автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Разработка методов снижения шумового загрязнения окружающей среды газовоздушными трактами тягодутьевых машин ТЭС

На правах рукописи

Тупов Борис Владимирович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ГАЗОВОЗДУШНЫМИ ТРАКТАМИ ТЯГОДУТЬЕВЫХ МАШИН ТЭС

Специальность 05.14.14 - «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005567716

22АПР т

МОСКВА-2015

005567716

Работа выполнена на кафедре «Инженерная экология и охраны труда» в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ».

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ, доктор тех-

нических наук, профессор кафедры «Инженерная экология и охрана труда» ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ», г. Москва Медведев Виктор Тихонович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, заве-

дующий лабораторией «Защита от вибрации и структурного шума» ФГБОУ «НИИСФ PA ACH», г. Москва Цукерников Илья Евсеевич доктор технических наук, профессор кафедры «Экология и промышленная безопасность» ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Н.Э. Баумана», г. Москва

Комкин Александр Иванович Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Всерос-

сийский дважды ордена трудового красного знамени теплотехнический научно-исследовательский институт» (ОАО «ВТИ»), г.Москва

Защита состоится «27» мая 2015 г. в 16 час. 00 мин. в Малом актовом зале на заседании диссертационного совета Д 212.157.07 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» по адресу: г. Москва, ул. Красноказарменная, д.14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» и на сайте: www.mpei.ru.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, с указанием адреса, телефона и заверенных печатью организации) просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ». Автореферат разослан « 24» апреля 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.157.07 к.т.н., доцент

Ильина И.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время все больше внимания уделяется борьбе с шумовым загрязнением окружающей среды, характерным для различных энергетических систем и комплексов.

Особенно это актуально для энергетических комплексов, которые находятся в городах. Большинство из них расположены в непосредственной близости от жилых районов. На данных объектах находится большое количество различного оборудования, излучающего шум. Одним из самых массовых и интенсивных источников шума для окружающего района являются газовоздушные тракты, которые излучают шум от тягодутьевых машин. Это во многих случаях является причиной превышения санитарных норм по шуму. Данный вопрос является актуальным в связи с увеличением энергетических мощностей для обеспечения возрастающих потребностей в условиях роста численности населения и урбанизации.

Исследованиям по данной тематике посвятили себя многие ученые: Е.Я. Юдин, А.И. Белов, Н.И. Иванов, Г.Л. Осипов, В.Т Медведев, И.Е. Цукерников, Л.Р. Ябло-ник, А.И. Комкин, Г.А. Хорошев, Ю.И. Петров, Л.Беранек, М.Л. Муньял, Ф.П. Ме-хель, М. Хекл, Х.А. Мюллер и др.

Снижение шума от энергетического оборудования рассмотрено в работах Ф.Е. Григорьяна, Е.А. Перцовского, Л.А. Рихтера, В.И. Зинченко, В.Б. Тупова и др.

При этом до настоящего времени многие вопросы остаются недостаточно изученными.

Целью работы является разработка методов снижения шумового загрязнения окружающей среды газовоздушными трактами тягодутьевых машин ТЭС.

Методы исследования. Для получения научных результатов в работе применены расчетные и экспериментальные методы исследования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- показано влияние расположения объектов на территории предприятия и зданий в окружающем районе на уровни звукового давления от газовоздушных трактов тягодутьевых машин, в том числе в ЗБ моделях с помощью специальной программы;

- с помощью математического моделирования показано влияние размещения ступеней пластинчатого глушителя на аэродинамическое сопротивление глушителя и поворота при расположении до или после поворота, а также при одновременном расположении до и после поворота ступеней глушителя;

- разработана на основе минимума дисконтированных затрат методика определения длин многоступенчатых глушителей с разной толщиной пластин.

Достоверность результатов обеспечена применением базовых положений теории звука, методов статистической обработки полученных результатов, методов оценки финансово-экономической эффективности инвестиционных проектов, согласованностью полученных результатов с соответствующими теоретическими представлениями и результатами работ других авторов.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

- полученные результаты акустических измерений и расчетов от энергетических объектов и газовоздушных трактов тягодутьевых машин могут быть использованы при разработке мер по снижению шума от них;

- результаты моделирования позволяют определить место размещения ступеней пластинчатых глушителей в сложных каналах с наименьшим аэродинамическим сопротивлением;

- разработанная методика позволяет определять длины многоступенчатых глушителей с разной толщиной пластин для требуемой акустической эффективности и заданном аэродинамическом сопротивлении с минимальными дисконтированными затратами.

Внедрение результатов. Результаты данной работы использованы при разработке конструкции глушителей шума газового тракта котлов (БКЗ-Э20-140ГМ) №№6,7,8 ТЭЦ-9 - филиала ОАО «Мосэнерго», а также при разработке рекомендаций по снижению шума газовоздушных трактов тягодутьевых машин ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (ОАО «НЛМК»),

На защиту выносятся следующие положения:

1. Зависимость гидравлического сопротивления газовоздушного тракта ТЭС от расположения ступени пластинчатого глушителя до, после и при одновременном размещении до и после прямого поворота.

2. Результаты расчетов от энергетических объектов в окружающем районе при наличии сложной застройки, полученные с помощью современной вычислительной программы.

3. Метод определения длины многоступенчатых глушителей с разной толщиной пластин для требуемой акустической эффективности и заданном аэродинамическом сопротивлении с минимальными дисконтированными затратами.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на IV Международном экологическом конгрессе «Экология и безопасность жизне-

деятельности промышленно-транспортных комплексов», (г. Тольятти. 2013 г.), на международной научной конференции «Актуальные вопросы строительной физики. Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологическая безопасность», посвященные памяти академика РААСН Осипова Г.Л., (г. Москва. 2013 г.), на шестнадцатой, семнадцатой, восемнадцатой, девятнадцатой, двадцатой и двадцать первой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2010- 2015 гг.), на научном семинаре и заседании кафедры «Инженерная экология и охрана труда» ФГБОУ ВПО НИУ «МЭИ» в 2013 г. и 2015 г.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в одиннадцати печатных работах, в том числе три в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и двух приложений.

Во введении сформулированы основные понятия, цели и задачи диссертационной работы, приведены внедрение результатов и апробация работы, показаны научная новизна и практическая значимость работы, дано краткое описание диссертации.

В первой главе диссертационной работы показана актуальность исследований по снижению шума от объектов энергетики и промышленности на примере обзора отчетов и докладов наиболее крупных компаний в данных областях. Проведен обзор законодательства Российской федерации, который показывает большое внимание государства к проблеме превышения санитарных норм по шуму на жизнедеятельность человека и окружающую среду и мерах, принимаемых для его снижения.

Проведен обзор наиболее интенсивных источников шума ТЭС. Показано, что одними из интенсивных постоянных источников шума для окружающего района являются газовоздушные тракты, из которых излучается шум от тягодутьевых машин. Особенно сильный шум излучается из газовоздушных трактов осевых тягодутьевых машин. Приведены результаты оригинальных измерений около различных газовоздушных трактов тягодутьевых машин. Показано, что уровни шума от газовоздушных тактов тягодутьевых машин на производственных местах, рабочих зонах и в окружающем районе зависят от многих факторов. Обоснованы основные направления диссертационной работы.

Во второй главе приводятся расчеты уровней звукового давления от шума, излучаемого газовоздушными трактами ТДМ на производственных зонах и окружающем районе в зависимости от влияния рельефа местности, состояние поверхности, а главное — расположения промышленных и жилых зданий по пути распространения

шума. Учет всех этих факторов возможен при использовании специализированных программ.

Проведенный обзор программных продуктов позволяет использовать программу Predictor (разработка голландско-немецкой фирмы Softnoise) для таких видов расчетов, в том числе в трехмерном (3D) изображении зданий и сооружений на территории ТЭС и окружающего района.

В этой программе осуществляются расчеты в соответствии с международным стандартом ISO 9613-2:1996, который аналогичен российскому ГОСТ 31295.2-2005. Расчет проводится по известной формуле:

L=LW + DC-A, (1)

где Lw - октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ; Dc - поправка, учитывающая направленность источника шума, дБ; А - затухание в октав-ной полосе частот при распространении звука от источника шума до расчетной точки, дБ.

Затухание А рассчитывается по формуле:

А — Adiv + Aatm + Agr + Abar + Amisc, (2)

где Ajft - затухание из-за геометрической дивергенции, дБ; Аа,т - затухание из-за звукопоглощения атмосферой, дБ; Agr - затухание из-за влияния земли, дБ; Ahar -затухание из-за экранирования, дБ; Amisc - затухание из-за влияния прочих эффектов, при распространении звука: через листву Af0f, в промышленных зонах Asile;в жилых массивах А>,ош.

Проведены акустические расчеты на примере типичной ТЭЦ, характерной для городов. Для выполнения расчета смоделирована станция с двумя котлами ТГМ-84 и тремя котлами БКЗ-320-140ГМ. На станции имеются паровые турбины ПТ-60/75-130/22, ПТ-70/80-130/13, ПТ-80/100-130/13. Подачу воздуха к котлам осуществляют четыре дутьевых вентиляторов ВДН-24 и шесть ВДН-20. Эвакуация дымовых газов осуществляется четырьмя дымососами Д-21,5x2, четырьмя дымососами ДН-21,5х2У и двумя ДН-24х2-0,62. При этом учитывалось, что шум от тягодутьевых машин излучается как от корпуса и от воздухозаборов дутьевых вентиляторов, так и от срезов дымовых труб дымососами. При расчете учитывался шум от шести трансформаторов, ГРП, двух градирен, а также других источников. Всего при проведении акустического расчета учтено 14 постоянных источников шума ТЭС. Выполненные расчеты позволили выявить изменение уровней шума от различного оборудования, в зависимости от его мощности и количества, расположения на территории ТЭС, жилой

застройки в окружающей производственной и селитебной территориях. Показано изменение уровней шума по высоте различных производственных и жилых зданий.

На рис.1 приведены примеры визуализация результатов акустических расчетов при работе одного котла (рис.1 а) и при работе пяти котлов (рис.1 б). Особенностью этих расчетов является наличие очень большого количества постоянных источников шума, вклад которых в формование общего фона для территорий предприятия и окружающего района может сильно отличаться. Показано, что шум, излучаемый газовоздушными трактами тягодутьевых машин, является наиболее интенсивным источником шума ТЭЦ.

Рис.1. Визуализация уровней звука в окружающем районе при различных режимах работы ТЭС для следующих случаев: а — в работе один котел; б — в работе все

котлы.

Визуализированные акустические расчеты от оборудования ТЭЦ позволяют определить зоны и территории, где имеет место превышение санитарных норм, необходимость мер по охране труда для территории ТЭС, так и меры по шумоглуше-нию как на производственной территории, так и в окружающем районе.

Проведенное сравнение натурных и расчетных данных по данной программе показывает удовлетворительную сходимость. Расхождение натурных и расчетных данных не превышает ±3 дБ.

Третья глава посвящена разработке эффективных шумоглушителей, позволяющих обеспечить требуемое снижение уровня шума с минимальным аэродинамическим сопротивлением в сложных каналах с поворотами. Конструкции абсорбционных (диссипативных) глушителей, которые широко используются, в том числе в энергетике, отличаются размещением звукопоглощающего материала по сечению канала, который защищается от выдувания перфорированных листом и стеклотканью. Установка таких шумоглушителей связана с увеличением аэродинамического сопротивления, которое определяет дополнительные затраты на собственные нужды, а также необходимостью принятия решений по изменению проходного сечения канала. Особенно это важно для больших каналов, где происходит транспортировка больших объемов газов. Поэтому уменьшение аэродинамического сопротивления является важной задачей при использовании того или иного глушителя. Известно, что элементы газовоздушных трактов могут оказывать взаимное влияние на суммарное аэродинамическое сопротивление канала. В настоящее время апробированные методики не позволяют определить аэродинамическое сопротивление пластинчатых глушителей и поворотов с учетом их взаимовлияния. Физическое моделирование для больших каналов выполнить затруднительно.

Поэтому целесообразно использовать для расчета аэродинамических сопротивлений специальные пакеты программ, таких как Flow Vision, Star-CD, Fluent и ANSYS CFX.

В данной работе для определения значения коэффициента сопротивления при различном расположении ступеней глушителя в канале с прямым поворотом использована программа Flow Simulation программного комплекса SolidWorks.

В этой программе течение потока в каналах выражается уравнениями Навье-Стокса, записанными для турбулентных течений в форме Рейнольдса и описывающих в нестационарной постановке законы сохранения массы, импульса и энергии движущейся среды. Для замыкания системы уравнений применяются соотношения энергии турбулентности и её диссипации с использованием k — s модели турбулентности. Кроме полного давления внутри канала, программа рассчитывает скорости и траектории движения среды.

Проведена верификация программы для поворотов с известными коэффициентами аэродинамического сопротивления. Результаты расчетов по верификации про-

граммы показали, что с увеличением числа расчетных ячеек разница между значениями коэффициентов сопротивлений, полученных по результатам математического моделирования и известными справочными данными, уменьшается. При сетке с количеством ячеек 10 млн. отклонение составляет 8,1%. Увеличение количества расчетных точек значительно увеличивает время расчетов. В результате верификации данных получаем, что сетка с количеством 10 млн. ячеек является достаточной для выполнения дальнейших расчетов и моделирования.

Программа Flow Simulation с построенным необходимым количеством ячеек, использовалась для расчета коэффициента сопротивления участка с прямым поворотом и глушителем шума пластинчатого типа, ступень которого была расположена на разных расстояниях до и после поворота. Кроме этого исследовался вариант, когда ступени пластинчатого глушителя размещались одновременно до и после поворота.

Изменение коэффициента сопротивления участка в зависимости от расположения ступени до, после и одновременно до и после прямого поворота показано на рис. 2.

Из рис. 2 видно, что минимальный коэффициент аэродинамического сопротивления участка с глушителем и прямым поворотом находится при размещении: глушителя после поворота на расстоянии 1=(0,1—1) D; глушителя до поворота на расстоянии больше 1=1,5 D; при одновременном размещении ступеней глушителя до и после поворота на расстоянии /= (0,1—0,8) D, где D=4S/n- гидравлический диаметр, м, S- площадь проходного сечения канала, м2, П- периметр канала, м.

Коэффициент сопротивления участка при размещении одной ступени пластинчатого глушителя после поворота меньше, чем до поворота при расстояниях меньше 1 калибра (гидравлического диаметра) до него. Отношение суммарных коэффициентов сопротивления участков при расположении глушителя до и после поворота для одинаковых расстояний составляют 1,25. Результаты математического моделирования показывают, что при расположении глушителя после поворота на расстоянии 1=(0,1—1) D имеет место минимум коэффициента сопротивления. Отношение между минимальным и максимальным значением для этого участка составляет 1,16.

При расположении глушителя до поворота коэффициент сопротивления участка увеличивается при уменьшении расстоянии от глушителя до поворота, начиная с 0,4D. При расположении глушителя на расстоянии больше 1=1,5 D до поворота изменение суммарного коэффициента сопротивления участка отсутствует.

Полученные результаты объясняются тем, что основное аэродинамическое сопротивление участка обусловлено отрывом потока с внутренней кромки прямого поворота.

При расположении глушителя после поворота происходит уменьшение вышеуказанного эффекта и соответственно уменьшается коэффициент местного сопротивления, а, следовательно, и аэродинамическое сопротивление всего участка. При увеличении расстояния от прямого поворота до глушителя данный эффект минимизируется.

Математическое моделирование проводилось и для более сложных каналов с несколькими поворотами и несколькими ступенями пластинчатого глушителя с разной толщиной пластин. Результаты расчетов приведены на рис.3-4. Первая ступень глушителя состоит из 4-х пластин толщиной 400 мм и длиной 1500 мм, размещенных равномерно в газоходе размерами 2300x5500 мм. Расстояние между пластинами составляет 975 мм, расстояние между крайними пластинами и стенкой газохода — 488 мм. При таком размещении пластин относительное проходное сечение составляет 71%. Вторая после прямого поворота по ходу газа ступень глушителя состоит из 8-ми пластин толщиной 200 мм и длиной 3000 мм, размещенных равномерно в газоходе размерами 2300x5500 мм.

На рис.3 приведены результаты математического моделирования полного давления среды внутри канала при минимальном расстоянии от ступеней глушителя до поворота (а) и при расстоянии 1,5 м от каждой из ступеней (б). Видно, что полное давление среды в случае (а) несколько выше, чем в случае (б). В случае (б) происходит более равномерное снижение полного давления среды, особенно хорошо это видно после первой ступени глушителя, где в случае (а) преобладают зоны повышенного давления.

На рис.4 даны результаты математического моделирования скорости среды внутри газового тракта при минимальном расстоянии от ступеней глушителя до поворота (а) и при расстоянии 1,5 м от каждой из ступеней (б).

1.?

Рекомендуемое место расположения ступени глушителя

1-0'

Расположение ступени глушителя не влияет на коэффициент местного сопротивления

0.-4

0,6 0(КЛШ!бр>

0.8

-после поворота -до поворота -дон после поворота

Рис.2. Изменение коэффициента аэродинамического сопротивления участка в зависимости от местоположения ступеней глушителя относительно прямого поворота

г 101550 [ 101521

[ юиэз

1-101465 1.10И36 [-101408 1101379 I 101351 1101333 I 101294

А

канала при минимальном расстоянии от ступеней глушителя до поворота (а) и при

расстоянии 1,5 м от каждой из ступеней (б)

Рис.4. Результаты математического моделирования скорости среды внутри канала при минимальном расстоянии от ступеней глушителя до поворота (а) и при расстоянии 1,5 м от каждой из ступеней (б)

В четвертой главе дан анализ наиболее распространенных методов технико-экономического определения конструкции глушителя и обосновывается применение метода минимума дисконтированных затрат для определения длин ступеней пластинчатых глушителей с разной толщиной пластин.

Для этого используется известное условие, при котором будет минимум суммарных дисконтированных затрат Зд, руб, на многоступенчатый глушитель:

С1 = С2 = - = с„ > (3)

где сп = йЗп!йЬ„— прирост дисконтированных затрат на единицу снижения шума источника п. Учитывается, что суммарные дисконтированные затраты За в общем

виде определяются по известной формуле:

тр

+ (4)

1=0

где Кгл— капитальные вложения в мероприятия в год I, руб; И— издержки без учета амортизации в год 1, руб.; ИШ1 — амортизационные отчисления в год г, руб.; Е — ставка дисконтирования; Тр — расчетный период, годы.

Капитальные затраты на диссипативный пластинчатый глушитель, как правило, имеют разовый характер и могут быть представлены, как:

Ка=к-1-МугП, (5)

где / -длина глушителя, м; АЬут— удельная эффективность глушителя для /-ой среднегеометрической частоты, дБ/м; к- удельная стоимость снижения погонным метром глушителя, руб/дБ.

Рассмотрим многоступенчатый глушитель, когда гидравлическое сопротивление ступеней равно Н^Нг— ...= Д.

В общем виде соотношение длин пластин многоступенчатого глушителя:

гдеу'=1...ш, а л £ [1...т] - номера ступени глушителя; /- номер среднегеометрической частоты.

Отношение длин многоступенчатого глушителя может быть представлено через величину требуемого снижения уровня шума, учитывая, что:

т

Д^Х^-'у, (7)

м

Подставляя (7) в (6) получаем:

АЬ,

I»Р1

м к]

(8)

Для двухступенчатого глушителя формула (8) примет вид:

к:-МуГ

х=~к~-АЬ--2' <9>

а (6) преобразуется к виду:

АЬ

] __щп_

к, '

М

1 тР1

А=-г", (Ю)

2

Из (6) видно, что длины ступеней зависят от отношений удельных стоимостей к.

снижения шума на 1 дБ (—) и отношений удельных акустических эффективностей

кп

(—— ). Чем больше эти отношения, тем ступень длиннее.

Видно, что длина ступени глушителя также зависит от требуемого снижения шума и чем это значение больше, тем ступень глушителя длиннее.

Выполнены расчеты для отношения удельных стоимостей снижения шума на 1 к

дБ (—) для наиболее часто встречающихся сочетаний пластин: 100 мм и 200 мм,

кп

200 мм и 400 мм, 100 мм и 400 мм. Проходное сечение каждой ступени глушителя одинаковое.

Определены отношения удельных стоимостей снижения шума (дБ) на погонный метр для ступени с пластинами 400 мм (к/) к ступени с пластинами 200 мм (£2), учитывая, что удельная стоимость снижения шума дБ на погонный метр для ступени с пластинами 200 мм (к;):

*2=*,2-И„. (П)

где кк2- стоимость кассеты толщиной 200 мм и длиной 1 м, руб/м; пк - количество кассет толщиной 200 мм в ступени глушителя длиной 1 м.

В этом случае удельная стоимость одного погонного метра глушителя к/ с толщиной пластин 400 мм будет:

*.=*«. "у, (12)

где кКI — стоимость одной кассеты толщиной 400 мм, которая равна стоимости двух кассет по 200 мм за вычетом стоимости двух боковых перфорированных листов к1п:

кк{=2-кк1~2-кл_„, (13)

Отношение стоимости одного погонного метра глушителя с пластинами толщиной 400 мм по сравнению со стоимостью одного погонного метра глушителя с пластинами толщиной 200 мм будет:

кх . кл „

(14)

к к

Показано, что изготовление одного погонного метра ступени с пластинами толщиной 400 мм меньше по стоимости одного погонного метра ступени глушителя с толщиной пластин 200 мм, что объясняется как меньшим количеством кассет толщиной 400 мм, так и экономией на перфорированных листах закрывающих боковую стенку кассеты. При этом стоимость одной кассеты толщиной 400 мм больше стоимости кассеты 200 мм. По данным заводов-изготовителей определяем стоимость бокового перфорированного листа, и кассеты толщиной 200 мм размерами 1000x1000

£

мм. Получаем значение отношения ~ = 0.78. Инфляция, безусловно, изменяет

Л,

стоимость пластин и металлических перфорированных листов. Но если считать, что это изменение будет пропорциональным для разных толщин пластин, то отношение их стоимостей будет приблизительно одинаковым во времени. Важно отметить, что отношение стоимостей погонных метров глушителей не зависит от сечения канала, в котором устанавливаются глушители.

Аналогично найдём отношение стоимостей одного погонного метра ступени глушителя для других сочетаний кассет.

Отношение стоимостей одного погонного метра глушителя с пластинами толщиной 200 мм к2 по сравнению со стоимостью одного погонного метра глушителя с пластинами толщиной 100 мм к?.

— = 1 — —= 0.78, (15)

кз

Отношение стоимостей одного погонного метра глушителя с пластинами толщиной 400 мм по сравнению с одним погонным метром глушителя с пластинами толщиной 100 мм:

к, 3-А, „

Полученные отношения стоимостей одного погонного метра с пластинами разной толщины можно использовать для относительного сравнения различных вариантов и определения длин пластинчатых глушителей при разработке рекомендаций для снижения шума газовоздушных трактов тягодутьевых машин.

В пятой главе представлены результаты внедрения мероприятий по снижению шума газовоздушных трактов тягодутьевых машин. Полученные в третьей главе результаты по расположению ступеней глушителя до и после поворота и разработанный в четвертой главе метод по определению длин двухступенчатого глушителя с разной толщиной пластин были применены для энергетических котлов эк. №№ 6,7,8 ТЭЦ-9 - филиал ОАО «Мосэнерго» в рамках договора №15205/МЭИ 2159120 «Разработка рабочей документации для глушителей шума на энергоблоках №№6, 7, 8 и на пиковой водогрейной котельной ТЭЦ-9 - филиала ОАО «Мосэнерго» между ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» и ООО «ПРО ГРЭС» от 15 октября 2012 г.

Общий вид глушителя шума показан на рис.5. Сравнение акустической эффективности глушителя газового тракта котла БКЗ-Э20-140ГМ с величиной требуемого снижения уровня шума приведено на рис.6. Акустическая эффективность двухступенчатых глушителей изменяется от 5,7 дБ на

среднегеометрической частоте 63 Гц до 16,0 дБ на среднегеометрической частоте 1000 Гц. Требуемое снижение уровней звукового давления, заданное техническим заданием, для указанных среднегеометрических частот составляет 1 и 14 дБ соответственно. Таким образом, акустическая эффективность глушителей выше требуемых значений, определённых техническим заданием для всех среднегеометрических частот.

Аэродинамическое сопротивление глушителя с учётом поправки на полную нагрузку котла составляет 3,51 мм.вод.ст. (примерно 34 Па), что значительно меньше допустимого аэродинамического сопротивления, равного по условиям технического задания 24,5 мм.вод.ст. (примерно 240 Па).

Рис.5. Общий вид двухступенчатого глушителя шума для газоходов котлов типа БКЭ-320-140ГМ: 1- первая ступень с пластинами толщиной 400 мм; 2 -вторая ступень с пластинами толщиной 200 мм; 3 -перфорированный металлический лист; 4 - обтекатель; 5 - дверь для осмотра; б - точки акустических измерений через

штуцера

18 16 14 12 $10

И 8 6

-I

о

Рис.6. Сравнение акустической эффективности глушителя газового тракта котла БКЗ-320-140ГМ с величиной требуемого снижения уровня шума:1 - снижение уровня звуковой мощности (УЗМ) в глушителе шума; 2 - требуемое снижение УЗМ Результаты диссертационной работы были также использованы в рамках договора № 2068140 между ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» и ОАО «НЛМК» (г. Липецк) в рекомендациях по снижению шума газовоздушных трактов тягодутьевых машин, а именно:

1. от среза трубы ферросплавного цеха;

2. от среза трубы доменного цеха №2 ДП №6.;

3. от среза трубы доменного цеха №1;

4. от среза трубы доменного цеха №2;

5. от воздухозаборов дутьевых вентиляторов аглоцеха №2.

В 2014 г. рекомендации по снижению шума газовых и воздушных трактов тягодутьевых машин на ОАО «НЛМК» были приняты Заказчиком.

Разработанные в диссертационной работе подходы для выполнения и размещения в сложных каналах глушителей могут применяться для различных газовоздушных трактов тягодутьевых машин.

ВЫВОДЫ

1. Показана актуальность разработки методов снижения шумового загрязнения окружающей среды энергетическим оборудованием ТЭС, в том числе от газовоздухопроводов тягодутьевых машин с целью повышения безопасности жизнедеятельности человека. Показано, что наиболее распространенными источниками постоянного шума на ТЭС являются газовоздушные тракты тягодутьевых машин.

2. Проведенные визуализированные акустические расчеты в 30, на примере типичной ТЭЦ, показали влияние расположения: построек и промышленных зданий,

I

дымовых труб, жилых домов, а также их высот на уровни звукового давления для производственных зон и селитебной территории. Это позволяет определить необходимость мер как по охране труда для территории ТЭС, так и по снижению шума в окружающем районе.

3. Показано, что минимальный коэффициент аэродинамического сопротивления участка с глушителем и прямым поворотом находится при размещении: глушителя после поворота на расстоянии 1=(0,1—1) глушителя до поворота на расстоянии больше 1=1,5 И; при одновременном размещении ступеней глушителя до и после поворота на расстоянии 1= (0,1—0,8) Д где 0=4Б/П- гидравлический диаметр, м, 5- площадь проходного сечения канала, м~, Я- периметр канала, м.

4. Разработан метод определения длин многоступенчатых пластинчатых глушителей, с разной толщиной пластин, устанавливаемых в газовоздушных трактах ТЭС на основе минимума дисконтированных затрат.

5. Получено соотношение для определения длин многоступенчатых глушителей с разной толщиной пластин на основе метода обеспечения минимума дисконтированных затрат при достижении необходимой акустической эффективности и допустимом аэродинамическом сопротивлении глушителя. Отношение стоимостей одного погонного метра глушителя с пластинами толщиной 200 мм к2 по сравнению со стоимостью одного погонного метра глушителя с пластинами толщиной

к, „

-^- = 1—= 0.78 100 мм к3: кл

• Отношение стоимостей одного погонного метра глушителя с пластинами

толщиной 400 мм по сравнению с одним погонным метром глушителя с пластинами

толщиной 100 мм:

• Показано влияние стоимости погонного метра глушителя, величины требуемого снижения и удельной акустической эффективности в зависимости от среднегеометрической частоты на длину каждой ступени глушителя.

6. Разработанные в диссертационной работе новые подходы были реализованы в рекомендациях по снижению шума газовоздушных трактов тягодутьевых машин:

• при разработке двухступенчатых пластинчатых глушителей для трёх газовых трактов после котлов типа БКЭ-320-140ГМ №№6,7,8 ТЭЦ-9 филиала ОАО «Мосэнерго». Высокие технические характеристики разработки подтверждаются актом внедрения;

• при разработке глушителей газовоздушных трактов на ОАО «НЛМК», а именно: от среза трубы ферросплавного цеха, от среза трубы доменного цеха №2, от среза трубы доменного цеха №1, от среза трубы доменного цеха №2, от воздухозаборов дутьевых вентиляторов аглоцеха №2. Разработанные рекомендации были приняты заказчиком для использования в 2014 г.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1.Тупов Б.В., Медведев В.Т. Определение длин многоступенчатых глушителей с разной толщиной пластин // Теплоэнергетика. №3, 2014. С.66-69.

2.Медведев В.Т., Тупов В.Б., Тараторин A.A., Тупов Б.В. Визуализация шумового загрязнения от ТЭС // Электрические станции. №3. 2014. С. 29-32.

3.Тупов Б.В., Медведев В.Т. Многоступенчатые глушители шума газовых трактов с улучшенными технико-экономическими характеристиками //Электрические станции. №8, 2014 .С.31-32.

4.Тупов Б.В., Медведев В.Т. Результаты аэродинамического моделирования глушителей шума для больших энергетических газовоздухопроводов // Сборник трудов IV Международного экологического конгресса «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов», г. Тольятти. 2013.С.253-258.

5.Тупов Б.В., Медведев В.Т. Особенности использования современных программ для расчета аэродинамических характеристик глушителей // Материалы международной научной конференции «Актуальные вопросы строительной физики. Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологическая безопасность», посвященные памяти академика РААСН Осипова Г.Л., Москва. 2013.С.15.

6.Тупов Б. В., Семин С.А. Сравнительный анализ методик расчета уровней звукового давления // Шестнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Том 3. 2010. С.137-138.

7.Тупов Б. В., Семин С.А. Шумовое воздействие энергетических объектов с турбинами типа ПТ на окружающий район // Семнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Том 3. 2011. С. 143-144.

8.Tupov B.V., Semin S.F., Paterson Е. Error estimation of sound power level determination in exhaust systems with monopole/quadrupole noise sources // Восемнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Том 4. 2012. С. 124-125.

9. Тупов Б.В., Медведев В.Т. Расчет уровня шума от комплекса источников ТЭЦ// Девятнадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов:—В 4 т.М.: Издательский дом МЭИ.2013. С.88.

10. Тупов Б.В., Медведев В.Т. Сравнение способов определения акустической эффективности шумоглушителей газовых трактов ТЭС // Двадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов:— В 4 т.М.: Издательский дом МЭИ. 2014 . С.87.

11. Тупов Б.В., Медведев В.Т. Определение местоположения глушителя шума в сложных газовоздухопроводах котлов, соответствующего минимальному аэродинамическому сопротивлению//Двадцать первая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов:— В 4 т. М.: Издательский дом МЭИ. 2015. Т. 4.С.20.

Подписано в печать: 23.03.2015 Тираж: 70 экз. Заказ № 1278 Отпечатано в типографий «Реглет» г. Москва, Ленинградский проспект д. 74 (495)790-47-77 www.reglet.ru