АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ШУМА ПРИ РАБОТЕ ГОРЕЛОК И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЕГО СНИЖЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ НА КОМСОМОЛЬСКОГО-НА-АМУРЕ НПЗ) (1190035), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Техническая характеристика шумомеров

отечественных и зарубежных фирм

Таким образом, на предприятиях отрасли назрела необходимость приведения в соответствие нормируемых и фак­тических характеристик шума с использованием методов их измерения и возможности отечественной и зарубежной шумоизмерительной аппаратуры, позволяющей повысить эффективность работы инженерно-технических служб ох­раны труда НПЗ.

3 Горелочные устройства, их классификация по уровню создаваемого шума и результаты исследований

3.1 Классификация горелочных устройств

Трубчатые печи являются основным оборудованием технологических установок НПЗ, в составе которых эксплуатируются десятки тысяч горелочных устройств различной конструкции, являющихся источниками повышенного шума. Выбор оптимального типа горелки для трубчатой печи определяется факторами технологического, теплотехнического и экологического характера. Однако при проектировании недостаточно прорабатывается подбор горелочных устройств и схемы их размещения на печных агрегатах, а задачи снижения шума практически не принимаются во внимание.

Под рациональным режимом работы горелок имеются в виду такие условия эксплуатации, при которых достигается максимальный КПД и наименьшее вредное воздействие на окружающую среду с точки зрения уровня создаваемого шума [12].

Наиболее распространены системы классификации ГУ по способам подготовки смеси газа и воздуха: подачи газо-воздушной смеси; сжигания газа и форме факела; давлению газа и воздуха перед горелкой; теплоте сгорания газа, используемого в горелке; показателям аэродинамической структуры факелов, создаваемых горелками. При классификации учитываются также некоторые технические характеристики ГУ (номинальная относительная длина факела, шумовая характеристика горелок и др.) [6-8].

При этом определяющим является способ смешения сжигаемого газа с воздухом [9].

Первая группа. Газ и воздух, предварительно не смешиваясь, подаются в топку раздельными потоками. Этот принцип сжигания получил название диффузионного, а ГУ, работающие по данному методу — диффузионными.

Вторая группа. Горючий газ до сжигания предварительно перемешивается количеством воздуха, необходимым до полного его сгорания, в специальных смесителях, т.е. до поступления в топку. Принцип сжигания такой однородной газовоздушной смеси условно называется кинетическим, а горелки — кинетическими или инжекционными.

Третья группа. В зону горения поступает поток газовоздушной смеси, содержащий весь необходимый для горения воздух, но конструкция смесителя обеспечивает только самое грубое (молярное) смешение газа с воздухом, вследствие чего последующее смешение происходит одновременно с горением, т.е. в самом пламени. Такой принцип сжигания получил название смешанного или диффузионно-кинетического, а горелки — диффузионно-кинетическими.

Обследование парка ГУ ряда отечественных НПЗ показало, что 80% всех горелок — диффузионные, а остальные (—20%) являются ГУ кинетического и диффузионно-кинетического принципа горения [10-12].

Классификация ГУ по методу смешения газа с воздухом не исключает классификации дутьевых горелок в зависимости от способа подвода воздуха (рисунок 3.1) [9]:

• с простым тангенциальным подводом воздуха (Т);

• с улиточным тангенциальным подводом воздуха (У);

• с тангенциально-лопаточным подводом воздуха (TЛ);

• с аксиально-тангенциальным подводом воздуха (АТ);

• с аксиально-лопаточным подводом воздуха (А).

Рисунок 3.1 Классификация дутьевых газогорелочных

устройств в зависимости от типа завихрителя воздуха:

а - тангенциальный простой; б - тангенциальный улиточный;

в - тангенциально-лопаточный; г - аксиально-тангенциальный;

д - аксиально-лопаточный.

В отрасли еще недостаточно изучено влияние конструкции ГУ, метода сжигания топлива в горелке и способа подвода воздуха в нее на уровень создаваемого шума.

Следует добавить к приведенным классификациям ГУ группу характерных экологических признаков, одним из которых является уровень шума. В соответствии с этим все горелки по уровню создаваемого звукового давления разделяются на III категории, дБА [10]:

• I (малошумные) - До 80;

• II (шумные) - 81-100;

• III (особо шумные) - Более 100.

Данная классификация горелок, как показала изученная литература, наиболее точно отвечает экологическим требованиям, сформулированным в законодательных и нормативных документах [1;13]

К проектированию, конструированию и применению ГУ, работающих на газообразном и жидком топливе, предъявляются наряду с экологическими следующие технические требования:

• простота устройства, компактность, удобство и надежность в эксплуатации;

• обеспечение полноты сжигания топлива при малых избытках воздуха;

• устойчивая работа во всем диапазоне изменения расхода газа (горение должно быть без отрыва и проскока пламени);

• необходимость организации для каждого типа ГУ такого метода сжигания, при котором габаритные параметры факела наиболее соответствуют размерам топки и относительному расположению экранных поверхностей во избежании прямого контакта пламени с поверхностью труб;

• бесшумная работа ГУ (уровень звукового давления не превышает 80 дБА);

• горелки, работающие на газах с различной теплотой сгорания, должны иметь минимальное количество деталей, подлежащих замене при переходе на газ другого состава.

Процесс сжигания топлива в ГУ трубчатых печей сопровождается интенсивным шумом, имеющим довольно сложную физическую природу. В зависимости от происхождения различают [12]: 

• механический шум, возникающий в результате упругих деформаций и динамических процессов;

• аэродинамический шум, возникающий при движении газа, пара, жидкости при пульсации давления вследствие турбулентности при перемешивании потоков, движущихся с разными скоростями в свободных струях;

• термический шум или шум горения, являющийся результатом турбулизации потока и флуктуации плотности газов при горении, а также мгновенного изменения интенсивности выделения теплоты, приводящего к резкому повышению давления.

Как видно из таблицы 3.1, диапазон изменения фактических уровней шума достаточно большой (установленный норматив - 80дБА) и зависит от многих причин и факторов, анализ которых приведен ниже.

При работе ГУ возникает шум, источниками которого являются [12]:

• потоки рабочих сред (газ, воздух, газовоздушная смесь) в трактах горелки;

• зона горения (пламя горелки);

• поток продуктов горения в топке печи.

Таблица 3.1

Фактические уровни и характер шума при работе

ГУ технологических печей Комсомольского НПЗ

Возникающий шум частично поглощается элементами конструкции ГУ и топки печи. Кроме того, исследованиями установлено, что струи газа, выходящие из сопел ГУ, и воздуха в каналах горелки создают высокочастотный, так называемый аэродинамический шум. В свою очередь пламя, образуемое горелкой, и газообразные продукты сгорания, подвергаясь расширению и сжатию, при горении топлива создают низкочастотный шум, т. е. "гул" горения [12].

Уже по самой своей конструкции любая горелка представляет собой сосредоточение аэродинамических генераторов шума: струй, втекающих в каналы; закрученных потоков, создаваемых завихрителями (в дутьевых ГУ); обратных течений, образуемый стабилизаторами, и т. п. При этом, по данным, каждая струя генерирует шум, уровень которого пропорционален квадрату скорости ее выхода. Отсюда прогнозируются повышенные уровни создаваемого шума при работе газовых инжекционных горелок типа ГИК-2, ГГМ-5 и ГЭВК-500, применяемых в трубчатых печах НПЗ, что подтверждается результатами исследований [20,21]. Значительный по интенсивности и сложный по спектру создается закрученными завихрителями потоками. В результате этого камера сгорания ГУ даже без горения (при холодной продувке воздухом) создает шум, достигающий 70 дБ [14].

Наряду с аэродинамическим шумом горение само по себе также способно генерировать шум, прежде всего турбулентного пламени, имеющий широкополосный спектр. Шум, генерируемый турбулентным пламенем, возникает в основном в диапазоне частот 125—1000 Гц.

Некоторое влияние на частоту (400—500 Гц), при которой вырабатывается максимум энергии, оказывают различные конструктивные элементы горелки, а также условия ее эксплуатации. Шум горения обусловлен быстрым объемным расширением холодных реагирующих веществ по мере их сгорания и образования нагретых продуктов горения. Если локальная скорость объемного расширения постоянна, то пламя тихое (как в случае ламинарного горения), однако, если имеются флуктуации этой скорости, то генерируются звуковые волны (шум). Акустическая мощность подобного шума, называемого "гулом" горения.

Поскольку в большинстве промышленных ГУ исполь­зуется турбулентное горение газа, то его шум определяется скоростью, зависящей от степени предварительного смеше­ния газа и воздуха. В связи с этим уровень шума пламени кинетической горелки (типа ГИК-2) несколько выше, чем диффузионной (ГП-1), при той же тепловой мощности ГУ [2]. Это объясняется меньшей величиной скорости горения диффузионного факела, чем гомогенного кинетического пламени.

Кроме генерирования собственного шума пламя усили­вается аэродинамическим шумом, порожденным другими источниками, например, завихрением потока, связанным с его закруткой, шумом противотока и др.

Механизм шумообразования в процессе горения довольно сложен и мало изучен, наиболее существенными при анализе зависимостей уровней шума от различных фак­торов являются: скорость горения, расход газа и воздуха, турбулентность воздушного потока, конструкция и камеры сгорания, коэффициент избытка воздуха, вид сжигаемого топлива и др.

Обобщая полученные данные, можно сделать следую­щие выводы:

• чем больше расход воздуха, тем выше уровень при горе­нии;

• чем больше размеры пламени, тем выше уровень шума, при этом узкое длинное пламя дает более низкий шум, чем широкое, т. е. уменьшение уровня шума достигается изме­нением формы пламени;

• шум возникает при турбулентном горении, при лами­нарном практически отсутствует.

Проведенный анализ источников шума способствует ра­циональному выбору малошумных конструкций ГУ.

Характеристики

Список файлов ВКР