автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Разработка методов снижения шума от газовых трактов при модернизации водогрейных котлов типа ПТВМ на окружающий район

На правах рукописи

Краснов Валерий Иванович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ ШУМА ОТ ГАЗОВЫХ ТРАКТОВ ПРИ МОДЕРНИЗАЦИИ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ ТИПА ПТВМ НА ОКРУЖАЮЩИЙ РАЙОН

Специальность 05 14,01 - «Энергетические системы и комплексы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Московском энергетическом институте (Техническом университете) на кафедре Котельных установок и экологии энергетики

Научный руководитель.

доктор технических наук, профессор Тупов Владимир Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

старший научный сотрудник Цукерников Илья Евсеевич кандидат технических наук Рожков Николай Николаевич

Ведущая организация:

филиал №2 «Мостеплоэнерго» ОАО «МОЭК»

Защита состоится " " _ 2005 г в /5~ час 30 мин на заседа-

нии диссертационного совета Д212.157 14 при Московском энергетическом институте (Техническом Университете) по адресу: г Москва, Красноказарменная у л , д 17, аул. Б-205,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим направлять по адресу. 111250, г Москва, Красноказарменная ул., дом 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан " М " -(¿^рШО. 2005 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212 157.14 кандидат технических наук, доцент В.Д Буров

¿МММ

4-140Т

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Шум от оборудования энергетических объектов может стать лимитирующим фактором при их расширении и модернизации, поэюму является важнейшей (.оставляющей в комплексе решения зколо1 ических проблем о! л IV Особенно это актуально для районных (РТС) и квартальных (КТС) тепловых станций, а также для теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), расположенных в непосредственной близости от жилой территории.

На РТС и КТС филиала №2 «Мостеплоэнерго» ОАО МОЭК, на ТЭЦ ОАО «Мосэнерго» (в качестве пиковых водогрейных котлов) получили широкое распространение водогрейные котлы типа ПТВМ производства Дорогобужского котечьно-го завода (ПТВМ-50. ПТВМ-100). В настоящее время ведется активная модернизация этих водогрейных котлов в г. Москва.

Реконструкция идет по пут и увеличения единичной тепловой производительности водогрейных котлов как на существующих теплостанциях, так и на строящихся Установка новых более мощных котлов, а также увеличение количества установ ленного оборудования приводит, с одной стороны, к повышению надежности снабжения населения теплом, с другой стороны, к повышенному шумоизлучению от станций в окружающие жилые районы. В ходе модернизации водогрейных котлов активно используются новые схемы компоновок газовых трактов, новые материалы, имеющие лучшие эксплуатационные характеристики, дымовые трубы новых типов

Вопросы шумоглушения нашли отражение в работах Юдина Е.Я., Осипова Г Л , Иванова П.И, Цукерникова И Е , Григорьяна Ф.Е., Перповского Е.А., Щевьева Ю II, Тупова В.Б . Рихтера Л А и др При этом вопрос об изменении шумоизтуче-ния от газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ в процессе реконструкции до настоящего времени являлся мало изученным.

Целью работы являлись: определение шумовых характеристик газовых трактов модернизированных водогрейных котлов типа ПТВМ и оценка изменения шумоиз-лучения от 1азовых трактов в результате осуществления реконструкции; оценка влияния режимных факторов работы котельного агрегата на шумовые характеристики газовых трактов; определение изменения снижения уровня шума в газовых трактах водогрейных котлов с различными компоновками и применяемыми материалами до и после модернизации; разработка методов снижения шума от газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ при их модернизации.

Методы исследования. При яипг.писнциряДп™ примяш>нт.т ^кг.прриметттяпьные и аналитические методы исследования.

ГОС. НАЦИОНАЛЬНА! БИБЛИОТЕКА

Научная новизна.

- определены шумовые характеристики газовых трактов модернизированных котлов типа ПТВМ;

- исследовано влияние режимных фактоооЕ на изменение шумовых характеристик газовых трактов котлов типа ПТВМ

- получена аналитическая зависимость изменения шумовых характеристик газовых трактов модернизированных водогрейных котлов типа ПТВМ от нагрузки;

- показано, чю изменение режимов работы котлоз позволяет получить уменьшение излучаемой звуковой мощности от газовых тракшв при несении тепловой нагрузки более мощным котлом;

- установлено, что уменьшения излучаемой звуковой мощности можно добиться распределением общей тепловой нагрузки равномерно между котлами одного типа;

- впервые получены октавные коэффиииенгы звукопоглощения стеклопласги-ковых каналов, широко применяемых при реконструкции теплостанций;

- определено снижение уровней звуковой мощности в новых элементах, компоновках и узлах газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ;

- определены уровни звукового давления на расстоянии от срезов устий дымовых труб модернизированных котлов ПТВМ.

Достоверность полученных в работе результатов определяется: научным обоснованием применимости методов экспериментальных исследований; применением достоверных и апробированных методик исследований акустических характеристик газовых трактов; результатами натурных экспериментов, анализом погрешностей экспериментальных исследований; практикой успешного использования рассматриваемых методов на реальных объектах филиала №2 «Мостеплоэнерго» ОАО МОЭК.

Практическая ценность работы Определены октавные шумовые характеристики 1 азовых трактов модернизированных котлов типа ПТВМ, позволяющие оценить изменение шумоизлучения от газовых трактов после осуществления реконструкции котельных агрегатов Определены октавные коэффициенты звукопоглощения для стеклопластиковых каналов, что позволяет находить снижение уровня шума в элементах газовых трактов, выполненных из этою материала. Рассчитаны изменения снижения урозней звуковой мощности до и после модернизации для различных видов компоновок Iазовых трактов Рассчитаны уровни звукового давления на расстоянии о! газовые--трактов для- теплостанчий с модернизированными котлами Приведены результату акустической эффективности различных глуши-

' . •«»Ли«"'*1' < !

телей газовых трактов, применение которых позволит существенно снизить шумовое воздействие на сетитебную территорию

Реализация результатов. Основные результаты исследования звукопоглощающих свойств стеклоггластиковых каналов используются специалистами-акустиками института «Моспромпроект» для проведения акустических расчетов и опрсе^сулк мер по шумоглушению тепловых станций.

Автор защищает

- полученные значения шумовых характеристик газовых трактов модернизированных водогрейных котлов типа ПТВМ;

- зависимость для расчета суммарных уровней звуковой мощности о г газовых трактов модернизированных комов ПТВМ;

- значения октавных коэффициентов звукопоглощения для стеклопластиковых каналов;

- величины изменения снижения уровней звуковой мощности в газовых трактах котлов ПТВМ после осущес!вления модернизации;

- методы снижения уровня шума от газовых трактов водогрейных котлов ПТВМ.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на: девятой, десятой, одиннадцатой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2004, 2004, 2005 гг, Москва); первой специализированной тематической выставке «Экология в энергетике-2004» (26-29 октября 2004 г., ВВЦ, Москва); научном семинаре кафедры КУиЭЭ МЭИ (ТУ).

П\ бликации Основное содержание работы отражено в 5 публикациях

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и одного приложения Работа содержит ) 39 страниц основного текста, 60 рисунков, 22 таблицы, библиография содержит 60 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы основные цели и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость работы, а также дано краткое описание со/держания диссертации и ее основных результатов

Первая глава работы посвящена постановке задачи и определению объектов проведения исследований, выявлению основных факторов, влияющих на изменение

шумоизчучения от газовых трактов модернизируемых водогрейных котлов типа ПТВМ.

Нормальная эксплуатация водогрейных котлов типа ПТВМ, установленных на РТС и ТЭЦ. связна с возможные повышенным шумоииучением Акустические измерения на территории РТС и в литых районах показывают что газовые тракты водогрейных коiлов являются, как правило, основными источниками шумового воз-дейс1вия на селитебную территорию

Резулыагы акустических измерений в окружающих РТС районах показывают, что на дос1аточно большом удалении от РТС (600-1200 м) имеет место превышение санитарных норм по шуму Модернизация водогрейных коiлов типа ПТВМ с увеличением их теплопроизводительности может привести к росту превышения санитарных норм

Основные причины, влияющие на изменение ш>моизтучения от газовых трактов модернизируемых водо1рейных котлов типа ПТВМ, могут быть представлены в виде следующей зависимости-

AL„ =Lp-(YAL+fnAL +AL +AL+AL ) + М„,-

Fu3i Р ' / -j , I noei отв ч тр > И1

f • '' - " N ' П)

- II - (XAL; + X«!ALL +AL:„, i AL; + A/.;J+м'пн \ . 1 i-i j

где ALP,UJI - изменение излучаемого от среза устья дымовой трубы уровня звуковой мощности после модернизации, дБ; Lp L'p - уровень зв>ковой мощности, излучаемой котлом в газовый тракт до и после модернизации, дБ; AL„ AL', - снижение УЗМ на прямом участке газохода с постоянным диаметром до и после модернизации, дБ: n„ п- число поворотов, имеющих один и тот же угол изгиба до и после модернизации; ALnoe„ AL'nom - снижение УЗМ на повороте до и после модернизации дБ; ALome, \L',me - снижение УЗМ в ответвлениях до и посте модернизации, дБ; А1Ц, АЬ'Ц-снижение УЗМ в цоколе дымовой трубы до и после модернизации, дБ; ALmp, ЬЬ'Щ, -снижение УЗМ в дымовой трубе до и после модернизации, дБ: ALnH, AL '¡щ - показатель направленности до и после модернизации, дБ.

Уровень звуковой мощности, излучаемой котлом в газовый тракт In, определяется процессами горения внутри топки, конструкцией горелок и их производительностью, тйпом к числом работающих дутьевых вентиляторов. В результате проводимой модернизации телестанций котлы типа ПТВМ-50 и ПТВМ-100 реконструируются с увеличением их единичной теплопроизводительности до 60 и 120 Гкал/ч соответственно Подобная реконструкция связана с заменой горелочных устройств на более производительные (для котлов ПТВМ-50 - замена горелок МГМГ -6 и ГГРУ-600 на ГГРУ-600М, для котлов ПТВМ-100 - замена горелок МГМГ-8 на

ГГРУ-1000), а также с заменой тягодутьею оборудования (дутьевых вентиляторов) Среди объектов натурных измерений ~ срезы устий металлических и стеклоплас тиковых дымовых труб котлов стандартной компоновки высотой 54-75 м, внуфеннкм диаметром 2,5-3,25 м

Определение изменения снижения уровня шума в газовом тракте то и посте модернизации возможно расчетным путем Рассматриваются компоновочные решения, вид применяемых в газоходах материалов и тип дымовых труб. Для проведения расчетов в стеклопластиковых каналах необходимо предварительное экспериментальное исследование коэффициента звукопоглощения этого материала

Возможное изменение высоты дымовой трубы при реконструкции, приведет к изменению величины показателя направленности

Определение изменения шумовых характеристик водогрейных котлов типа ПТВМ наиболее полно учитывается экспериментальными измерениями, которые бьли проведены на срезах устьев дымовых труб котлов, установленных на районных тепловых станциях филиала №2 «Мостеплоэнерго» ОАО МОЭК.

Во второй главе диссертации исследованы шумовые характеристики тазовых трактов котлов типа ПТВМ, определено влияние на них режимных факторов работы котельного агрегата. Проведена оценка изменения шумоизлучения от газового тракта при модернизации котлов.

Шум газового тракта водогрейного котла типа ПТВМ определяется- процессами горения внутри топки и шумом дутьевых вентиляторов. Проведен обзор и анализ научно-технических источников, посвященных изучению вопросов шумоизлучения при сжигании газа горелками и от центробежных вентиляторов. В результате анализа литературных источников установлены основные факторы, влияющие на излучение шума при горении: размер пламени, интенсивность горения, турбулентность, соотношение объемов воздуха и газа, особенности конструкций горелок и топочных камер. Источниками шума центробежных вентиляторов являются вихри или вихревые системы, образующиеся в проточных частях, а также воздействие потока во?ду-ха, выходящего из рабочего колеса на неподвижные элементы - лопатки спрямляющего аппарата, язык улитки и т.п На обшем фоне вихревого широкополосного шума в спектрах шума вентиляторов проявляются отдельные интенсивные дискретные составляющие, которые проявтяются на «лопаточных» частотах.

В связи со значительной сложностью теоретического расчета шумовых характеристик газовых трактов котлов, они определялись на основании акустических измерений, проводимых на расстоянии 1 м от среза устья дымовой трубы, при различных нагрузках котельных агрегатов. Впервые получены шумовые характеристики в октавном спектре модернизированных котлов типа ПТВМ-60 и ПТВМ-120 при ра-

бочей нагрузке, a îaïc лее получены данные по шумовым характеристикам котлов ПТВМ-50 и ПТВМ-100 при переменных нафузках.

В табл 1 представлены уровни звуковой мощности, излучаемой в 1азовые гракты коыов типа ПТВМ при их работе на 70%-ной рабочей нагрузке (основной рабочий режим котлов ПТВМ установленных на РТС)

Таблица 1. Шумовые х арак эристики i азовых трактов котлов типа TTIBM

Тип котла УЗМ, дБ. в окгавных полосах со среднегеометрическими часю!ами, Гц Суммарный УЗМ, дБ

63 125 ! 250 I 500 1000 2000 4000 8000

ПТВМ-50 119,7 117 3 ' 108,7 ! 92 4 82,0 77.4 69,9 59,1 121,9

П1ВМ-60 125,2 119,5 113.1 96,8 87,7 ос LO 75,0 57,4 126.5

ПТВМ-100 ! 123,3 122,3 Г 111,3 99.3 91 3 82,3 70,3 61,3 126,0

ПТВМ-120 128,6 123,2 | 114.5 105.1 94.1 88,8 74,6 57.5 129,9

5 f

<Vl

К)

На рис 1 показано изменение излучаемых УЗМ от срезов усгий дымовых труб ЬР, для среднегеометрических частот от 63 до 4000 Гц при увеличении единичной тепло-производительности котла ПТВМ-50 до 60 Ткал/ч и котла ПТВМ-100 до 120 Гкал/ч после их реконструкции Представленные результаты говорят об увеличении шумоизлу-чения о! 1азовых трактов котлов типа ПТВМ после их модернизации. При реконструкции когда ПТВМ-50 получено повышение суммарного излучаемого от срезов устий дымовых труб уровня шума на 4,5 дБ, при реконструкции котла ПТВМ-100 - на 3,9 дБ.

Для определения изменения суммарных шумовых характеристик газовых трактов Ьрс. дБ, в зависимости от расхода топлива для котлов типа ПТВМ-60 и ПТВМ-120 предлагается использовать формулу:

1л=Л + Ю!ёе;, (2)

где А - коэффициент, зависящий о г типа котла, (¿г - расход природного газа, нм^/ч, п - коэффициент, зависящий от конструкции горелки

63 'г5 50- 101» 2000 4000

С Гц

Рис 1 Увеличение уровней излучаемой звуковой мощности от срезов устий дымовых труб котлов типа ПТВМ I - при модерншации когла ПТВМ-50 с увеличением тепло-¡фоизводительлости ло 60 Гкал/ч 2 - чри модернизации кот-та ПТВМ-100 с уве шчением теп ^производительности ло 120 Гкал/ч

В результате обработки результатов натурных измерений определен коэффици-еы А для котлов ПТВМ-60 - 14,3 (рис.2); для котлов ПТВМ-120 - 6,6 (рис 3^ Коэффициент п для применяемых на этих котлах типов горе ток (ГГРУ-600М, ГГРУ-1000) равен 3 Формула (2) справедлива при нагрузках котлов ПТВМ-60 - 45-85%, коттов ПТВМ-120 - 45-85% от максимальной тепловой нагрузки.

Полученные значения коэффициентов А коррелируются с ранее полученными коэффициентами для котлов ПТВМ-50 (А=14,8) и котлов ПТВМ-100 (А=9) Видно, что с увеличением теплопроизводителыгости котлов ПТВМ значение коэффициента А уменьшается Это означает, что при одинаковом расходе топлива, уровни звуковой мощности, излучаемой от газового тракта более мощного котла, будут ниже, чем от котла меньшей теплопроизводительности.

Результаты исследований показывают рост шумоизлучения в газовый тракт при

¿л,дБ 132 г

¿/с,дБ ПО

Рис 2 Изменение суммарно/о уровня звуковой мощности от газового тракта котла типа ПТВМ-60

130

120--

3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500

й„ нм\ч

увеличении числа работающих на нем го-релочных устройств и соответствующем увеличении расхода газа. Основной рост УЗМ при увеличении нагрузки котельных агрегатов типа ПТВМ приходится на среднегеометрические часты 31,5-500 Гц. т.е. низко-и среднечастотную области спектра.

Полученные экс-

128

периментальные данные позволили определить, как изменяются шумовые характеристики газовых трактов при изменении расхода газа при одном и гом же количестве работающих горелок.

126

124 --

122

7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000

нм3/ч

Рис 3 Изменение суммарного уровня звуковой мощности от газового тракта кот та типа ПТВМ-120

Отмечается сложный характер изменения изучения шума о; тазовых трактов котлов ПТВМ при изменении расхода ■ аза с постоянным числом работающих горелоиных Устройств' дчя котлов типа ПТВМ-50. П1ВМ-120 отмечается увеличение излучаемого суммарного уровня звуковой мощности на 2,6-4,7 дБ при снижении расхода на 8,7-19,4%, для котлов типа ПТВМ-100 отмечено незначительное (до 1,0 дБ) увеличение излучаемого УЗМ при снижении расхода газа 14,4 %, для котлов типа ПТВМ-60 получено снижение излучаемого суммарного УЗМ на 2.3 дБ при снижении расхода га^а на 9% от номинального.

'-Это определяется конструктивными особенностями горе точных устройств, установленных на котельных агрегатах Дчя тарелочных устройств котлов ПТВМ-50. ПТВМ-100 и ПТВМ-120 (МГМГ-6, МГМГ-8. ГГРУ-600, ГГРУ-1000) минимальный уровень шумоизлучения отмечен при номинальном режиме работы горелок. Снижение нагрузки приводит к росту шумошлучения при горении Для горелок ГГРУ-600М, установленных на коттах ПТВМ-60, рост расхода газа приводит к повышенному излучению шума

Расчет погрешности измерений на срезах дымовых груб показал, что интервал действительных значений уровней звукового давления с вероятностью Р=0,95 лежит в пределах ± 0,5 дБ.

Третья глава посвящена вопросам определения звукопоглощающих свойств стеклопластиковых каналов основным применением которых в энергетике является использование их в качестве таюотводящих стволов дчя эвакуации уходящих 1азов в дымовых трубах модернизируемых котлов ПТВМ. Поскольку такие каналы имеют ряд технологических и эксплуатационных преимуществ по сравнению с металлическими и футерованными кирпичом, внедрение их на теплостанциях активно продолжается

дБ

99

48

96 1---------

.3500 3700 зуда 4100 4300 4500 4700 4900

3

£)„нм ч

Рис 3 Снижение уровней излучаемой суммарной звуковой мощности 01 газово! о тракта котла !! ГВМ-50 с глушителем шума при увеличении расхода газа на котст при работе на 6 горелках

С) 27400

отм 5900

01* ¿1100

Рис 4 Испытательный стенд дтя определения звуко погтошаюших свойств стеклопластикового каната а) стеклопластиковый ствол в производственном помещении, б) точки измерений внутри ствола, в) испытательный стенд, 1 - генератор сигналов Г 3118, 2 - милливоль'тл1етр ВЗ-38В, 3 - громкоговоритель

На основании проведанного обзора и критическою анализ? с^тдес.-вующих методик определения коэффициентов звукопог ющения материалов была выбрана методика, основанная на изменении уровней звуко-во! о дав юния по длине канала, позволяющая получить кО:)ффициенты звукопоглощения в виде, удобном для расчетов снижения уровней звуковой мощности в исследуемых каналах

В эксперименте акустические измерения проводились внутри стеклопластикового канала, расположенного в горизонтальном положении (рис.4а).

На рис.46 и рис.4в показаны испытательный стенд для определения звукопоглощающих свойств стеклопластикового канала и точки изхмерений внутри канала. В качестве источника шума, формирующего сигнал заданной частоты, использовался образцовый источник, состоящий из источника сигнала (рис 4в, поз 1), прибора для контроля постоянного уровня си шала от источника (рис.4<?. поз 2) и громкоговорителя (рис 4в, поз 3) на который поступает си!на1 ог источника Образцовый источник располагался в начальном сечении канала Акустические измерения внутри качала проводились на различных отметках по его длине при разном удалении от источника.

Газоотводяший с[вол выполнен из стеклопластике» на основе стеклоткани 7-13, пропитанной связующим раствором ЭН253 Газоотводящий ствол был набран из четырех секций, при этом общая длина канала сос1аьила 22400 мм

Окшвный коэффициент звукопоглощения а, определялся как коэффициент пропорциональности из известного уравнения проф А.И Белова'

ДА, О

где Д£, - снижение октавного уровня звукового давления по длине канала. дБ; / -длина канала, м, О - гидравлический диаметр канала, м

Значения октавного коэффициента звукопоглощения а„ вычисленные по (3) представлены в табл.2.

Таблица 2. Коэффициенты зву копоглощения стек юплас тикового газоотводящего канала для р<иличных среднегеометрических частот

Наименование Среднегеометрическая частота, I ц

31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

коэффициенты а, стекло-пластикового газоотводящего канала 0,03 0,03 0,05 0.02 0,05 0,04 0,06 0,08 0,08

Коэффициент звукопоглощения стеклопластиковых каналов изменяется от 0,03 до 0,08 при увеличении среднегеометрической частоты от 31,5 до 8000 Гп. Минимальное значение, равное 0,02, приходится на частоту 250 Гц, максимальное, 0,08, достигается на частотах 4000 и 8000 Гц.

На рис.5 представлено сравнение значений коэффициентов звукопоглощения

для каналов, выполненных из различных материалов.

Звукопоглощающие свойства стеклопластиковых каналов несколько выше звукопоглощающих свойств каналов, выполненных из металла, но значительно ниже звукопоглощающих свойств кирпичной футеровки без расшивки швов

Выполнены расчеты снижения уровней звуковой мощности Л1.„,Р в дымовых трубах из разных материалов. Дымовые трубы составляют более 70% общей длины газового тракта

Рис 5 Частотные характеристики коэффициента а, для наиболее широко используемых материалов газовых трактов модернизируемых котлов Г1ТВМ ! - кирпичная футеровка без расшивки швов, 2 -стеклопластик, 3 - металл

при комполозке с отдельно стоящей дымовой трубой и фактически всю его длину при компоновке газового тракга котла типа ПТВМ с трубой, установленной на каркасе котла Поэтому во многом именно дымовые трубы оире (еляют общее снижение УЗМ в газовом тракте.

Снижение УЗМ дтя среднегеометрической частоты 1 ООО Гц при высоте тлмо-вой трубы 120 м для металлической трубы составляет 3,3 дБ, для стеклопластиковой трубы 6,5 дБ, для футерованной внутри кирпичом - 23,5 дБ.

Наибольшего снижения уровня шума можно добиться в трубе с кирпичной футеровкой, однако в настоящее время подобные трубы, исходя из 1ехнико-жономических решений, реконструируются с установкой внутрь газохода стекло-пластиковых или металлических газоотводяших стволов

В четвертой главе рассмотрены вопросы снижения уровня шума в газовых трактах котлов типа ПТВМ до и после модернизации. В этой главе приведены наиболее часто применяемые компоновочные решения для газовых трактов, имеющие место на реальных объектах ГУП «Мостептоэнерго»- отсутствие внешних газоходов, с установкой металлической дымовой трубы на каркасе котла; кирпичные внешние газоходы, присоединяющиеся к кирпичной или железобетонной дымовой трубе. Также приведены компоновочные схемы, получившие распространение в последние несколько лет: протяженные внешние газоходы, присоединяющиеся к от-дельностоящим металлическим или С1еклопластиковым дымовым трубам; присоединение внешних газоходов двух котлов, выполненных как отводы на 90°, к одной стеклопластиковой трубе, установленной на общем каркасе котлов

Проведены расчеты ве шчин снижения уровня шума в газовых трактах по методике проф В Б Тупова до и после осуществления наиболее типичных вариантов модернизации При проведении расчетов использованы полученные в результате на-сюящей работы коэффициенты звукопоглощения для стеклопластиковых каналов. В табл.3 приведены основные результаты расчетов Впервые получены данные по снижению уровня шума в новых компоновках газовых трактов с применением различных материалов.

В табл.3 приведены снижения уровней звуковой мощности в газовых трактах водогрейных котлов типа ПТВМ для наиболее типичных восьми случаев модернизации Из приведенных вариантов модернизации газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ видно, что при реконструкции возможно как увеличение щумоглу-шения в элементах газового тракта (до 16,9 дБ на отдельных частотах - при изменении компоновки газового тракта с индивидуальной дымовой трубой на каркасе котла на отдельностояшую индивидуальную дымовую трубу), так и значительное снижение шумоглушения в его элементах (до 26 дБ - при замене кирпичной футеровки

Таблица 3. Снижение уровней звуковой мощности в газовых трак tax водогрейных юпов !ипа ПТВМ до и после модернизации

Варианты модерни ¡апии (элементы газового тракта)

¡Снижение УЗМ дБ

1 j До модернизации

Металлическая дымовая трубя высотой 54 м. диаметром 2 5 м на каркасе копа Посче модернизации

Стеклопластиковая дымовая труба высотой 7! м, диаметром 2 5 ч на каркасе кот i

1,9-2,8 2,5-9,9

2 ) До модернизации

Металтическая дымовая труба высотой 54 м диаметром 3,2 ч на каркасе котла | После модернизации

Стеклопластиковая дымовая груба высотой 7! м диаметром 3,2 ч на каркасе ко! га

I 5-2 2

1,9-7,7

3 , До модернизации

Металлическая дымовая труба высотой 54 ч, диаметром 3 2 м на каркасе котла Пос ¡е модернизации

0!дс ¡ьностоящач индивидуальная стеклоптастиковая дымовая тпуба высотой 120 м, диаметром 3,2 м, с металлическими газоходами длиной 30 м. гидравлическим диаметром 3,2 м, дчумя плавными поворотами на 90° и одним п ывным поворотом на 30'

1,5-2.2

10,2-19,1

4 ) До модернизаиии

Метал шческая дымовая тр\ба высотой 51 м тиаметром 2 5 ч на каркасе котта Посче .мооернизаг)ии

Стеклопластиковая совместчая дымовая труба высотой 75 м, диаметром 3,25 м, установленная на общем каркасе двух котлов, плавный поворот на 90J_

I 9-2,8 6,6-12,6

5) До модернизации

Отдельностоящая индивидуальная металлическая дымовая труба высотой 120 м, диаметром 3,2 ч, с металлическими газоходами длиной 30 м, гидравлическим диаметром 3,2 ч, двумя плавными поворотами на 90 и одним плавным поворотом на 30°

После модернизации

Отдельностоящая индивидуальная стеклопластиковая дымовая труба высотой 120 м, диаметром 3 2 м, с металлическими газоходами длиной 30 ч, гидравлическим диаметром 3.2 м, двумя плавными поворотами на 90° и одним п щвным поворотом на 30°

10,2-12,0

10,2-19.1

6 ) До модернизации

Отдельностоящая индивтдуальная металлическая дымовая труба высотой 120 м, диаметром 3,2 м с металлическими газоходами длиной 30 м, гидравлическим диаметром 3,2 ч двумя плавными поворотами на 90° и одним плавным поворотом на 30"

После модернизации

Отдельностоящая совместная стеклопластиковая дымовая труба высотой 120 м, диаметром 3,5 м, с металлическими ¡азоходами длиной 25 м и гидравлическим диаметром 3,2 м, с металлическими газоходами длиной 10 м и гидравлическим диаметром 3,5 м, двумя плавными поворотами на 90е, одним плавным поворотом на 45 и одним плавным поворотом на 30°

102 12,0

10,7-19,0

7) До модернизации

Отдельностоящая совместная жетеюбетонная дымовая труба с внутренней кирпичной футеровкой высотой 103 м, диаметром устья 4,7 м и диаметром цоколя 9 м. с металлическими газоходами длиной 10 м и гидравлическим диаметром 2 ч, тречя| плавными поворотами на 90°, с кирпичными газоходами длиной 10 м и I идравли-ческим диаметром 3,75 м, и одним ответвлением

Посче модернизации

| О1дельностоящая совместная железобетонная дымовая труба высотой 103 м с , внутренним металтическич стволом диаметром 4,3 м, с металлическими газохода-I ми д тиной 10 м и гидравлическим диаметром 2 ч, тремя плавными поворотами на I 90 , с металлическими газоходами дтиной 10 м и гидравлическим диаметром 3,75 I м, и одним ответвлением

26,0-43,7

16,4-17 7

Продолжение таблицы 3

Варианты модернизации (элементы газового тракта) ¡Снижение УЗМ дБ]

8 ) /\о модернизации \

Отдельное гоящая совчесжая кирпичная 1ымовая гр>ба с внутренней кирпичном футеровкой высотой 10> м диаметром устья 4 1 ч и диаметром цокотя 9 ч, с че- д 1

| талличсскичи газоходами длиной 10 м и гидравлическим диаметром 2 м, гремя | плавными поворотами на 90° с кирпичными газоходами длиной 10 м и гкдравзи-чсскиг« диаметром 3,75 м и одним ©«вселением

Пос /с чиОхрнишции

Отдельностоятая совместная кирпичная дымовая груба высотой 103 ч с внутрен-1 ним стеклопластикоьыч стволом диаметром 4 27 м, с металлическими гаюходачи 18 8 28 ' дзиной 10 ч и гидрав шческич диаметром 2 ч, тремя главными поворотами кг 90е с кирпичными газоходами длиной 10 м и гидравлическим диаметром 3.75 м, и одним ответвлением____\

отдедьностояшей дымовой трубы на металлический газоотводящий ствол)

Большой диапазон изменения уровней звуковой мощности в газовых травах 11ТВМ при различных вариантах модернизации указывает на необходимость проведения подробных акустических расчетов в каждом конкретном случае

В пятой главе предложены рекомендации по снижению шумоизлучения от газовых трактов модернизированных котлов типа ПТВМ, среди которых снижение шума в источнике (изменение режимов работы котлов) и на путях распространения (в элементах газового тракта, с расстоянием от устий дымовых труб и в глушителях шума)

Снижение шумоизлучения от газовых трактов изменением режимов работы котлов не требует дополнительных материальных затрат. Суммарный уровень шума от газовых трактов котлов типа ПТВМ определяется по зависимости (2) При несении одинаковой тепловой нагрузки предпочтение следует отдавать более мощным котлам, поскольку коэффициент Л для котла ПТВМ-60 равен М,3, а для котла ПТВМ-120 - 6,6 и при одинаковом расходе газа уровень шума от котла ПТВМ-120 будет меньше на 7,7 дБ, чем от котла ПТВМ-60.

Обшую тепловую нагрузку следует распределять равномерно между однотипными коглами, чем большее количество котлов несет тепловую на1рузку по сравнению с одним, тем меньше общая излучаемая суммарная звуковая мощность Разница уровней шума при несении нагрузки п котлами по сравнению с одним составит 201 Таким образом, по сравнению с одним котлом при сжигании одинакового количества газа уровень шума от двух котлов будет меньше на 6 дБ, от трех котлов меньше на 9,5 дБ; от четырех котлов - меньше на 12 дБ.

Распредетение нагрузки приведет к ботее экономически выгодному режиму работы котлов, поскольку снижение нагрузки котла типа ПТВМ приводит к уменьшению температуры уходящих газов и повышению КПД котельною агрегата.

В случае если котлы несут номинальную нагрузку и та перераспределение нагрузки между котлами невозможно, необходимо снижать шум на путях его распространения: в газовых трактах и с расстоянием от среза трубы При реконструкции теплостанций может произойти как увеличение, так и уменьшение снижения уровня звуковой мощности в элементах газовых трактов Например реконструкция отдельностоящей дымовой трубы с внутренней кирпичной футеровкой установкой внутрь нее металлического газоотводящего ствола можег привести к росту излучения уровня шума до 26 дБ.

С увеличением расстояния уровень шума от среза трубы уменьшается Выполнены расчеты уровней звукового давления от срезов устий дымовых труб водогрейных котлов ПТВМ теплостанций различной тепловой мощности. Например, результаты расчетов показывают, что соблюдение допустимых ночных норм по шуму в ночное время для крупной теплосташши с пятью котлами ПТВМ-120 происходит на расстоянии около 1200 м. Жилые районы могут располагаться на расстоянии 100-200 м от территории модернизируемой станции В таких случаях для снижения шумового воздействия наиболее целесообразна установка глушителей.

Основными требованиями к конструкциям шумоглушителей газовых трактов водогрейных котлов являются необходимое снижение уровня шума во всем диапазоне среднегеометрических частот; минимальное аэродинамическое сопротивление, не ограничивающее теплопроизводительности котлов; надежная эксплуатация при относительно высоких температурах и в условиях возникновения низкотемпературной коррозии: минимальные масса и габаритные размеры; удобство монтажа и эксплуатационного осмотра: низкие капитальные затраты.

На основании обзора и анализа существующих на сегодняшний день типов глушителей определено, что наиболее полно указанным требованиям удовлетво- • ряют глушители диссипативкого типа конструкции МЭИ

На рис.6 приведены результаты испытаний шумоглушителей разработки МЭИ для газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ, устанавливаемых: в цоколях дымовых труб (а): во внешних газоходах до дымовой трубы (б); в металлическом коробе в верхней части котла до дымовой трубы (в).

Приведенные в работе конструкции глушителей по результатам натурных исследований имеют эффективность до 22 дБ, их аэродинамическое сопротивление не превышает 30 Па. Установка глушителей позволяет существенно снизить уровни шума от газовых трактов в окружающем районе и довести их до санитарных норм.

ДЬ, ЛБ20 15 10

М, дБ 25 20 15 10 5 0

63 '25 250 500 !000 2000 4000 8000

5 Гц

в)

31,5 63 125 250

500 1000 2000 4000 8000

£Гц

63

125 250 500

1000 2000 4000 8000 £Гц

е)

Рис 6 Эффективность пушнтетей газовых трактов котюв ПТВМ по резутьтатам измерений на расстоянии 1 м от среза трубы, установленных а) в цоколе дымовой трубы кона ПТВМ-100, б) во внешнем 1 азоходе котла ПТВМ-120. в) в коробе шумоглушения котла ПТВМ-60

ВЫВОДЫ

1 Модернизация водогрейных котлов устанавливаемых на энергетических объектах, которая сопровождается увеличением их единичной тепловой производительности, приводит к возрастанию звуковой мощности, излучаемой этими источниками Акустические измерения, проведенные на территории и вокруг тепловых станций с модернизируемыми котлами, показывают, что газовые тракты водогрейных котлов являются основным источником шумови о воздействия на окружающий жилой район. При эгом возможно превышение санитарных норм по шуму на прилегающей к теплостанции селитебной территории Такая ситуация особенно характерна для РТС, КТС и ТЭЦ. расположенных в черте города.

2. Показано, что основными источниками шума, изтучаемого от газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ, являются шум, возникающий при сжигании газа горелочными устройствами, и шум дутьевых вентиляторов, эксплуатирующихся на котле.

3. Впервые получены шумовые характеристики в октавном спектре модернизированных котлов типа ПТВМ-60 и ПТВМ-120 при рабочей нагрузке, а так же получены данные по шумовым характеристикам котлов ПТВМ-50 и ПТВМ-100 при переменных нагрузках Проведена оценка изменения шумоизлучения от газового тракта водогрейного котла при его модернизации.

4. Получены зависимости для определения суммарных излучаемых уровней звуковой мощности от газовых трактов модернизированных котлов ПТВМ-60 и ПТВМ-120. Показано, что с увеличением единичной теплопроизводительности котлов типа ПТВМ удельное значение шумоизлучения от газового тракта (отношение величины уровня звуковой мощности к единице вырабатываемой тепловой мощности) уменьшается.

5. Отмечается сложный характер изменения шумоизлучения от газовых трактов котлов типа ПТВМ при их эксплуатации с постоянным числом работающих горе-лочных устройств. Выявлен эффект снижения излучаемых суммарных УЗМ от срезов устий дымовых труб при росте расхода газа для котлов типов ПТВМ-50, ГГГВМ-120, что объясняется конструктивными особенностями применяемых горелочных устройств.

6. На основании обработки результатов экспериментальных исследований впервые получены октавные коэффициенты звукопоглощения для стеклопластиковых каналов, которые широко используются при модернизации теплостанций, что позволит проводить расчеты уровней звукового давления е окружаюшем районе и бо-

лее точно определять необходимость осуществления мер по шумоттушеншо о г газовых трактов.

7 Рассчитаны снижения уровней звуковой мощности в газовых трактах водогрейных котлов для наиболее типичных вариантов модернизации теплостанций Ре-плугаш акустических расчетов для типовых и новых компоновок газовых тракто" показывают, что после осуществления реконструкции возможно как увеличение шумоглушения в газовом тракте, так и значительное снижение шумопушения в его элементах.

8 Рассмофены способы и даны практические рекомендации по снижению шумового воздействия от газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ на окружающий район путем изменения режимов работы котлов; на путях распространения шума - в элементах газового тракта, в глушителях и с расстоянием от срезов устий дымовых фуб.

9 Показано, что изменение режимов работы котлов позволяет получить уменьшение излучаемой звуковой мощности от газовых трактов при несении тепловой на-фузки более мощным котлом.

10. Установлено, что уменьшения излучаемой звуковой мощности можно добиться распределением общей тепловой нагрузки равномерно между котлами одного типа, при этом снижение уровня шума составит 20]gn, где п - число однотипных котлов.

11. Проведены расчеты уровней звуковых давлений от газовых трактов на разном расстоянии от теплостанций с различным количеством и тепловой производительностью установленных котлов типа ПТВМ Расчетные уровни звукового давления от срезов устий дымовых труб котлов ПТВМ превышают ночные санитарные нормы по шуму на расстоянии 600-1200 м.

12. Показано, что для модернизируемых котлов ПТВМ, когда требуемое снижение уровня шума не обеспечивается его уменьшением в элементах газового тракта, режимными мероприятиями или обеспечением необходимой ширины санитарно-зашитной зоны, для обеспечения санитарных норм в окружающем районе необходимо применение глушителей Рассмотрены различные типы конструкций глушителей для газовых фактов котлов типа ПТВМ.

13 Приведены результаты испытаний различных конструкций диссипативных глушителей разработки МЭИ, устанавливаемых в цоколях дымовых труб во внешних газоходах и коробах шумоглушения модернизированных котлов типа ПТВМ Их достоинствами являются относительная простота изготовления и офаботанность технологии установки; снижение шума в широком диапазоне частот при умеренном аэродинамическом сопротивлении Установка таких глушителей при модернизации

2006-4 11405

теплостанции позволяет снизить уровни шума от газовых трактов котлов в окружающем районе до санитарных норм.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Тупов В Б., Краснов В.И. Особенности снижения шума газовоздухопроводов водогрейных котлов типа ПТВМ// Тез, докл. девятой Межд. науч.-техн. конференции студ и асп. «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», 4-5 марта 2003 г. -Т.З. М.: Изд-во МЭИ, 2003. - С. 100-101.

2. Тупов В.Б., Краснов В.И. Сравнительный анализ уровней звуковой мощности, излучаемой от срезов дымовых труб котов типа ПТВМ// Тез. докл. десятой Межд. науч.-техн конференции студ. и асп. «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», 2-3 марта 2004 г. - Т.З. - М.. Изд-во МЭИ, 2004. - С 76-77

3. Тупов В.Ь., Краснов В.И. Проблемы снижения шума от энергетических объектов при их расширении и модернизации//1 специализированная тематическая выставка «Экология в энергетике - 2004»: Тез докл. науч сем. 26-29 октября 2004 г - Москва, 2004. -С. 152-154

4. Краснов В.И., Тупов В Б. Изменение уровня шума от дымовых труб после модернизации водогрейных котлов// Теплоэнергетика. - 2005. - №3. - С.62-66

5. Тупов В.Б., Краснов В.И. Влияние режима работы на шумовые характеристики газовых трактов водогрейных котлов/7 Тез. докл одиннадцатой Межд. науч -техн конференции студ. и асп. «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», 1 - 2 марта 2005 г. - Т.З. - М.: Изд-во МЭИ, 2005. - С.119-120.

W3C4Í.

Подписано к печати с6, 01)Г.

Печ. л. Тираж № Заказ

Типография МЭИ (ТУ), Красноказарменная ул., д. 13

Введение.

Глава 1. Особенности изменения излучаемого шума от газовых трактов модернизируемых водогрейных котлов типа ПТВМ.

1.1. Результаты акустических измерений около энергетических объектов с котлами типа ПТВМ.

1.2. Факторы, влияющие на изменение излучаемого шума при модернизации водогрейных котлов.

1.3. Объекты исследований.

1.4. Выводы по главе 1.

Глава 2. Шумовые характеристики газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ.

2.1. Факторы, влияющие на излучение шума от газовых трактов котлов типа ПТВМ.

2.2. Методика проведения измерений по определению шумовых характеристик газовых трактов.

2.3. Влияние режима работы котла ПТВМ на шумовые характеристики газового тракта.

2.3.1. Шумовые характеристики газовых трактов котлов типа ПТВМ при 70%-ной рабочей нагрузке.

2.3.2. Шумовые характеристики газовых трактов котлов при изменении нагрузки при постоянном количестве работающих горелок.

2.3.3. Шумовые характеристики газовых трактов котлов при изменении нагрузки при разном количестве работающих горелок.

2.4. Оценка погрешности измерений уровней звукового давления на срезах дымовых труб.

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. Определение звукопоглощающих свойств стеклопластиковых каналов.

3.1. Актуальность проблемы.

3.2. Обоснование методики определения коэффициента звукопоглощения для стеклопластиковых каналов.

3.3. Значения коэффициентов звукопоглощения стеклопластиковых каналов, полученные в результате натурных измерений.

3.4. Определение предельной погрешности измерений коэффициента звукопоглощения стеклопластиковых каналов

3.5. Сравнение коэффициентов звукопоглощения стеклопластиковых каналов с коэффициентами звукопоглощения других материалов.

3.6. Снижение уровней звуковой мощности в стеклопластиковых каналах.

3.7. Выводы по главе 3.

Глава 4. Расчет снижения шума в элементах газовых трактов модернизируемых водогрейных котлов типа ПТВМ.

4.1. Применяемые компоновки газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ.

4.2. Методика расчета снижения уровней звуковой мощности в газовых трактах.

4.3. Сравнение снижения уровней звуковой мощности в газовых трактах водогрейных котлов до и после модернизации.

4.4. Выводы по главе 4.

Глава 5. Рекомендации по снижению шума от газовых трактов котлов типа ПТВМ.

5.1. Изменение режимов работы котлов.

5.2. Снижение уровня шума на путях распространения.

5.2.1. Снижение уровня шума в элементах газового тракта.

5.2.2. Снижение уровня шума с расстоянием от устья трубы.

5.2.3. Снижение уровня шума с помощью глушителей.

5.3. Шумоглушители конструкции МЭИ.

5.3.1. Шумоглушители МЭИ в цоколях дымовых труб.

5.3.2. Шумоглушители во внешних газоходах.

5.3.3. Шумоглушители в коробе над котлом до дымовой трубы

5.4. Выводы по главе 5.

В последнее время большое внимание уделяется снижению неблагоприятного воздействия на человека при работе объектов топливно-энергетического комплекса, в том числе снижению шума от объектов энергетики. Необходимость осуществления снижения шумового воздействия на окружающую среду обязывают законы России «Об охране окружающей природной среды» и «Об охране атмосферного воздуха» [1,2], которые ставят шумовое воздействие в один ряд с такими негативными факторами, как, например, воздействие от газообразных выбросов (оксидов серы и азота) или твердых частиц (золы).

Во многих случаях шум от оборудования энергетических объектов может стать лимитирующим фактором при их расширении, поэтому вопрос снижения шума от них следует рассматривать как важнейшую составляющую в комплексе решения экологических проблем [29]. Особенно актуален этот аспект для крупных промышленных городов с развитой системой централизованного теплоснабжения, предприятия которой расположены в непосредственной близости к селитебной территории.

На районных и квартальных тепловых станциях (РТС и КТС) Предприятий тепловых станций и сетей ГУП «Мостеплоэнерго», на теплоэлектроцентралях ОАО «Мосэнерго» (в качестве пиковых водогрейных котлов) наиболее часто используются водогрейные котлы типа ПТВМ производства Дорогобужского котельного завода (ПТВМ-50, ПТВМ-100). За время эксплуатации произошло значительное моральное и физическое старение этого оборудования, некоторые проектные решения уже не являются оптимальными с точки зрения обеспечения экономичной и экологичной работы. Поэтому в настоящее время ведется активная модернизация водогрейных котлов типа ПТВМ, установленных на РТС, КТС и ТЭЦ г. Москва.

Реконструкция идет по пути увеличения единичной тепловой производительности водогрейных котлов как уже установленных на существующих теплостанциях, так и устанавливаемых на строящихся. Установка новых более мощных котлов, а также увеличение количества установленного оборудования приводит, с одной стороны, к повышению надежности снабжения населения теплом, с другой стороны, к повышенному шумоизлучению от станций в окружающие жилые районы, при этом шум от оборудования станций не должен превышать существующих нормируемых значений в слышимом диапазоне по СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» [3]; по инфразвуку - СН 2.2.4/2.1.8.58396 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки» [4].

В развитие теории и практики снижения шума внесли вклад известные ученые: А.И. Белов, О.Н. Поболь, Е.Я. Юдин, Н.И. Иванов, Г.А. Хорошев, Ю.И. Петров, И.Е. Цукерников, Г.Л. Осипов и др.

Вопросы шумоглушения энергетического оборудования нашли отражение в работах Тупова В.Б., Рихтера Л.А., Ф.Е. Григорьяна, Е.А. Перцовского, Р.Н. Старобинского и др.

Однако вопросы, связанные с изменением шумоизлучения от газовых трактов водогрейных котлов при их реконструкции и снижением шума модернизированных котлов типа ПТВМ до настоящего времени не рассматривались.

В ходе модернизации водогрейных котлов активно используются новые схемы компоновок газовых трактов, новые материалы, имеющие лучшие эксплуатационные характеристики, дымовые трубы новых типов. При этом вопрос об изменении шумоизлучения от газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ в процессе реконструкции до настоящего времени являлся недостаточно проработанным.

Поэтому целями настоящей работы являлись: исследование шумовых характеристик газовых трактов модернизированных котлов типа ПТВМ и соотношение их с характеристиками до осуществления реконструкции; оценка влияния режимных факторов работы котла на шумовые характеристики; определение изменения снижения уровня шума в газовых трактах водогрейных котлов с различными компоновками и применяемыми материалами до и после модернизации; разработка рекомендаций по снижению шума от газовых трактов водогрейных котлов при их модернизации.

В первой главе настоящей диссертационной работы показано, что эксплуатация водогрейных котлов типа ПТВМ, установленных на тепловых станциях, связана с повышенным шумоизлучением. Одними из основных источников шума для окружающих районов при этом являются газовые тракты. Проводящиеся на теплостанциях реконструкции могут стать причиной превышения допустимых норм по шуму в жилых районах. В результате анализа научно-технической литературы выявлены факторы, определяющие изменение уровня излучения шума от газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ при их модернизации. На основании полученных материалов сформулированы задачи исследования.

Во второй главе подробно рассмотрены сложные механизмы шумообразования в топочной камере при сжигании газа. Приведена методика проведения акустических измерений для определения шумовых характеристик газовых трактов водогрейных котлов. Впервые получены шумовые характеристики газовых трактов модернизированных котлов типа ПТВМ и значения прироста уровня шума, излучаемого от срезов устий дымовых труб, после осуществления реконструкции.

Проведена оценка влияния режимных факторов работы котла (количество работающих на котле горелочных устройств, расход газа) на шумоизлучение от газового тракта. На основании выполненного анализа большого количества экспериментальных данных получены аппроксимирующие зависимости для расчета уровней звуковой мощности, излучаемой от газовых трактов модернизированных котлов.

Третья глава диссертации посвящена экспериментальному нахождению звукопоглощающих свойств и определению расчетными методами снижения уровней шума в стеклопластиковых газоотводящих каналах, широко применяемых в реконструируемых дымовых трубах ТЭЦ, РТС и КТС, что позволит правильно оценить шумовое воздействие от них на селитебную территорию.

Четвертая глава посвящена вопросам снижения шума в элементах газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ. Приведены наиболее часто используемые схемы компоновок, узлы газовых трактов до и после модернизации, рассчитаны величины снижения уровня шума в газовых трактах для различных вариантов модернизации водогрейных котлов. Показано, что проведение реконструкции может значительно уменьшить шумоглушение непосредственно в газовом тракте котла и привести к росту шумоизлучения от срезов устий дымовых труб и, как следствие, к превышению допустимых норм по шуму в жилом районе.

В пятой главе диссертационной работы рассмотрены различные способы снижения воздействия газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ на селитебную территорию. Показано, что в некоторых случаях в газовые тракты необходимо устанавливать глушители. На основании анализа работ, выполненных МЭИ в этой области, приведены конструкции диссипативных глушителей, устанавливаемых в цоколях дымовых труб, во внешних газоходах и коробах шумоглушения модернизированных котлов типа ПТВМ.

Указанные работы осуществлялись в рамках хоздоговорных работ в составе научной группы лаборатории шумоглушения энергетического оборудования кафедры котельных установок и экологии энергетики Московского энергетического института (Технического университета). Результаты работ нашли применение на РТС ГУП «Мостеплоэнерго».

Выражаю свою глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., профессору Тупову В.Б. за значительную помощь при подготовке работы. Автор признателен зам.зав.кафедрой КУиЭЭ МЭИ (ТУ) доценту Прохорову В.Б. за предоставленные материалы аэродинамических расчетов и измерений по газовым трактам котлов РТС «Терешково», всестороннее обсуждение результатов работы.

Выражаю благодарность коллективу кафедры КУиЭЭ МЭИ (ТУ) за замечания и советы, которые были учтены автором при написании работы, а также сотрудникам лаборатории шумоглушения энергетического оборудования н.с. Сейфельмлюковой Г.А. и м.н.с. Чугункову Д.В. за помощь при проведении исследований и поддержку.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Модернизация водогрейных котлов, устанавливаемых на энергетических объектах, которая сопровождается увеличением их единичной тепловой производительности, приводит к возрастанию звуковой мощности, излучаемой этими источниками. Акустические измерения, проведенные на территории и вокруг тепловых станций с модернизируемыми котлами, показывают, что газовые тракты водогрейных котлов являются основным источником шумового воздействия на окружающий жилой район. При этом возможно превышение санитарных норм по шуму на прилегающей к теплостанции селитебной территории. Такая ситуация особенно характерна для РТС, КТС и ТЭЦ, расположенных в черте города.

2. Показано, что основными источниками шума, излучаемого от газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ, являются шум, возникающий при сжигании газа на горелочных устройствах, и шум дутьевых вентиляторов, эксплуатирующихся на котле. Анализ теоретических и экспериментальных работ в этой области позволил определить факторы, влияющие на характер шумоизлучения от этих источников.

3. Впервые получены шумовые характеристики в октавном спектре модернизированных котлов типа ПТВМ-60 и ПТВМ-120 при рабочей нагрузке, а так же получены данные по шумовым характеристикам котлов ПТВМ-50 и ПТВМ-100 при переменных нагрузках. Сравнение шумовых характеристик котлов типа ПТВМ-60 и ПТВМ-120 с шумовыми характеристиками котлов типа ПТВМ-50 и ПТВМ-100 дало возможность провести оценку изменения шумоизлучения от газового тракта водогрейного котла при его модернизации (рис.2.4).

4. Получены зависимости для определения суммарных излучаемых уровней звуковой мощности от газовых трактов модернизированных котлов ПТВМ-60 и ПТВМ-120 (формула (2.4)). Показано, что с увеличением единичной теплопроизводительности котлов типа ПТВМ удельное значение шумоизлучения от газового тракта (отношение величины уровня звуковой мощности к одной единице вырабатываемой тепловой мощности) уменьшается (значения коэффициентов А приведены в табл.2.4).

5. Отмечается сложный характер изменения шумоизлучения от газовых трактов котлов типа ПТВМ при их эксплуатации с постоянным числом работающих горелочных устройств. Отмечен эффект снижения излучаемых суммарных уровней звуковой мощности от срезов устий дымовых труб при росте расхода газа для котлов типов ПТВМ-50, ПТВМ-120, что объясняется конструктивными особенностями применяемых горелочных устройств.

6. На основании обработки результатов экспериментальных исследований впервые получены октавные коэффициенты звукопоглощения для стеклопластиковых каналов (табл.3.2), которые широко используются при модернизации тепловых станций. Это позволяет проводить расчеты уровней звукового давления в окружающем районе и более точно определять необходимость осуществления мер по шумоглушению от газовых трактов.

7. Рассчитаны снижения уровней звуковой мощности в газовых трактах водогрейных котлов для наиболее типичных вариантов модернизации теплостанций. Результаты акустических расчетов для типовых и новых компоновок газовых трактов показывают, что после осуществления реконструкции возможно как увеличение шумоглушения в газовом тракте, так и значительное снижение шумоглушения в его элементах.

8. Рассмотрены способы и даны практические рекомендации по снижению шумового воздействия от газовых трактов водогрейных котлов типа ПТВМ на окружающий район путем изменения режимов работы котлов; на путях распространения шума - в элементах газового тракта, в глушителях и с расстоянием от срезов устий дымовых труб.

9. Показано, что изменение режимов работы котлов позволяет получить уменьшение излучаемой звуковой мощности от газовых трактов при несении тепловой нагрузки более мощным котлом.

10. Установлено, что уменьшения излучаемой звуковой мощности можно добиться распределением общей тепловой нагрузки равномерно между котлами одного типа. При этом снижение уровня шума составит где п — число однотипных котлов.

11. Проведены расчеты уровней звуковых давлений от газовых трактов на разном расстоянии от теплостанций с различным количеством и тепловой производительностью установленных котлов типа ПТВМ.

12. Расчетные уровни звукового давления от срезов устий дымовых труб котлов ПТВМ превышают ночные санитарные нормы по шуму на расстоянии 6001000 м.

13. Показано, что для модернизируемых котлов ПТВМ, когда требуемое снижение уровня шума не обеспечивается его уменьшением в элементах газового тракта, режимными мероприятиями или обеспечением необходимой ширины санитарно-защитной зоны, для обеспечения санитарных норм в окружающем районе необходимо применение глушителей. Рассмотрены различные типы конструкций глушителей для газовых трактов котлов типа ПТВМ.

14. Приведены результаты испытаний различных конструкций диссипативных глушителей разработки МЭИ, устанавливаемых в цоколях дымовых труб, во внешних газоходах и коробах шумоглушения модернизированных котлов типа ПТВМ. Их достоинствами являются относительная простота изготовления и отработанность технологии установки; снижение шума в широком диапазоне частот при умеренном аэродинамическом сопротивлении. Установка таких глушителей при модернизации теплостанции позволяет снизить уровни шума от газовых трактов котлов в окружающем районе до санитарных норм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Закон России «Об охране окружающей природной среды» (ст.53). — М.: Госстандарт, 1993.

2. Закон России «Об охране атмосферного воздуха» (ст.8, 14, 23). М.: Госстандарт, 1993.

3. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки: СН 2.2.4/2.1.8.562-96. М.: Минздрав России, 1997.

4. Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки: СН 2.2.4/2.1.8.583-96. М.: Минздрав России, 1997.

5. Тупов В.Б. Способы снижения шума от водогрейных котлов РТС// Теплоэнергетика. 1993. - №1. - с.45-48.

6. Тупов В.Б. Охрана окружающей среды от шума в энергетике. — М.: Изд-во МЭИ, 1999.- 192 с.

7. Тупов В.Б. Разработка методов снижения воздействия аэродинамического шума газовых трактов ТЭЦ на окружающую среду: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М., 1985. 144 с.

8. Белов А.И. Затухание в трубах с поглощающими стенками. ЖТФ, 1938. - т.8. -с.752-755.

9. Белов А.И., Файнштейн Н.Д. Экспериментальное исследование заглушения звука в вентиляционных каналах. — ЖТФ, 1939. -т.9. с.1499-1509.

10. Юдин Е.Я. Глушение шума вентиляционных установок. М.: Госстройиздат,1958.- 160 с.

11. Справочник по контролю промышленных шумов: Пер. с англ./Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1979. - 447 с.

12. Юдин Е.Я. Экспериментальное исследование глушителей шума в вентиляционных каналах// Борьба с шумами и действие шума на организм. Л.,1959. — сб.№1. с. 104-130.

13. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок. Л.: Энергия, 1980. - 120 с.

14. Тупов В.Б. Снижение уровня шума от энергетических газовоздухопроводов// Теплоэнергетика. 1991. -№10. — с.60-63.

15. Борьба с шумом на производстве/ Под ред. Е.Я. Юдина. — М.: Машиностроение, 1985. — 400 с.

16. Рихтер JI.A. Газовоздушные тракты тепловых электростанций. — М.: Энергоатомиздат, 1984. -264 с.

17. Котлы водогрейные теплопроизводительностью 139,6 (120) МВт (Гкал/ч) и 69,8 (60) МВт (Гкал/ч) для работы на жидком и газообразном топливах: Руководство по монтажу и эксплуатации/ ОАО «Дорогобужкотломаш». — 2003. — 30 с.

18. Иванов Н.И. Борьба с шумом и вибрациями на путевых и строительных машинах. -М.: Транспорт, 1987.

19. Тупов В.Б., Рихтер JI.A. Охрана окружающей среды от шума энергетического оборудования. — М.: Энергоатомиздат, 1993. 112 с.

20. Краснов В.И., Тупов В.Б. Изменение излучения шума от дымовых труб после модернизации водогрейных котлов// Теплоэнергетика. — 2005. №3. — с.45-48.

21. Справочник проектировщика. Защита от шума/ Под ред. Е.Я.Юдина. М.: Стройиздат, 1974.

22. Тупов В.Б., Рихтер J1.A. Снижение уровня шума в газовых трактах ТЭЦ// Теплоэнергетика. -1986. №8. - с.61-63.

23. Юдин Е.Я., Терехин A.C. Борьба с шумом шахтных вентиляционных установок. М.: Недра, 1973.

24. Тупов В.Б. Снижение уровня шума на облицованных звукопоглощающим материалом прямых поворотах газовоздушных трактов электростанций// Изв.вузов. Энергетика. 1990. - №1. - с.88-92.

25. Карпов Ю.В., Дворянцева JI.A. Снижение шума газовых горелок: Обзор, инф. Сер. Техника безопасности. М.: НИИТЭХИМ, 1987. - 17 с.

26. Юдин Е.Я., Терехин A.C. Борьба с шумом шахтных вентиляторов. М.: Недра, 1985.

27. Хорошев Г.А., Петров Ю.И., Егоров Н.Ф. Борьба с шумом вентиляторов. — М.: Энергоатомиздат, 1981. 144 с.

28. Лопашев Д.З., Осипов Г.Л., Федосеева Е.И. Методы измерения и нормирование шумовых характеристик. — М.: Издательство стандартов, 1983. — 232 с.

29. Тупов В.Б. Зарубежный опыт снижения шума тягодутьевых машин ТЭС// Теплоэнергетика. 1992. - №5. - с.77-80.

30. Борьба с шумом стационарных энергетических машин / Ф.Е. Григорьян, Г.А. Михайлов, Г.А. Ханин, Ю.П. Щевьев. Л.: Машиностроение, 1983. — 160 с.

31. Техническая акустика транспортных машин: Справочник/ Под ред. Н.И. Иванова. Санкт-Петербург: Политехника, 1992. - 365 с.

32. Laugesen S. Active control of multi-modal propagation of tonal noise in ducts// J. Sound and Vibration. 1996. - Vol.195. -№1. -P.33-56.

33. Тупов В.Б., Краснов В.И., Сейфельмлюкова Г.А. и др. Результаты акустического обследования РТС «Коломенская»: Отчет о НИР (заключительный)/ МЭИ. НИР №2058030. - М., 2003. - 50 с.

34. Кащеев В.П., Тупов В.Б. Снижение шума от теплостанций ГУП «Мостеплоэнерго» на примере РТС «Южное Бутово»// Новости теплоснабжения. 2002. — №10. — с.26-29.

35. Вентцель Е.С. Теория вероятности. М.: Наука, 1969. - 576 с.

36. Аэродинамический расчет котельных установок: Нормативный метод. — Л.: Энергия, 1977. — 256 с.

37. Лагунов Л.Ф., Осипов Г.Л. Борьба с шумом в машиностроении. М.: Машиностроение, 1980. - 150 с.

38. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978.-703 с.

39. Боткачик И.А., Зройчиков Н.А. Дымососы и вентиляторы тепловых электростанций. М.: Изд-во МЭИ, 1997.

40. Strahle W.C. Combustion noise// Progress in energy and combustion science. -1978. V.4. - №3. - P. 157-176.

41. Mugridge B.I., Hughes C., Roberts C.A. Noise génération and suppression in combustion equipment// Communications of institution of gas engineers. 1977. — №1048.-P. 1-24.

42. Кунио Сузуки. Шум, возникающий при горении// Нихон кикай гикайси. -1977. Т.80. - №708. - с. 1188-1192 (Яп.).

43. СНиП II-12-77. Защита от шума/ Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 2001. - 52 с.

44. СНиП 23-03-2003. Защита от шума/ Госстрой России. М.: ФГУП ЦПП, 2004. -32 с.

45. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов: СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-01. — М.: Минздрав России, 2001.-26 с.

46. Тупов В.Б., Сейфельмлюкова Г.А. Опыт снижения шума газовых трактов котлов ПТВМ// Промышленная энергетика. 1992. -№6.

47. В.К. Иофе, В.Г. Корольков, М.А. Сапожков. Справочник по акустике. М.: Связь, 1979.-312 с.

48. Тупов В.Б., Краснов В.И., Сейфельмлюкова Г.А. Определение звукопоглощающих свойств пластиковых дымовых труб фирмы «Энерго+»: Отчет о НИР (заключительный)/ МЭИ. 2003. НИР №2231030. М., 2003. - 18 с.

49. Тупов В.Б., Строганов В.И., Малиничев М.Я. Глушители шума для водогрейных котлов ПТВМ-50// Промышленная энергетика. 1997. - №7. - с.35-37.

50. Спейшер В.А., Горбаненко А.Д. Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 184 с.

51. Тупов В.Б., Зарянкина Н.П. Снижение шумового воздействия РТС на окружающий район: Топливоиспользование и охрана окружающей среды// Тр.Моск. энерг. ин-та. Вып.632. - М.: Изд-во МЭИ, 1991. - с.84-88.

52. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов/ Госгортехнадзор СССР. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 176 с.

53. Горелка газовая рециркуляционных устройств ГГРУ-1000: Паспорт и инструкция по эксплуатации/ ОАО «Экотеплогаз». — М., 2001. 6 с.

54. Тупов В.Б., Краснов В.И., Сейфельмлюкова Г.А. и др. Разработка конструкций глушителей для газовых и воздушных трактов котлов РТС «Коломенская»: Отчет о НИР (заключительный)/ МЭИ. 2004. НИР №2062040. М., 2004. - 128 с.

55. Поболь О.Н. Шум в текстильной промышленности и методы его снижения. -М.: Легпромбытиздат, 1987.

56. Цукерников И.Е., Некрасов II.A. Нормирование шумовых характеристик стационарных машин и оборудования// Архитектурная и строительная акустика. Шумы и вибрации: Сб. тр. XI сессии Российского акустического общества. М.: НИИСФ РААСХ, 2001. -Т.4. - 192 с.

57. Акустика: Справочник/ Под ред. М.А. Сапожкова. М.: Радио и связь, 1989. -336 с.138