25. Приложение ж. Расчет длины факела

Длина факела (Lф) рассчитывается по формуле:

, (1)

где dо - диаметр устья факельной установки, м;

ТГ - температура горения, К (п. 8.3)

То - - температура сжигаемого ПНГ, К;

VВ.В. - теоретическое количество влажного воздуха, необходимое для полного сгорания 1м³ПНГ (Приложение В), м³/м³;

ρВ.В./ρг - плотность влажного воздуха (Приложение Б) и ПНГ (Приложение А);

Vo - стехиометрическое количество сухого воздуха для сжигания 1 м³ПНГ, м³/м³:

где [H₂S]₀, [CxHy]₀, [O₂]₀- содержание сероводорода, углеводородов, кислорода, соответственно, в сжигаемой углеводородной смеси, % об.

26. Приложение ж1. Пример расчета длины факела для Южно-Сургутского месторождения.

Температура горения (см. Приложение И) = 1913 К;

Температура сжигаемого газа = 293 К;

VВВ (см. Приложение В2) = 11.03 м³/м³;

Плотность ПНГ (Приложение А2) = 0.863 (кг/м³);

Плотность влажного воздуха (Приложение Б2) = 1.20 (кг/м³).

На основании формулы (1) отношение длины факела к диаметру устья факельной установки:

Lф / do = 190

Относительная длина факела Lф/do.

Тг - температура горения, К.

То - температура газа в устье, К.

Рис. 4.

Относительная длина факела Lф/d.

Тг - температура горения, К.

То - температура газа в устье, К.

Рис. 5.

27. Приложение з. Расчет низшей теплоты сгорания попутного нефтяного газа qh (ккал/м3)

Низшая теплота сгорания ПНГ QН (ккал/м³) рассчитывается как средневзвешенная сумма низших теплот сгорания горючих газов, входящих в его состав:

, (1)

где Vi - содержание i-го горючего компонента (% об.) в ПНГ;

qhi - низшая теплота сгорания i-го горючего компонента или по формуле:

Qн=85.5[CH₄](%) + 152[C₂H₆](%) + 218[C₃H₈](%) + 283[C₄H₁₀](%) + 349[C₅H₁₂](%) + 56[H₂S](%) (2)

Величины Qнi приведены в таблице 2 Приложения B1.

28. Приложение з1. Пример расчета низшей теплоты сгорания попутного нефтяного газа

Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения.

Компонентный состав Vi (% o6.)

Таблица 17.

Компонент	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12
0.01 Vi·qhi	7569	423	981	640	230

ккал/м³

29. Приложение и. Пример расчета температуры выбрасываемое в атмосферу газовой смеси

Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения. Низшая теплота сгорания Qн = 9843 ккал/м³(Приложение В1). Доля энергии, теряемой за счет радиации факела

Δ = 0,048μ_Г0.5 = 0,21 (μГ = 19,260).

Расчет количества теплоты в продуктах сгорания для трех значений температуры:

Т = l500 K QПС = 5576 ккал,

Т = 1900 К QПС = 7708 ккал,

Т = 2300 К QПС = 9873 ккал.

График QПС (Т) представлен на рис. 6.

Величина qh(1-Δ) = 7776 ккал.

По графику рис. 6 этому значению отвечает температура Т=1913К.

В итоге, температура продуктов сгорания ПНГ Южно-Сургутского месторождения составляет ТГ = 1640°С.

Рис. 6. Пример графического определения температуры продуктов сгорания /попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения.

Задание для расчета.

3. Ознакомится с программой ПНГ-Эколог

4. Провести расчет выбросов при сжигании ПНГ

5. Проварьировать температуру ПНГ и провести серию расчетов при постоянных остальных параметрах

6. Проварьировать высоту трубы и, соответственно, диаметр сопла, соблюдая соотношение 1:20, оставляя остальные параметры без изменений

Сохранить результаты измерений

5. 1.3. Сравнительный анализ программ расчета приземных концентраций упрза «Эколог» (Россия) и screen3 (сша)

1. Краткая характеристика программ.

В таблице 1 приведено краткое сравнительное описание обеих программ.

Таблица 1.

SCREEN3	ЭКОЛОГ, версия 3.00	Примечания
Контрольный набор данных	Задание на расчет	Контрольный набор данных содержит достаточно большой набор параметров, управляющих процессом расчета, которые отсутствуют в ЭКОЛОГЕ. Тем не менее существует возможность задания основного контрольного набора данных «по умолчанию», что упрощает начало работы с методикой SCREEN3
Источники выброса, включая состав выброса	Источники выброса, включая состав выброса	Наиболее похожие части. Основное отличие : В SCREEN3 дополнительно вводится одна модель источника: Объемный источник (в интерпретации ОНД-86 наиболее близка модель многоствольной трубы). Может быть использован для представления линейного источника
Рельеф учитывается	Рельеф учитывается	В отличие от ОНД-86 расчет по SCREEN3 проводится с учетом цифрового рельефа местности
Метеоданные: Температура окружающего воздуха Скорость ветра на высоте 10м Классы устойчивости Высота слоя перемешивания	Метеоданные: Температура окружающего воздуха Скорость ветра Коэффициент стратификации	Основные отличия: В ОНД-86 дополнительно задается направление скорости ветра по секторам . В SCREEN3 существует три метеорологических выбора В SCREEN3 используются метеоданные вблизи источника

Обработка данных перед расчетом

SCREEN3	ЭКОЛОГ, версия 3.00	Примечания
Обязательная обработка данных перед расчетом производится препроцессами: Учета застройки Метеоданных Рельефа	Обработка данных учета застройки	Обязательными данными из перечисленных являются только метеоданные. В качестве препроцессора метеоданных наиболее общеупотребимой является утилита RAMMET

Расчет

SCREEN3	ЭКОЛОГ, версия 3.00	Примечания
Типы вариантов расчета: Учет явления «осаждения». Сухое осаждение Влажное осаждение («вымывание») без учета осаждения С учетом местности: Расчет для сельской местности Расчет для городской местности С различными интервалами осреднения: (от 1 часа до года). С учетом явлений экспоненциального распада (химические трансформации выбрасываемых веществ в атмосфере) и «истощения» (ограничения переноса, возникающее при быстром перемешивании струи под слоем инверсии) Расчет рассеивания по высоте	Два варианта расчета Зима Лето	Метеорологические данные, необходимые для проведения расчета по SCREEN3 значительно отличаются от того, учитывается ли явление осаждения.

Метеорологические данные, требуемые для проведения расчета рассеивания по SCREEN3.

Метеорологические данные, используемые при расчете по SCREEN3 как правило готовятся с использованием препроцессораRAMMET.

В качестве входных данных RAMMETтребует метеоданные, которые можно разбить на две группы:

1. Статистические (зависящие от времени) данные*

1.1. Ежедневные данные по высоте слоя перемешивания. Предоставляются National Climatic Data Center (NCDC).

1.2. Почасовые данные по поверхностным наблюдениям. Предоставляются NationalClimaticDataCenter(NCDC).

3. Почасовые данные по осадкам (требуются, в случае проведения расчета с учетом влажного осаждения). Предоставляются NWS ( National weather service).

2. Cправочные данные, независимые от времени ( требуются в случае проведения расчета с учетом осаждения)

*Данные, соответствующие п.п.1.1.,1.2. являются минимальным набором метеоданных, необходимых для следующего проведения расчета рассеивания по модели SCREEN3.