к.т.н. Кибарин А.А.

Алматинский институт энергетики и связи

Анализ воздействия на окружающую среду существующей системы магистральных газопроводов «Средняя Азия Центр» на участке Бейнеу – Джангала

Транспортировка газа по магистральным трубопроводам относится к экологически опасному виду производства и сопровождается рядом негативных воздействий на окружающую среду.

Основные виды или источники воздействия на окружающую среду системы транспортировки газа сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Основные виды или источники воздействия на окружающую среду системы магистральных газопроводов

		Виды или источники воздействий	Компоненты окружающей среды
			Атмосфера	Поверхнос-тные воды	Подземные воды	Почвы	Флора	Фауна
1		Выбросы газоперекачи-вающих агрегатов (ГПА)	+			+	+	+
2		Технологические выбросы метана	+				+	+
3		Поля фильтрации стоков			+	+	+
4		Амбары для сбора конденсата	+	+		+	+	+
5		Промышленные отходы	+	+		+	+	+
6		Твердые бытовые отходы				+	+	+
7	Физические факторы воздействия (шум, вибрация, свет)							+

Одним из способов количественно определить антропогенную нагрузку на экосистему в результате хозяйственной деятельности является выражение ее в системе экспертных бальных оценок по каждой компоненте окружающей среды.

Транспортировка газа по магистральному трубопроводу характеризуется незначительным или ограниченным воздействием на все компоненты окружающей среды, что не ведет к значительным изменениям, влияющим на экосистему. Максимальному воздействию при работе объектов магистрального газопровода в штатном режиме подвергается воздушный бассейн, другие компоненты окружающей среды – почвы, растительность, поверхностные и подземные воды, животный мир – испытывают значительно меньшие воздействия. Практически все значимые воздействия локализованы в районах размещения газокомпрессорных станций (КС).

Основными источниками загрязнения атмосферы КС являются:

· работающие ГПА – источники загрязнения атмосферы продуктами сгорания топливного газа – оксидами азота и углерода (источники выброса – дымовые трубы);

· ГПА при пуске и останове – источники загрязнения атмосферы метаном, сероводородом и одорантом СПМ при продувке и стравливании газа (источники выброса – свечи);

· системы очистки, сепарации и охлаждения газа – источники загрязнения атмосферы метаном, сероводородом и одорантом СПМ при продувке и стравливании газа (источники выброса – свечи);

· система маслоснабжения – источник загрязнения атмосферы парами масла минерального от неплотностей оборудования и резервуаров при приеме, хранении и отпуске масла (источники выброса - трубы вентиляции, дыхательные патрубки резервуаров);

· источники резервного электроснабжения (аккумуляторы, газомоторные, газотурбинные и дизельные генераторы) – источники загрязнения парами серной кислоты и продуктами сгорания газообразного и дизельного топлива (источники выброса серной кислоты – трубы вентиляции, источники выбросов продуктов сгорания топлива – выхлопные трубы);

· емкости сбора конденсата – источники загрязнения атмосферы парами углеводородов;

· котлоагрегаты котельных – источники загрязнения атмосферы продуктами сгорания топливного газа – оксидов азота и углерода (источники выброса – дымовые трубы);

· технологическое оборудование АЗС - источник загрязнения атмосферы парами нефтетоплива при приеме, хранении и отпуске нефтепродуктов (источники выброса - патрубки топливных баков автомобилей и дыхательные клапаны топливных резервуаров);

· двигатели внутреннего сгорания автотранспорта при маневрировании, въезде и выезде из боксов и автостоянок – источники загрязнения атмосферы выхлопными газами.

Работа КС сопровождается выбросом в атмосферу порядка 20 наименований загрязняющих веществ, в том числе веществ, обладающих эффектом суммации - 4 группы. При работе в штатном режиме наибольшее воздействие на качество воздуха оказывают выбросы ГПА. На выбросы ГПА приходится по объему около 98-99 % всех валовых выбросов в атмосферу от стационарных источников.

При залповых выбросах, сопровождающих, как правило, ремонтно-профилактические работы на линейной части или процессы пуска-останова агрегатов, в выбросах резко преобладает метан.

Концентрация загрязняющих веществ в приземном воздухе на границе СЗЗ зависит от величины выбросов ГПА. Поэтому выбросы газоперекачивающих агрегатов являются объектами постоянного контроля.

Как показали результаты замеров концентраций загрязняющих веществ на источниках выбросов, в отходящих газах ГПА основная роль принадлежит оксиду углерода и оксидам азота. Концентрации диоксида серы и углеводородов в продуктах сгорания ничтожны, не способные не только хоть в какой-то мере повлиять на качество приземного воздуха на границе СЗЗ, но и зачастую находящиеся ниже чувствительности используемых при их определении приборов.

Концентрации основных загрязнителей атмосферного воздуха – оксидов азота и углерода – в значительной степени зависят от режимов сгорания топливного газа и технического состояния газотурбинных установок (ГТУ) ГПА.

Анализ технического состояния ГТУ на существующих КС показал, что значительная часть агрегатов уже выработала свой моторесурс (наработка более 100000 часов), физически изношена и морально устарела (рисунок 1). В процессе эксплуатации заметно снизились располагаемые мощности действующих ГПА и в настоящее время они составляют (средние показатели): ГТ-750-6 - N_ср = 4000 - 4800 кВт; ГТК-10-4 - N_ср = 7000 - 8200 кВт. КПД многих ГТУ находится на уровне 20-21% при мощности 0,6-0,8 от номинального значения.

Рисунок 1 Наработка парка ГТУ МГ на участке Бейнеу – Джангала.

На многих ГТУ неблагоприятное сочетание конструктивных и эксплуатационных дефектов приводит к снижению их располагаемой мощности до 50 %. Одним из критериев эффективности работы ГТУ является ее коэффициент технического состояния по мощности. От 30 до 50 % ГТУ газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях имеют коэффициент технического состояния (КТС) ниже 0,8, что соответствует техническому состоянию – «эксплуатация нежелательна». На рисунке 2 представлены данные по коэффициентам технического состояния парка ГТУ ГТК-10-4, на долю которых приходится большая часть перекачиваемого газа. Как видно из диаграммы, средний КТС агрегатов находится на уровне 0,8. Низкое значение КТС приводит к увеличению удельных расходов топлива и как следствие выбросов вредных веществ в атмосферу.

В 2006-2008 гг. на компрессорных станциях МГ «САЦ» на участке Бейнеу – Джангала была осуществлена базовая паспортизация газоперекачивающих агрегатов и мониторинг выбросов вредных веществ. Всего в период мониторинга контроль состава отходящих газов был осуществлен на 152 газоперекачивающих агрегатах. За период мониторинга превышение нормативных концентраций оксида углерода было отмечено в 32 случаях, превышение концентраций оксидов азота – в 41 случаях.

Рисунок 2 - КТС парка ГТУ МГ на участке Бейнеу – Джангала.

Максимальные концентрации в отходящих газах оксида углерода характерны для агрегатов ГТК-10-04, минимальные – для ГПА-10-01. Аналогичная картина наблюдается и для оксидов азота – максимальные концентрации отмечаются в выбросах компрессорных агрегатов типа ГТК-10-04, минимальные – ГПА-10-01.

Результаты расчета параметров газо-воздушной смеси и концентраций загрязняющих веществ, для номинального режима работы агрегатов показывают, что концентрации наиболее массовых и опасных загрязняющих веществ изменяются в пределах: оксид азота – 100-600 мг/нм³ (меньшая величина характерна для модернизированных камер сгорания ГТУ); оксид углерода - 40-400 мг/нм³ (большая величина характерна для модернизированных камер сгорания ГТУ). Результаты свидетельствуют о достаточно высоких концентрациях загрязняющих веществ в уходящих газах ГТУ.

В настоящее время компрессорные станции МГ на участке Бейнеу – Джангала работают ниже проектной мощности, однако в некоторых случаях на границе санитарно-защитных зон наблюдается превышение нормативных концентраций загрязняющих веществ, обусловленные воздействиями ГПА.

При существующем техническом состоянии при выходе на проектную мощность транспортировки газа и вводе в действие простаивающих ныне агрегатов концентрации загрязняющих веществ в приземном слое на границе санитарно-защитных зон многократно возрастут.

Сегодня, как показали эксперименты [1] коэффициент полезного действия ГТУ ГТ-750-6М составляет для ряда агрегатов 20-23 %, а удельный расход условного топлива 500-560 г/кВт*ч, для ГТК-10-4 - 22-25 %, а удельный расход топлива 430-510 г/кВт*ч. Паспортное значение КПД для данных типов ГТУ составляет 28,8 %. Как видно из представленных данных перерасход топлива составляет в среднем 25-30 %.

Реконструкция оборудования и особенно ГТУ позволит повысить КПД установок, снизить удельный расход топлива на ГТУ и тем самым сократить выбросы вредных веществ, в том числе и «парниковых газов». Осуществляемая, на компрессорных станциях программа по реконструкции ГТУ, в том числе и по программе «Рекон» позволит снизить удельные расходы топлива на одну ГТУ на 100 – 140 г.у.т./кВт*ч и снизить выбросы СО₂ в год на 6000-8000 т/год. Одновременно с модернизацией ГТУ проводится работа по модернизации камер сгорания. Модернизация камеры сгорания позволяет снизить удельные выбросы оксидов азота минимум на 150 – 200 мг/м³, что для одной турбины ГТ-750-6М составляет порядка 950 усл.тонн выбросов в год. В последние годы за счет установки модернизированных камер сгорания удалось снизить годовые выбросы оксидов азота на 15-20 %.

Реконструкция камер сгорания всего парка ГТУ МГ на участке Бейнеу – Джангала позволит значительно снизить экологическую нагрузку в районе размещения компрессорных станций.

Литература

1. Кибарин А.А., Касимов А.С., Ходанова Т.В. К вопросу влияния технического состояния ГПА на загрязнение воздушного бассейна в районе компрессорных станций магистральных газопроводов.- Вестник АИЭС, Алматы, 2009, № 2, с.72-76.