RTO之石化行业事故VOCs排放量估算方法

发布时间：2019-11-25 17:10:00 点击：

RTO焚烧炉、RTO专业生产厂家无锡泽川环境2019年11月25日讯  多数书籍中排放量估算方法都是针对正常工况下的排放。而工艺装置或污染控制装置可能会发生事故或意外事故。在发生事故/意外事故(以下称为事故)时，排放量较正常工况会有明显升高。本次文章将介绍石化的三种类型事故事件VOCs排放量的估算方法

在控制装置处于正常运行状态下使用特定排放系数时，应考虑控制装置的去除效率。如果控制状态的排放量数据已知,则事故状态或停机状态下的非控制排放量可使用公式下列进行计算。

式中: E_vocs,i —— 事故状态或停机状态下污染物i的排放量，kg/事件;
         e_vocs,i ——根据测量数据或现场的排放测试数据得出的控制状态下的污染物i的排放速率，kg/h;
         EM_vocs,i基于表1控制装置中污染物i的受控排放乘数;

         t ——事故持续时间，h/事件。

表1  控制装置的效率及控制装置事故乘数

由公式计算气体排放达到音速时容器的临界压力。当容器内气体的压力大于临界压力时，排放气体为“节流”，否则为“不节流"。

公式1式中: P——达到 “音速”时容器的临界压力，Pa;
                 Po  排放口的排放压力，Pa;
                 k——等压热容与等体积热容的比值。

不同气体的K值

计算排放气体的马赫数（公式2）：

式中: k —— 等压热容与等体积热容的比值;
         Pv——容器中气体的压力，Pa;

         Po——排放出口的压力，Pa。

由公式 3 计算容器超压排至火炬的污染物的质量流率。当排放气体为“节流"时，M取1，否则按公式 2 计算的M值代入公式 3 计算。

式中: E_超压i——超压排放污 染物i的质量流率，kg/s;
         C_i ——污染物 i的浓度(质量分数) ;

         A ——排放口的横截面积，m2;
         Pv ——容器中气体的压力，Pa;

         k ——等压热容与等体积热容的比值；

         MW__排放气体的分 子量，kg/kmol;
         R——理想气体常数， 8.314X103J/ (kmol.K) : 

         Tv——容器中气体的温度，K;

         M——排放气体的马赫数。

由公式(9-6)计算火炬的排放量:

式中：E_火炬i ——火炬排放污染物i的排放量，kg/事件;

          H ——排放持续时间，s/事件;
          Feff——火炬燃烧效率，%。

注：如果这些废气进去火炬排放系统进行处理时，在进行其VOCs排放量时应考虑火炬的燃烧效率的削减量

通常，我们假定喷溅出的化合物全部直接排入大气环境。喷溅出的液体蒸发分为闪蒸蒸发、热量蒸发和质量蒸发三种

（1）闪蒸蒸发量

第一步先计算蒸发的液体占液体总量的比例F：

式中：Cp ——液体的定压比热， J/ (kg.K);
          T_L ——泄漏前液体的温度，K;

          T_b—— 液体在常压下的沸点，K;

          H ——液体的汽化热，J/kg。

第二步先计算闪蒸量 Q₁：

通过热液体闪蒸量可按下式估算:

式中:  Q ——闪蒸量，kg/s；
          W_t ——液体泄漏总量， kg；
          t₁ ——闪蒸蒸发时间，s；
          F ——蒸发的液体占液体总量的比例

（2）热量蒸发估算

当液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池，并吸收地面热量而气化称为热量蒸发。热量蒸发的蒸发速度Q₂按下式计算:

式中：Q₂——热量蒸发速度， kg/s;
          T_o——环境温度， K;

          T_b —— 沸点温度，K;

          S——液池面积，m²;
          H一液体汽化热，J/kg;
            α——表面热扩散系数(表2), m/s²;

          T-_蒸发时间， S。

表2  某些地面的热传递性

（3）质量蒸发估算

（水印压住的地方为 × r^{（4+n）/（2+n）}注：×为乘号）

式中：Q₃——质量蒸发速度，kg/s; 
           α, n-大气稳定度系数，见表3; 

           P——液体表面蒸汽压，Pa;

           R——气体常数，J/ (mol . K);

           T_o—— 环境温度，K;

           u ——风速，m/s;

           r—— 液池半径，m。

表3  液池蒸发模式参数

（水印压住的数值为5.285 × 10^-3）

液池最大直径取决于泄漏点附近的地域构型、泄漏的连续性或瞬时性。有围堰时，以围堰最大等效半径为液池半径;无围堰时，设定液体瞬间扩散到最小厚度时，推算液池等效半径。

最后一步：液体蒸发估算

其蒸发总量为这三种蒸发之和，可用以下公式进行排放量计算。

式中 : W_p —— 液体蒸发总量，kg;
          Q₁——闪蒸蒸发液体量，kg;

          Q₂  热量蒸发速率，kg/s; 

           t₁ ——闪蒸蒸发时间，S;

         t₂——热量蒸发时间，s;

          Q₃-质量蒸发速率，kg/s;
           t₃——从液体泄漏到液体全部处理完毕的时间，S。