ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»
ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ
КОНТРОЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ
ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК
НА КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЯХ
СТО ГАЗПРОМ 2-3.5-038-2005
Общество с ограниченной ответственностью
«Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий -
ВНИИГАЗ»
Общество с ограниченной ответственностью
«Информационно-рекламный центр газовой промышленности»
СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ
ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И
ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО «ГАЗПРОМ»
Дата введения - 2005-12-15
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ».
2 ВНЕСЕН Департаментом по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром».
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением ОАО «Газпром» от 30 августа 2005 г. № 205.
4 ВВОДИТСЯ ВЗАМЕН РД 51-164-92 «Временная инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях».
Введение
Инструкция является переработанным и дополненным изданием РД 51-164-92 «Временная инструкция по проведению контрольных измерений вредных выбросов газотурбинных установок на компрессорных станциях» с учетом:
- многолетнего опыта использования РД 51-164-92;
- требований ГОСТ Р ИСО 11042-1-2001. Установки газотурбинные. Методы определения 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. Степанова (лаборатория газотурбинной техники и технологии);
к.т.н. Г.С. Акопова, Л.В. Шарихина, Н.Ю. Круглова (лаборатория защиты окружающей среды).
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.
Примечание - 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.
Примечание - 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.
3.1 Термины и определения
3.1.1 концентрация Сi, мг/м3: Масса компонента i, содержащаяся в 1 м3 сухого отработавшего газа при 0 °С и 0,1013 МПа (ГОСТ Р ИСО 11042-1).
3.1.2 приведенная концентрация 
, мг/м3:
Приведенная к 15 % содержания кислорода (по объему) масса компонента i,
содержащаяся в 1 м3 сухого отработавшего газа при 0 °С и 0,1013 МПа
и вычисляемая по формуле
, (3.1)
где О2 - объемная концентрация кислорода в осушенном отработавшем газе, %.
3.1.3 мощность выброса Мi, г/с: Массовое количество выброса компонента i с отработавшими газами в единицу времени, вычисляемое по формуле
, (3.2)
где Q2 - объемный расход сухих отработавших газов газотурбинной установки при 0 °С и 0,1013 МПа, м3/с.
3.1.4 параметры номинального режима газотурбинных газоперекачивающих агрегатов: Параметры при номинальной мощности по ТУ и стандартных станционных условиях: температуре воздуха на входе в двигатель + 15 °С, 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).
Примечания:
1 Параметры номинального режима газотурбинных газоперекачивающих агрегатов приведены в таблице А.1 (Приложение А), СТО ГАЗПРОМ, 2005.
2 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
4.1 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.
4.2 В качестве топливного газа ГТУ используют природный газ, перекачиваемый по газопроводам и подаваемый потребителям по ГОСТ 5542, который практически не содержит соединений серы. Поэтому при измерении концентрации ангидрида серы (SО2) получают значения, близкие к нулю, и данный компонент не является предметом контроля и учета в номенклатуре В(З)В.
4.3 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.
4.4 Основными компонентами продуктов сгорания для контроля являются оксиды азота и оксид углерода.
Концентрацию оксидов азота NOx определяют как сумму оксида азота NО и диоксида азота NО2 в пересчете на NО2 (ГОСТ Р ИСО 11042-1).
Допускается принимать содержание диоксида азота NО2 в сумме оксидов азота NOx в отработавших газах на срезе выхлопной трубы (шахты) 10 % для регенеративных ГТУ и 5 % для безрегенеративных ГТУ.
4.5 Номинальные значения концентраций и мощности выбросов оксидов азота NOx близки (в пределах 5 %) к максимальным значениям этих параметров на всех возможных эксплуатационных режимах.
4.6 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
5.1 Подготовку мест для отбора проб отработавших газов производят на остановленном газоперекачивающем агрегате.
5.2 Отбор проб продуктов сгорания производят через отверстия диаметром 12 мм в выхлопной трубе (шахте) ГТУ.
5.3 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.
5.4 Не допускается отбор проб в сечении выброса отработавшего газа в атмосферу, так как при этом возможно подмешивание к пробе атмосферного воздуха (ГОСТ Р ИСО 11042-1).
5.5 Допускается отбор проб в сечениях до или после регенераторов (рекуператоров) и (или) котлов-утилизаторов при их наличии в составе ГТУ.
5.6 При двухпоточной выхлопной системе (агрегаты типа ГТ-700-5, ГТК-5, ГТ-750-6, ГТК-30, ГТНР-16, ГТК-25ИР, ГТНР-25И) измерения проводятся в каждом выхлопном газоходе, а результаты измерений осредняются.
5.7 Используемый газоанализатор должен иметь действующее свидетельство о поверке и документ, подтверждающий его соответствие требованиям безопасности.
6 Объем и условия проведения измерений; измеряемые параметры
6.1 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.
6.2 В отработавших газах ГТУ проводят измерения концентраций:
- оксидов азота NOх (включая определение соотношения оксида азота и диоксида);
- оксида углерода СО;
- кислорода О2;
- диоксида углерода СО2.
Одновременно на режимах испытаний проводят регистрацию основных теплотехнических параметров ГТУ.
Типовой перечень измеряемых параметров приведен в таблице Б.1 (Приложение Б).
6.3 Измерения концентраций В(З)В в отработавших газах осуществляют согласно инструкции по эксплуатации используемого газоанализатора.
6.4 Измерения параметров, как правило, проводят на нескольких режимах (не менее трех) в диапазоне нагрузок от 70 % до максимальной, определяемой условиями испытаний.
Для оценки текущих параметров выброса В(З)В измерения проводят на штатном эксплуатационном режиме.
6.5 Допускается проведение экстраполяции полученных результатов до номинального режима (испытания при отрицательных температурах и/или незначительном изменении загрузки) с помощью типовой экологической характеристики агрегата.
6.6 Измерения проводят на установившихся режимах, т.е. когда отклонения основных параметров (температуры отработавшего газа и воздуха, частоты вращения) не превышают 1 %, концентрации NO, NО2, СО не превышают ± 2 ppm, О2, СО2 не превышают ± 0,1 %.
6.7 При незначительных отклонениях измеренных концентраций В(З)В от средних значений замеры на одном режиме повторяют не менее трех раз, принимая для дальнейших расчетов их среднеарифметическую величину. В противном случае число необходимых замеров увеличивают (в соответствии с правилами статистической обработки результатов) и случайно выпавшие значения отбрасывают.
7 Обработка результатов измерений
7.1 Для каждого режима испытаний результаты измерений концентраций В(З)В приводят к основной единице измерений - мг/м3 - по соотношениям:
- диоксид азота NО2: 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.
7.2 Определяют приведенные (15 % О2)
концентрации загрязняющих выбросов согласно формуле (3.1).
7.3 Определяют мощность выбросов В(З)В.
7.3.1 Вычисляют коэффициент соотношения сухих и влажных продуктов сгорания
, (7.1)
где О2 - измеренная концентрация кислорода в пробе, %.
7.3.2 Вычисляют расход сухих отработавших газов на срезе выхлопной шахты (трубы) Q2, 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 
(м3/с) и 
(МПа) - соответственно, расход отработавших газов и абсолютное
давление за осевым компрессором ГТУ на номинальном режиме;
Т3 - температура перед компрессором ГТУ на режиме испытаний, К;
Ра - барометрическое давление, МПа;
Р4 - абсолютное давление за компрессором ГТУ, МПа;
Кв - коэффициент соотношения объемных расходов сухого и влажного отработавшего газа;
- относительная
частота вращения осевого компрессора ГТУ (отношение фактической 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) %.
7.3.3 Вычисляют мощность выброса оксидов азота и оксида углерода согласно формуле (3.2).
7.4 Производят оценку соответствия показателей выбросов требованиям НД.
7.4.1 Строят графические зависимости концентраций оксидов
азота (
и 
)
и оксида углерода (
и 
) от температуры отработавших
газов, используемой в качестве штатного измерения.
Примечание - При необходимости проводят экстраполяцию графиков до температуры, соответствующей номинальной температуре отработавших газов для данного типа ГТУ. Значения номинальных температур отработавших газов Т0шт по типам агрегатов приведены в таблице А.1 (Приложение А).
7.4.2 По графикам = f (Тшт)
по величине номинальной температуры
отработавших газов Т0шт вычисляют
физическую и приведенную концентрацию оксидов
азота на номинальном режиме.
По графику = f
(Тшт) определяют
среднее арифметическое значение концентраций 
и 
(по трем точкам при
максимальном, минимальном и среднем значениях температур отработавших газов в
измеренном диапазоне).
7.4.3 Определяется соответствие приведенных концентраций и (по 7.3.2) на номинальном режиме нормативным данным, %, по
формуле
, (7.4)
где
-
приведенная фактическая концентрация на номинальном режиме;
- приведенная
номинальная концентрация в соответствии с нормативной документацией данного
типа ГТУ (принимается по таблице А.1).
Если Кi 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).
, мг/м3
, мг/м3
, г/с
, г/с
