Проблемы нормирования и контроля выбросов метана на предприятии ООО Газпром трансгаз Краснодар. Проблемы нормирования и контроля выбросов метана на предприятии. Проблемы нормирования и контроля выбросов метана на предприятии ооо газпром трансгаз Краснодар
 Скачать 1.28 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «» Агрономический факультет Кафедра экологии и радиобиологии Дипломная работа Тема: «Проблемы нормирования и контроля выбросов метана на предприятии ООО Газпром трансгаз Краснодар» Выполнил студент Руководитель Зав. кафедрой Рецензент 2013 СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………………………….......3 Перечень сокращений…………………………………………………………….4 Глава 1. Обзор литературы 1.1. Общие сведения о метане…………………………………………………....5 1.2. Загрязнение атмосферы……………………………………………………...7 1.3. Проблемы выбросов газа в атмосферу на предприятиях нефтегазового комплекса………………………………………………………...9 1.4. Вклад ОАО «Газпром» в загрязнение атмосферного воздуха…………...11 1.5. Нормирование и контроль выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух……………………………………………………...……..14 1.6 Учёт и отчётность по выбросам метана в России………………..………..17 Глава 2. Материалы и методы исследования 2.1. Общая характеристика предприятия………………………………………27 2.1.1. Сведения о Краснодарской компрессорной станции……………….......28 2.1.2. Технологический процесс компрессорной станции…………………….29 2.1.3. Вероятность и возникновение аварийных и залповых выбросов загрязняющих веществ………………………………………………………..…34 2.2. Инвентаризация выбросов…………………………………………...……..35 2.2.1. Методы определения состава и количества выбросов загрязняющих веществ…………………………………………………………………………...36 2.2.2. Контроль за соблюдение установленных нормативов………………….37 2.3. Линейная часть газопровода и применение временной мобильной установки по утилизации метана (ВМУУМ)……………………………….….39 Глава 3. Расчётная часть 3.1. Расчёт загрязнения атмосферы. ПДВ предприятия………………………41 3.2. Расчёт экономической эффективности от применения ВМУУМ.............47 Охрана труда на предприятиях ОАО «Газпром»…………….………………..49 Заключение……………………………………………………………………….54 Список используемой литературы………………………………………..…….55 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 Обзор литературы 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]. 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: Физическое – механические (пыль, тв.частицы), радиоактивные (радиоактивное излучение, изотопы), электромагнитные (электромагнитные волны, радиоволны), шумовые (громкие звуки, частотные колебания) и тепловые загрязнители; 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, видимым светом, а также инфракрасными лучами. Инфракрасное излучение называют также тепловым. Такое излучение поглощают пары воды, углекислый газ, метан и другие компоненты атмосферы. Парниковый эффект позволяет поддерживать оптимальную температуру у поверхности земли (+18), без него испускаемое тепло уходило бы полностью в космос. Но избыток газообразных выбросов в атмосферу от сжигания угля, нефтегазовой промышленности и транспорта скапливается в атмосфере и удерживает много тепла, что вызывает угрозу глобального потепления [11]. Проблема выбросов газа в атмосферу на предприятиях нефтегазового комплекса При сгорании жидкого или газообразного топлива в двигателях, турбинах, насосах, компрессорах и котлах происходит значительный выброс отходящих газов в атмосферу. Факельное сжигание и выпуск газа служат важной мерой обеспечения безопасности, используемой на объектах для обеспечения безопасного сброса газа при аварийных ситуациях, отключении питания и отказе оборудования или возникновении других нештатных условий на установке. После сжижения природного газа, в период его хранения, наблюдаются выбросы паров метана, которые часто называют «отпарным газом», за счёт изменения атмосферного давления, воздействия температуры окружающей среды [12]. Стационарные источники выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух делят на организованные и неорганизованные. Источники с организованным выбросом газообразных веществ – выбросы поступают в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы. К ним относят: - объекты линейной части магистрального газопровода (ЛЧ МГ); - компрессорные станции (КС); - газораспределительные станции (ГРС); - газоизмерительные станции (ГИС). При проведении плановых регламентных работ на трубопроводах и технологическом оборудовании объектов транспорта газа, особенно при аварийных ситуациях в атмосферу попадает большое количество природного газа, который на 90-98% состоит из метана. Источники с неорганизованным выбросом газообразных веществ – выбросы поступают в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности работы оборудования, отсутствия или не налаженной работы вентиляционных систем, местных отсосов в местах загрузки, выгрузки или хранения сырья, топлива, полупродуктов, продуктов и т.д. К ним относят: - утечки в уплотнениях и соединениях технологических аппаратов и агрегатов, трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры (ЗРА), расположенных на открытых площадках установок; - выбросы при продувке пробоотборных устройств и отборе пробы, сбросы постоянно отбираемой пробы в атмосферу; - выбросы при продувке средств контроля и автоматики и технологических аппаратов; - выбросы при стабилизации давления в емкостях товарно-сырьевых парков и выполнении слива-налива. Все перечисленные виды выбросов относятся к неорганизованным только в тех случаях, когда технологические объекты (оборудование, ёмкости, арматура) расположены вне производственных помещений, и не оборудованы системами отвода этих выбросов на свечу рассеивания или на факел [13]. Исходя из вышеизложенного данное направление является актуальным и представляет значительный интерес для контроля состояния окружающей среды. Вклад ОАО «Газпром» в загрязнение атмосферного воздуха Деятельность ОАО «Газпром» имеет важное значение для всей экономики России, именно поэтому влияние данного предприятия на окружающую среду так важно. Немалый вклад предприятие вносит в загрязнение атмосферного воздуха за счёт выброса газообразных загрязняющих веществ (рис.2). Среди приведённых веществ очевидно преобладает метан (рис.1) за счёт его значительного содержания в составе природного газа. Одна из ключевых задач Газпромана протяжении многих лет остается неизменной – обеспечение равенства экономических и природоохранных ценностей. На практике это реализуется за счёт корпоративных программ технического перевооружения, модернизации и повышения энергоэффективности производств, в детальной оценке и сокращении возможных экологических рисков при осуществлении проектов нового строительства [23]. Текущая деятельность в области охраны окружающей среды осуществляется с учетом специфики производственных объектов, природно-климатических и социально-экономических особенностей регионов.  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]. 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); источники с наибольшим количеством валовых выбросов (если даже их вклад в величины приземных концентраций мал), т.к. изменение состава сырья или топлива может повлечь за собой значительное повышение приземных концентраций; источники с большим количеством загрязняющих веществ, содержащихся в отходящих газах перед очисткой (т.к. ухудшение работы системы газоочистки приводит к увеличению выбросов и соответственно приземных концентраций) [5]. Контроль за содержанием вредных веществ в атмосферном воздухе проводится непосредственно на границе санитарно-защитной зоны в установленных контрольных точках. Основными источниками выбросов метана на АГРС и линейной части газопроводов являются свечи (залповые выбросы), и неорганизованные источники – запорно-регулирующая арматура и площадки для проведения покрасочных работ [10]. Контроль соблюдения нормативов выбросов на источниках загрязнения и в контрольных точках линейной части магистральных газопроводов не представляется возможным, так как выбросы загрязняющих веществ кратковременны и наблюдаются лишь в период проведения ремонтных работ. Источниками выделения продуктов сгорания природного газа на АГРС являются агрегаты подогрева газа, работающие не постоянно, в зависимости от температурного режима окружающего воздуха. Категория источника загрязнения атмосферы 4 – контроль следует проводить 1 раз в 5 лет. Инструментальный контроль проводится на момент разработки проекта ПДВ. Контроль нормативов выбросов выполняется ежеквартально инженером по охране окружающей среды балансовым методом (по расходу топлива) при расчете платы за негативное воздействие на окружающую среду. Отопление операторных помещений на газораспределительной станции осуществляется бытовыми котлами. Контроль соблюдения нормативов ПДВ проводится силами специализированных организаций, имеющих аккредитованную лабораторию. При обнаружении концентраций контролируемых загрязняющих веществ, превышающих ПДВ, ответственный руководитель обязан принять срочные меры по снижению выбросов. Основными источниками информации при контроле выбросов в настоящее время являются лабораторные методы анализа, поэтому при проведении замеров на предприятии рекомендуется использовать методики, представленные в «Сборнике методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах» [3]. Учёт и отчетность по выбросам метана в России Метан включен в список вредных газообразных веществ загрязняющих атмосферу (код 0410). Учет и отчетность по выбросам метана в Российской Федерации предусмотрены системой Государственного учета вредных воздействий на атмосферный воздух и их источников [1]. В Российской Федерации официальный контроль выбросов метана ведётся как часть общей системы контроля состояния окружающей среды, в том числе атмосферного воздуха. Учёту на сегодняшний день подлежат загрязняющие вещества, поступающие в атмосферу в результате неполного улавливания и утечек газа, содержащиеся в отходящих газах от стационарных источников загрязнения и аспирационном воздухе. Используются инструментальные замеры и расчёты в соответствии с методиками для определения количества загрязняющих веществ за отчетный период [19]. Методические документы по расчёту выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух используются при инвентаризации, нормировании выбросов, а также контроле за соблюдением установленных нормативов ПДВ (ВСВ) для действующих организаций и подготовке разделов «Охрана воздушного бассейна». Таблица 1 - Методики используемые для расчета, нормирования и контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, на территории РФ, 2013 год [5].
В России до сих пор не существует официально одобренной методики для газообразных загрязняющих атмосферу веществ, именно поэтому компании пользуются всем многообразием учёта выбросов метана, что в свою очередь создаёт определённые трудности для учёта и сравнения оценок выбросов метана, в том числе как парникового газа. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||