1 吹管噪声的危害

电站锅炉、汽轮机机组在整套启动以前,必须进行各系统的分部试运和调整试验工作,以保证机组的安全投产和经济可靠地运行。其中,对锅炉、汽轮机范围内的主蒸汽、再热蒸汽等管道系统进行蒸汽吹洗,以清除管系内部的杂物和锈垢,是一项不可缺少的重要工作。

锅炉、汽轮机范围内的管道系统吹管会引起高强度噪声,其声功率级很高,50~200mw机组的吹管噪声往往高达160db(a),300mw、600mw机组则高达170db(a)以上,是目前人为产生的较大噪声之一。电站机组吹管一般持续时间达数日甚至2周以上,污染范围广。吹管的高强度噪声频繁且具有突发性,不但干扰工厂的正常生产,还会影响居民生活,危害人们的身心健康。对健康的影响轻则造成烦噪、胸闷、注意力不集中等机体不适症状,重则导致心脑血管、神经系统及听力等方面的疾病。实施吹管的电厂周围也普遍存在高强度噪声污染,由此引起的索赔纠纷时有发生。某电厂曾发生因吹管突发噪声,致使老人惊吓死亡事件;今年华东某新建电厂又发生周围居民阻止电厂吹管并要求索赔的事件。吹管噪声的危害由此可见一斑,其治理已引起高度重视。

2 吹管消声器的阻力

吹管消声器作为电站锅炉、汽轮机组范围内主蒸汽、再热蒸汽等管道系统蒸汽吹洗的降噪设备,其本体直接与蒸汽吹洗的临时管道连接。吹洗蒸汽由临时管道最终进入消声器内,降低排放噪声,同时杂物和锈垢随高速汽流排出,较大物块可在吹管结束后由人工消除,消声器内积水由疏水阀门排出。正确设计的吹管消声器,在使用过程中应满足的先决条件是:必须确保不会影响机组管道系统的吹管效果。即:若吹管蒸汽流量为g,安装吹管消声器后,吹管蒸汽流量仍为g,从而保证吹管系数不变。

吹管系数=(吹管蒸汽流量2×吹管时蒸汽比容)/(额定负荷流量2×额定负荷时蒸汽比容) 一般认为,吹管消声器本身也为一个阻力元件,安装在蒸汽管道上,肯定会增加阻力,降低通流能力,进而降低吹管系数,影响吹管效果。这是一种误解。其原因主要在于:许多涉及管道阻力的文献书籍和标准规程中,一般着重阐述的是管道计算阻力的叠加和流量的变化,及二者之间的相互影响关系,即变截面管道中以当量阻力叠加后所引起的流量变化,而对蒸汽在变截面管道中的特殊流动情况则言之甚少。

在蒸汽由小截面管段流入大截面管段的过程中,大截面管段的内部压力设为p1,相应的滞止压力为p10;小截面管段内部压力设为p2,相应的滞止压力为p20。

整个变截面管道系统无疑存在着阻力。下面通过大、小2个管段中各自的压力变化和阻力系数的变化,讨论后续的大截面管段阻力对整个管道系统阻力及流量的影响。若大截面管段内的阻力较大,其内部的滞止压力p10也就较高;p10=p20时,是临界点,此时恰好处在临界状态;若p10继续增大,则大截面管段的阻力开始影响整个变截面管道系统,引起前者对后者的阻力叠加,汽流在小截面管段的末端出口处达不到音速状态(亚音速流动),压力曲线呈连续状态,管道系统的流量于是产生变化。

若大截面管段的有效通流截面足够大,并且蒸汽在通过小截面管段末端出口处,其流速达到“音速”(即达到临界状态),此时,压力曲线断开,不再呈连续状态,即有p10<p20,大截面(后续的)管段阻力不会影响前面小截面管段内p20的变化,整个变截面管道系统的流量仅取决于小截面管段,与其自身的阻力有关,而与大截面管段无关,大截面管段的阻力不会对整个变截面管道的流量造成影响。

根据流量连续方程和大截面管段的阻力,可以计算出大截面管段的压力。设计过程中,吹管消声器的有效通流截面远大于被吹洗管道系统的有效通流截面。通过10台吹管消声器在50~60mw机组上的成功运行表明,实践与上述的理论分析是一致的。

3 吹管消声器的流量确定

吹管消声器主要由进汽管、降压室、消声室和排汽室等构成。按照dl/t5047-955电力建设施工及验收技术规范(锅炉机组篇)6,进行蒸汽吹洗的临时管道,其通流截面积不得小于被吹洗管道的截面积,并力求短捷。吹管压力数值按规程取用,一般即可满足吹管系数大于1的要求。同时,吹管消声器的有效当量通径远远大于吹洗管道系统的通流内径,且其流量的取值能够与相应的吹管流量匹配,进而确保运行中,消声器的工作压力与吹洗管道出口压力处于“脱开”状态,不会降低管道流量,因此,也就不会影响吹管效果。

4 吹管消声器的性能特点

电站机组吹管,由于蒸汽流量大、流速高(达音速)、冲击性强、启停频繁、噪声强烈、吹洗蒸汽中带有杂质(杂物)等诸多复杂因素,因此要求消声器不但应具有可靠的运行安全性,还需具有较大的消声量和良好的通流能力,其有效排放面积不会被杂质阻塞而使消声器阻力升高,进而影响吹管效果。

新研制成功的吹管消声器,已经使上述难题得到解决。它的消声量达35db(a)以上,完全能够满足吹管蒸汽排放这一复杂工况的要求,具有国际先进水平。在国内50mw、100mw、125mw、300mw、600mw等机组的运行实践证明,吹管消声器的安装使用,不仅不会影响吹管效果,同时大大降低了吹管噪声的污染。这种吹管消声器主要由进汽管、降压装置、消声装置和排汽装置等构成。消声器的进汽管直接与临时吹洗管道的末端连接。吹管时,消声器直接置于平实地面,无需设置任何平台、支座,也不需强力固定。吹洗蒸汽经临时管道排入消声器内,经消声后,再排入大气,如图3所示。蒸汽中的锈垢、焊渣等颗粒状、片状易碎杂物,直接由消声器的排放装置吹出,散落面积仅在消声器周围20m范围内;较大固形物块若由消声器直接吹出,其速度如同出膛的子弹,很容易造成人身击伤事故,所以这一类的杂物在吹管结束后,直接由排污口清除。消声器内部的积水,由专门的疏水阀门排出。

5 结论

(1)吹管消声器的使用不仅不会影响吹管效果,还能缩短工期,使机组早投产、多发电。

(2)消除了高强度噪声对周围居民的严重危害,杜绝了由此引起的索赔纠纷。

(3)投入成本少,可重复使用,运行费用低廉,值得大力推广应用。