Введение к работе
Актуальность работы. Все возрастающие требования к защите окружающей среды остро ставят перед предприятиями нефтяной промышленности проблему снижения токсичных выбросов, выделяющихся в процессе добычи нефти.
Основных источников среди загрязнителей воздушного бассейна на нефтяных промыслах и морских шельфах,продолжают оставаться продукты сгорания попутных нефтяных газов (ПНР) ски-гавдхся в факелах, несмотря на то,что использование ресурсов ІІНГ на предприятиях нефтяное отрасли возросло до 85.
По оценкам специалистов в странах СНГ ежегодно в факелах сжигается 17 млрд.м ПНТ.а в 1989 году на I чел. приходилось 600 м сожженного в факелах Г1НГ.
Только в НГДУ "Прорванефть" ПО "Тенгизнефтегаз" ежегодно в факелах сжигается около 130 млн.rf ПНР и в атмосферу с продуктами сгорания выбрасываются свыше 15 гас.т/год-СО,200 т/год-Ж)*, более 3 тис. т/год-углеводородов и 17 т/год-SOg.
Ввиду отсутствия в достаточном количестве газосборных сетей,необходимого оборудования по сбору и утилизации попутного газа, в ближайшие 10-15 лет нефтегазодобывающим управлениям следует заниматься модернизацией конструкций факельных горелок, обеспечивающих высокую полноту сгорания и устойчивости горения, а также снижения окислов азота.
Вместе с тем, отличительной особенностью ПНГ является не стабильность его расхода и состава в процессе добычи нефти.
Проблема создания конструкции факельных горелок с более высокими экологическими, характеристиками требует в настоящее время разработки и исследования нових типов факельшх горелок,но только с перспективными способами организации процесса горения, но и с простиш по конструкции, эксплуатации и обслукивани». Необходимо отметить, что до настоящего времени эти вопросы практический не исследованы, что .существенно сказывается па экологии нефтедобывающих регионов тщ
Поэтому особую актуальность приобретают поиски перспективных способов организации сжигания в факельных горожах, обес-
печивашке при переменных расходах и составах ПНГ нормальную экологическую обстановку нефтяных месторождений.
Целью работы является теоретическое и экспериментальное исследование возможности снижения токсичных компонентов в продуктах сгорания при ехшгаии частично подготовленной, топливо-воздушной смеси в микрофакельной горелке(МФГ), разработка методики расчета конструкцій МФГ, а также оценка рассеивания окислов азота Г830--ВЫХ факелов в приземном слое.
Методы исследования. На основе изучения рэсчетно-теоре-тпческих и экспериментальных работ по микрофакелыюму сжиганию топлива и образованию окислов азота составлена математическая модель st проведены расчета на ЭВМ типа ИМ с применением алго- ритмического языка Турбо Паскаля.В теоретических исследованиях использовались основные положения теории горения, аеродинаміки струи.
Экспериментальная часть основана на методе физического моделирования условий работы факельной горелки на специально созданной моделирующей установке.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана новая микрофакельная горелка шжекциошюго типа (в соавторстве) обеспечивающая снижение токсичних веществ (Шх, СО ) в продуктах сгорания газовых факелов нефтепромыслов при переменных расходах и составах попутного нефтяного газа;
впервые проведены исследования микрофакельной горелки для ПНТ с целью изучения возможностей снижения продуктов неполного сгорания и образование окислов азота;
выявлены влияния геометрических и режимных параметров МФГ на полноту сгорания и на выход НОх, а такке расчетным путем Оцвнем уровень Внхода окислов азота при МФС удовлетворительно согласующийся с опытными данными;
предложен расчет микрофакельного диффузиоіщого горения;
разработана методика расчета конструкций МФГ;
уточнена существующая методика расчета рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий с учетом особенности газовых факелов нефтепромыслов;
- разраоотана и создана экспериментальная установка,
позволяющая исследовать модели МФГ в широком диапазоне изменения режимных и геометрических параметров горелки.
Практическая ценность. По результатам расчетно-теорети-чвсного и экспериментального исследования создана система расчета факельной городук с микрофякельннм устройством, позволявшая на стадій! гаюектировмния определения геометрических размеров МФГ, ооесіи-чиь'іквде снижение неполноту сгорания и выхода окислов азота Б продуктах сгорания газовых Факелов нефтепромыслов. Разработана конструкция Ш'Г для сжигания ГШГ.
Экспериментально подтверждена возможность снижения неполно ru сгорания и Них при использовании микрофакельного сжигания топлива.
Реализация работы. Основше результата расчетно-экспери--менталышх исследовании "использонаны в исследованиях Казахского отделения Всемирной лйОораторий "Экология биосферы", а также при проведении испытании промышленного образца МФГ на месторождений "Лотахлн" НГД>Г "Лоссорнефть" ПО "Змбэнефть".
Литер защищает:
'і. І'іїсчетно-'георетическис разработки и предложения предетаилеиные в виде инженерных расчетов.
'2. Экспериментальное результати,голучешшв в ходе исследования микрофакельннх насадок, горелки с различными геометрическими размерами.
Аттробашш работы. Основные результаты работы докладова-лись: "
-на 11-ой Республиканской научно-технической конференции "Научно-технический прогресс и экология", г.Лктау, 199,3 г.
-на научно-практической конференций молодых ученых и специалистов (Ж, г.Алма-Ата:КазСХИ, 1992 г.
-на 11-оП научно-технической конференции Алма-Атинского автомобилыго-дорожного института, г.Алма-і1та:ААДИ, 1992 г.
Публикацииv Но результатам исследовании опубликовано 6 статей, выпущен один научно-технический: отчет и получено одно положительное решение но выдачу патента.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений,Объем диссертации - ЮГ страниц основного текста, 32 рисунков нч
33 страницах, 2 таблиц.Список использовашюй литературы из 159 наименований.
