Статья для журнала Молодой ученый!!. Статья посвящена вопросам обоснования использования

• Название: Статья посвящена вопросам обоснования использования
• Дата: 13.09.2022
• Размер: 71 Kb.
• Имя файла: Статья для журнала Молодой ученый!!.doc
• Тип: Статья; #675748

Оценка экологической безопасносности АЗС в городских условиях

Чурикова Лариса Алексеевна, канд. техн. наук, доцент,

Вишневская Валерия Евгеньевна, магистр техн. наук, ст.преподаватель,

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана (г.Уральск)

Статья посвящена вопросам обоснования использования на автозаправочной станции современного оборудования, позволяющего резко сократить потери нефтепродуктов и улучшить состояние окружающей среды в городских. Авторы предлагают в качестве решения такой задачи – применить резервуары-газгольдеры МР-Г-З или полимерные эластичные резервуары (ПЭР-Н), с системой компримирования легких фракций и автоматической системой отвода конденсата, емкостью для накопления конденсата и насосом для перекачки конденсата в резервуар под слой нефтепродукта.

Ключевые слова: нефтепродукт, бензино-воздушная смесь, концентрация паров, резервуар, дыхания.
Серьезную экологическую опасность пред­ставляют выбросы паров легких фракций нефтепродуктов на автозаправочных станциях и нефтехранилищах, оснащенных дыхательными. Такие выбросы классифицируют на «ма­лые» и «большие» дыхания.

Основные факторы, влияющие на интен­сивность «малых дыханий» - интенсивность испарения и площадь зеркала испарения.

Площадь зеркала испарения вертикальных и горизонтальных заглубленных и полузаглуб­ленных резервуаров на автозаправочных станциях (АЗС) зависит от их ем­кости и конструктивных особенностей и состав­ляет от 4 до 10 м².

На АЗС особенно в жаркий летний период испаряемость бензино-воздушной смеси (БВС) при «малых дыханиях» максимальна и составляет от 0,1 до 0,15 м³/ч на 1 м³ объема резервуара, с учетом про­цессов испарения бензина и площади зеркала испарения [1].

Обычно для снижения испарения легких фракций бензина при «малых дыханиях», резервуары размещают в грунте, когда суточные колебания температуры, а значит и суточные перепады давления насыщенных паров будут минимальны. Интенсивность вытеснения БВС, в основ­ном, зависит от длительности заправки резер­вуара, которая определяется производительно­стью заправочных (сливных) насосов топливо­заправщика. Длительность заполнения резерву­ара зависит от его емкости и времени слива бен­зина. В результате «больших дыханий» резервуаров вместимостью от 10 до 40 м³, увеличивается скорость вытеснения БВС и составляет от 15 до 60 м³/ч. С учетом большой интенсивности и сравнительно мало­го времени «большие дыхания» представляют мгновенные выбросы БВС, увеличивающие взрывоопасность АЗС.

Для оценки массовых объемов испарений бензина от «больших дыханий», необходимо знать вытесняемый объем и концентрацию па­ров бензина в газовом пространстве в момент «большого дыхания». При каждом «большом дыхании» в атмосферу может вытесняться объем бензино-воздушной смеси, равный осво­бодившемуся объему резервуара. Остаток бен­зина в опорожненном резервуаре составляет не менее 20% от полного объема резервуара.

Концентрация паров бензина в замкнутой (герметичной) газовой полости резервуара по­вышается за счет упругости паров и при длитель­ном хранении достигает своего наибольшего значения, при этом в газовой полости устанав­ливается давление равное (р_н+p_о) [1].

Максимальный процент концентрации па­ров бензина в газовой полости резервуара бу­дут значительно выше предельно-допустимых значений по той причине, что при постоянном выходе паровоздушной смеси из дыхательного клапана резервуара при неподвижном хранении, из них будет вытесняться порция более бедной смеси, находящаяся в верхней ча­сти газовой полости резервуара. Число выбросов от «малых дыханий» в летний период в дневное время в промежутках между «большими дыханиями» будут достаточно большими, составляющего до 2% объема газовой полос­ти. Однако, объемная концентрация в БВС мо­жет в 2-3 раза превышать значения, ко­торые могут установиться в абсолютно герме­тичном резервуаре [2].

Резервуары крупных нефтехранилищ с большим грузо­оборотом могут заполнять­ся и опорожняться десятки раз в течение года, и потери от испарения могут стать весьма значительными. На автозаправоч­ных станциях частота «больших дыханий» мо­жет превышать предельно допустимые значения в десят­ки раз. Большинство АЗС г. Уральска заправля­ются с частотой 1 раз в 1-2 суток.

Плотность паров бензина _п при 35°С плотность бензина будет равна
кг/м³ (1)
где Μ_μ= 97 – молярная среднефракционная масса паров бензина, кг/кмоль; V_μ = 22,4 – молярный объем паров бензи­на, м³/кмоль; Т_о = 273 - стандартная температура, К; Т =(273+t) - температура хранения бензи­на, К; t - температура хранения, °С.

Испарения бензина в виде множественных «больших дыханий» на автозаправочной станции крупного мегаполиса, представляет огромный вред окружающей среде.

Массовые потери бензина m_п при «больших дыханиях» резервуара представляет линейную зависимо­сть

m_п =k_i V, (2)
где V – объем резервуара, м³, k_i – удельная масса БВС для i-ro сезона, кг / м³ .

Если предположить, что воздушная среда неподвижна в открытом воздушном пространстве, то можно определить границу зоны загазованности с нижним концентрационным пределом распространения пламени испарившихся паров бензина по формуле [3, с. 20]:
,м (3)
где R_нкпр – радиус зоны загазованности, м ; m_п – масса поступивших при дыхании па­ров бензина, кг; _п – плотность паров бензина, кг/м³; Р_н – давление насыщенных паров бензина при расчетной температуре, кПа; С_нкпр – нижний концентрационный предел распространения пламени,% об. (для паров бензина С_нкпр = 0,75% об.); К – коэффициент (К = Т/3600); Т – продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство, с.

Величина радиуса распространения паров бензина при безветрии для емкости 25 м3 при условии, что заправка проходит 15 минут, составляет



R_нкпр = 3,2 (900/3600)^1/2 (16,8/0,75)⁰-⁸ (25/(4 ·16,7))^0,33 = 14 м
Диаметр облака паровоздушной смеси бу­дет равен D = 2R = 28 м.

Легкоиспаряющаяся паровоздушная смесь бензина тяжелее воздуха, поэтому при слабом ветре это облако может распространиться на расстояние до 150 м и сосредоточиться приземной области

Паровоздушная смесь, образовавшаяся при «больших дыханиях» резервуаров АЗС и нефтехранилищ, может представлять экологи­ческую угрозу для населения и окружающей природной среды в радиусе до 175 м. Поэтому вопросы снижения экологического риска вбли­зи АЗС являются актуальными. В связи с этим необходим поиск новых технических и технологических решений, направленных на снижение потенциальной опасности «больших дыханий» резервуаров АЗС и нефтехранилищ.

Однако потребность в пароулавливающем оборудовании очевидна. Считавшиеся нормой, потери легких фракций нефтепродуктов при хранении в резервуарном парке, таким образом можно исключить, а следовательно, исключить и значительные финансовые потери для владельцев АЗС и нефтехранилищ.

Весьма будет актуальным комплекс газоуравнительной системы для АЗС с использованием мягких резервуаров-газгольдеров, изготавливаемых из газо- и жидкостнонепроницаемого антистатического материала. Газгольдеры могут размещаются как на любом пригодном для этих целей участке резервуарного парка, так и внутри резервных резервуаров.

Вариант использования газоуравнительной системы на АЗС – использование резервуаров-газгольдеров МР-Г-З или полимерных эластичных резервуаров (ПЭР-Н), с системой компримирования легких фракций и автоматической системой отвода конденсата, емкостью для накопления конденсата и насосом для перекачки конденсата в резервуар под слой нефтепродукта [4].

Каковы же преимущества выбора данной технологии хранения нефтепродуктов [5]:

• 
  высокая конструктивная надежность и простота эксплуатации;
  
• 
  высокий уровень взрыво- и пожаробезопасности;
  
• 
  в условиях неподвижного хранения нефтепродукта, при «малых дыханиях» резервуара не попадает чистый воздух, что не приводит к новым испарениям нефтепродукта   и дополнительному времени работы установки; 
  
• 
  при выполнении технологических осмотров и различного рода ремонтных работ в зимнее время, при вынужденной остановки системы, выброс паров через дыхательные клапана резервуаров невозможен;
  
• 
  при эксплуатации газоуравнительной системы в зимний период, объема мягких резервуаров-газгольдеров будет достаточным для «малых» и отчасти для «больших» дыханий резервуаров, исключая включение компрессорной установки.
  

Совершенствование технологии хранения, а также внедрение нового современного оборудования позволит резко сократить потери нефтепродуктов и значительно улучшить состояние окружающей среды особенно в городской черте, где располагаются автозаправочные станции.

Литература

1. 
   Хранение нефти и нефтепродуктов: Учебное пособие. 2-ое изд., переработ. И доп./ Под общей редакцией Ю.Д. Земенкова. Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2003. - 536с.
   
2. 
   Цегельский В. Г. Защита атмосферы от выбросов углеводородов из резервуаров для хранения и транспортирования нефти и нефтепродуктов / В.Г.Цегельский, П.Н.Ермаков, В.С.Спиридонов // Безопасность жизнедеятельности. - 2001.-№3. -С.23-28.
   
3. 
   Кириллов,Н.Г. Новая технология хранения нефтепродук-
   тов / Н.Г. Кириллов //Энергетика и промышленность России. - 2003. - № 2.-С. 28-29.
   
4. 
   Бойченко С.В. Потери углеводородов в ходе технологических процессов переработки, транспортировки, хранения и заправки / С.В.Бойченко, Л.А.Федорович, Л.Н.Черняк, С.В.Вдовенко, Ю.А.Кальницкая // Нефть и газ. – 2006.-№3.- С. 90-94
   
5. 
   Чурикова Л.А. Основные аспекты экологической безопасности при хранении нефтепродуктов на нефтебазах и АЗС / Л.А. Чурикова // Механизация и электрификация сельского хозяйства, № 2– М., 2008 г. – С.30-32