Горение нефти. теория. Экологоэкономический ущерб от чрезвычайной ситуации на предприятии нефтепромышленного комплекса
 Скачать 144.5 Kb.
|
|
Эколого-экономический ущерб от чрезвычайной ситуации на предприятии нефтепромышленного комплекса При этом произошло возгорание нефтепродукта в резервуаре. Часть нефти попало на почву в водные объект (возгорание нефти на почве и воде не наблюдалось). Загрязнением воздуха, связанным с испарением нефти можно пренебречь. Необходимые для решения данные содержаться в таблице 2 и подставляются согласно предусмотренному вариантом номеру задачи. Методика расчета эколого-экономического ущерба от загрязнения окружающей среды при авариях и пожарах. При оценке эколого-экономического ущерба при авариях и пожарах необходимо, прежде всего, рассчитать количество вредных веществ, попавших в атмосферу, водные объекты и на почву. Процесс горения сопровождается образованием различных продуктов горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава горючего вещества и коэффициента избытка воздуха. Экологический ущерб при пожаре зависит от массы основных продуктов горения попавших в атмосферный воздух. Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу при присвободном горении нефти и нефтепродуктов. Основным продуктом сгорания углеводородов является диоксид углерода (СО2), но так как горение диффузионное и воздуха недостаточно, то образуются оксид углерода (СО), продукты неполного сгорания – углеводороды различного строения (формальдегид, органические кислоты, бензапирен, сажа (С) и др.. Предлагаемый метод расчета применяется для определения массы вредных веществ, выделяющихся в атмосферу при горении нефти в амбарах, резервуарах, обваловках на водной поверхности и так далее. Основная расчетная формула: М= mi ∙ G, кг (1) где М - масса загрязняющего вещества, выброшенного в атмосферу, кг; (выброс загрязняющего вещества); mi - удельный выброс загрязняющего вещества на единицу массы сгоревшего нефтепродукта, кг (вещества)/ кг (нефтепродукта) (табл. 3). G – масса сгоревшего нефтепродукта. Масса сгоревшего нефтепродукта рассчитывается по следующей формуле: G = Кпн ∙ v ∙ Sср ∙ t, кг (2) Кпн – коэффициент полноты сгорания; v - скорость выгорания нефтепродукта, кг/(м2 сек) (табл. 4); Sсp - средняя поверхность зеркала жидкости, м2, t – время выгорания, сек. Величина mi определяется при температуре горения меньше либо равной 1300 °С и избытке воздуха α=0,93, что соответствует реальным условиям свободному горению нефти (таблица 3). Таблица 3 Удельный выброс вредного вещества при горении нефти и нефтепродуктов на поверхности, кг/кг
Коэффициент полноты сгорания нефтепродуктов Кпн зависит от типа подстилающей поверхности в зоне горения: - для водной поверхности К = 0,9 (так как пленка толщиной 2 мм не сгорает); - для инертной почвы К = 1 - φW, где: φ - пористость грунта, W - влагосодержание грунта; - для горения в резервуаре и на почве, покрытой растительностью, К = 1 (при этом поступление в атмосферный воздух продуктов сгорания растительных и лесных горючих материалов не учитывается). Скорость выгорания v является практически постоянной величиной, для нефти определяется как средняя массовая скорость горения с единицы поверхности зеркала в единицу времени. Скорость выгорания нефти и нефтепродуктов, определяют по табл. 4. Таблица 4 Величина скорости выгорания нефти и нефтепродуктов
Среднюю поверхность зеркала горения определяют путем измерения, но в аварийных случаях можно определить Sсp расчетным путем. 1. При горении нефти в резервуаре без его разрушения Scp равна площади горизонтального сечения резервуара. Sср = πR2, м2, (3) где R – радиус резервуара, м (табл. 5). Таблица 5 Основные характеристики вертикального резервуара.
2. При горении нефти с разрушением резервуара и вытеканием нефти в обваловку Scp равна площади обваловки. 3. Для резервуаров, получивших во время аварии сильные разрушения площадь разлива считается по формуле: Scp= 20,01V, м2, (4) где V - объем разлитой нефти. 4. Для фонтанирующих скважин Scp= 0,7 Q10-3/(ρ × L), м2, (5) где Q- дебит скважины (производительность скважины по нефти), т/сут; ρ - плотность нефти, кг/м3 ; L - линейная скорость выгорания нефти, мм/мин. При малых и средних разливах нефти на почву, когда не образуется явное зеркало раздела фаз и нефть полностью впитывается в почву, при выжигании происходит горение, пропитанного нефтью инертного грунта. При этом не учитываются выбросы вредных веществ, образующихся при горении не нефтяных компонентов (флоры, фауны, почв, минералов и других компонентов почвы). Для расчета выбросов вредных веществ, образующихся при сгорании нефти на открытом грунте используется следующая формула (кг): М = 0,6 ( k ∙ kн ∙ ρ ∙ b ∙ S ) (6) где k - удельный выброс, кг/кг; kн - коэффициент нефтеемкости грунта (табл. 3); ρ - плотность нефти, кг/м3; b - толщина пропитанного нефтепродуктом слоя почвы, м; S - площадь нефтяного пятна на почве, м2 0,6 - принятый коэффициент полноты сгорания нефтепродукта. Обычно при разливе нефти часть впитывается в грунт, а остальная часть остается на поверхности и образует горизонтальное зеркало раздела фаз жидкость - вода. В этом случае горение протекает в 2 стадии: 1) Свободное горение с поверхности раздела фаз; 2) Выгорание остатков нефти из пропитанного грунта вплоть до затухания. Упрощенный расчет выброса предусматривает раздельное определение поступающих в атмосферу вредных веществ с последующим суммированием полученных величин. При этом: Если h / Dэкв < 0,01 , то Sсp=Sr. (h - максимальная толщина слоя нефти над грунтом, Dэкв. - эквивалентный диаметр пятна). При h / Dэкв > 0,01 Sсp и Sr рассчитывается отдельно. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
)
