. м3), Среднеботуобинское (174 млрд. м3) и Юрубчено-Тохомское (117 млрд. м3). Значительный вклад в открытие и освоение Восточносибирских нефтегазовых месторождений внес коллектив Институт нефтегазовой геологии и геофизики Сибирского отделения РАН во главе с академиком РАН А.Э. Конторовичем. Восточносибирский регион должен заменить Западную Сибирь, где добыча нефти и газа в скором времени будет снижаться. Разведочные и эксплуатационные скважины на нефть и газ снабжаются специальными факельными установками. Она предназначены для сжигания некондиционных газов, образующихся при пуске, продувке оборудования или в процессе работы, дальнейшая переработка которых экономически нецелесообразна или невозможна.

Сжигание сбросных газов на факельной установке позволяет значительно уменьшить загрязнение окружающей среды токсичными и горючими веществами [1,2].

Расчет высоты факельного ствола и определение места его расположения должны учитывать три основных фактора пожарной безопасности:

-радиационно-тепловое воздействие пламени на персонал и оборудование;

-искрообразование;

-воспламенение отдельных очагов взрывоопасных смесей с воздухом, если была утечка горючих газов [3,4].

В случае аварийного сброса больших количеств газа на факел персонал во время обслуживания оборудования или эвакуации не должен подвергаться воздействию значительного теплового излучения. Для этого необходимо, чтобы факельная труба была достаточно высокой или, если это невозможно, принимать защитные меры.

Зависимость температуры нагрева стального оборудования от интенсивности и времени излучения пламени показана на рис. 1.

Факел может рассматриваться как точечный источник выброса и можно рассчитать для него зоны, в которых следует обеспечить защиту персонала и оборудования. Так, для факельной трубы диаметром 1200 мм и высотой 60 м при сжигании 440 т/ч углеводородов с

126

молекулярной массой 44 можно выделить (рис. 2):

1.Зону (2), в которой требуется защита оборудования, в точке А интенсивность теплоизлучения равна 34 МДж/(м2.ч);

2.Зону (3), в которой требуется защита персонала , в точке В интенсивность теплоизлучения 17 МДж/(м2.ч).

Рис. 1. Зависимость температуры нагрева стального оборудования от интенсивности и времени излучения пламени: 1 – интенсивность излучения q = 23 МДж/(м2.ч);

2 – интенсивность излучения q = 56 МДж/(м2.ч)

Рис. 2. Зоны интенсивности теплоизлучения от факельной трубы: 1 – факельная труба; 2 – зона, требующая защиты оборудования; 3 – зона, требующая защиты персонала

Приводятся разные данные по общей дозе и максимальной интенсивности теплового излучения, которое может воспринимать персонал при аварийном выбросе. Например, мак-

127

симальная интенсивность теплового излучения принимается от 5 до 17 МДж/(м2.ч).

Можно представить суммарное количество теплоизлучения, которое может вынести человек. Безопасный уровень интенсивности теплоизлучения человек может вынести в течение неограниченного времени.

С увеличением интенсивности теплоизлучения возможное время пребывания человека в зоне теплоизлучения уменьшается.

Для сравнения: интенсивность солнечной радиации составляет 2,5-3,4 МДж/(м2.ч). Величина интенсивности теплоизлучения не является постоянной во времени, так как

она зависит от объема сбрасываемых газов и расстояния между человеком и теплоисточником. Время реакции человека на тепловой раздражитель –5 с.

Если человек находится у основания факельной трубы в момент внезапного выброса газа, то в течение непродолжительного времени он должен покинуть зону, в которой тепловое напряжение превышает 5 МДж/(м2.ч). При тепловом излучении с интенсивностью 11,3 МДж/(м2.ч) и при коэффициенте светового излучения 0,8 температура на уровне земли через одну минуту составит 90 оС, а через 20 мин – 190 оС. Поэтому при данном излучении время удаления человека без риска поражения составляет 30 с (рис. 3).

Рис. 3. Интенсивность теплового излучения

Максимальная интенсивность тепловыделения, которую выдерживает в течение всего времени воздействия персонал (человек), можно определить по следующему уравнению:

Причем,

1 2 ,

где: – время облучения, с; 1 – время реакции человека, с; 2 – время удаления человека, с;

q – интенсивность теплоизлучения, соответствующая общему времени, МДж/(м2.ч); q1, q2 – максимальная и минимальная интенсивность теплоизлучения; L – длина пламени, м.

128

Время удаления персонала определяется высотой трубы [5,6].

Площади отводимых земель определяются выбранными технологиями и применяемым оборудованием. Отечественное же оборудование в связи с использованием недостаточно качественных конструктивных материалов, несовершенства приборов КИП и автоматики имеет большие габариты и высокую металлоемкость. Неравнозначная надежность применяемого в технологической установке (объекте) оборудования ведет к повышенной потребности в ремонтных работах и необходимости установки резервных единиц оборудования. Всѐ это сказывается отказов оборудования и аварийных выбросов и сбросов при нарушении технологических режимов работы.

С факельных устройств, котельных, нагревательных печей в качестве продуктов сгорания в окружающую среду выбрасываются оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода, сажа. Как правило, возможные причины негативного воздействия на природные системы обусловлены возникновением аварийных выбросов при бурении и освоении скважин, нарушением герметичности колонн, порывами водопроводов и трубопроводов. Кроме того, сброс неочищенных сточных вод в поверхностные водоемы и поглощающие горизонты также отрицательно сказывается на всех компонентах биосферы.

Литература

1.Абдуллин Р.А. Охрана окружающей среды в отечественной и зарубежной нефтедобывающей промышленности / Р.А. Абдуллин // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды: Обзорная информация. – М.: ВИНИТИ, 1996. – № 9. – С.1–11.

2.Булатов А.И. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности / А.И. Булатов, П.П. Макаренко, В.Ю. Шеметов. – М.: Недра, 1997. – 483 с.

3.Егоров А.С. Экологическая безопасность при разработке Мангодинского нефтегазового месторождения Ямало-Ненецкого автономного округа / А.С. Егоров // Высокие технологии в экологии. Труды 9-ой Международной науч.-практ. конф. – Воронеж, Изд-во РЦ «Менеджер», 2006. – С. 65–68.

4.Егоров А.С. Мангодинское нефтегазовое месторождение (Ямало-Ненецкий автономный округ) / А.С. Егоров, В.Л. Бочаров. – Воронеж: Воронеж. гос. ун-т, 2008. – 133 с.

5.Егоров А.С. Экологические проблемы эксплуатации факельных установок на нефтегазовых месторождениях Западной Сибири / А.С. Егоров, В.Л. Бочаров // Высокие технологии в экологии. Материалы 12-ой межрегион. науч.-практ. конф.. Научный вестник ВГАСУ, 2009. – С. 17–21.

6.Дорожукова С.Л. Экологические проблемы нефтегазодобывающих территорий Тюменской области / С.Л. Дорожукова, Е.П. Янин. – М.: ИМГРЭ, 2004. – 56 с.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

V.L. Bocharov, A.S. Egorov, L.N. Strogonova

THE PROBLEM OF REDUCING THE LEVEL OF THERMAL RADIATION FLARES IN THE

EXPLORATION AND EXPLOITATION OF OIL AND GAS

Problems of reducing the thermal effects of flares on exploration and development wells oil and gas industry. Evaluated the effect of radiation and thermal radiation on personnel and equipment, on the basis of which determine the location of the flare of the trunk based on fundamental factors of fire safety

Key words: oil and gas field, flare unit, heat radiation, fire safety, radiation-thermal effects, explosive mixture

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Voronezh state University"

129

УДК 504 (06)

Л.М. Акимов

АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ПАРАДИГМЫ ГРАДООБУСТРОЙСТВА НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА ВОРОНЕЖА

Проведен анализ пространственно-временного распределения концентраций различных загрязняющих веществ в период смены концепции градообустройства. Установлено, что решение проблемы загрязнения окружающей среды лежит в сфере управления городской средой, правильностью размещения торгово-административного потенциала территорий.

Ключевые слова: концентрация, загрязняющие вещества, концепция, управление

Атмосферный воздух является важным компонентом окружающей среды и его загрязнение представляет серьезную угрозу для здоровья человека. Поэтому исследование метеорологического потенциала загрязнения атмосферы является важной и актуальной задачей.

Впоследние годы все большее внимание уделяется роли по защите воздушного бассейна от чрезмерного загрязнения в результате хозяйственной деятельности человека. Планирование и проведение мероприятий по охране чистоты атмосферного воздуха требует детального научного обоснования. Разрабатываются различные комплексы мероприятий направленные на улучшение экологической обстановки городской среды.

Одним из предлагаемых комплексов мероприятий по защите воздушного бассейна от чрезмерного загрязнени является смена парадигмы градообустройства, а именно вывод большинства промышленных объектов являющихся стационарными источниками загрязнений за пределы городской среды, а городской среде передаются функции торгово- административно-управленческие.

Целью данного исследования является оценка последствий изменения концепции градоустройства от функции «шаговой доступности предприятий» наблюдавшейся в Воронеже до начала 90-х годов, к торгово-административно-управленческой функции современного периода.

Наблюдения за состоянием окружающей среды в Воронеже, проводятся на 5 стационарных станциях государственной службы наблюдений. Ответственным за сеть наблюдательных станций, является ФГУ «Курский областной центр по гидрометеорологии и мониторингу загрязнения окружающей среды» межрегионального территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Центрально-Черноземных областей. Сеть работает в соответствии с требованиями РД 52.04.186-89.

Наблюдение за содержанием загрязняющих веществ в атмосферном воздухе осуществляется ФГУ «Воронежским областным центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» и проводится по ограниченному кругу загрязнителей: оксид углерода, диоксид серы, диоксид азота, взвешенные вещества, формальдегид, фенол. Станции подразделяются на «промышленные», вблизи предприятий (посты №1, 8, 9, 10) и «авто», вблизи автомагистралей в районе с интенсивным движением транспорта (пост №7). Посты наблюдения данного центра находятся по адресам: ул. Ростовская, 44 – пост наблюдения №1; ул. Лебедева, 2 – пост наблюдения №7; ул. Ворошилова, 30 – пост наблюдения №8; ул. Л. Рябцевой, 51-Б – пост наблюдения №9; ул. 9 Января, 49 – пост наблюдения №10.

Входе работы исследовалась динамика изменения уровня загрязнения атмосферы по 5 приоритетным загрязняющим веществам (окись углерода, сернистый ангидрид, фенол, формальдегид, двуокись азота) на 5 стационарных постах города Воронежа за 18 лет (19892007 гг.).

Окись углерода (СО) - это бесцветный, ядовитый газ, концентрирующийся в жидкость только при температурах -192°С. В воде растворим очень мало, в химические реакции с ней не вступает. Окись углерода очень ядовита и особенно опасна тем, что не имеет запаха, поэтому отравление может произойти незаметно. Действие СО известно под названием - угар, в крови он соединяется с гемоглобином и делает его не способным переносить кислород от

130