Российский государственный университет нефти и газа имени И

Российский государственный университет
нефти и газа имени И.М. Губкина
Карпова В.В.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО БЕЗОПАСНОСТИ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ
Расчет физико-химических характеристик попутного нефтяного газа и
влажного воздуха, максимально-разовые и валовые выбросы
загрязняющих веществ при сжигании попутного нефтяного газа на
горизонтальных и высотных факельных установках с использованием
программного продукта «ПНГ-Эколог» (версия 1.0)
Расчет выделений загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных
работах с использованием программного продукта «Сварка» (версия 2.0)
Учебное пособие
Москва 2010
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
Российский государственный университет нефти и газа
имени И.М. Губкина
Кафедра промышленной безопасности и охраны
окружающей среды
Карпова Вильяна Васильевна
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО БЕЗОПАСНОСТИ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ
Расчет физико-химических характеристик попутного нефтяного газа и
влажного воздуха, максимально-разовых и валовых выбросов загрязняющих
веществ при сжигании попутного нефтяного газа на горизонтальных и
высотных факельных установках с использованием программного продукта
«ПНГ-Эколог» (версия 1.0)
Расчет выделений загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных
работах с использованием программного продукта «Сварка» (версия 2.0)
Учебное пособие
Допущено
Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по
высшему нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия по
дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» для студентов вузов,
обучающихся по направлению 130500 – Нефтегазовое дело
Москва 2010
УДК 614.8: 622.276+665.6
Карпова В.В. Решение задач по безопасности жизнедеятельности с использованием
прикладных программных продуктов. Расчет физико-химических характеристик попутного
нефтяного газа и влажного воздуха, максимально-разовых и валовых выбросов
загрязняющих веществ при сжигании попутного нефтяного газа на горизонтальных и
высотных факельных установках с использованием программного продукта «ПНГ-Эколог
(версия 1.0)» и Расчет выделений загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных
работах с использованием программного продукта «Сварка (версия 2.0)» - М.: РГУ нефти и
газа им. И.М. Губкина, 2010. – 72 с.
Учебное пособие «Решение задач по безопасности жизнедеятельности с
использованием прикладных программных продуктов. Расчет физико-химических
характеристик попутного нефтяного газа и влажного воздуха, максимально-разовых и
валовых выбросов загрязняющих веществ при сжигании попутного нефтяного газа на
горизонтальных и высотных факельных установках с использованием программного
продукта «ПНГ-Эколог (версия 1.0)» и Расчет выделений загрязняющих веществ в
атмосферу при сварочных работах с использованием программного продукта «Сварка
(версия 2.0)» содержит: примеры расчетов физико-химических характеристик попутного
нефтяного газа и влажного воздуха, выбросов загрязняющих веществ при сжигании
попутного нефтяного газа на различных факельных установках; выбросов загрязняющих
веществ при различных сварочных работах с использованием соответствующих программ.
Предназначено для студентов всех специальностей.
Ил. 23, табл. 5, библиогр. 13 назв.
Рецензенты:
- Заворотный В.А. – доктор химических наук, профессор
кафедры «Газохимия» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
- Мартынюк В.Ф. – кандидат физико-математических
наук, генеральный директор ООО «Анализ опасностей».
© Карпова В.В.
© РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2010
СОДЕРЖАНИЕ
Часть I.
Расчет физико-химических характеристик попутного
нефтяного газа и влажного воздуха, максимально-разовых и валовых
выбросы загрязняющих веществ при сжигании попутного нефтяного
газа на горизонтальных и высотных факельных установках с
использованием программного продукта «ПНГ-Эколог»
1
О программе
7
1.1 Общие сведения
7
1.2 Режимы работы программы
7
1.3 Активация программы
8
1.4 Работа с программой
11
2
Справочники
14
2.1 Справочник сжигаемых ПНГ
15
3
Возможные проблемы и пути их решения
16
4
Приложение 1. Справка о ПНГ
19
5
Приложение 2. Месторождения и состав ПНГ
21
6
Приложение 3. Классификация факельных установок
23
7
Приложение 4. Пример расчета по программе
27
8
Задачи
30
9
Литература
32
Часть II. Расчет выделений загрязняющих веществ в атмосферу при
сварочных работах с использованием программного продукта «Сварка»
1
О программе
34
1.1 Общие сведения
34
1.2 Режимы работы программы
36
1.3 Активация программы «Сварка»
37
2
Работа с программой в автономном режиме
41
2.1 Создание нового объекта (предприятия)
41
2.2 Создание источника выбросов
43
2.3 Создание операции (операций)
44
2.4 Расчет источника выделений
45
2.5 Настройки отчета о расчете выбросов
47
2.6 Печать отчета
48
3
Справочники
48
3.1 Справочник веществ
48
3.2 Справочник удельных выделений при проведении различных
49
операций сварки
4
Возможные проблемы и пути их решения
50
5
Приложение 1. Термины и определения
54
6
Приложение 2. Классификация процессов сварки и наплавки
55
7
Приложение 3. Защита от отравлений вредными газами,
60
пылью и испарениями при сварке
4
8
9
10
Приложение 4. Пример расчета по программе
Задачи
Литература
64
65
71
5
Часть I
Расчет физико-химических характеристик попутного нефтяного
газа и влажного воздуха, максимально-разовых и валовых
выбросы загрязняющих веществ при сжигании попутного
нефтяного газа на горизонтальных и высотных факельных
установках с использованием программного продукта
«ПНГ-Эколог»
Версия 1.0
6
1. О программе
1.1. Общие сведения
Программа «ПНГ-Эколог» предназначена для проведения расчетов
выбросов в атмосферу загрязняющих продуктов сжигания попутного
нефтяного газа в соответствии с «Методикой расчета выбросов вредных
веществ в атмосферу при сжигании попутного нефтяного газа на факельных
установках», СПб.: НИИ Атмосфера, 1997. Программа разработана фирмой
«Интеграл» (г. Санкт-Петербург).
Рис. 1.
1.2. Режимы работы программы
Программа «ПНГ-Эколог» может использоваться Вами в двух
режимах: в режиме автономного вызова (см. п. 1.4 настоящей инструкции) и
в качестве внешней методики для Унифицированной программы расчета
загрязнения атмосферы (УПРЗА) «Эколог», программ «ПДВ-Эколог» или
«2тп (Воздух)». В последнем случае будет иметь место автоматический
обмен данными между программой «ПНГ-Эколог» и соответствующей
вызывающей программой.
7
1.3. Активация программы «ПНГ-Эколог»
Для запуска программы в автономном режиме достаточно нажать на
кнопку «Пуск» («Start» в англоязычной версии Windows) на панели задач,
которая обычно находится внизу экрана. После появления меню выберите
пункт «Программы» («Programs»), а затем «Integral». В появившемся списке
вы увидите все программы серии «Эколог», установленные на вашем
компьютере.
Выберите
«ПНГ-Эколог
(вер.
1.0)».
Пуск
программы
осуществляется двойным щелчком левой клавиши мыши (рис. 2).
Рис. 2. Окно программ
При активизации программы на экране появляется исходное окно
(рис. 3), с которым начинается работа.
8
Рис. 3. Исходное окно
Меню главного окна программы состоит из следующих пунктов:
Название пункта
Объекты
Содержание
Добавить, удалить,
(предприятия)
Источники
выбросов
Добавить, удалить, изменить название источника
выбросов
Расчет выбросов источника
Формирование отчета о результатах расчета
Экспорт данных об источнике во внешнюю программу
Справочники
Справочник сжигаемых ПНГ (состав ПНГ задается
пользователем)
Помощь
Вызов помощи (справочная информация отсутствует
по вине разработчика)
Информация о программе (рис. 1)
Выход
Завершение работы программы
изменить
название
объекта
9
В главном окне программы имеется также панель инструментов
(кнопок с изображениями) (рис.4), дублирующих команды меню, а также
кнопка «Регистрация методики», позволяющая зарегистрировать программу
в других программах серии «Эколог».
Рис. 4. Панель инструментов
10
1.4. Работа с программой в автономном режиме
1.4.1. Создайте предприятие.
1.4.2. Занесите один или несколько источников выброса.
1.4.3. Проведите расчет для каждого источника.
1.4.4. Сформируйте и распечатайте отчет (и/или осуществите передачу
данных во внешнюю программу).
1.4.1
Создайте предприятие
Создайте предприятие
понимается
конкретный
и присвойте ему номер. Под предприятием
объект,
например
«Южно-Сургутское
месторождение» (рис. 5). Создать новое предприятие позволяет команда
«Добавить» в меню «Объекты» в главном окне программы. Можно также
найти нужный ранее созданный объект (предприятие).
Рис. 5. Номер и название нового объекта
Примечание:
в
Приложении
2
приведен
перечень
некоторых
месторождений.
1.4.2. Занесите один или несколько источников выброса
Основная часть главного окна программы посвящена занесению
информации об источниках выбросов для Ваших предприятий. Каждый
источник характеризуется номером площадки, цеха, источника и варианта.
11
Комбинация этих четырех номеров должна быть уникальной, в противном
случае при вводе данных возникнет сообщение об ошибке пользователя.
• Занесите один или несколько источников выброса (рис. 6).
• Добавьте в этот объект новый источник выбросов (команда
«Добавить» в меню «Источники выбросов» в главном окне
программы) или найдите нужный ранее созданный (рис. 6).
Рис. 6. Источник выбросов
1.4.3. Расчет источника выбросов
Проведите расчет для каждого источника выбросов (команда «Расчет»
в меню «Источники выбросов» в главном окне программы).
Для этого необходимо ввести данные об источнике выбросов (рис.7):
• тип установки;
• диаметр выходного сопла;
• высота факельной трубы;
• время работы установки;
• метеоусловия;
• состав попутного нефтяного газа (с возможностью выбора из
справочника пользователя);
• способ определения расхода и скорости истечения ПНГ;
• постоянство сбросов;
• коэффициент избытка воздуха.
12
Рис. 7. Исходные данные для расчета
Примечание: в Приложении 3 представлены перечень и основные
характеристики различных источников выбросов.
Занеся исходные данные, нажмите на кнопку «Рассчитать», после чего
на экране появится окно «Результаты расчета» (рис.8). В нем будут указаны
максимально-разовые
и
валовые
выбросы
загрязняющих
веществ,
рассчитанные программой для данного источника выбросов.
1.4.4. Печать отчета
Для того чтобы оформить результаты расчета по источнику выбросов в
виде отчета, необходимо в окне «Расчет источника выбросов» (см. п. 1.4.3
рис.7) нажать на кнопку «Отчет».
Для
формирования
итогового
отчета
по
источнику
выбросов
воспользуйтесь командой «Отчет» из меню «Источники выбросов» в главном
окне программы.
13
Рис. 8. Результаты расчета
Отчет,
сформированный
программой,
появляется
на
экране
компьютера в отдельном окне. Отчет состоит из заголовка, исходных
данных, использованных в расчете, формул и результатов. Вы можете
просмотреть отчет, распечатать его на принтере, сохранить в виде файла на
диске иди открыть для редактирования в Microsoft Word (или другой
программе, установленной в операционной системе как редактор файлов
RTF).
В Приложении 4 представлен
пример отчета расчета физико-
химических характеристик попутного нефтяного газа и влажного воздуха,
максимально-разовых и валовых выбросов загрязняющих веществ при
сжигании попутного нефтяного газа на горизонтальной факельной установке.
2. Справочники.
Окно справочника вызывается при помощи соответствующей команды
меню «Справочники» в главном окне программы. В данный справочник вы
можете занести сжигаемые на ваших факельных установках попутные
нефтяные газы.
14
2.1. Справочник сжигаемых ПНГ:
Рис. 9. Справочник сжигаемых ПНГ
Для каждого ПНГ заносится также его состав в объемных долях по
следующим составляющим:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
метан СН4;
этан С2Н6;
пропан С3Н8;
бутан С4Н10;
пентан С5Н12;
гексан С6Н14;
гептан С7Н16;
октан С8Н18;
нонан С9Н20;
декан С10Н22;
кислород О2;
азот N2;
диоксид углерода СО2;
сероводород Н2S и/или меркаптаны.
В Приложении 2 приведен примерный состав попутных нефтяных газов
различных месторождений.
15
3. Возможные проблемы и пути их решения
3.1. При запуске программы выдается сообщение об ошибке вида «Не
найден электронный ключ» или «Неверный электронный ключ».
В этом случае необходимо проделать следующее:
1. Убедитесь, что к компьютеру подсоединен электронный ключ, причем
именно тот, для которого изготовлена запускаемая Вами программа
(ключ №53).
2. Убедитесь в надежности контакта ключа с разъемом компьютера.
3. Убедитесь, что во время установки ключа Вы следовали приложенной
к нему инструкции, в том числе установили драйвер электронного
ключа,
находящийся
в
каталоге
Drivers
на
компакт-диске
с
программами серии «Эколог».
4. Найдите на компакт-диске с программами серии «Эколог» утилиту
поиска ключа CHKNSKW.EXE и утилиту диагностики KEYDIAG.EXE
и выполните проверку Вашего ключа. Для этого:
• Запустите CHKNSKW.EXE;
• Сообщите разработчику программы результат работы утилиты,
желательно в виде изображения;
• Запустите KEYDIAG.EXE;
• Направьте разработчику программы по электронной почте файл
keys.xml, который будет создан утилитой в корневом каталоге диска C.
3.2. При запуске программы выдается сообщение об ошибке вида «Класс
не зарегистрирован» или «Class not registered».
Это означает, что при установке программы на компьютер по той или
иной
причине
не
прошла
автоматическая
регистрация
в
системе
специального модуля, необходимого для работы программы. Для решения
проблемы необходимо выполнить ручную регистрацию класса, введя
следующую команду:
• для Windows 95, Windows 98, Windows Millennium:
16
c:\windows\system\regsvr32 c:\windows\system\mscomctl.ocx
• для Windows 2000:
c:\winnt\system32\regsvr32 c:\winnt\system32\mscomctl.ocx
• для Windows XP:
c:\windows\system32\regsvr32 c:\windows\system32\mscomctl.ocx
Например, Вы можете нажать на кнопку «Пуск», выбрать из меню команду
«Выполнить» и набрать или вставить указанный выше текст.
Примечание. Пути к файлам (c:\windows\system\ и пр.) указаны выше для случая
установки операционной системы Windows по умолчанию. Если система установлена на
Вашем компьютере не на диск C или в другой каталог, Вам придется соответственным
образом изменить текст команды.
В случае успешного выполнения команды на экране должно появиться
сообщение вида:
DllRegisterServer in c:\windows\system32\mscomctl.ocx succeeded
NB. В операционных системах Windows 2000 и Windows XP для выполнения
этих действий необходимы полные права доступа к системе (права
администратора).
3.3. После некорректного выхода из программы (например, в результате
зависания компьютера или аварийного выключения питания) при
очередном запуске программы выдается сообщение об ошибке.
Выход из программы следует осуществлять только «штатными»
методами. В случае некорректного закрытия программы возможна порча
файлов программы, открытых в момент выключения, и сбои в дальнейшей
работе программы.
В такой ситуации рекомендуем проделать следующее:
1) Закрыть программу.
2) Открыть подкаталог DATA каталога, куда установлена программа (по
умолчанию C:\Program Files\Integral\PNG\Data).
3) Удалить из каталога все файлы с расширением *.cdx.
4) Запустите программу заново.
17
Если решить проблему таким способом не удастся, обращайтесь к
разработчику программы (координаты см. рис.1 п. 1.1).
3.4. Как перенести занесенные в программу данные на другой компьютер?
Как создать резервную копию этих данных?
Данные, которые Вы заносите в программу, хранятся в подкаталоге
DATA того каталога, куда установлена программа (по умолчанию C:\Program
Files\Integral\PNG\Data). Для того, чтобы создать резервную копию данных,
достаточно
сохранить
копию
указанного
подкаталога.
В
случае
необходимости переноса данных на другой компьютер достаточно перенести
целиком указанный подкаталог.
18
Приложение 1
Справка о ПНГ [3]
По
геологическим
характеристикам
различают
попутные
нефтяные газы (ПНГ) газовых шапок и газы, растворённые в нефти. То есть
попутный нефтяной газ представляет собой смесь газов и парообразных
углеводородных и не углеводородных компонентов, выделяющихся из
нефтяных скважин и из пластовой нефти при её сепарации.
Попутный нефтяной газ (ПНГ) выделяется из нефти в ходе
сепарации углеводородного сырья. В отличие от природных горючих газов,
состоящих в основном из метана, ПНГ содержит значительное количество
этана, пропана, бутана и др. предельных углеводородов, совокупность
которых называется широкой фракцией легких углеводородов (ШФЛУ).
Также в ПНГ присутствуют пары воды, а иногда и азот, углекислый газ,
сероводород и редкие газы (гелий, аргон).
Содержание ШФЛУ делает попутный газ ценным сырьем для
нефтехимических производств.
В зависимости от района добычи с 1 т нефти получают от 25 до 800 м3
попутного нефтяного газа.
Большинство
нефтедобывающих
стран
мира
перерабатывают
попутный нефтяной газ. В частности, ПНГ используется для выработки
электроэнергии, например, путем строительства газотурбинных установок,
что
позволяет
обеспечивать
полную
энергетическую
автономность
промысла.
Попутный нефтяной газ (ПНГ) может быть переработан с получением
сухого газа, подаваемого в систему магистральных трубопроводов, газового
бензина, широкой фракции лёгких углеводородов (ШФЛУ) и сжиженного
газа для бытовых нужд. ШФЛУ является сырьём для производства целого
спектра
продуктов
нефтехимии;
каучуков,
пластмасс,
компонентов
высокооктановых бензинов и др.
19
Кроме того, существует технология обратной закачки ПНГ в залежи
нефти для повышения нефтеотдачи или сохранения сырья для будущих
поколений.
По подсчетам Минприроды, ежегодный экономический ущерб от
сжигания попутного нефтяного газа оценивается примерно в 13 млрд. $.
По различным оценкам, в России сжигается 15-20 млрд. м3 ПНГ в год,
что составляет примерно треть от общего объема его добычи.
По
данным
Национальной
океанической
и
атмосферной
администрации США, полученным с помощью спутникового оборудования,
за 2006 год объем факельного сжигания попутного газа в мире составил
порядка 168 млрд. м3. Из этого объема 50,7 млрд.м3 сожгли в России.
В развитых странах мира утилизируется практически весь ПНГ.
В большинстве стран, например, в США и Норвегии, существует
прямой запрет на сжигание ПНГ.
Сжигание газа в факелах наносит ущерб окружающей природной среде
продуктами сгорания и собственно несгоревшим газом – ежегодный объем
выбросов составляет около 1,8 млн. тонн. Возможный суммарный эффект от
переработки попутного нефтяного газа в Российской Федерации может
составить около 10 млрд. долларов ежегодно.
20
Приложение 2
Состав попутных нефтяных газов (% об.) некоторых нефтегазовых
месторождений [4]:
Таблица 1
Месторождение Метан Этан Пропан Бутан ВысшиеУ/В
СН4
С2Н6
С4Н10
С3Н8
С5Н12 –
С10Н22
N2,
CO2,
H2S
Туймазинское
41,9
20,0
17,3
7,9
3,3
9,6
Ромашкинское
37,0
20,0
18,5
8,2
4,7
11,6
Бугурусланское
72,5
9,8
7,5
8,3
-
1,9
Грозненское
30,8
7,5
21,5
20,4
19,8
-
Сураханское
89,7
0,16
0,13
0,28
1,26
8,4
Осредненный состав попутного нефтяного газа (% об.) месторождений
на территории Томской области [5]:
Таблица 2
СН4
С2Н6
С3Н8
С4Н10
С5Н12
С6Н14
С7Н16 и выше
СO2
N2
Н2S
62,89 %
7,67 %
14,37 %
9,12 %
2,2 %
0,67 %
0,04 %
1,45 %
1,59 %
0%
21
Состав попутных нефтяных газов (% масс.) нефтяных месторождений
Западной Сибири [6]:
Таблица 3
Месторождение
СН4
С2Н6
С3Н8
IС4Н10
nС4Н10
IС5Н12
nС5Н12
N2
CO2
Тарасовское
54,16
12,52
16,44
4,2
6,39
1,98
1,58
1,47
0,48
Барсуковское
80,78
5,81
4,27
2,04
2,0
1,16
0,65
1,80
0,96
Пурнефтегазге-
57,55
14,1
14,84
3,42
5,16
1,41
1,04
1,34
0,57
54,92
6,5
15,86
3,5
8,23
1,86
2,4
2,14
2,5
Тепловское
54,92
6,5
15,86
3,5
8,23
1,86
2,4
2,14
2,5
Мамонтовское
54,92
6,5
15,86
3,5
8,23
1,86
2,4
2,14
Самотлорское
60,64
4,13
13,05
4,04
8,6
2,52
2,65
1,48
0,59
Варьеганское
59,33
8,31
13,51
4,05
6,65
2,2
1,8
1,51
0,69
Аганское
46,94
6,89
17,37
4,47
10,84
3,36
3,88
1,53
0,5
Советское
51,89
5,29
15,57
5,02
10,33
2,99
3,26
1,53
1,02
ология
ЮжноБалыкское
22
Приложение 3
Классификация факельных установок
Факельная установка (ФУ) - устройство для сжигания в атмосфере
непригодного для использования попутного нефтяного газа (ПНГ) на
нефтедобывающих
предприятиях;
является
одиночным
источником
загрязнения атмосферы [1, 7].
Высотная факельная установка - установка в которой подача ПНГ под
давлением в зону горения производится по вертикальному факельному
стволу (трубе), высотой 4м и более [1].
Горизонтальная факельная установка - открытый амбар с подачей
попутного нефтяного газа под давлением в зону .горения по горизонтальному
факельному стволу (трубе); конструкция амбара обеспечивает выход
горящего факела в атмосферу под углом 45° [1].
Продукты сгорания попутного нефтяного газа, покидающие факельную
установку, а также несгоревшие компоненты, являются потенциальным
источником загрязнения окружающей атмосферы вредными веществами.
Качественная и количественная характеристики выбросов вредных
веществ определяется типом и параметрами факельной установки и составом
сжигаемого ПНГ.
Конструкции высотных и горизонтальных факельных установок
обеспечивают
выполнении
бессажевое
горение
установленного
попутного
"Правилами
нефтяного
устройства
и
газа
при
безопасной
эксплуатации факельных систем", утв. Госгортехнадзором РФ от 21.04.92
следующего
условия:
скорость
истечения
сжигаемого
газа
должна
превышать 0.2 от скорости распространения звука в газе [1].
Характеристики [7]:
Условное обозначение ФУ-0,05 и ФСУ-0,05, где
•
«ФУ» - установка факельная;
•
«0,05» - количество сбрасываемого газа, млн. м3/сут;
•
«ФСУ» - установка факельная совмещенная;
23
•
«0,05» - количество сбрасываемого газа, млн. м3/сут по основному
стволу.
Факельные установки разрабатываются индивидуально для каждого
объекта с учетом объемов сжигаемого газа, его компонентного состава,
плотности, давления, условий эксплуатации.
Факельные
установки
оснащаются
современными
факельными
оголовками для полного бездымного горения газа, автоматической системой
розжига и контроля горения.
В комплект факельных установок могут входить факельные сепараторы
емкостного и трубного исполнения (трубные газовые расширители) нового
типа, предназначенные для отделения газа от капельной жидкости и
механических примесей, разрушения жидкостных пробок, образующихся в
газовых трубопроводах.
Горизонтальные факельные установки вихревые (ГФУВ) [7]
Принцип работы:
При сжигании технологических жидкостей и промышленных стоков
утилизируемая
среда
самотеком
или
под
давлением
подается
по
центральному патрубку в вихревое устройство (в центр пониженного
давления), а газ для ее сжигания – тангенциально. При этом жидкость
увлекается
потоком
газа
и
приобретает
вращательное
движение.
Газожидкостный поток, вращаясь, перемещается по внутреннему конусу
вихревого
устройства
наружу
в
виде
газового
конуса
с
потоком
мелкодисперсной жидкости. Смесь поджигается постоянно работающим
запальником.
Сжигание
сбросных
газов
продувки
шлейфов,
скважин
и
технологических линий, а так же промышленных стоков и технологических
жидкостей на УГФВ позволяет: улучшить экологическую обстановку на
газонефтепромыслах; сократить эксплуатационные расходы при ремонте и
освоении скважин и газопроводов; сократить сроки пуска скважин в
24
эксплуатацию; повысить безопасность работ при опробовании и ремонте
скважин, газопроводов.
Технические данные факельных установок [7]
Таблица 4
Одноствольные факельные установки
Параметры
Шифр факельной установки / Типоразмеры
ФУ- 0,05 ФУ- 0,1
Количество
ВД
сбрасываемог
о газа, тыс.
НД
нм 3 /сут
ФУ0,25
ФУ- 0,4 ФУ- 0,5
ФУ- 1,0
ФУ- 1,5
ФУ- 2,0
ФУ- 4,0
>=80
60÷170 150÷35 300÷50 450÷70 700÷1200 1200÷180 1800÷270 2700÷500
0
0
0
0
0
0
>=40
30÷100 80÷200 150÷30 250÷40
0
0
200 150 200
250
300
350÷600
Диаметр ствола,
Ду (мм)
10
0
400
Высота ствола, м
10 1 20 10 15 2 10 15 20 15 20 30 20 30 40 >=
5
0
35
(в присутствии H 2
S <8%об.)
>= 30
>= 30
>= 30
>= 30
>= 30
Диаметр
сепаратора
основного ствола,
Ду (мм)
300
400
500
700
700
500
500÷900 700÷1700 1500÷250
0
600
>=
45
1200
>=
40
>=
60
1200
700
>=
40
>=
65
1400
1000
>=
40
>=
65
1400
Совмещенные факельные установки
Параметры
Шифр факельной установки / Типоразмеры
ФСУ-0,05
Количество
В
сбрасываемог Д
о газа, тыс.
нм 3 /сут
>=80
Основной
ствол, Ду
(мм)
10
0
Высота
ствола, м*
10 15
Диаметр
сепаратора
основного
ствола, Ду (мм)
20
>= 30
300
Установка
ФСУ0,25
ФСУ0,4
ФСУ-0,5 ФСУ-1,0 ФСУ-1,5 ФСУ-2,0
ФСУ-4,0
60÷170 150÷35 300÷50 450÷700 700÷120 1200÷180 1800÷270 2700÷500
0
0
0
0
0
0
200
(в
присутствии
H2S <8%об.)
ФСУ0,1
15 200
0
250
300
400
10 1 2 10 15 20 15 20 30 20 30 40
5 0
>= 30
>= 30
>= 30
>= 30
400
500
700
700
факельная
500
>=
35
600
>= >=
45 40
1200
модернизированная
>=
60
1200
700
>=
40
>=
65
1400
струйная
1000
>=
40
>=
65
1400
УФМС
предназначена для высокоэффективного сжигания газов при аварийных,
периодических и постоянных сбросах. Преимущества этой установки:
1) Стабильное пламя при любых расходах газа и погодных условиях,
например, сильном ветре и дожде.
25
2) Уменьшенный ветровой эффект на факел, работа дежурной горелки за счет
правильной конструкции ветрового щита и использования интегрированного
струйного затвора.
3) Струйный затвор устраняет горение внутри оголовка, внутри факельного
ствола.
4) Благодаря установке на верхнюю часть факельного оголовка конического
защитного кожуха (экрана), образуется воздушный зазор, отделяющий пламя
от боковых стенок ствола, в результате чего продлевается срок службы
оголовка. Кроме того, этот экран препятствует "заворачиванию" пламени
вниз и "лизанию" факельного ствола, предотвращая в то же время срыв
пламени
дежурной
горелки
из-за
сильных
боковых
ветров.
5) В струйном оголовке происходит полное сгорание углеводородных газов и
не требуется присутствия пара или другой среды для обеспечения
бездымного горения.
Технические параметры модернизированной струйной факельной
установки
Таблица 5
Максимальное
Диаметр
Высота
Диаметр
количество
оголовка,
ствола,
сжигаемого газа,
ствола, мм
мм
м
тыс. м3/сутки
Рекомендуемое
количество
дежурных
горелок
Условное
обозначение
100
61
7
100/150
1
УФМС-100
150
146
10
150/200
1
УФМС-150
200
256
14
200/300/400 1
УФМС-200
250
402
17
250/450
2
УФМС-250
300
585
21
300
2
УФМС-300
350
792
24
350
2
УФМС-350
400
975
27
400
2
УФМС-400
500
1460
34
500
2
УФМС-500
600
2130
40
600
3
УФМС-600
750
3290
49
750
3
УФМС-750
900
4750
61
900
3
УФМС-900
26
Приложение 4
Расчёт по программе ’ПНГ’
Программа реализует расчетную методику: ’Методика расчёта выбросов вредных веществ в атмосферу при
сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках’, НИИ ’АТМОСФЕРА’, 1997г.
ПНГ (Версия 1.0)
(c) ИНТЕГРАЛ 2000 - 2003
Организация: УЧЕБНАЯ ВЕРСИЯ Регистрационный номер: 0000-00-00.
Источник выбросов.
Площадка: 0
Цех: 0
Источник: 1
Вариант: 0
Название: Пример № 1
Результаты расчётов:
Код
0301
0304
0328
0330
0333
0337
0410
0403
0703
Название вещества
Азот (IV) оксид (Азота диоксид)
Азот (II) оксид (Азота оксид)
Сажа
Сера диоксид (Ангидрид сернистный)
Сероводород
Углерод оксид
Метан
Гексан
Бенз(а)пирен (3, 4-Бензпирен)
Максимально-разовый [г/с]
3.9973877
0.6495755
74.9510189
257.4168390
4.7981354
624.5918240
116.4226151
1.4237949
0.00000019987
Валовый [т/год]
0.431373
0.070098
8.088239
27.778796
0.517784
67.401995
12.563592
0.153647
0.00000002157
Нормирование выбросов оксидов азота производится в соотношении Mno2 = 0.8*Mnox и Mno = 0.13*Mnox.
1. Расчёт физико-химических характеристик ПНГ:
Метан
(СН4)
Этан
(C2H6)
Пропан
(C3H8)
n-,i-бутан
(C4H10)
Пентан Гексан Гептан Октан
Нонан
Декан
(C5H12) (C6H14) (C7H16) (C8H18) (C9H20) (C10H22)
Сероводород
(H2S)
Диоксид
углерода
(CO2)
Азот
(N2)
Объёмные доли веществ (Vi) [%об].
88.470000
1.780000
2.500000
2.260000
0.716
1.342
1.969
2.595
16.043
30.070
44.097
58.124
0.660000
0.000000
0.000000
1.070000
0.000000
0.100000
Плотность основных компонентов ПНГ (Рi) [кг/м3].
3.221
3.842
4.468
5.094
5.720
6.346
Молекулярная масса компонентов ПНГ (Mi) [кг/моль]:
72.151
86.066 100.077
114.1
128.1
142.2
3.000000
0.000000
1.522
1.965
1.25
34.08
44.01
28.0
Плотность ПНГ ρг=0.01*Σ(Vi*Pi)=0.832[кг/м3]
Условная молекулярная масса ПНГ μг=0.01*Σ(Vi*Mi)=18.643[кг/моль]
Углерод (С) Водород (Н)
Сера (S)
Азот (N)
Кислород (O)
Массовое содержание химических элементов в попутном газе Gj=0.01*Cумма(Vi*Pi*Cij)/Pг
78.376
23.775
5.162
0
0
Атомные массы химических элементов, входящих в состав попутного газа (Mj)
12.011
1.008
32.066
14.008
16.000
Число атомов элементов в условной молекулярной формуле попутного газа Ki=0.01*Gj/Mj*Mг
1.217
4.397
0.03
0
0
2. Расчёт физико-химических характеристик влажного воздуха.
2.1. Количество атомов химических элементов в условной молекулярной формуле влажного
воздуха.
Кислород К=(0.421+1.607*D)/(1+D)=0.431
Азот
К=1.586/(1+D)=1.572
Водород
К=3.215*D/(1+D)=0.028
2.2. Массовое влагосодержание влажного воздуха (D).
Вычисляется в зависимости от метеоусловий (относительной влажности ϕ и температуры t
[°С]) D= 0.009 [кг/кг]
27
0.0000
Влажность воздуха ϕ= 60 [%]
Температура воздуха t= 20 [°С]
2.3. Плотность влажного воздуха (ρвв).
ρвв=0.4648*(P-0.3783*Pп)/(273.2+t)= 1.168 [кг/м3]
Барометрическое давление Р=740 [мм. рт. ст.]
Парциальное давление паров воды в воздухе Рп=9.071 [мм. рт. ст.]
3. Расчёт максимально-разовых и валовых выбросов вредных веществ.
3.1. Расчёт скорости распространения звука в сжигаемой газовой смеси (Uзв) [м/с]:
Uзв=91.5*[K*(To+273)/Mг]**0.5= 412.504 [м/с]
Расчёт показателя адиабаты для ПНГ К=0.01*Σ(Vi*Ki)= 1.293
Показатель адиабаты для компонентов ПНГ (Ki):
Метан
(СН4)
Этан
(C2H6)
1.31
1.21
Пропан n-,i-бутан
(C3H8) (C4H10)
1.13
Пентан Гексан Гептан
(C5H12) (C6H14) (C7H16)
1.1
1.08
1.07
Октан
Нонан
Декан
СероДиоксид Азот
(C8H18) (C9H20) (C10H22) водород
углерода (N2)
(H2S)
(CO2)
1.06
1.05
1.04
1.035
1.34
1.3
1.4
Температура ПНГ To= 20 [°C]
3.2. Оценка производительности факельной установки.
Объёмный расход сжигаемого ПНГ (задано) Wv=3 [м3/с]
Скорость истечения ПНГ из выходного сопла факельной установки U=1.27*Wv/do2= 3.456 [м/с]
Массовый расход ПНГ Wг=3600*ρг*Wv=8986.9327 [кг/ч]:
Объёмный расход продуктов сгорания Wпр=Wv*Vпс*(273+Tг)/273= 164.8556 [м3/с]
Температура выбрасываемой в атмосферу газовой смеси Tг= 938 [°C]
Количество продуктов сгорания при сгорании ПНГ в атмосфере влажного воздуха
Vпс=с+s+0.5*[h+n+M*(Κh+Κn)]= 12.3835 [м3/м3], где
с,s,h,n и Κh,Κn соответствуют количеству атомов элементов в условных молекулярных формулах ПНГ и
влажного воздуха соответственно.
Расчёт мольного стехиометрического коэффициента М=-(-4*c-1*h+2*o-2*s)/(2*Κo-1*Κh)=11.171
3.3. Расчёт максимально-разовых и валовых выбросов вредных веществ.
Сжигание с выделением сажи (U < 0.2*Uзв).
CO2
CO
NO2
УглеводоСероводоСажа
Бенз(а)пирен
SO2
роды
роды
Удельные выбросы веществ на единицу массы сжигаемого газа (qi) [кг/кг]
2.349671
0.25
0.002
0.047169
0.001921
0.03
0.00000000008
0.103034
Расчет максимально-разовых выброс загрязняющих веществ Mi'=0.278*qi*Wг [г/с]
5870.3411998 624.591824 4.9967346
117.84641
4.7981354
74.9510189
0.0000002 257.416839
Расчёт валовых выбросов загрязняющих веществ M'=0.001*qi*Wг*Tраб [т/год]
633.490058 67.401995 0.539216
12.717238
0.517784
8.088239
0.000000022
27.778796
Выброс сероводородов.
Название вещества
Сероводород
Метантиол (Метилмеркаптан)
Этантиол (Этилмеркаптан)
1-Бутантиол (Бутилмеркаптан)
1-Пентантиол (Амилмеркаптан)
Содержание в
выбросе [%]
100
0
0
0
0
МаксимальноВаловый (т/год)
разовый (г/с)
4.7981354
0.517784
0
0
0
0
0
0
0
0
Выброс углеводородов.
Название
Метан
Гексан
Содержание в выбросе [%] Максимально-разовый (г/с)
Валовый (т/год)
98.79
116.4226151
12.563592
1.21
1.4237949
0.153647
28
4. Расчёт параметров факельной установки как потенциального
источника загрязнения атмосферы
4.1 Расчёт длины факела (Lф).
Lф=5.3*do*(Tг/To)**0.5*((1+Vo)*(1+M*Pвв/Рг))**0.5=156.503 [м]
Расчёт стехиометрического количества сухого воздуха Vo=0.0476*{1.5*[H2S]+Σ(x+y/4)*[CxHy][O2]}=10.471 [м3/м3]
Расчёт доли энергии, теряемой за счёт радиации факела Δ=0.048*Mг**0.5= 0.207
Низшая теплота сгорания ПНГ Qн=0.01*ΣQнi*Vi= 10125 [ккал]
Низшая теплота сгорания горючих компонентов ПНГ (Qнi) [ккал/м3]:
Метан
Этан
Пропан n-,i-бутан Пентан Гексан Гептан Октан
Нонан
Декан
Сероводород
(СН4)
(C2H6) (C3H8) (C4H10)
(C5H12) (C6H14) (C7H16) (C8H18) (C9H20) (C10H22) (H2S)
8555
15226
21795
28338
34890
44700
51300
58800
65850
72870
5585
Количество теплоты в продуктах сгорания попутного нефтяного газа для трёх значений температуры
горения Qпсi=Σqi*Cp(T)*(T-273) [ккал]:
T=1500 [°K]
13712.8
T=1900 [°K]
18686.51
T=2300 [°K]
23790.34
Средние массовые изобарные теплоёмкости составляющих продуктов сгорания Cp(T) [ккал/кг*°K]:
Компонент
T=1500 [°K]
T=1900 [°K]
T=2300 [°K]
CO2
0.279
0.289
0.297
H2O CO
NO2
N2
O2
CH4 H2S
0.543
0.276
0.263
0.273
0.252 0.967
0.302
0.563
0.283
0.269
0.28
0.258
1.06
0.323
0.589
0.288
0.274
0.285
0.263 1.132
0.345
Температура выбрасываемой в атмосферу газовой смеси Тг=Т-273=938[°C]=1211[°K], где величину Т
определяем по графику Qпс(Т)=Qн*(1-Δ)
Температура сжигаемого ПНГ (Тo): 20[°C]=293[°K]
4.2. Расчёт высоты источника выброса загрязняющих веществ в атмосферу над уровнем земли (H).
H=0.707*(Lф-lа)±hг= 108.112 [м]
Расстояние от сопла трубы до противоположной стены амбара (lа): 5 [м]
Расстояние выходного сопла от уровня земли (hг): 1 [м]
4.3. Расчёт диаметра факела (Dф).
Dф=0.189*Lф= 29.579 [м]
4.4. Расчёт средней скорости поступления в атмосферу продуктов сгорания ПНГ (Wпс).
Wпс=1.274*Wпр/Dф**2= 0.24 [м/с]
29
Задачи
1. Попутный нефтяной газ Туймазинского месторождения сгорает на
высотной факельной установке УФМС-300. Диаметр выходного сопла 300
м, расстояние от уровня сопла до уровня земли 21 м. Температура воздуха
составляет 40С, давление 735 мм.рт.ст., влажность воздуха 75 %,
температура ПНГ 250С. Время работы факельной установки составляет
1000 ч. Рассчитать физико-химические характеристики ПНГ и влажного
воздуха, объемный расход ПНГ, скорость истечения ПНГ и максимальноразовые, валовые выбросы вредных веществ. Компонентный состав ПНГ
см. в Приложении 2.
2. Попутный нефтяной газ Ромашкинского месторождения сгорает на
высотной факельной установке ФУ-0,25. Диаметр выходного сопла 250 м,
расстоянием от уровня сопла до уровня земли 20 м. Температура воздуха
составляет 100С, давление 755 мм.рт.ст., влажность воздуха 55 %,
температура ПНГ 260С. Время работы факельной установки составляет
5000 ч. Объемный расход ПНГ составляет 5 м3/с. Рассчитать физикохимические характеристики ПНГ и влажного воздуха, скорость истечения
ПНГ и
максимально-разовые, валовые выбросы вредных веществ.
Компонентный состав ПНГ см. в Приложении 2.
3. Попутный нефтяной газ Бугурусланского месторождения сгорает на
горизонтальной факельной установке (ГФУ). Диаметр выходного сопла
100 м, расстояние от уровня сопла до уровня земли 5 м, расстояние от
выходного сопла до противоположной стенки амбара составляет 25 м.
Температура воздуха составляет 310С, давление 740 мм.рт.ст., влажность
воздуха 40 %, температура ПНГ 270С. Время работы факельной установки
составляет 800 ч. Рассчитать физико-химические характеристики ПНГ и
влажного воздуха, объемный расход ПНГ, скорость истечения ПНГ и
максимально-разовые, валовые выбросы вредных веществ. Компонентный
состав ПНГ см. в Приложении 2.
30
4. На высотной факельной установке ФСУ-1,5 сжигается бессернистый
попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения. Диаметр
выходного сопла 600 м, расстояние от уровня сопла до уровня земли 60 м,
скорость истечения ПНГ 6 м3/с. Температура воздуха составляет 190С,
давление 730 мм.рт.ст., влажность воздуха 35 %, температура ПНГ 280С.
Время работы факельной установки составляет 5000 ч. Рассчитать
физико-химические характеристики ПНГ и влажного воздуха, объемный
расход ПНГ и максимально-разовые, валовые выбросы вредных веществ.
Компонентный состав ПНГ в (% об.) представлен ниже:
Компонент СН4 С2Н6 С3Н8
Vi (% об.) 88.47 1.78 2.50
iС4Н10 nC5H12 iC6H14 nC7H16 СО2 N2
0.77
1.49
0.34
0.32 0.15 1.07
5. Попутный нефтяной газ Грозненского месторождения сгорает на
горизонтальной факельной установке (ГФУ). Диаметр выходного сопла
150 м, расстояние от уровня сопла до уровня земли 3 м, расстояние от
выходного сопла до противоположной стенки амбара составляет 27 м.
Температура воздуха составляет 300С, давление 750 мм.рт.ст., влажность
воздуха 57 %, температура ПНГ 400С. Время работы факельной установки
составляет 2500 ч. Рассчитать физико-химические характеристики ПНГ и
влажного воздуха, объемный расход ПНГ, скорость истечения ПНГ и
максимально-разовые, валовые выбросы вредных веществ. Компонентный
состав ПНГ см. в Приложении 2.
6. Попутный нефтяной газ Сураханского месторождения сгорает на
высотной факельной установке УФМС-900. Диаметр выходного сопла 900
м, расстоянием от уровня сопла до уровня земли 61 м. Температура
воздуха составляет -100С, давление 745 мм.рт.ст., влажность воздуха 53 %,
температура ПНГ 350С. Время работы факельной установки составляет
6000 ч. Объемный расход ПНГ составляет 7 м3/с. Рассчитать физикохимические характеристики ПНГ и влажного воздуха, скорость истечения
ПНГ и максимально-разовые, валовые выбросы вредных веществ.
Компонентный состав ПНГ см. в Приложении 2.
31
Литература
1. «Методика расчета вредных веществ в атмосферу при сжигании
попутного нефтяного газа на факельных установках», Приложение №2
к приказу Госкомэкологии России от 08.04.98 № 199.
2. Руководство пользователя программы «ПНГ-Эколог» версия 1.0,
фирма «Интеграл», Санкт-Петербург, 2005, с. 12.
3. Семин О. Затухающий факел. // Сибирская нефть, № 2 (47), 2008, с. 1619.
4. «Краткая
химическая
энциклопедия».
Государственное
научное
издательство «Советская энциклопедия», Том 1, с. 768.
5. «Как увеличить уровень утилизации попутного нефтяного газа?»
Справка «Эко-Бюллетеня», пресс-служба МПР России.
6. Андрейкина Л.В. Автореферат диссертации на соискание ученой
степени кандидата технических наук по теме: «Состав, свойства и
переработка попутных газов нефтяных месторождений Западной
Сибири», Уфа, 2005 г.
7. Факельные установки. Сайт: www.mngk.ru.
32
Часть II
Расчет выделений загрязняющих веществ в атмосферу при
сварочных работах с использованием программного продукта
«СВАРКА» (версия 2.0)
33
1. О программе
1.1.
Общие сведения
Программа “Сварка” (версия: 2.0 для Windows) предназначена для
расчета выделений загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных
работах.
В
программе
реализована
“Методика
расчета
выделений
загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных работах (на основе
удельных показателей)”, Спб.: НИИ Атмосфера, 1997 [1]. Программа
разработана фирмой «Интеграл» (г. Санкт-Петербург) [2].
Полученные результаты используются при учете и нормировании
выбросов
загрязняющих
веществ
от
источников
предприятий,
технологические процессы которых связаны со сварочными работами, а
также в экспертных оценках для определения экологических характеристик
оборудования.
Рис. 1.
34
Программа позволяет рассчитать величины максимально-разовых и
валовых выбросов загрязняющих веществ при проведении следующих работ:
Ручная дуговая сварка
Полуавтоматическая сварка сталей
Полуавтоматическая сварка меди
Полуавтоматическая сварка алюминия
Наплавка на металл
Сварка и наплавка металлов под флюсами
Сварка и наплавка алюминия и его сплавов
Дуговая наплавка с газоплазменным напылением
Контактная электросварка стали
Газовая сварка стали
Дуговая металлизация при применении проволоки
Газовая резка
Плазменная резка
Воздушно-дуговая строжка
Индукционная наплавка.
При определении выбросов в сварочных процессах используются
расчетные методы с применением удельных показателей выделения
загрязняющих
веществ
(на
единицу
массы
расходуемых
сварочных
материалов; на длину реза (г/м); на единицу оборудования (г/ч); на единицу
массы расходуемых наплавочных материалов.
При
выполнении
сварочных
работ
атмосферный
воздух
загрязняется сварочным аэрозолем, в составе которого в зависимости от
вида сварки, марок электродов и флюса находятся вредные для здоровья
оксиды металлов (железа, марганца, хрома, ванадия, вольфрама, алюминия,
титана, цинка, меди, никеля и др.), а также газообразные соединения
(фтористые, оксиды углерода и азота, озон и др.).
35
Количество загрязняющих веществ, выделяющихся при сварке или
наплавке под флюсами, принято характеризовать валовыми выделениями,
отнесенными к 1 кг расходуемых сварочных материалов. В процессах резки
металла удельные показатели выражены в граммах на погонный метр длины
реза и имеют разные значения в зависимости от толщины разрезаемого
металла.
1.2.
Режимы работы программы
Программа «Сварка» может использоваться Вами в двух режимах: в
режиме автономного вызова (см. п. 2 настоящей инструкции) и в качестве
внешней методики для Унифицированной программы расчета загрязнения
атмосферы (УПРЗА) «Эколог», программ «ПДВ-Эколог» или «2тп (Воздух)».
В последнем случае будет иметь место автоматический обмен данными
между
программой
«ПНГ-Эколог»
и
соответствующей
вызывающей
программой. Для того чтобы пользоваться возможностью вызова программы
«Сварка» из других программ (УПРЗА «Эколог», программ «ПДВ-Эколог»
или
«2тп
(Воздух)»),
необходимо
предварительно
зарегистрировать
программу «Сварка» в списке внешних методик указанных программ.
Регистрация производится при помощи соответствующей кнопки на панели
инструментов в главном окне программы (рис.3).
В дальнейшем порядок совместной работы с программой будет
следующий:
I.
В вызывающей программе (УПРЗА «Эколог», программ «ПДВЭколог» или «2тп (Воздух)») занесите источник выброса.
II.
Нажав в списке источников выброса в вызывающей программе на
клавиши Alt+M или на специальную кнопку, выберите из списка
зарегистрированных методик и запустите программу «Сварка». В нее
будет передана информация о предприятии и источнике выброса.
III.
Далее действуйте согласно пунктам 2.2 – 2.6 настоящей инструкции.
36
1.3. Активация программы «Сварка»
Для запуска программы в автономном режиме достаточно нажать на
кнопку «Пуск» («Start» в англоязычной версии Windows) на панели задач,
которая обычно находится внизу экрана. После появления меню выберите
пункт «Программы» («Programs»), а затем «Integral». В появившемся списке
вы увидите все программы серии «Эколог», установленные на вашем
компьютере. Выберите ярлык «Сварка» (вер. 2.0)». Пуск программы
осуществляется двойным щелчком левой клавиши мыши (рис. 2).
Рисунок 2 «Окно программ»
Рис. 2. Окно программ
37
При активизации программы на экране появляется главное (исходное)
окно программы (рис. 3), с которым начинается работа.
Рис. 3. Исходное окно
Меню главного окна программы состоит из следующих пунктов:
Название пункта
Объекты
Содержание
Добавить, удалить, изменить название объекта
Источники
выбросов
Добавить, удалить, изменить название источника
выбросов
Расчет выбросов источника
Формирование отчета о результатах расчета
Экспорт данных об источнике во внешнюю программу
Настройки отчета по источникам выбросов (печать
данных по операциям) (рис. 13)
Справочники
Справочник веществ (см. п. 3)
Справочник удельных выделений при выполнении
различных операций (см. Приложение 2)
Помощь
Вызов помощи
Информация о программе (рис. 1)
38
В главном окне программы имеется также панель инструментов
(кнопок с изображениями) (рис.4), дублирующих команды меню.
Рис. 4. Панель инструментов
При нажатии кнопки
«Экспорт источника выбросов»
появляется
окно экспорта источника выбросов (рис.5), с помощью которого данные
можно сохранить в различных папках каталога (рис. 6), после сохранения
данных появляется окно (рис.7).
39
Рис. 5. Экспорт источника выбросов
Рис. 6. Каталог
40
Рис. 7. Экспорт источника выбросов в каталог
2. Работа с программой в автономном режиме
2.1. Создайте предприятие (объект).
2.2. Занесите один или несколько источников выбросов. Определитесь с
синхронностью работы источников выделения.
2.3. Для каждого источника выброса занесите одну или несколько связанных
с ним операций.
2.4. Занесите данные о каждом источнике выделения (тип технологического
процесса) и проведите расчет по нему. Проведите расчет для каждого
источника выбросов.
2.5. При необходимости сформируйте и распечатайте отчет о расчете
выбросов.
2.6. При необходимости передайте рассчитанные величины выбросов во
внешнюю программу.
2.1. Создание нового объекта (предприятия)
В программе используется иерархическое представление данных об
источниках загрязнения. На верхнем уровне находятся предприятия,
обладающие уникальным кодом.
41
Каждое предприятие может иметь любое количество источников
выброса, характеризуемых номерами площадки, цеха, источника и варианта
(рис. 8). Каждый источник выброса может содержать любое количество
операций (источников выделения).
Источники выделения дают пользователю возможность рассчитывать
сложные источники выброса. Например, через трубу или вентилятор
(источник выброса) могут поступать в атмосферу загрязняющие вещества,
образующиеся в результате проведения разных операций сварки или в
результате работы двух или большего количества сварочных агрегатов
(источников выделения).
Другой вариант использования источников выделения – работа одного
и того же источника выделения в разных режимах. В этом случае в
программу заносятся два условных источника выделения, соответствующие
двум режимам работы.
В самом простом варианте источник выброса
содержит один источник выделения.
Для того чтобы начать работу, пользователь должен либо ввести вручную
необходимые предприятия, либо передать соответствующие данные из
УПРЗА «Эколог», программ «ПДВ-Эколог» или «2-тп (воздух)». Следует
учитывать, что при передаче данных о рассчитанных выбросах обратно в
вызывающую программу нужное предприятие будет находиться по его коду,
а нужный источник выброса – по номеру цеха, участка и площадки (а также,
номеру варианта, если он используется).
В качестве примера рассмотрим сварочный цех РГУ нефти и газа им.
И.М. Губкина, тип сварки – ручная дуговая.
Порядок работы в этой части программы:
Добавьте (команда «Добавить» в меню «Объекты» в главном окне
программы) или найдите нужный ранее созданный объект (предприятие).
• Объекты – Добавить
• Задать номер Объекта
42
• Ввести название
• Нажать «Добавить»
Рис. 8. Новый объект
2.2. Создание источника выбросов
Левая
часть
главного
окна
программы
посвящена
занесению
информации об источниках выбросов для Вашего предприятия. Каждый
источник характеризуется номером площадки, цеха, источника и варианта
(рис. 9).Комбинация этих четырех номеров должна быть уникальной, в
противном случае при вводе данных возникнет сообщение об ошибке
пользователя. Каждый источник выброса должен содержать как минимум
один источник выделения (операцию). Их может быть также и несколько;
основное предназначение источников выделения – обеспечить пользователя
гибким механизмом при расчете сложных источников выброса.
Порядок работы в этой части программы:
Добавьте в этот объект новый источник выбросов (команда «Добавить»
в меню «Источники выбросов» в главном окне программы) или найдите
нужный ранее созданный.
• задать номер Площадки;
• задать номер Цеха;
• задать номер Источника;
• задать номер Варианта;
• ввести название;
43
• нажать “Добавить”.
Рис. 9. Новый источник выбросов
2.3. Создание операции (операций)
В правой части главного окна введите список операций (источников
выделения) для того источника выбросов, который выбран Вами в левой
части (рис. 10).
При помощи кнопок, расположенных под списком операций, Вы можете
добавить или удалить операцию, перейти к окну занесения данных об
операции (другой способ перейти в это окно – двойной щелчок левой кнопки
мыши на операции) и сформировать отчет о расчете по операции.
Если некоторые операции выполняются одновременно, определитесь с
синхронностью их выполнения (отметьте их «галочками» в графе «синхр».),
проведите расчет по каждой из них.
Максимально-разовый
выброс
источника
выбросов
определяется
программой как максимум из следующих значений:
• сумма выделений, образующихся при операциях, выполняемых
синхронно;
• выделения, образующиеся при остальных операциях.
44
Порядок работы в этой части программы:
В правой части исходного окна имеется таблица, с которой производятся
дальнейшие действия (рис. 4):
• добавить операцию, нажав на “+” в левом нижнем углу таблицы;
двойным щелчком нажать на выбранную операцию. Появляется
активное окно (рис. 10).
Рис. 10. Список операций (источников выделения)
2.4. Расчет источника выделений
Это окно предназначено для ввода данных об источнике выделения.
Набор исходных данных зависит от типа операции (технологического
процесса), который выбирается здесь же.
45
Рис. 11. Тип технологического процесса
Занеся исходные данные, нажмите кнопку «Рассчитать», после чего на
экране появится окно «Результаты расчета» (рис. 12). В нем будут указаны
максимально-разовые
рассчитанные
и
валовые
программой
для
выбросы
данной
загрязняющих
операции.
При
веществ,
наличии
пылегазоочистки Вы можете ввести в графу «Очистка» эффективность
очистки в % (процентах), а программа автоматически произведет расчет
выбросов после очистки.
46
Рис. 12. Результаты расчета источника выделений
Итак,
Порядок работы в этой части программы:
• выбрать тип технологического процесса;
• выбрать операцию технологического процесса;
• указать время проведения операции (за год);
• назначить массу израсходованного материала;
• ввести продолжительность производственного цикла;
• выполнить расчет, нажав “Рассчитать”;
• получить отчет, нажав “Отчет”.
2.5. Настройки отчета о расчете выбросов
Окно настройки программы вызывается при помощи соответствующей
команды меню «Источники выбросов» в главном окне программы (рис.3).
В настоящее время доступна только одна настройка отчета: Вы можете
указать, должна ли программа помещать в отчет детализированные данные
по операциям (источникам выделения) или ограничиваться итоговыми
данными по источникам выбросов.
47
2.6. Печать отчета
Для того чтобы оформить результаты расчета по операции в виде
отчета, необходимо в окне «Расчет источника выделений» (рис.11) нажать
кнопку «Отчет».
Для
формирования
итогового
отчета
по
источнику
выбросов
воспользуйтесь командой «Отчет» из меню «Источники выбросов» в главном
окне программы (рис. 3).
Отчет,
сформированный
программой,
появляется
на
экране
компьютера в отдельном окне. Отчет состоит из заголовка, исходных
данных, использованных в расчете, формул и результатов. Вы можете
просмотреть отчет, распечатать его на принтере, сохранить в виде файла на
диске или открыть для редактирования в Microsoft Word (или другой
программе, установленной в операционной системе как редактор файлов
RTF).
В Приложении 1 представлен пример отчета расчета выбросов по
программе «Сварка».
3. Справочники
3.1. Справочник веществ
Окно
справочника
кодов
веществ
вызывается
при
помощи
соответствующей команды меню «Справочники» в главном (исходном) окне
программы (рис. 3).
Данный справочник веществ является уменьшенным вариантом
полного справочника веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Полный
вариант справочника доступен в виде отдельной программы «Справочник
веществ» (рис. 13).
В этом окне можно:
• добавлять в справочник новые вещества. Этой возможностью Вы
можете воспользоваться для того, чтобы указать в дальнейшем
программе, по какому коду нормируются выбросы твердых частиц.
48
• Редактировать данные о веществах.
Рис. 13. Справочник веществ
3.2. Справочник удельных выделений при проведении различных
операций сварки
Данная
группа
справочников
содержит
данные
по
удельным
выделениям загрязняющих веществ при выполнении различных операций
сварки (рис. 14).
Справочники могут быть пополнены или изменены пользователем.
При необходимости Вы можете добавлять в справочники новые
операции или создавать аналоги имеющихся, а также задавать состав
удельных выделений загрязняющих веществ.
49
Рис. 14. Справочник удельных выбросов
4. Возможные проблемы и пути их решения
Разработчики программы постарались сделать все возможное для того,
чтобы сделать нашу программу универсальной и избавить Вас от
необходимости
производить
какие-либо
настройки
компьютера
или
операционной системы. Однако иногда, когда программа по тем или иным
причинам не может выполнить необходимые действия самостоятельно, Вам
могут пригодиться приведенные в этом разделе рекомендации. Обратите
внимание на то, что все указанные ниже действия следует производить с
правами доступа системного администратора.
При запуске программы выдается сообщение об ошибке вида «Не
найден электронный ключ» или «Неверный электронный ключ».
В этом случае необходимо проделать следующее:
1. Убедитесь, что к компьютеру подсоединен электронный ключ, причем
именно тот, для которого изготовлена запускаемая Вами программа.
50
2. Убедитесь в надежности контакта ключа с разъемом компьютера.
3. Убедитесь, что во время установки ключа Вы следовали приложенной
к нему инструкции, в том числе установили драйвер электронного
ключа,
находящийся
в
каталоге
Drivers
на
компакт-диске
с
программами серии «Эколог».
4. Найдите на компакт-диске с программами серии «Эколог» утилиту
поиска ключа CHKNSKW.EXE и утилиту диагностики KEYDIAG.EXE
и выполните проверку Вашего ключа. Для этого:
– Запустите CHKNSKW.EXE
– Сообщите нам результат работы утилиты, желательно в виде
изображения
– Запустите KEYDIAG.EXE
– Направите нам по электронной почте файл keys.xml, который
будет создан утилитой в корневом каталоге диска C.
При запуске программы выдается сообщение об ошибке вида «Класс не
зарегистрирован» или «Class not registered».
Это означает, что при установке программы на компьютер по той или
иной
причине
не
прошла
автоматическая
регистрация
в
системе
специального модуля, необходимого для работы программы. Для решения
проблемы необходимо выполнить ручную регистрацию класса, введя
следующую команду:
• для Windows 95, Windows 98, Windows Millennium:
c:\windows\system\regsvr32 c:\windows\system\mscomctl.ocx;
• для Windows 2000:
c:\winnt\system32\regsvr32 c:\winnt\system32\mscomctl.ocx
• для Windows XP:
c:\windows\system32\regsvr32 c:\windows\system32\mscomctl.ocx
51
Например, Вы можете нажать на кнопку «Пуск», выбрать из меню
команду «Выполнить» и набрать или вставить указанный выше текст.
Примечание. Пути к файлам (c:\windows\system\ и пр.) указаны выше
для случая установки операционной системы Windows по умолчанию. Если
система установлена на Вашем компьютере не на диск C или в другой
каталог, Вам придется соответственным образом изменить текст
команды.
В случае успешного выполнения команды на экране должно появиться
сообщение вида:
DllRegisterServer in c:\windows\system32\mscomctl.ocx succeeded
NB. В операционных системах Windows 2000 и Windows XP для
выполнения этих действий необходимы полные права доступа к системе
(права администратора).
После некорректного выхода из программы (например, в результате
зависания компьютера или аварийного выключения питания) при очередном
запуске программы выдается сообщение об ошибке.
Выход из программы следует осуществлять только «штатными»
методами - нажатием на главном окне программы (рис. 3) пункта «Выход»
(завершение работы программы).
В случае некорректного закрытия программы возможна порча файлов
программы, открытых в момент выключения, и сбои в дальнейшей работе
программы.
В такой ситуации рекомендуем проделать следующее:
1. Закрыть программу.
2. Открыть подкаталог DATA каталога, куда установлена программа (по
умолчанию C:\Program Files\Integral\PNG\Data).
52
3. Удалить из каталога все файлы с расширением *.cdx.
4. Запустите программу заново.
Если решить проблему таким способом не удастся, обращайтесь к
разработчику программы - фирме «Интеграл» г. Санкт-Петербург.
Адрес в Интернете: http://www.integral.ru.
E-mail: eco@integral.ru.
.
53
Приложение 1
Термины и определения [1]
Загрязнение атмосферы – изменение состава атмосферы в результате
наличия в ней примеси.
Загрязняющее воздух вещество – примесь в атмосфере, оказывающая
неблагоприятное действие на окружающую среду и здоровье населения.
Организованный промышленный выброс (организованный выброс) промышленный выброс, поступающий в атмосферу через специально
сооруженные газоходы, воздуховоды, трубы.
Промышленная пыль – пыль, входящая в состав промышленного
выброса.
Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений
посредством установления межатомных связей между свариваемыми
частями
при
их
местном
(общем)
нагреве
или
пластическом
деформировании, или совместном действии того и другого. Сущность сварки
заключается в сближении элементарных частиц свариваемых частей
настолько, чтобы между ними начали действовать межатомные связи,
которые обеспечивают прочность соединения.
Сварочное производство – это комплекс производственных процессов
с
широким
самостоятельную,
использованием
законченную
сварочной
техники,
образующий
технологию
изготовления
сварной
продукции.
54
Приложение 2
Классификация процессов сварки и наплавки [3-5]
В зависимости от вида энергии, применяемой при сварке, различают
три класса сварки: термический, термомеханический и механический.
К термохимическому классу относятся виды сварки, осуществляемой
плавлением, то есть местным расплавлением соединяемых частей с
использованием тепловой энергии.
Основными источниками теплоты при сварке плавлением являются
сварочная дуга, газовое пламя, лучевые источники энергии и теплота,
выделяемая при электрошлаковом процессе.
Основные виды сварки термического класса – дуговая, газовая,
электрошлаковая, электронно-лучевая, плазменная, лазерная, термитная и др.
Дуговая сварка – сварка плавлением, при которой нагрев осуществляют
электрической дугой. Особым видом дуговой сварки является плазменная
сварка, при которой нагрев осуществляют сжатой дугой.
Газовая сварка – сварка плавлением, при которой кромки соединяемых
частей нагревают пламенем газов, сжигаемых на выходе горелки для газовой
сварки.
Электрошлаковая сварка – сварка плавлением, при которой для
нагрева металла используют теплоту, выделяющуюся при прохождении
электрического тока через расплавленный электропроводный шлак.
При электронно-лучевой сварке для нагрева соединяемых частей
используют энергию электронного луча. Теплота выделяется за счет
бомбардировки зоны сварки направленным электронным потоком.
Местное расплавление соединяемых частей при лазерной сварке
осуществляют энергией светового луча, полученного от оптического
квантового генератора-лазера.
При термитной сварке используют теплоту, образующуюся в
результате сжигания термит-порошка, состоящего из смеси алюминия и
оксида железа.
55
К термомеханическому классу относятся виды сварки, при которых
используется тепловая энергия и давление, - контактная, диффузионная,
газопрессовая, дугопрессовая и др.
Основным видом термомеханического класса является контактная
сварка – сварка с применением давления, при которой нагрев осуществляется
теплотой, выделяемой при
прохождении
электрического
тока через
находящиеся в контакте соединяемые части.
Диффузионная сварка – сварка давлением, осуществляемая взаимной
диффузией атомов контактирующих частей при относительно длительном
воздействии повышенной температуры и при незначительной пластической
деформации.
При прессовых видах сварки соединяемые части могут нагреваться
пламенем газов, сжигаемых на выходе сварочной горелки (газопрессовая
сварка),
дугой
(дугопрессовая),
электрошлаковым
процессом
(шлакопрессовая сварка), индукционным нагревом (индукционнопрессовая),
термитом (термитнопрессовая) и т.п.
К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с
использованием механической энергии и давления: холодная, взрывом,
ультразвуковая, трением и др.
Холодная сварка – сварка давлением при незначительной пластической
деформации без внешнего нагрева соединяемых частей.
Сварка взрывом – сварка, при которой соединение осуществляется в
результате вызванного взрывом соударения быстродвижущихся частей.
Ультразвуковая сварка – сварка давлением, осуществляемая при
воздействии ультразвуковых колебаний.
Сварка
трением
-
сварка
давлением,
при
которой
нагрев
осуществляется трением, вызываемым вращением свариваемых частей друг
относительно друга.
Сварочные процессы широко используют для наплавки.
56
Наплавка – процесс нанесения с помощью сварки слоя металла на
поверхность изделия. Наплавку применяют для восстановления изношенных
деталей и получения изделий с заданными свойствами поверхностей:
износостойкостью
при
нормальных
жаропрочностью,
жаростойкостью,
и
повышенных
кислотостойкостью
температурах,
и
другими
свойствами.
Для наплавки применяют в основном дуговые виды сварки: ручную
плавящимися
и
автоматическую
неплавящимися
под
флюсом
и
электродами,
механизированную
в
газах,
защитных
и
вибродуговую,
плазменную. Наряду с дуговой применяют газовую, электрошлаковую,
индукционную, печную наплавку.
Существует
несколько
способов
получения
наплавленного
легированного металла заданного химического состава:
• использование легированного электродного стержня, электродной
проволоки или ленты сплошного сечения и нелегирующих покрытий,
флюса или защитного газа;
• использование проволок и лент с легирующими наполнителями в
сочетании с нелегирующими покрытиями, флюсом или защитным
газом;
• использование нелегированного электродного стержня, проволоки или
ленты и легирующего покрытия или флюса;
• нанесение легирующих примесей в виде порошков, паст, брикетов и
т.д. на поверхность, подлежащую наплавке.
Возможны комбинации этих методов.
Ручную дуговую наплавку применяют при восстановлении изношенных
поверхностей, восстановления брака литья и для наплавки поверхностей
со специальными свойствами.
Ручную дуговую наплавку выполняют покрытым плавящимся и
неплавящимся электродами расплавлением слоя сыпучего неплавочного
сплава.
57
Автоматическую наплавку под флюсом выполняют проволоками
сплошного сечения и порошковыми, одним электродом отдельными
валиками, одновременно несколькими электродами и электродной лентой.
Используют ленты сплошного сечения и порошковые.
Наплавка плавящимся и неплавящимся электродом в среде защитных
газов. Наплавку вольфрамовым электродом проводят в среде аргона.
Необходимые
свойства
наплавленного
металла
обеспечиваются
применением присадочных проволок специального состава или вдуванием
легирующих порошков в зону дуги.
Можно наплавлять в инертных газах и плавящимся электродом, однако
применение той же технологии, что и для сварки, ведет к повышенному
содержанию основного металла в наплавке, поэтому используют
дополнительную
присадочную
проволоку.
Этот
способ
широко
используют при наплавке высоколегированных хромоникелевых сталей и
сплавов.
Плазменная наплавка осуществляется несколькими способами:
• плазмой прямого действия с подачей присадочной наплавочной
проволоки;
• с подачей присадочного порошка в плазменную струю;
• по слою легирующего материала, нанесенного на поверхность
изделия;
• с токоведущей присадочной проволокой;
• с двумя плавящимися электродами.
Электрошлаковая наплавка производится на плоские цилиндрические
поверхности для создания поверхностных слоев с особыми свойствами и для
создания промежуточных слоев на кромках заготовок для последующей
сварки. Техника электрошлаковой наплавки принципиально не отличается от
техники сварки.
Вибродуговую
восстановления
наплавку
применяют
быстроизнашивающихся
в
основном
деталей
как
средство
станочного,
58
металлургического,
сельскохозяйственного
оборудования.
Этому
виду
наплавки могут подвергаться детали диаметром 8-10 мм и выше. Сущность
вибродуговой наплавки заключается в том, что наплавку осуществляют с
помощью специальной головки, обеспечивающей подачу и вибрацию
электродной проволоки. Вибрация электрода облегчает возбуждение дуги и
повышает стабильность процесса. При наплавке электрические разряды
чередуются с короткими замыканиями. В зону наплавки и дуги подается
щелочная
эмульсия,
в
некоторой
степени
защищающая
металл
от
воздействия воздуха в процессе наплавки и охлаждающая детали, в связи с
чем уменьшаются зона термического влияния и сварочные деформации и
повышается твердость наплавленного слоя.
Газокислородное пламя используют главным образом для наплавки
литыми твердыми сплавами.
59
Приложение 3
Защита от отравлений вредными газами, пылью и испарениями [4]
Состав и количество вредных газов, пыли и испарений зависит от виды
сварки, состава защитных средств (покрытий, флюсов, газов), свариваемого и
электродного материалов. Количество сварочной пыли (аэрозоли) и летучих
соединений при сварке составляет от 10 до 150 г на 1кг расплавленного
электродного металла. Основными составляющими являются окислы железа
(до 70%), марганца, кремния, хрома, фтористые и другие соединения.
Наиболее вредными являются хром, марганец и фтористые соединения.
Кроме аэрозоли воздух в рабочих помещениях при сварке загрязняется
различными вредными газами: окислами азота, углерода, фтористым
водородом и др.
Наряду с кратковременным отравлением, которое проявляется в виде
головокружения,
головной
боли,
тошноты,
рвоты,
слабости
и
др.,
отравляющие вещества могут откладываться в тканях организма человека и
вызывать хронические заболевания. Особое внимание обращается на
концентрацию марганца, так как его наличие в воздухе свыше 0,3 мг/м3
может вызвать тяжелые заболевания нервной системы.
Наиболее вредной является сварка покрытыми электродами, при
автоматических методах сварки количество вредных выделений значительно
меньше.
Основными мероприятиями, направленными на защиту от отравления
вредными выделениями при сварке и улучшении условий труда, являются:
• применение местной и общеобменной вентиляции;
• механизация и автоматизация сварочных процессов;
• замена вредных процессов и материалов менее вредными (например,
замена электродов с кислым покрытием с большим содержанием окиси
марганца на рутиловые);
• применение изолирующих и защитных устройств;
• в особо опасных случаях пользование индивидуальных средств защиты
60
(респираторы с химическим шлемом, противогазы).
Средства защиты лица и глаз от излучений при электро- и газосварке
делятся на щитки, очки открытые (с естественной вентиляцией) и очки
закрытые (с принудительной вентиляцией) [6].
Ниже представлены некоторые средства индивидуальной защиты лица и
глаз [6].
1. Очки защитные открытые О2В (1-2):
Очки предназначены для защиты глаз спереди и с боков от слепящей
яркости видимого и инфракрасного излучения и от сочетания его с
воздействием твердых частиц и каплями расплавленного металла при
электросварочных работах на открытых площадках при ярком солнечном
свете и вспомогательных работах при электросварке в цехах. Состоят из
пластмассовой (капроновой) оправы с двумя откидывающимися боковыми
пластмассовыми щитками, что повышает защитные свойства очков от
боковых попаданий частиц, заушников и двух стекол.
2. Очки защитные открытые 002 (В, Г):
Состоят из пластмассовой оправы, двух пластмассовых боковых
щитков,
откидного
стеклодержателя,
работающего
с
поворотно61
фиксирующим
устройством,
надежно
удерживающим
очки
в
двух
положениях — поднятом и рабочем, наголовной ленты с регулировочными
приспособлениями, двух стекол. Удобно сочетаются с ношением головного
убора.
3. Очки защитные открытые двойные ОД2 (В, Г):
Состоят из литьевой пластмассовой оправы с боковыми щитками,
двумя
бесцветными
фиксирующими
и
стеклами,
эластичной
регулировочными
наголовной
приспособлениями,
ленты
с
откидного
стеклодержателя со светофильтрами и поворотно-фиксирующего устройства.
4. Очки защитные закрытые с непрямой вентиляцией ЗН5 (Г):
Очки защитные закрытые с непрямой вентиляцией предназначены для
защиты глаз спереди, с боков, сверху и снизу от слепящей яркости видимого
и инфракрасного излучения и от сочетания его с воздействием твердых
частиц и каплями расплавленного металла при электросварочных работах на
открытых площадках при ярком солнечном свете и вспомогательных работах
при электросварке в цехах.
62
5. Очки защитные закрытые с непрямой вентиляцией с регулируемым
межцентровым расстоянием ЗНР1 (С):
Состоят из двух пластмассовых очковых блоков, соединенных
регулирующей перемычкой, двух навинчивающихся обойм для зажима
светофильтров, эластичной резиновой наголовной ленты с регулировочными
приспособлениями.
6. Щиток лицевой с наголовным креплением НН-01, НН-03, НН-10.
Щитки защитные НН-01 (а), НН-03 (б), НН-10 (в) предназначены для
защиты глаз и лица от воздействия излучения дуги при электросварке, брызг
и искр расплавленного металла. Надежно защищают лобную часть от
возможных ударов при работе. Корпус щитка НН-01 изготовлен из
ударопрочного стеклопластика, стойкого к воздействию влаги и низких
температур. Корпус щитка НН-03 изготовлен из фибры или электрокартона.
Корпус щитка НН-10 изготовлен из полиэтилена низкого давления.
а)
б)
в)
63
Приложение 4
Расчёт по программе ’Сварка’ (Версия 2.0)
Программа реализует: ’Методику расчёта выделений (выбросов) загрязняющих веществ в
атмосферу при сварочных работах (на основе удельных показателей). НИИ
АТМОСФЕРА, Санкт-Петербург, 1997 год.
Утверждена приказом Государственного комитета Российской Федерации по охране
окружающей среды от 14.04.1997 г. № 158
Сварка (версия 2.0)
Организация: УЧЕБНАЯ ВЕРСИЯ
(c) ИНТЕГРАЛ 1997-2003 г.
Регистрационный номер: 00-00-0000
Источник выбросов.
Площадка: 3
Цех: 3
Источник: 1
Вариант: 1
Операция: [1] Операция № 1
Результаты расчётов:
Код
Название вещества
0143 Марганец и его соединения
0123 Железа оксид
2908 Пыль неорганическая: 70-20%
SiO2
0342 Фториды газообразные
0344 Фториды плохо растворимые
Без учёта
газоочистки
Газоочистка
С учётом
газоочистки
г/с
т/год
0.0001083 0.000390
0.0011556 0.004160
0.0001458 0.000525
%
80.00
70.00
90.00
г/с
0.0000217
0.0003467
0.0000146
т/год
0.000078
0.001248
0.000053
0.0001583 0.000570
0.0001458 0.000525
60.00
60.00
0.0000633
0.0000583
0.000228
0.000210
Расчётные формулы:
Mвал. =Yi*M/1000000 [т/год]
Mмакс.=Yi*M/T/3600 [г/с]
Исходные данные.
Технологическая операция: Ручная дуговая сварка
Технологический процесс (операция): Ручная дуговая сварка сталей
штучными электродами Марка материала: УОНИ-13/80
Удельные выделения загрязняющих веществ:
Код
Название вещества
Yi [г/кг]
0123 Железа оксид
0143 Марганец и его соединения
2908 Пыль неорганическая: 70-20% SiO2
0342 Фториды газообразные
0344 Фториды плохо растворимые
8.3200000
0.7800000
1.0500000
1.1400000
1.0500000
Время работы сварочного поста за год (T): 1000 [час] 0 [мин]
Масса израсходованного материала (М): 500 [кг]
64
Задачи
1.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ, выделяющихся при ручной
дуговой сварке до и после 50%-ой степени очистки. Технологическая
операция: наплавка поверхностных слоев на сталях. Марка материала
(электрода): ЦН-2. Время проведения операции (за год): 400 часов. Масса
израсходованного материала: 200 кг. Применить 20-ти минутное
осреднение. Продолжительность производственного цикла: 120 минут.
2.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ, выделяющихся при газовой
резке до и после 80%-ой степени очистки. Используемый материал:
углеродистая сталь (ТЛ:20). Время проведения операции: 95 часов. Масса
материала 3000 кг.
3.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при газовой резке до и после
90%-ой степени очистки. Используемый материал: углеродистая сталь
(ТЛ:10). Время проведения операции: 85 часов. Масса материала 2000 кг.
4.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ, выделяющихся при ручной
дуговой сварке сталей штучными электродами до и после 75%-ой степени
очистки. Марка материала (электрода): УОНИ-13/45. Время проведения
операции (за год): 1000 часов. Масса израсходованного материала: 500 кг.
Применить
20-ти
минутное
осреднение.
Продолжительность
производственного цикла: 240 минут.
5.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при ручной дуговой сварке
сталей штучными электродами до и после 70%-ой степени очистки. Марка
материала (электрода): УОНИ-13/45. Время проведения операции (за год):
1000 часов. Масса израсходованного материала: 500 кг.
6.
Рассчитать
выбросы
загрязняющих
веществ,
выделяющихся
при
полуавтоматической сварке алюминия в среде аргона и гелия проволокой
до и после 50%-ой степени очистки. Марка материала: Д-20. Время
проведения операции (за год): 800 часов. Масса израсходованного
материала: 300 кг.
65
7.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при полуавтоматической
сварке алюминия в среде аргона и гелия проволокой до и после 80%-ой
степени очистки. Марка материала: Д-20. Время проведения операции (за
год): 800 часов. Масса израсходованного материала: 300 кг.
8.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ, выделяющихся при газовой
сварке сталей ацетилен-кислородным пламенем до и после 60%-ой
степени очистки. Время проведения операции (за год): 200 часов. Масса
израсходованного материала: 80 кг.
9.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ, выделяющихся до и после
50%-ой степени
очистки при газовой сварке сталей ацетилен-
кислородным пламенем. Время проведения операции (за год): 200 часов.
Масса израсходованного материала: 80 кг.
10.
Рассчитать
выбросы
загрязняющих
веществ,
выделяющихся
при
индукционной наплавке до и после 75%-ой степени очистки. Марка
наплавленного порошка: ПГ-УС25. Время проведения операции (за год):
50 часов. Масса израсходованного материала: 50 кг.
11.
Рассчитать
выбросы
загрязняющих
веществ,
выделяющихся
при
индукционной наплавке до и после 60%-ой степени очистки. Марка
наплавленного порошка: ПГ-УС25. Время проведения операции (за год):
50 часов. Масса израсходованного материала: 50 кг.
12.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при наплавке стали с
плавящимися флюсами до и после 75%-ой степени очистки. Марка
материала (флюса): ФЦ-11. Время проведения операции (за год): 1200
часов. Масса израсходованного материала: 600 кг. Применить 20-ти
минутное осреднение. Продолжительность производственного цикла: 260
минут.
13.
Рассчитать
выбросы
загрязняющих
веществ
при
контактной
электросварке стали (сварка трением) до и после 85%-ой степени очистки.
Время проведения операции (за год): 900 часов. Площадь стыка: 10 см2.
66
14.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при наплавке стали с
плавящимися флюсами до и после очистки. Марка материала (флюса):
ФЦ-11. Время проведения операции (за год): 1200 часов. Масса
израсходованного материала: 600 кг. Применить 20-ти минутное
осреднение. Продолжительность производственного цикла: 260 минут.
При этом степень очистки от оксида железа составляет 60%, от марганца и
его соединений – 40%, от газообразных фторидов – 20 %.
15.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после очистки при
ручной дуговой сварке штучными электродами. Марка материала
(электрода): ДС-12. Время проведения операции (за год): 1100 часов.
Масса израсходованного материала: 600 кг. Применить 20-ти минутное
осреднение. Продолжительность производственного цикла: 70 минут. При
этом очистка от оксида железа составляет 90%, от газообразных фторидов
– 65%, от плохо растворимых фторидов – 75%, от оксида хрома (VI) –
60%.
16.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после очистки при
ручной дуговой сварке штучными электродами. Марка материала
(электрода): ЭА 400У. Время проведения операции (за год): 2000 часов.
Масса израсходованного материала: 600 кг. Применить 20-ти минутное
осреднение. Продолжительность производственного цикла: 60 минут. При
этом очистка от оксида железа составляет – 55%, от газообразных
фторидов – 50%, от плохо растворимых фторидов – 75%, от оксида хрома
- 40%.
17.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при плазменной резке
металлов и сплавов до и после 70%-ой степени очистки. Используемый
металл: качественная легированная сталь (ТЛ:5). Время проведения
операции (за год): 750 часов. Расчет производится по длине реза.
Суммарная длина реза: 600 метров.
67
18.
Рассчитать
выбросы
загрязняющих
веществ
при
контактной
электросварке стали (сварка трением) до и после 65%-ой степени очистки.
Время проведения операции (за год): 700 часов. Площадь стыка: 90 см2.
19.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при плазменной резке
металлов и сплавов до и после 73%-ой степени очистки. Используемый
металл: качественная нелегированная сталь (ТЛ:10). Время проведения
операции (за год): 950 часов. Расчет производится по длине реза.
Суммарная длина реза: 950 метров.
20.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при газовой резке до и после
68%-ой степени очистки. Используемый металл: сплавы титана (ТЛ: 30).
Время проведения операции (за год): 1100 часов. Расчет производится по
времени проведения операции.
21.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при полуавтоматической
сварке сталей без газовой защиты присадочной проволокой до и после
очистки. Используемый материал (присадочная проволока): ЭП-245.
Время проведения операции (за год): 700 часов. Масса израсходованного
материала: 400 кг. При этом очистка от оксида железа составляет 65%, от
газообразных фторидов – 40%, от марганца и его соединений – 55%.
22.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при полуавтоматической
сварке сталей без газовой защиты порошковой проволокой до и после
очистки. Используемый материал (порошковая проволока): ПП-ДСК-2 .
Время проведения операции (за год): 900 часов. Масса израсходованного
материала: 600 кг. Применить 20-ти минутное осреднение. При этом
очистка от оксида железа составляет 35%, от газообразных фторидов –
50%, от марганца и его соединений – 55%.
23.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после 85%-ой степени
очистки при ручной дуговой сварке. Технологическая операция: наплавка
поверхностных слоев на сталях. Марка материала (электрода): ЦН-2.
Время проведения операции (за год): 800 часов. Масса израсходованного
материала: 400 кг.
68
24.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после очистки при
дуговой наплавке с газопламенным напылением. Используемый материал:
сталь-45, пружинная проволока. Состав газовой среды: природный газ +
О2. Режим работы оборудования: 240А; 24-26В. Время проведения
операции (за год): 900 часов. Масса израсходованного материала: 600 кг.
При этом очистка от марганца и его соединений составляет 75%, от
оксида железа – 65%, от оксида никеля – 40%.
25.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после очистки при
полуавтоматической сварке сталей в среде углекислого газа электродной
проволокой. Марка материала: Св-0.81Г2С. Время проведения операции
(за год): 1000 часов. Масса израсходованного материала: 700 кг.
Применить 20-ти минутное осреднение. При этом очистка от оксида
железа составляет 70%, от марганца и его соединений – 60%, от
неорганической пыли (20%-70% SiO2) – 30%.
26.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после очистки при
полуавтоматической сварке сталей в среде углекислого газа электродной
проволокой.
Марка
материала:
Св-08ХГН2МТ.
Время
проведения
операции (за год): 1100 часов. Масса израсходованного материала: 900 кг.
При этом очистка от оксида железа составляет 70%, от марганца и его
соединений – 60%, от неорганической пыли (20%-70% SiO2) – 30%, от
оксида хрома (VI) – 50%, от оксида никеля – 55%, от диоксида азота –
40%, от оксида углерода – 30%.
27.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после очистки при
полуавтоматической сварке сталей в среде углекислого газа электродной
проволокой. Марка материала: Св-16Х16Н25М6. Время проведения
операции (за год): 800 часов. Масса израсходованного материала: 700 кг.
При этом очистка от оксида железа составляет 55%, от марганца и его
соединений – 40%, от оксида хрома (VI) – 45%, от оксида никеля – 55%,
от оксида углерода – 40%.
69
28.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после очистки при
полуавтоматической сварке меди в среде азота электродной проволокой.
Марка материала: МНЖ-КТ-5-1-02-0.2. Время проведения операции (за
год): 600 часов. Масса израсходованного материала: 400 кг. При этом
очистка от оксида железа составляет 75%, от марганца и его соединений –
60%, от оксида никеля – 55%, от неорганической пыли (20%-70% SiO2) –
30%, от оксида меди (II) – 30%.
29.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после очистки при
полуавтоматической сварке медно-никелевых сплавов в среде азота.
Марка материала: М1. Время проведения операции (за год): 500 часов.
Масса израсходованного материала: 2500 кг. При этом очистка от оксида
меди (II) и от марганца и его соединений составляет 50%.
30.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после очистки при
полуавтоматической сварке медно-никелевых сплавов в среде азота.
Марка материала: КМЦ. Время проведения операции (за год): 600 часов.
Масса израсходованного материала: 350 кг. При этом очистка от марганца
и его соединений составляет 40%, от оксида меди (II) – 30%, от
неорганической пыли (20%-70% SiO2) – 50%.
31.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ до и после очистки при
полуавтоматической сварке сталей без газовой защиты порошковой
проволокой. Марка материала: ПП-АН-17. Время проведения операции (за
год): 800 часов. Масса израсходованного материала: 550 кг. Применить
20-ти минутное осреднение. При этом очистка от марганца и его
соединений
составляет
40%,
оксида
железа
составляет
45%,
от
газообразных фторидов – 30%.
32.
Рассчитать выбросы загрязняющих веществ при плазменной резке
металлов и сплавов до очистки. Используемый металл: качественная
легированная сталь (ТЛ: 10). Время проведения операции (за год): 950
часов. Расчет производится по длине реза. Суммарная длина реза: 900
метров.
70
Литература
1. «Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в
атмосферу при сварочных работах (на основе удельных показателей)»,
разработана: НИИ Атмосфера, утв. приказом Государственного
комитета РФ по охране окружающей среды от 14 апреля 1997 г. № 158.
2. Руководство пользователя программы «Сварка» версия 2.0, фирма
«Интеграл», Санкт-Петербург, 2005, с. 12.
3. ГОСТ
19521-74
"Сварка
металлов.
Классификация".
Утв.
Постановлением Госстандарта СССР от 18 февраля 1974 г. N 445.
4. Стеклов О.И. Основы сварочного производства. Учебн. Для сред.
ПТУ.- 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1986. - 224 с.
5. Калиске Г., Климанд В.
и др. Под ред. Ноймана А. и Рихтера Е.
Перевод с нем. М.: «Металлургия», 1985. – 480 с.
6. Каталог
отечественных
средств
индивидуальной
защиты.
Всероссийский центр охраны и производительности труда. М.:
«Феникс», 1998, с. 198.
71
Учебное пособие
Карпова Вильяна Васильевна
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО БЕЗОПАСНОСТИ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ
Расчет физико-химических характеристик попутного нефтяного газа и
влажного воздуха, максимально-разовых и валовых выбросов загрязняющих
веществ при сжигании попутного нефтяного газа на горизонтальных и
высотных факельных установках с использованием программного продукта
«ПНГ-Эколог» (версия 1.0)
Расчет выделений загрязняющих веществ в атмосферу при сварочных
работах с использованием программного продукта «Сварка» (версия 2.0)
Подписано в печать
. Формат 60 Х 90 / 16
Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Таймс. Объем 7,75 усл. п.л.
Тираж 350 экз. Заказ № 307
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии издательского центра
РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
Адрес 119991, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 65
72