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焙烧炉除尘系统的噪声治理 王 东 沈恒根 梁 珍 东华大学环境科学与工程学院, 上海 201620 摘要 对某铝业公司焙烧炉除尘系统风机噪声和排气噪声进行治理, 研究了风机噪声和排气噪声产生的原因和特点, 提出了噪声控制方案, 采用了风机出口管道安装消声器、针对排气噪声扩散在烟囱出口安装排气消声器、对排气烟囱 管道支撑设置减振垫等措施, 通过治理使该炉环境噪声影响得到有效控制。 经环保部门监测, 达到国家有关噪声标准 要求。 关键词 焙烧炉除尘系统; 噪声; 风机消声; 排气消声 NOISE CONTROL OF DEDUSTING SYSTEM OF ROASTER Wang Dong Shen Henggen Liang Zhen College of Environment Science noise; fan muffler; exhaust muffler 0 引言 某铝业公司氧化铝生产系统采用 2 台气态悬浮 焙烧炉 ,使用天然气焙烧氧化铝, 旋风预热分离器排 放的尾气经电除尘器净化后采用高架烟囱排放。除 尘系统动力来源于配套的高压头风机, 气流由烟囱引 到70 m高空排放。经分析, 除尘系统噪声源主要有风 机噪声、 电动机噪声 、 管道振动产生的噪声、 烟囱排气 产生的噪声、 罗茨风机噪声等 。按照国家噪声标准要 求,测得其厂界噪声超标 ,需要进行噪声治理 。 1 噪声源及其控制措施 1. 1 工艺流程 焙烧炉烟气处理工艺流程如图 1。氧化铝生产 系统采用 2台1 350 t d气态悬浮焙烧炉 , 燃料使用天 然气 。尾气采用 2 级净化, 第 1级为工艺回收用的旋 风除尘器, 第 2 级采用板式电除尘器 ,回收的氧化铝 粉尘, 全部返回工艺系统。净化后尾气经高70 m、内 径为1. 9 m的烟囱排放。 1. 2 噪声标准及监测结果 该厂处于生活工业混杂区 ,噪声污染对人们生活 影响较大。执行 GB12348-90工业企业厂界噪声标 准中 Ⅱ类标准和GB3096- 93城市区域环境噪声标 准中 Ⅱ类标准 ,标准要求见表 1。 焙烧炉 废气 风管除尘系统 排放烟囱风管风机 图 1 除尘工艺流程 表 1 噪声评价标准dB 名称昼间夜间 厂界噪声Ⅱ类≤60≤50 环境噪声Ⅱ类≤60≤50 环境监测点布置见图2,未改造前监测结果见表2。 由表 2 可以看出 , 该公司生产厂界的噪声情况 为 厂界 昼间、夜间噪声的最大 值分别为64. 1和 63. 9 dB ,均超过国家标准要求。 1. 3 主要噪声源分析 经现场调查分析 ,噪声超标主要是由于焙烧炉风 机、 罗茨风机和排气噪声引起 ,具体体现在以下方面 91 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 图 2 环境监测点布置图 表 2 厂界噪声监测结果一览表dB 昼间 Leq 测点位置第 1 次第 2 次 夜间 Leq 测点位置第1 次第 2 次 156. 354. 2155 . 957. 0 254. 953. 8254 . 256. 0 352. 053. 8354 . 255. 4 453. 653. 5453 . 453. 4 552. 452. 5553 . 352. 2 6 54. 854. 8 6 56 . 355. 1 7 57. 857. 8 7 58 . 657. 9 8 60. 860. 6 8 61 . 560. 9 9 63. 763. 5 9 64 . 163. 9 10 61. 463. 3 10 61 . 263. 1 1160. 461. 11160 . 860. 5 1258. 258. 41258 . 658. 2 标准值60标准值50 1 焙烧炉除尘系统风机采用高压风机 ,风机虽然 采取了防振动措施 ,但对风机气流噪声未进行处理; 电机采用同步风机风冷却 ,同步风机噪声未做消声处 理; 烟囱排气口气流速度过大 ,除传递系统噪声外 ,自 身产生噪声也较大。 2 焙烧炉用 3 台罗茨鼓风机压送空气 ,开放式布 置。罗茨鼓风机是一种回转式压缩机, 依靠两转子的 相互啮合推移汽缸容积内气体在排气腔达到升压的 目的 。罗茨鼓风机的噪声有两部分 一是空气动力噪 声,由周期性进排气噪声 、 涡流噪声及旋转噪声组成; 二是机械噪声, 由轴承噪声、 齿轮噪声、旋转部件不平 衡以及管路振动噪声组成 。虽然罗茨风机进气采取 了消声处理措施 ,但风机运行时产生强烈振动, 机械 噪声较大。 3 排气烟囱管道由于高速气流冲击产生噪声 ,管 道采用刚性连接 ,振动传递噪声,引起共振; 管道外无 隔声材料, 管道表面辐射噪声 。 1. 4 噪声控制方案 针对该工艺过程的噪声情况,对各工艺部位采用 了相应的噪声治理措施。 1 风机降噪 在风机出口安装风机消声器, 风机 出口与消声器连接。安装支撑框架 ,固定消声器, 框 架设置土建基础 。将管道斜管割开提升 ,在消声器上 部连接,焊接安装在原烟囱上 。在风机电机风冷机进 口加装消声器, 消除风冷机的气流噪声。 2 罗茨风机降噪 把焙烧炉罗茨风机移植安装电 除尘器罗茨风机空间附近 ,集中安装罗茨风机噪声隔 声消声房。 3 排气烟囱降噪 现场加固烟囱框架 ,加装减震 圈。在烟囱出口安装排气消声器,消除烟囱出口的气 流噪声。 2 主要噪声控制设备 2. 1 风机消声器 焙烧炉除尘系统风机为大风量离心风机 ,风机参 数如表3 所示 。依据GB T2888- 91风机和罗茨风机 噪声测量方法操作规定 ,现场测得风机进气口位置 1 m处的噪声为105 dB 。风机频谱如表 4 所示 。离心 通风机的基频落在倍频带中心频率 250～ 500 Hz内, 重要频 带 为 250 ～ 4 000 Hz, 其 峰 值 在 500 Hz 和 1 000 Hz处, 呈宽频带噪声。根据 NR85 曲线, 消声量 要大于15 dB。 表 3 风机参数 功率 kW 转速 rmin- 1风量 m3h- 1 全压 Pa 1 0001 490270 00011 000 表 4 风机频谱 测点 位置 A 声级 dB 倍频带中心频率 Hz 631252505001 0002 000 4 0008 000 轴向1 m105989798103103989181 风机噪声源主要有四部分 进气口和排气口的空 气动力学噪声; 机壳 、 管路 、 电动机轴承等辐射的机械 性噪声 ; 电动机的电磁噪声 ; 风机振动通过基础辐射 的固体声。控制风机的空气动力性噪声的最有效措 施是在风机进、出气口安装消声器。 92 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 由于风机风量为270 000 m 3 h, 进出口风管直径 为1. 9 m的粗管道,为防止高频失效 ,必须采用多通道 形式 。选择阻抗复合式消声器 ,通道周围衬有吸声材 料,主要用来消除中、高频噪声 。消声器结构如图 3 所示, 为防止压力损失增加, 消声器直径为3. 0 m, 两 端做成渐变状。通道形式采用圆形 , 直径为270 mm, 共65 个, 环状排列 。消声器内壁均为穿孔镀锌钢板, 孔率为 15, 内衬玻璃棉 。消声器是由几个直管式 消声器并联组成的, 每个小管道的消声量就代表整个 消声器的消声量 。其消声量可用式 1 近似计算 ΔL α0P S L 1 式中 ΔL 为消声量, dB ; α 0 为与材料吸声系数 α0 有关的吸声系数 ; P 为通道截面的周长,m ; S 为通道 截面的面积,m 2 ; L 为消声器的有效长度,m 。经计算 该消声器的估算消声量为19 dB。 图 3 风机消声器结构简图 2. 2 排气消声器 由于排气管排气口距离地面为70 m,消声器需要 安装在70 m上的排气管的顶端,因此要求一次安装成 功,不允许调试修改 。另外排气消声器同样要满足较 大的排风量要求 ,适用排气温度 150～ 250 ℃, 排风量 为270 000 m 3 h ,满足排风速度为 20 ～ 30 m s,并具防 尘耐湿性能 。经测量 ,70 m处排气口声源显示中频 250～ 500 Hz 的频谱特性, 消声量要求大于10 dB, 故设计了如图 4 所示的大风量排风消声器 ,圆形消声 器外径2. 5 m ,有效长度2. 5 m ,内设 4 个阻性消声片, 有5 个排气通道, 主通道净宽为320 mm消声器内设 2 mm厚十字形中隔板 ,以提高整体刚度, 消声器内壁 及消声片两面均为穿孔镀锌钢板 ,孔率为 15,内衬 玻璃棉 。原排气管截面为2. 83 m 2 , 消声器通道总面 积为3. 52 m 2 , 气流流速比原排气流速小 。 风机出口排气管道为70 m长竖直管道 ,管道由于 高速气流冲击产生噪声 。在管道与钢支架结构之间 加隔振材料或隔振器 ,以隔绝或减弱管道振动能量的 传递 。 图 4 排气消声器结构简图 2. 3 隔声房 如前所述,焙烧区有两台焙烧炉 , 每台焙烧炉有 罗茨风机 3 台, 罗茨风机的噪声强度与风机的流量、 转速 、 压力有关 。流量越大, 转速越快 ,压力越高, 噪 声也就越强 。其频谱具有宽阔的连续性, 在低、中频 段有峰值, 导致周围几十米范围内的噪声会严重超过 国家噪声控制标准 ,同时 ,由于该设备在安装时没有 铺设减震垫和设置防振沟 ,在罗茨鼓风机运行时产生 强烈的震动 ,尤其是多台设备运行时, 控制室内震感 强烈 。 由于 3台罗茨风机开放布置, 没有设置风机房。 改造中把罗茨风机移植安装在电除尘器罗茨风机空 间附近,集中安装罗茨风机噪声隔声消声房。隔声间 用24 cm实心砖砌成 ,两面抹灰, 门窗均按照隔声防噪 要求设计。 隔声间的实际隔声量由式 2 计算 R实 R 10 lg α S总 S墙 2 式中 R实为隔声间的实际隔声量 ,dB; R 为各构件的 平均隔声量 ; α 为隔声间平均吸声系数; S总为隔墙面 积,m 2 ; S墙为隔声间的透射面积 ,m 2 。 由上式可以看出, 隔声间采取隔声处理, 可提高 隔声间的实际隔声量 。经过技术比较分析 , 查阅相 关专业技术资料 ,决定采用超细玻璃棉加金属网的吸 声结构 ,吸声层为5 cm。同时为保持现场整洁美观, 隔声墙外抹油漆, 并根据设备点检和检修需要内设 93 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 自控照明。在施工过程中, 砖缝与灰缝饱满 ,混凝砂 浆捣实 ,防止出现孔洞和缝隙, 提高隔声间的隔声效 果。为了使隔声门关闭严密 , 在门上设有加压关闭 装置 。 3 工程效果 厂界噪声有关监测数据见表 5。 表 5 厂界噪声复测结果dB 昼间 Leq 测点位置第 1 次第 2 次 夜间 Leq 测点位置第1 次第 2 次 151. 752. 9149 . 648. 5 2 52. 652. 2 2 49 . 749. 6 3 51. 452. 2 3 48 . 649. 1 4 52. 252. 3 4 49 . 249. 6 5 50. 049. 5 5 48 . 147. 4 647. 847. 8646 . 046. 3 747. 148. 1745 . 345. 5 847. 247. 8846 . 246. 5 950. 150. 6948 . 149. 0 10 52. 452. 7 10 49 . 449. 8 标准值60标准值50 复测结果表明, 厂界昼间噪声监测值为 47. 1～ 52. 9 dB ,夜间噪声监测值为 45. 3～ 49. 8 dB。敏感点 昼间噪声监测值为 51. 9 ～ 53. 5 dB, 夜间噪声监测值 为49. 0～ 49. 5 dB, 均达到国家标准要求。 现场实际感觉结果表明, 除尘系统风机噪声特别 是出风口噪声明显下降 。解决了厂办公区的噪音污 染问题,消除了对厂界周围居民区的环境噪声污染, 达到了降低噪声污染的目的。 参考文献 [ 1] GB T2888- 91, 风机和罗茨风机噪声测量方法[ S] . [ 2] 马大猷. 噪声控制学[ M] . 北京 科学出版社, 1987. [ 3] 周新祥. 噪声控制技术及其新进展[ M] . 北京 冶金工业出版社, 2007. [ 4] 施抒伟, 柯瑞荣. 罗茨风机房噪声综合治理[ J] . 环境工程. 1999, 17 5 42 -44. [ 5] 陈烈增. 离心风机的噪声与控制[ J] . 通风除尘与气力输送. 2004 4 14 -15. 作者通信处 沈恒根 201620 上海市松江区人民北路 2999 号 东 华大学环境学院 3145室 电话 021 67792513 E -mail shenhg 126. com,wangdong990838163 . com 2009- 01-05 收稿 上接第 90页 系统漏风因素, 经计算风量约为50 000 m 3 h。 引风机风压 ΔP0的确定根据相关公式计算 [ 3] , 经计算得风压 ΔP02 628. 8 Pa 。 所需电动机的功率 N 根据相关公式计算 [ 3] , 经 计算得 N 57. 6 kW。 根据上 述计算结果选用的离心风机为 4 -72- №12C , 风量为53 800 m 3 h , 全风压为2 716 Pa, 配用 电机 Y280S-4 型,转数1 120 r min, 电机功率 75 kW。 5 改造工程运行结果 改造工程自 2007 年初竣工以来, 系统稳定,运行 良好, 车间、厂区内工作环境已得到较好改善。经环 保部门监测 ,烟气排放粉尘浓度为 10 ～ 25 mg m 3 , 岗 位粉尘浓度为 5～ 10 mg m 3 ,均达到国家排放标准 ,整 个系统的除尘效率达 99以上 , 各项指标均符合设 计要求。现在该车间工作的人员不仅工作开心,更重 要的是排污收费减少、治理粉尘还可赚钱 ,个人收入 增加 ,获得了实惠,达到社会、工厂、个人和谐统一 。 6 结束语 通过采用折叠式集气罩、简易通风槽与低压长袋 脉冲袋式除尘器技术来改造原来电弧炉烟气净化系 统,获得成功,经过一年来的运行 , 系统可靠 ,治理效 果良好 ,各项指标达到了设计要求, 实践表明折叠式 集气罩可用于在使用场地受到限制情况下收集烟气。 参考文献 [ 1] 国家环保局. 钢铁工业废气治理[ M] . 北京 中国环境科学出 版社, 1992. [ 2] 张殿印, 王纯. 除尘器手册[ M] . 北京 化学工业出版社, 2005. [ 3] 郝吉明, 马广大. 大气污染控制工程[ M] . 二版. 北京 高等教 育出版社, 2002. 作者通信处 张顺喜 430023 武汉工业学院化学与环境工程系 E -mail shunxizhang 163. com 2009- 02-16 收稿 94 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期