Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Энергетические системы и комплексы

Диссертационная работа:

Чугунков Дмитрий Владимирович. Разработка методов расчета и снижения шума от недорасширенных струй паровых выбросов энергетических комплексов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.01, 05.26.03.- Москва, 2007.- 118 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/2358

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ЛИСТ СОКРАЩЕНИЙ 5

ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА 1. ШУМ ВЫБРОСОВ ПАРА ОТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
КОМПЛЕКСОВ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИЙ НА
СЕЛИТЕБНУЮ ЗОНУ 13

1.1. Источники выбросов пара на энергетических

комплексах 13

  1. Результаты измерений уровней шума выбросов пара 16

  2. Нормативы по уровню шума. Требования, предъявляемые к шумовым характеристикам

устройств выброса пара энергетических комплексов 18

  1. Шум выбросов пара - самый мощный источник шума энергетических комплексов 21

  2. Выводы по главе 1 23

ГЛАВА 2. МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ШУМА СТРУИ ПАРА ПРИ

ВЫБРОСАХ 24

  1. Процессы генерации аэродинамического шума турбулентными струями 24

  2. Основные параметры истечений струй пара при выбросах

на энергетических комплексах 31

2.3. Обобщенная математическая модель течения
сплошной среды, использованная для численного
моделирования струйных паровых течений при выбросах

на энергетических комплексах 34

2.4. Результаты численного моделирования струйных
паровых течений при выбросах на энергетических комплексах

и сравнение их с результатами натурных измерений 36

2.5. Уточнение механизма образования шума выбросов пара

в атмосферу на энергетических комплексах 40

2.6. Выводы по главе 2 42

ГЛАВА 3. МЕТОД РАСЧЕТА ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ВЫБРОСОВ ПАРА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ 43

  1. Обзор существующих методов расчета шумовых характеристик струйных течений 43

  2. Уточненный метод расчета уровня шума паровой струи 46

  3. Сравнение результатов расчетов по уточненному методу с результатами расчетов по известным методам

и с результатами натурных измерений 50

  1. Оценка погрешностей результатов измерений и расчета общего уровня звуковой мощности по предложенному методу 55

  2. Выводы по главе 3 60

ГЛАВА 4. НАПРАВЛЕННОСТЬ ШУМА СТРУИ ПАРА И ЕЕ

СПЕКТРАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 61

4.1. Направленность излучения шума струи выбросов пара

на энергетических комплексах 61

  1. Спектральные характеристики шума выбросов пара на энергетических комплексах 65

  2. Выводы по главе 4 69

ГЛАВА 5. СНИЖЕНИЕ ШУМА ВЫБРОСОВ ПАРА НА

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ 70

5.1. Обзор существующих глушителей шума выбросов пара 70

  1. Глушитель шума конструкции МЭИ 76

  2. Результаты внедрения глушителя конструкции МЭИ на линии продувки пароперегревателя котла ТГМЕ-464 Саранской ТЭЦ-2 78

  3. Результаты внедрения глушителя МЭИ на выхлопном трубопроводе котла ОКГ-180 ОАО «НЛМК» 82

  4. Рекомендации по установке глушителей МЭИ для выхлопных трубопроводов ГПК №3, 4 котла ст.№4

и растопочной линии котлов ст. №4, №5

ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго» 85

  1. Сравнение различных конструкций паровых глушителей 88

  2. Выводы по главе 5 89

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 93

Приложение 1 103

Приложение 2 106

Приложение 3 113

ЛИСТ СОКРАЩЕНИЙ

БРОУ - быстродействующие редукционно-охладительные установки

ГПК - главный предохранительный клапан

ГРП - газорегуляторный пункт

ГТУ - газотурбинная установка

КУиЭЭ - кафедра котельных установок и экологии энергетики

МЭИ (ТУ) - Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования Московский энергетический

институт (Технический университет)
НЛМК - ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат»
ОКГ - охладитель конверторных газов

ПДУ - предельно-допустимый уровень

РОУ - редукционно-охладительная установка

ТДМ - тягодутьевая машина

ТЭК - топливно-энергетический комплекс

ТЭС - тепловая электрическая станция

ТЭЦ - теплоэлектроцентраль

УЗД - уровень звукового давления

УЗМ - уровень звуковой мощности

Введение к работе:

Одной из актуальных задач при функционировании промышленных предприятий является снижение неблагоприятных воздействий на человека, в том числе снижение шума от оборудования энергетических комплексов. Воздействие шума на окружающую среду регламентируется законами России «Об охране окружающей природной среды» и «Об охране атмосферного воздуха» [20, 21], в которых шумовое воздействие является негативным фактором и стоит на одном уровне с такими вредными воздействиями, как, например, воздействие от газообразных выбросов (оксидов серы и азота) или твердых частиц (золы).

Воздействие шума на окружающую среду имеет три взаимосвязанных аспекта: медицинский, социальный и экономический.

Медицинский аспект воздействия шума на человека связан с вопросами изменения функционального состояния человека: снижения слуховой чувствительности, расстройства центральной нервной и сердечно-сосудистой систем. Длительное воздействие городских шумов ведет к росту заболеваемости (неврозы, гипертония, язвенная болезнь и др.).

Социальный аспект связан с тем, что под шумовым воздействием, в том числе промышленных объектов, находятся очень большие группы населения, особенно в крупных городах, где свыше 60% населения проживает в условиях акустического дискомфорта, который имеет тенденцию к возрастанию.

Экономический аспект обуславливается воздействием шума на производительность труда человека. Ликвидация последствий шумового воздействия на человека требует значительных социальных затрат. Шум повышает утомляемость, снижая производительность труда. Доказано, что увеличение уровня звука на 1-2 дБА приводит к снижению производительности труда на 1% (при уровнях звука больше 80 дБ А). Шум уменьшает зрительную реакцию, что вместе с утомляемостью резко увеличивает вероятность ошибок и аварий при выполнении производственных заданий.

Наиболее мощным источником шумового воздействия на окружающую среду от энергетических комплексов является выброс пара в атмосферу, при

котором происходит временное превышение уровня звука на 30-40 дБ А в радиусе нескольких километров.

Паровые выбросы происходят при пускоостановочных операциях на котлах и во многих случаях являются обязательными в технологическом процессе. Надежная эксплуатация энергетических котлов связана с возможностью выброса пара в атмосферу при продувках пароперегревателей, срабатывания предохранительных клапанов и др. Особенностью истечения пара в атмосферу от энергетических комплексов является наличие существенного перепада между статическим давлением в струе пара на срезе сбросного паропровода р и атмосферным давлением ра, при котором струя является недорасширенной. При этом степень нерасчетности струи (п = р/ра), как правило, превышает значение п > 1,8, соответствующее критическому истечению, а уровни звука существенно превышают допустимые значения.

Поскольку шум от сбросов пара электростанций и промышленных предприятий не должен превышать значений, нормируемых в слышимом диапазоне и по инфразвуку по действующим санитарным нормам (СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [58]; СН 2.2.4/2.1.8.583-96 [26]), при создании и эксплуатации энергетических комплексов возникает важная и актуальная научная задача по разработке методов расчета и снижения шума недорасширенных струй паровых выбросов.

В развитие теории и практики снижения шума внесли вклад известные ученые: А.И. Белов, Е.Я. Юдин, Г.Л. Осипов, Н.И. Иванов, Г.А. Хорошев, Ю.И. Петров, И.Е. Цукерников, В.Т. Медведев, О.Н. Поболь [3, 4, 7, 10, 22-25, 28, 30, 31, 47, 53, 59, 64, 67, 86-88, 96-99], и др.

Вопросы шумоглушения энергетического оборудования нашли отражение в работах Ф.Е. Григорьяна, Е.А. Перцовского, В.Н. Лукащука, В.Г. Лысенко, В.Б. Тупова, Л.А. Рихтера, Е.М. Марченко, М.Е. Марченко, Н.А. Зройчикова, А.Б. Пермякова, Л.Р.Яблоника [6, 8, 13, 18, 27, 29, 32-46, 50-52, 56, 57, 61, 68-81, 89, 90, 100] и др.

Большая часть известных работ по вопросам расчета струйных течений и снижения шума от них относится к авиационной и ракетно-космической технике. Существующие отдельные работы по характеристикам шума паровых выбросов носят частный характер, поскольку базируются на экспериментах в узких диапазонах нерасчетности струй, и не позволяют решать задачу по прогнозированию характеристик шума и требуемому его снижению от недорасширенных струй паровых выбросов различных объектов энергетических комплексов.

Целью настоящей работы является разработка методов расчета и снижения шума недорасширенных струй паровых выбросов для различных объектов энергетических комплексов.

Объектами исследования являются шум паровых выбросов, имеющих место на энергетических комплексах при эксплуатации котлов, сбрасывающих пар с избыточным давлением в атмосферу, а также устройства для его снижения.

Задачи исследования состоят в изучении закономерностей образования шума недорасширенными (неизобарическими) струями пара, в разработке метода расчета уровня и спектральных характеристик шума выбросов пара, а также метода снижения шума паровых выбросов за счет применения глушителей, устанавливаемых на выхлопных (продувочных) трубопроводах котлов энергетических комплексов.

Методологической базой исследования являются теория турбулентных струй, теория звука и методы защиты от шума. При выполнении работы применены экспериментальные и расчетные методы исследования.

В качестве базы исследования использованы объекты энергетических комплексов: Саранская ТЭЦ-2 ОАО «Мордовская генерирующая компания», ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», ТЭЦ-9 и ТЭЦ-11 ОАО «Мосэнерго».

Достоверность и обоснованность результатов обеспечены применением основополагающих положений теории турбулентных струй, теории звука, методов статистической обработки результатов исследований, согласованием

результатов расчетов, выполненных с использованием разработанного методического аппарата, с результатами экспериментов, проведенных на натурных объектах энергетических комплексов с применением современной измерительной аппаратуры и учетом требований нормативных документов и имеющихся рекомендаций.

Научная новизна и теоретическая значимость заключается в выявлении закономерностей образования шума от недорасширенных паровых струй объектов энергетических комплексов, в разработке методического аппарата расчета уровня и спектральных характеристик шума паровых выбросов энергетических комплексов, в применении для снижения шума паровых выбросов оригинальной конструкции глушителя, разработанной и запатентованной автором.

Реализация работы состоит в применении на практике разработанных методик расчета общего уровня и спектральных характеристик шума выбросов пара энергетических комплексов, в использовании выявленных закономерностей образования шума недорасширенными (неизобарическими) струями паровых выбросов для разработки и внедрения мероприятий по снижению шума на объектах энергетических комплексов, в разработке конкретных примеров использования результатов диссертационного исследования в практической работе для снижения шума от оборудования энергетических комплексов.

На защиту выносятся следующие положения: 1) результаты натурных измерений уровней шума выбросов пара на различном расстоянии от источников его возникновения на объектах энергетических комплексов в сравнении с допустимыми нормами; 2) результаты численного моделирования истечения недорасширенных паровых струй в атмосферу; 3) методика расчета общего уровня звуковой мощности выбросов пара; 4) методика расчета спектральных характеристик паровой недорасширенной струи; 5) схемы и результаты испытаний разработанной и запатентованной автором оригинальной конструкции глушителя шума выброса пара.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на одиннадцатой, двенадцатой и тринадцатой

Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА» (Москва 2005, 2006 и 2007 гг., Москва, ГОУВПО МЭИ (ТУ)), на научно-технической конференции с международным участием «СТРОИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА В XXI ВЕКЕ» (2006 г., Москва, НИИСФ), на научном семинаре кафедры котельных установок и экологии энергетики ГОУВПО МЭИ (ТУ).

Внедрение результатов. По результатам выполненной диссертации разработаны и внедрены глушители шума выброса пара на линии продувки пароперегревателя котла ТГМЕ-464 Саранской ТЭЦ-2 ОАО «Мордовская генерирующая компания», на выхлопном трубопроводе выброса насыщенного пара котла ОКГ-180 ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». При этом расчетная эффективность внедренных глушителей подтверждена результатами натурных акустических измерений при их функционировании. Спроектированы глушители шума конструкции МЭИ для выхлопных трубопроводов ГПК №3, 4 котла ст.№4 и для растопочной линии котлов ст.№4, №5 ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго».

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 7 печатных работах, в том числе в двух изданиях, рекомендованных перечнем ВАК.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, трех приложений.

В первой главе настоящей диссертационной работы представлены результаты акустических измерений выбросов пара в атмосферу на различном расстоянии от источника шума. В результате анализа шумовых характеристик различного оборудования энергетических комплексов установлено, что паровые выбросы являются наиболее интенсивными источниками шума, существенно влияющими на окружающий жилой район и производственную территорию. Показано, что уровни звука вблизи выбросов пара составляют более 137 дБА и превышают не только допустимый, но и максимально допустимый уровень звука вПОдБА.

Во второй главе проведен анализ теоретических и экспериментальных работ по излучению шума свободной турбулентной струей. Определены основные параметры истечений струй пара в атмосферу на энергетических комплексах. На основе результатов численного моделирования и проведенных экспериментов установлены структурные особенности паровой недорасширенной струи. Установлено, что шумообразование паровой недорасширенной струи обусловлено участком струи за изобарическим сечением.

Третья глава диссертации содержит сравнительный анализ существующих методик расчета уровня шума турбулентных струй с результатами измерений уровней шума недорасширенных струй пара. Выделены три основных подхода определения общего уровня звуковой мощности турбулентных струй. Показано, что существующие методы расчета достаточно сложны и не обеспечивают требуемую точность прогнозирования уровней шума недорасширенных струй выброса пара энергетических комплексов.

Впервые предложен новый метод расчета акустической мощности выброса пара, учитывающий шумообразование паровой недорасширенной струи. Разработана расчетная формула общего уровня звуковой мощности, полученная на основе предложенного метода, которая может быть использована в расчетах в широком диапазоне степеней нерасчетности струй пара. Результаты расчетов по предложенному методу хорошо соотносятся с результатами измерений.

Четвертая глава посвящена вопросам направленности излучения шума и его спектральных характеристик применительно к выбросам пара в атмосферу на энергетических комплексах. Из обзора известных данных установлено, что шум от недорасширенных струй пара излучается равномерно по всем направлениям. На основе уточненного механизма образования шума недорасширенной струей выведена формула расчета частоты максимума в спектре шума. Приведены октавные поправки к спектру звуковой мощности паровой струи, которые были получены автором при проведении экспериментов с использованием современной измерительной аппаратуры.

В пятой главе диссертации рассмотрены вопросы снижения шума выбросов пара на энергетических комплексах. Приводится обзор существующих глушителей, использующихся в настоящее время для снижения шума выбросов пара в Российской Федерации. Дается описание запатентованной диссертантом оригинальной конструкции глушителя, отмечается, что предложенная конструкция глушителя по показателю совершенства, находится среди лучших известных и зарубежных аналогов. Приведены результаты внедрения глушителей на Саранской ТЭЦ-2 ОАО «Мордовская генерирующая компания», ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат», а также приводится описание спроектированных глушителей для ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго».

Разработка глушителей осуществлялась в рамках хоздоговорных работ в составе научной группы лаборатории шумоглушения энергетического оборудования кафедры КУ и ЭЭ МЭИ (ТУ).

Автор выражает свою глубокую благодарность д.т.н., профессору кафедры КУ и ЭЭ МЭИ (ТУ) Тупову В.Б. за научное руководство и помощь при подготовке диссертации.

Автор благодарен персоналу ТЭЦ-11 ОАО «Мосэнерго» за предоставление возможности проведения экспериментов, коллективу кафедры КУ и ЭЭ МЭИ (ТУ) за замечания и советы, которые были учтены автором при выполнении работы, а также сотрудникам лаборатории шумоглушения энергетического оборудования н.с, к.т.н. Краснову В.И., н.с. Сейфельмлюковой Г.А. и м.н.с. Сёмину С.А. за всестороннюю помощь и поддержку в проведении исследований.

Подобные работы
Галас Иван Васильевич
Разработка, исследование и внедрение комплекса мероприятий по повышению экологической безопасности, эксплуатационной надежности экономичности оборудования ТЭС
Комов Александр Александрович
Исследование, разработка и оптимизация перспективных испарительных комплексов для водоподготовки и переработки сточных вод
Мелинова Людмила Валентиновна
Исследование, разработка и совершенствование термодистилляционных опреснительных установок для энерготехнологических комплексов
Магалимов Ильшат Вильевич
Разработка инструментария для прогноза потребления энергетических ресурсов в хозяйственном комплексе страны
Краснов Валерий Иванович
Разработка методов снижения шума от газовых трактов при модернизации водогрейных котлов типа ПТВМ на окружающий район
Ваулина Галина Анатольевна
Разработка методов тарифного регулирования в региональной электроэнергетической системе
Щеголькова Татьяна Михайловна
Разработка методов оценки последствий нарушений электроснабжения нефтеперерабатывающих предприятий
Дмитриева Юлия Ивановна
Разработка методов повышения эффективности региональной электроэнергетики
Тихонов Филипп Владимирович
Разработка методов выбора параметров асинхронного тягового двигателя с учетом теплового состояния обмоток
Киселев Владимир Владимирович
Разработка автоматизированных методов повышения безопасности и надежности трубопроводов энергообъектов и оптимизация режимов их работы

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net