Автореферат (Разработка методов снижения шумового загрязнения окружающей среды газовоздушными трактами тягодутьевых машин ТЭС)

3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. В настоящее время все больше внимания уделяется борьбе с шумовым загрязнением окружающей среды, характерным для различныхэнергетических систем и комплексов.Особенно это актуально для энергетических комплексов, которые находятся вгородах. 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, которыеизлучают шум от тягодутьевых машин. Это во многих случаях является причинойпревышения санитарных норм по шуму.

Данный вопрос является актуальным всвязи с увеличением энергетических мощностей для обеспечения возрастающихпотребностей 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. Яблоник, А.И. Комкин, Г.А. Хорошев, Ю.И. Петров, Л.Беранек, М.Л. Муньял, Ф.П.

Мехель, 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 загрязненияокружающей 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 3D моделях с помощью специальной программы;- с помощью математического моделирования показано влияние размещенияступеней 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;4- 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, методовоценки финансово-экономической эффективности инвестиционных проектов, согласованностью полученных результатов с соответствующими теоретическимипредставлениями 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 многоступенчатыхглушителей 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-320-140ГМ)№№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 ТЭСот расположения ступени пластинчатого глушителя до, после и при одновременном размещении до и после прямого поворота.2. Результаты расчетов от энергетических объектов в окружающем районепри 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 безопасность5жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов», (г. Тольятти. 2013г.), на международной научной конференции «Актуальные вопросы строительнойфизики.

Энергосбережение. Надежность строительных конструкций и экологическая безопасность», посвящённые памяти академика РААСН Осипова Г.Л., (г.Москва. 2013 г.), на шестнадцатой, семнадцатой, восемнадцатой, девятнадцатой,двадцатой и двадцать первой Международных научно-технических конференцияхстудентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г.Москва, 2010- 2015 гг.), на научном семинаре и заседании кафедры «Инженернаяэкология и охрана труда» ФГБОУ ВПО НИУ «МЭИ» в 2013 г. и 2015 г.Публикации.

Материалы диссертации опубликованы в одиннадцати печатныхработах, 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, показанынаучная 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 примереобзора 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 нажизнедеятельность человека и окружающую среду и мерах, принимаемых для егоснижения.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 тягодутьевыхмашин. 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. Обоснованыосновные направления диссертационной работы.Во второй главе приводятся расчеты уровней звукового давления от шума,излучаемого газовоздушными трактами ТДМ на производственных зонах и окру-6жающем 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 такихвидов 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 международнымстандартом ISO 9613-2:1996, который аналогичен российскому ГОСТ 31295.22005. Расчет проводится по известной формуле:(1)L = Lw + Dc –A,где Lw – октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ; Dc – поправка, учитывающая направленность источника шума, дБ; А – затухание в октавной полосе частот при распространении звука от источника шума до расчетнойточки, дБ.Затухание А рассчитывается по формуле:(2)A = Adiv + Aatm + Agr + Abar + Amisc ,где Adiv – затухание из-за геометрической дивергенции, дБ; Aatm – затуханиеиз-за звукопоглощения атмосферой, дБ; Agr – затухание из-за влияния земли, дБ;Abar – затухание из-за экранирования, дБ; Amisc – затухание из-за влияния прочихэффектов, при распространении звука: через листву Afol; в промышленных зонахAsite;в жилых массивах Ahous.Проведены акустические расчеты на примере типичной ТЭЦ, характернойдля городов.

Для выполнения расчета смоделирована станция с двумя котламиТГМ-84 и тремя котлами БКЗ-320-140ГМ. На станции имеются паровые турбиныПТ-60/75-130/22, ПТ-70/80-130/13, ПТ-80/100-130/13. Подачу воздуха к котламосуществляют четыре дутьевых вентиляторов ВДН-24 и шесть ВДН-20. Эвакуация дымовых газов осуществляется четырьмя дымососами Д-21,5х2, четырьмядымососами ДН-21,5х2У и двумя ДН-24х2-0,62. При этом учитывалось, что шумот тягодутьевых машин излучается как от корпуса и от воздухозаборов дутьевыхвентиляторов, 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 уровней7шума 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 высотеразличных 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 постоянныхисточников шума, вклад которых в формование общего фона для территорийпредприятия и окружающего района может сильно отличаться. Показано, чтошум, излучаемый газовоздушными трактами тягодутьевых машин, является наиболее интенсивным источником шума ТЭЦ.абРис.1. Визуализация уровней звука в окружающем районе при различных режимах работы ТЭС для следующих случаев: а — в работе один котел; б — в работевсе котлы.Визуализированные акустические расчеты от оборудования ТЭЦ позволяютопределить зоны и территории, где имеет место превышение санитарных норм,необходимость мер по охране труда для территории ТЭС, так и меры по шумоглушению как на производственной территории, так и в окружающем районе.8Проведенное сравнение натурных и расчетных данных по данной программепоказывает удовлетворительную сходимость.

Расхождение натурных и расчетныхданных 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 томчисле в энергетике, отличаются размещением звукопоглощающего материала посечению канала, который защищается от выдувания перфорированных листом истеклотканью. 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.