Материал: Эффективность использования временного мобильного устройства для утилизации метана и перспективы её дальнейшего применения

Эффективность использования временного мобильного устройства для утилизации метана и перспективы её дальнейшего применения

Введение

Нормирование и контроль выбросов метана на предприятиях газовой промышленности остаётся одной из ведущих проблем.

Предприятием ООО «Газпром трансгаз Краснодар» ежегодно осуществляется значительное количество выбросов газа в атмосферу. В ходе работы данного предприятия выбросы происходят как при проведении ремонтных работ, так и непосредственно от продуктов сжигания при утилизации метана.

Метан в свою очередь относят к числу сильных парниковых газов. Контроль выбросов которого регулируется на международном уровне. В связи с этим, важной и актуальной задачей является обеспечение эффективного регулирования учета и отчетности по выбросам метана в нефтегазовом комплексе, а также надежная и точная методика расчетов и измерений.

В дипломной работе рассматриваются основные пути попадания метана в атмосферу от газовой промышленности, а также работы по контролю и возможному сокращению количества метана в окружающей среде.

Цель: изучение источников выбросов метана на предприятии и оценка эффективности мероприятий по обеспечению экологической безопасности.

Задачи:

.        Определить состав выбросов предприятия;

.        Проследить соблюдение основных нормативных документов;

.        Оценить эффективность использования ВМУУМ и перспективы её дальнейшего применения.

Перечень сокращений

АГРС - автоматизированная газораспределительная станция

БЗ - блок замера

БО - блок одоризации газа

БПГ - блок подогрева газа

ВСВ - временно согласованный выброс

ВМУУМ - временное мобильное устройство для утилизации метана

ГВС - газо-воздушная смесь

ГИС - газоизмерительная станция

ГПА - газоперекачивающий агрегат

ГРС - газораспределительная станция

ЗВ - загрязняющее вещество

ЗРА - запорно-регулирующая арматура

ИВ - источник выделения

ИЗА - индекс загрязнения атмосферы

ИТЦ - инженерно-технический центр

КПД - коэффициент полезного действия

КС - компрессорная станция

ЛОС - летучие органические соединения

ЛПУМГ - линейно-производственное управление магистральными газопроводомами

МГ - магистральный газопровод

НВОС - негативное воздействие на окружающую среду

ОАО - открытое акционерное общество

ООН - организация объединённых наций

ООО - общество с ограниченной ответственностью

ПДВ - предельно допустимый выброс

СЗЗ - санитарно-защитная зона

УПТПИГ - узел подготовки топливного, пускового, импульсного газа

1.      Обзор литературы

.1 Общие сведения о метане

Метан - простейший углеводород, представляет собой бесцветный газ без запаха, который горит бледным синеватым пламенем. Является наиболее устойчивым и инертным углеводородом за счет отсутствия углеродной связи (С-С). По своим свойствам малорастворим в воде и легче воздуха.

На 90-95 % метан имеет природное происхождение, но также имеются антропогенные источники его выделения: рисовые поля, животноводство, свалки, добыча угля, потери в нефтегазовой отрасли, горение биомассы и т.п. В газовых месторождениях 99% чистого, сухого газа, а газы нефтяных скважин содержат помимо метана 10-40% высших гомологов - пропана, бутана, пентана и гексана (мокрый или жирный газ) [18].

Классификация метана по происхождению:

Биогенный - возникает в результате химической трансформации органического вещества. Например, бактериальный (микробный) метан образуется в результате деятельности бактерий, а термогенный возникает при термохимических процессах, в осадочных породах при их погружении на 3-10 км, в условиях высоких температур и давлений.

Абиогенный - возникающий в результате химических реакций неорганических соединений, чаще на больших глубинах в мантии земли.

В атмосферу метан попадает от естественных и антропогенных источников. Среди естественных источников это - болота, тундра, водоёмы, насекомые (термиты), метангидраты, геохимические процессы. К антропогенным относят - рисовые поля, шахты, потери при добыче нефти и газа, животноводство, горение биомассы, свалки.

Метан находится в основном в приземном слое атмосферы - тропосфере (11-15 км). Примерное время жизни метана в атмосфере 8-12 лет [11].

Метан был отнесён к парниковым газам, так как повышение его содержания в атмосфере способствует развитию парникового эффекта. Метан в несколько раз легче воздуха и обладает более сильным парниковым эффектом, чем углекислый газ, за счет глубоких вращательных полос поглощения молекул в инфракрасном спектре [15].

В настоящее время метан применяется в различных сферах человеческой деятельности. Является материалом для создания полимеров (синтетический каучук), различных гибких и прочных материалов (резина), применяется как химическое сырьё и служит основным источником водорода. Наиболее популярен метан в качестве топлива, так как его очень экономично использовать.

Как топливо метан используется в сжатом виде (200-250 атмосфер), в связи с тем, что его плотность значительно меньше, чем у бензина.

Сжатый природный газ как топливо имеет целый ряд преимуществ:

Метан (основной компонент природного газа) легче воздуха и в случае аварийного разлива он быстро испаряется, в отличие от более тяжёлого пропана, накапливающегося в естественных и искусственных углублениях и создающего опасность взрыва.

Не токсичен в малых концентрациях;

Не вызывает коррозии металлов.

Компримированный природный газ дешевле, чем любое нефтяное топливо, в том числе и дизельное, но по калорийности их превосходит.

Низкая температура кипения гарантирует полное испарение природного газа при самых низких температурах окружающего воздуха.

Природный газ сгорает практически полностью и не оставляет копоти, ухудшающей экологическую обстановку и снижающей КПД. Отводимые дымовые газы не имеют примесей серы и не разрушают металл дымовой трубы.

Эксплуатационные затраты на обслуживание газовых котельных также ниже, чем традиционных.

Еще одной особенностью сжатого природного газа является то, что котлы, работающие на природном газе, имеют больший КПД - до 94 %, не требуют расхода топлива на предварительный его подогрев зимой (как мазутные и пропан-бутановые).

За счет хорошей способности к горению метан так же используют при сварке, резке металла.

Он нашёл применение и в медицине. Газ в целом безвреден для организма, но оказывает на человека усыпляющие действие. Нередко метан используют в качестве снотворного, растворителя и даже в составе стероида для любителей спортивного питания [9].

1.2    Загрязнение атмосферы

Атмосфера является газовой оболочкой Земли, в процентном соотношении в её состав входят: азот 78%; кислород 21%; водяной пар 1%; аргон 0,93%; углекислый газ 0,038% и другие газы (водород, гелий, благородные газы). Воздух - это наиболее важная природная среда, без которой невозможно существование жизни на планете [14].

В зависимости от вида источника загрязнение атмосферы бывает:

естественное,

антропогенное

В зависимости от характера загрязнителя:

1)      Физическое - механические (пыль, тв.частицы), радиоактивные (радиоактивное излучение, изотопы), электромагнитные (электромагнитные волны, радиоволны), шумовые (громкие звуки, частотные колебания) и тепловые загрязнители;

2)      Химическое - в качестве загрязнителя газообразные вещества и аэрозоли. Основными загрязнителями атмосферного воздуха принято считать оксид углерода (IV), оксид азота, диоксид серы, углеводороды (метан), альдегиды, тяжелые металлы, аммиак, атмосферную пыль и радиоактивные изотопы;

)        Биологическое - имеется ввиду загрязнение микробной природы, например, перенасыщение воздуха вегетативными формами и спорами бактерий, грибов; вирусами и их токсинами, продуктами жизнедеятельности [14].

В настоящее время главными загрязнителями атмосферы за счёт деятельности человека считаются углекислый газ, оксид углерода, диоксиды серы, а также газовые компоненты, повышение концентрации которых влияет на температурный режим тропосферы (метан, фреоны, диоксид азота, озон).

Основные источники загрязнения атмосферы - предприятия топливноэнергетического комплекса, обрабатывающей промышленности и транспорт [17].

Земная атмосфера сравнительно хорошо пропускает коротковолновую солнечную радиацию, которая почти полностью поглощается земной поверхностью. Нагреваясь за счет поглощения солнечной радиации, земная поверхность становится источником земного, в основном длинноволнового, излучения, часть которого уходит в космическое пространство [11].

Парниковый эффект - нагревание поверхности и атмосферы планеты в результате захвата теплового излучения Солнца атмосферными газами. Та часть солнечного излучения, которая, пройдя сквозь озоновый слой, достигает поверхности Земли, представлена мягким ультрафиолетом <#"821716.files/image001.gif">

Рис. 1. Компонентная структура выбросов ОАО «Газпром» в атмосферный воздух

Рис. 2. Показатели воздействия ОАО Газпром на атмосферный воздух, 2008-2012 гг., тыс. т [23].

Рис. 3. Динамика выбросов метана в атмосферный воздух ОАО «Газпром», 2008-2012 гг., тыс. т.

В период с 2008 по 2011 гг. наблюдается сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, а в 2012 г. их возрастание, за счёт изменения топливного баланса (использование угля и мазута взамен природного газа) на ряде генерирующих объектов и вводом нового энергоблока, в свою очередь доля метана в составе валовых выбросов сократилась на 12 %.

В компонентной структуре выбросов ОАО «Газпром» на долю основных загрязняющих веществ суммарно приходится 98,3 %, в том числе: углеводороды (метан) - 66,8 %, оксид углерода - 19 %, оксиды азота - 9,3 %, диоксид серы - 3,3 %. Деятельность по магистральному транспорту газа формирует более 92 % всех выбросов метана ОАО «Газпром».

Рис. 4. Структура выбросов основных загрязняющих веществ по видам основной деятельности ОАО «Газпром», 2012 г., тыс. т.

Принципы ответственного поведения в области рационального природопользования и охраны окружающей среды являются важной частью стратегии и обязательным условием стабильного и эффективного развития бизнеса в современных условиях [23].

Стратегическими направлениями деятельности Газпром в области охраны окружающей среды, которые имеют значимый экологический эффект в масштабах Российской Федерации, на данный момент остаются:

энерго- и ресурсосбережение;

использование наилучших доступных технологий при модернизации и вводе новых производственных мощностей;

развитие производства моторных топлив с улучшенными экологическими характеристиками, в том числе развитие рынка газомоторного топлива;

участие в научных исследованиях и практических действиях по восстановлению природных комплексов, сохранению биоразнообразия, защите морской среды;

предупреждение аварий и инцидентов с экологическими последствиями и возмещение вреда окружающей среде в полном объеме;

разработка и реализация корпоративных программ, участие в региональных и федеральных программах, обеспечивающих экологическую безопасность;

совершенствование системы экологического менеджмента.

В настоящее время доля Газпром в объемах негативного воздействия на окружающую среду в Российской Федерации составляет: по выбросам в атмосферный воздух - около 16 %.

Один из ключевых принципов деятельности ОАО «Газпром» - сокращение негативного техногенного воздействия на природную среду [24].

1.5    Нормирование и контроль выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух

В России более 20 лет проводятся работы по нормированию выбросов вредных веществ в атмосферный воздух и установлению нормативов предельно допустимых и временно согласованных выбросов (ПДВ и ВСВ).

В настоящее время нормативно-методическая база нормирования развивается по широкому кругу вопросов:

процедура инвентаризации выбросов вредных веществ в атмосферный воздух с использованием инструментальных и расчётных методов;

организация и проведение расчётов загрязнения атмосферы;

формирование предложений по нормативам ПДВ (ВСВ);

определение периодичности производственного контроля за соблюдением установленных нормативов выбросов и объемов регулирования выбросов в периоды неблагоприятных метеорологических условий.

В настоящее время существует тенденция увеличения требований, предъявляемых к природопользователям, но в тоже время упрощение системы нормирования выбросов. Совершенствование воздухоохранной деятельности актуально на сегодняшний день за счёт введения положений Федерального закона «Об охране атмосферного воздуха», а также Федерального закона «Об охране окружающей среды». Положения Федерального закона «Об охране атмосферного воздуха» допускают уточнить требования к нормированию выбросов и предусматривают установление нормативов ПДВ с учётом ряда критериев качества атмосферного воздуха: гигиенических, экологических, предельных критических нагрузок и других экологических требований, а также с учётом технических нормативов выбросов.

Определение параметров источников загрязнения атмосферы (ИЗА) должно осуществляться при регламентных загрузке и условиях эксплуатации технологического и пылегазоочистительного оборудования. Наряду с этим, параметры ИЗА следует фиксировать и на основных режимах работы технологического оборудования и стадиях технологических процессов [13].

Для магистральных трубопроводов и углеводородного сырья, компрессорных установок создаются санитарные разрывы (полосы отчуждения). Санитарный разрыв имеет режим СЗЗ [7].

Контроль соблюдения установленных нормативов выбросов

В основу системы контроля положено определение величин выбросов загрязняющих веществ от источников и сопоставление их с величинами ПДВ, принятыми в проекте нормативов ПДВ.

При определении величин выбросов основными являются прямые методы измерения концентраций загрязняющих веществ и объёма газовой смеси с фиксированием её температуры. Измерения должны проводиться по графику, согласованному с территориальным комитетом охраны окружающей среды и утвержденному руководством предприятия.

В случаях, когда отсутствуют методики или прямые методы измерения невозможны, используют балансовые методы расчёта выбросов в зависимости от производительности агрегата, состава сырья, топлива и т.п.

К источникам, которые могут оказать существенное влияние на ухудшение состояния атмосферного воздуха, следует отнести:

·   источники, дающие наибольшие вклады в величины приземных концентраций (в случае опасного направления ветра увеличение выбросов от этих источников влечет за собой, увеличение максимальных приземных концентраций);