Акустическое воздействие мини-ТЭЦ с газопоршневыми и дизельными двигателями на окружающую среду

1

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Соснина Е.Н. 1 Маслеева О.В. 1 Пачурин Г.В. 1 Филатов Д.А. 1

---

1 ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева» В работе дана экологическая оценка возможных последствий на окружающую среду, жизнь и здоровье населения. Показано, что при решении выбора источника энергии необходимо учитывать не только экономические, но и экологические последствия возможного влияния объектов энергетики при строительстве и эксплуатации. Комбинированное производство энергии двух видов на мини–ТЭЦ способствуют гораздо более экологичному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии и тепловой энергии на котельных установках, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению общего экологического состояния окружающей среды. Интенсивное шумовое воздействие на организм человека нeблагоприятно влияет на протекание нервных процессов, способствует развитию утомления, изменениям в сердечно-сосудистой системе и появлению шумовой патологии, среди многообразных проявлений которой ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха. В работе рассмотрено воздействие мини-ТЭЦ с дизельными и газопоршнеыми двигателями мощностью 1000 кВт на окружающую среду. Установлено что, шум, создаваемый электростанцией, состоящей их 4 газопоршневых двигателей мощностью 1000 кВт, будет ниже допустимого для территории, непосредственно прилегающей к жилым домам. Поэтому специальных мероприятий по снижению шума не требуется. Статья в формате PDF 366 KB энергетикаэлектростанциидизельные двигателигазопоршневые двигателимини-ТЭЦшумтерритория жилых домовокружающая среда 1. Справочник по судовой акустике / под ред. А.Е. Колесникова. – Л.: Судостроение, 1978. – 504 с. 2. Борьба с шумом на производстве: справочник / Е.Я. Юдин, Л.А. Борисов, И.В. Горенштейн и др.; под общ. ред. Е.Я. Юдина. – М.: Машиностроение, 1985. – 400 с. 3. Боголепов, И. И. Строительная акустика / И.И. Боголепов; СПбГПУ; под науч. ред. В.Н. Козлова. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006. – 323 с. 4. СНиП 23.03.2003 «Защита от шума». 5. Маслеева О.В., Курагина Т.И., Пачурин Г.В., Конюхова Н.С. Оценка воздействия мини ТЭЦ с различными видами двигателей на окружающую среду / Качество жизни населения: монография. – Пенза, 2012. – С. 96–110.

Развитие мировой и российской энергетики требует решения проблемы экологической оценки возможных последствий на окружающую среду, жизнь и здоровье населения. Объекты энергетики по степени влияния на окружающую среду принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на биосферу. Поэтому при решении выбора источника энергии необходимо учитывать не только экономические, но и экологические последствия возможного влияния объектов энергетики при строительстве и эксплуатации.

Комбинированное производство энергии двух видов на мини–ТЭЦ способствуют гораздо более экологичному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии и тепловой энергии на котельных установках, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению общего экологического состояния окружающей среды.

Преимуществами когенерации являются: экономия топлива до 40 %, уменьшение потерь при передаче энергии, широкая сфера применения, возможность использования в качестве аварийных источников электроэнергии там, где не допускаются перебои в электроснабжении потребителей.

При эксплуатации мини-ТЭЦ происходит загрязнение атмосферного воздуха продуктами сгорания топлива, тепловое и акустическое загрязнение окружающей среды [1]. Интенсивное шумовое воздействие на организм человека нeблагоприятно влияет на протекание нервных процессов, способствует развитию утомления, изменениям в сердечно-сосудистой системе и появлению шумовой патологии, среди многообразных проявлений которой ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха.

В данной работе рассмотрено воздействие мини-ТЭЦ с дизельными и газопоршнеыми двигателями мощностью 1000 кВт на окружающую среду.

Двигатель является сложным источником акустического излучения, мощность которого определяется потоками звуковой энергии от нескольких различных источников. Источниками шума являются узлы и агрегаты двигателя, а также газодинамические процессы, происходящие в системах и топливной аппаратуре [2]. По укрупненной классификации источники шума, производимого двигателем внутреннего сгорания, складываются из:

1) акустического излучения аэродинамического происхождения;

2) шума, вызываемого механическими колебаниями наружных поверхностей двигателя.

Шумы аэродинамического происхождения связаны с системой турбонаддува и непосредственно с всасыванием и выпуском. Причинами шума газодинамического (гидравлического) происхождения являются возмущения, проявляющиеся при движении газообразной и жидкой сред в проточных частях механизмов и трубопроводах, при обтекании тел и сгорании топлива. В окружающую среду шум передается в виде вибраций и колебаний наружных поверхностей двигателя, колебаний воздуха на впуске и выпуске.

Шум механического происхождения возникает вследствие неуравновешенности вращающихся частей механизмов и устройств, наличия сил инерции и моментов этих сил, соударении деталей в подвижных сочлeнениях кривошипно-шатунного механизма, в системе газораспределения и в элементах топливоподающей аппаратуры; резкое возрастание сил от действия газов на основные детали двигателя, возникающие при процессе сгорания.

Дизельные мини-ТЭЦ

Для оценки шумового воздействия дизельной установкой мощностью 1000 кВт необходимо произвести расчет уровня звукового давления на территории, прилегающей к зданию.

Дизельная установка размещена в здании, имеющем размеры 10×16×5 м. Стены выполнены в один кирпич.

Согласно каталогу технических данных дизельные электроагрегатов номинальной мощностью 500–1000 кВт создают уровень звукового давления 102 дБА.

Расчет шума выполняли в соответствии со СНиП 23.03.2003 «Защита от шума» [3–5]. Рассчитаем шум у стены здания.

Октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках внутри здания при работе одного источника шума определяли по формуле:

(1)

где Lw – октавный уровень звуковой мощности, дБ; χ – коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля; Ф – фактор направленности источника шума; Ω – прострaнcтвенный угол излучения источника, рад; r – расстояние от акустического центра источника шума до расчетной точки, м; k – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении; В – акустическая постоянная помещения, м2.

Акустическая постоянная помещения:

(2)

где αcp – средний коэффициент звукопоглощения; А – эквивалентная площадь звукопоглощения, м2.

Эквивалентная площадь звукопоглощения:

(3)

где αi – коэффициент звукопоглощения i-й поверхности; Si – площадь i-й поверхности,м2.

Для расчета приняты следующие значения:

Lw = 102 дБА, χ = 2; Ф = 1; Ω = 2π рад; r = 4 м; k = 1,25; αcp = 0,15; S = 260 м2; А = 39 м2; В = 45,9 м2.

Величина шума внутри здания составляет: L = 91,5 дБА.

Уровень звуковой мощности шума Lпр, дБ, прошедшей через ограждение на территорию рассчитывается по формуле:

(4)

где Li – уровень звуковой мощности источника, дБА; Вш – акустическая постоянная помещения с источником (источниками) шума, м2; k – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении; S – площадь ограждения, м2; R – изоляция воздушного шума ограждением, дБА.

Для расчета шума, прошедшего через стену, приняты следующие значения:

Lw = 91,5 дБА, Вш = 45,9 м2, k = 1,25; S = 80 м2, R = 54 дБ уменьшение шума стеной в один кирпич.

В результате расчета получается, что величина шума с наружной стороны здания составляет Lпр = 36,8 дБА.

Допустимые уровни шума на территории около домов согласно СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» приведены в таблице.

Допустимые уровни шума

Назначение территорий	Время суток, ч	Уровни звука и эквивалентные уровни звука (в дБА)
Территории, непосредственно прилегающие к жилым зданиям, домам отдыха, домам-интернатам для престарелых и инвалидов	7.00–23.00	55
	23.00–7.00	45

Таким образом, шум, создаваемый дизельной установкой, будет ниже допустимого для территории, непосредственно прилегающей к жилым домам. Поэтому специальных мероприятий по снижению шума не требуется.

Газопоршневые мини-ТЭЦ

Для оценки шумового воздействия электростанции, состоящей их 4 газопоршневых двигателей мощностью 1000 кВт, необходимо произвести расчет уровня звукового давления на территории, прилегающей к зданию.

Электростанция размещена в здании, имеющем размеры 30×16×6 м. Стены выполнены в один кирпич.

Согласно каталогу технических данных электроагрегат номинальной мощностью 1000кВт создает уровень звукового давления 99 дБА.

Акустический расчет уровня звукового давления L, дБ, в помещении с несколькими источниками шума:

(5)

где Lw – октавный уровень звуковой мощности, дБ; χ – коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля; Ф – фактор направленности источника шума; Ω – прострaнcтвенный угол излучения источника, рад; r – расстояние от акустического центра источника шума до расчетной точки, м; k – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении; В – акустическая постоянная помещения, м2.

Для расчета приняты следующие значения:

Lw = 99 дБА, χ = 2; Ф = 1; Ω = 2π рад; r = 1 м; k = 1,25; αcp = 0,15; S = 1032 м2; А = 154,8 м2; В = 182,12 м2.

Величина шума внутри здания составляет: L = 98,86 дБА.

Для расчета шума, прошедшего через стену, приняты следующие значения:

L = 98,86 дБА, Вш = 182,12 м2, k = 1,25; Sогр = 180 м2, R = 54 дБ уменьшение шума стеной в один кирпич.

В результате расчета получается, что величина шума с наружной стороны здания составляет Lпр = 43,9 дБА.

Таким образом, шум, создаваемый электростанцией, состоящей их 4 газопоршневых двигателей мощностью 1000 кВт, будет ниже допустимого для территории, непосредственно прилегающей к жилым домам. Поэтому специальных мероприятий по снижению шума не требуется.

---