高炉干法除尘系统噪声控制技术.pdf

高炉干法除尘系统噪声控制技术 侯运升王笑鹏李昆顾深 中冶建筑研究总院有限公司， 北京 100088 摘要 高炉干法除尘系统主要噪声源为煤气调压阀组。在煤气调压阀组下游加装带整流栅的消声器， 解决了此类消声 器易被吹坏的问题， 振动也得到缓解。另外采用隔声罩和局部包扎， 可控制噪声。此项技术在鞍钢鲅鱼圈等厂应用， 消声器下游噪声降至 90 dB 以下。经过进一步开发， 研制成功了新型高炉煤气调压阀组与降噪减振成套装置， 可在不 加隔声罩的情况下， 使噪声达到国家标准。 关键词 整流栅; 消声器; 高炉煤气调压阀组 NOISE- CONTROL TECHNOLOGY OF DRY DEDUSTING SYSTEM FOR BLAST FURNACE GAS Hou YunshengWang XiaopengLi KunGu Shen Central Research Institute of Building and Construction Co. ，Ltd，MCC，Beijing 100088，China AbstractThe pressure-reyulating valve is the main noise source in dry dedusting system for BF gas. The problem that this kind of mufflers are destroyed easily by blowing was solved by inserting muffler including commutating hood in the downstream of the pressure-reyulating valve. The vibration is relaxed too. Besides，the noise can be controlled by using acoustic enclosure and local binding. This technology was used in Bayuquan Steel Plant of Anshan Iron and Steel Company and other steel plants; and the noise in the downstream of the muffler reduced to less than 90 dB. A new kind of whole set equipment including pressure-regulating valve of BF gas，noise control equipment and vibration controlequipment has been deveoped successfully by further exploritation. Its noise will be up to the national standard without acoustic enclosure. Keywordscommutationg hood;muffler;pressure-regulating valve of BF gas 0引言 随着冶金技术的发展和高炉生产工艺的改变， 现 在1 000 m3以上高炉逐渐采用干法除尘。干法除尘 工艺为高炉煤气进入重力除尘器， 再进入布袋除尘 器，再进入 TRT 发电机组或进入煤气调压阀组， 最后 进入煤气储藏柜或煤气管网。当 TRT 发电机组不工 作时， 煤气流过煤气调压阀组， 由于重力除尘器及布 袋除尘器等设备压降很低， 故此时压降几乎全部落在 煤气调压阀组上，煤气调压阀组产生极其强烈的 噪声。 此时采用在煤气调压阀组下游加装湿法除尘中 使用的阻性消声器不能奏效， 因为煤气调压阀组压降 过大导至气流冲击极强， 消声器内部吸声单元易被冲 破. 加装煤气调压阀组隔声罩及管道隔声包扎的效 果有限并且检修很不方便。此外强烈的气流冲击还 可能导致管道系统产生振动。噪声问题已成为干法 除尘在高炉上应用的障碍， 开发新的适用性好的噪声 控制产品已成为当务之急。 我公司经过多年试验研究， 开发了带整流栅的消 声器。并成功地应用到鞍钢鲅鱼圈、 承钢、 陕西龙钢 1 280 ～ 4 000 m3的高炉干法除尘系统中， 均取得了 良好的降噪减振效果且表现了绝对的安全可靠性。 1主要研究内容与试验 噪声的降低需要消声器、 隔声罩与隔声包扎共同 实现。消声器是研究的核心。 本研究中提出了整流栅的概念， 即消声器不再采 用单纯的消声片， 而是在消声片上游加装整流栅。一 方面气流通过整流栅后将不存在局部高速气流， 因此 下游消声片变得安全。另外整流栅本身可以设计成 具有一定压降的结构， 那么在总压降一定的情况下， 121 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 调压阀组的压降就可以降低使之发出的噪声和振动 随之减弱。不仅声源减弱， 同时为后续消声提供了 保证。 整流栅的结构形式是通过分析与试验确定的。 要保证整流栅能够有效的分散气流、 具有合适的消声 量， 同时压力损失又不致过大， 不影响高炉常压状态 下的煤气回收。我们设计了 28 种结构的整流栅， 通 过试验测量其消声量与压力损失。 试验气源采用空压机及储气罐， 将各部分压力控 制在与4 000 m3高炉实际运行的状况相同， 消声通道 中流速与实际情 况相同， 从 而 模 拟 高 炉 干 法 除 尘 系统。 通过试验研究， 选出了 1 种同心圆梳流板与多层 节流锥复合形式的整流栅， 试验表明 加装该整流栅 后， 消 声 片 上 游 截 面 的 最 大 流 速 由 原 来 的 超 过 100 m/s降至19 m/s。该整流栅的消声量为10. 5 dB、 阻力损失为36. 3 kPa。 考虑到整流栅有消声量， 我们将下游消声片缩 短。这样开发的消声器造价并不比在湿法除尘中应 用的消声器高。此消声器已形成系列产品。 2工程设计和应用 以鞍钢新 1 号高炉干法除尘系统噪声控制为例 进行叙述。 2. 1工艺参数 高炉干法除法系统工艺参数见表 1。 表 1高炉干法除尘系统工艺参数 项目 技术参数 常压高压 高炉炉容 /m34 000 介质高炉煤气 炉顶压力 /MPa0. 04 ≤0. 25 煤气标态流量 / m3h － 1 360 000645 000 消声器出口压力 /kPa1012. 9 消声器入口温度 /℃ 110160 消声器消声量 /dB ≥35 2. 2消声器的方案设计 采用试验优选的整流栅。其消声量为10. 5 dB。 实际气流温度及介质内容与试验有所不同， 即整流栅 入口气流密度不同， 经过折算， 阻力损失为45 kPa。 消声 器 整 体 消 声 量 要 求 ≥ 35 dB， 设 计 上 应 留 出 4. 5 dB的余量， 因此消声片部分的消声量应为29 dB。 消声片部分的消声量按式 1 计算 ΔL p2j ψ a0 2L/a 1 式中 ΔL p2j 倍频带消声量， dB; j 1、 2、 3、 8 对 应 着 中 心 频 率 为63，125， 250 Hz、 、 8 kHz 的倍频带; ψ a0 消声系数， 见表 2; L 消声片的有效长度， 假设为 6 m; a 消声通道宽度， a 0. 314 m。 常规下消声器入口管内声压级 Lp1j由设计院提 供， 见 表 2。算 得 消 声 片 部 分 的 消 声 量 ΔLp2j值 见 表 2。 进而算得消声片下游管内声压级 Lp4j值见表 2。 表 2消声器的声学计算 项目 以下倍频带内参数 /Hz 631252505001 0002 0004 0008 000 A 声级 LpAj/dB 常规下消声器入口管内声压级 Lp1j/dB 132140153161155148134133162. 7 有整流栅后消声器入口管内声压级 Lp2j/dB 127135148156150143129128157. 4 整流栅消声量 ΔLp1j/dB 00. 10. 51. 64. 49. 11515. 5 通地整流栅后声波的声压级 Lp3j/dB 127135148154146134114112152. 2 消声片消声系数 ψ /α00. 30. 60. 80. 91. 11. 01. 11. 1 消声片消声量 ΔLp2j/dB 1122303339363939 消声片下游管内声压级 ΔLp4j/dB 116113118121107987573118. 8 消声片下游管内 A 声级按式 2 计算 LpA4 10logΣ 8 j 1 10 Lpj4－ΔLpj 2 式中LpA4 消声片下游管内 A 声级， dB; Lpj4 消 声 片 下 游 管 内 声 压 级，dB;j 1、 2、 3、 8对应于中心频率为 63， 125， 250 Hz、 8 kHz 的倍频带; ΔL pj A 计权修正值， dB; j 1、 2、 3 、 8 对应值为 26. 2， 16. 1， 8. 6， 3. 2， 0，－ 1. 2，－ 1， 1. 1dB。 计算得 LpA4 118. 8 dB LpA3－ LpA4 33. 4 dB 221 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 可见假设 L 为 6 m 是正确的。最终设计 3 组消 声片。 消声器 压力损失为 ΔH ΔH1 ΔH4 ΔH5 ΔH 6， 其中 ΔH1为消声器出口变径段的压力损失; ΔH1 为消声片的压力损失; ΔH5为整流栅的压力损失; ΔH6 为消声器入口变径段的压力损失。各项计算如下 ΔH 1 ξ 1ρ1v1 2 /2 12. 5 Pa ΔH 4 3 ξ2 ξ3ρ4v2 2 /2 0. 5λρ1v2 2I/d e 258. 9 Pa ΔH 5 ξ 4ρ2v3 2 /2 44 946 Pa ΔH 6 ξ 5ρ2v4 2 /2 28. 6 Pa 求得 ΔH 45. 25 kPa. 计算结果表明， 消声器的压力损失既满足系统调 压要求又不影响高炉常压状态的煤气回收。 2. 3实施效果 鞍钢 鲅 鱼 圈 新 建 的 1 号 和 2 号 高 炉 均 为 4 000 m3炉容， 采用干湿两用除尘系统。在两座高炉 的煤气调压阀组下游均安装了我公司新开发的消声 器。投用后消声器下游噪声均低于 90 dB。使用半 年消声器均无损坏。在使用过程中未出现强烈振动。 高炉在常压状态煤气回收正常。 此系列消声器亦在承钢两座2 500 m3高炉及陕 西龙钢两座1 280 m3高炉干法除尘系统成功应用。 在承钢两座2 500 m3高炉干法除尘系统中还对调压 阀组加装了隔声罩。投用后消声器下游噪声均低于 93 dB。使用一年后消声器均无损坏。在使用过程中 未出现强烈振动。高炉在常压状态煤气回收正常。 3结语 1在消声器上游段增设整流栅可以使其下游气 流分布均匀， 从而保护其下游消声片不被吹坏。同时 整流栅还可降低振动。 2整流栅具有分压与抗性消声作用， 本身可以 降低调压阀组噪声。 3只要整流栅设计合理， 不仅在高炉正常生产 的状态下可以发挥其作用， 而且当高炉处于常压状态 时， 不会影响煤气的正常回收。 4本项研究虽然解决了高炉干法除尘系统噪声 控制难题， 但还存在一些缺憾。主要是隔声罩不受欢 迎， 它给调压阀组的检查、 维修和更换带来麻烦。本 公司在该项研究的基础上做了进一步开发， 研制成功 了新型高炉煤气调压阀组与降噪减振成套装置， 可在 不加隔声罩的情况下， 使噪声达到国家标准。 参考文献 ［ 1］ 赵松龄. 噪声的降低与隔离［M］ . 上海 同济大学出版社， 1989. ［ 2］ 方丹群. 噪声控制［M］ . 北京 北京出版社， 1986. ［ 3］ 陆耀庆. 实用供热空调设计手册［M］ . 北京 中国建筑工业出版 社， 1993. 作者通信处王笑鹏100088北京海淀区西土城路 33 号中冶建 筑研究总院有限公司 E- mailhb7604 126. com 2010 － 04 － 08 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 120 页 展是可行的。从发展低碳经济、 保护生态地球的角度 看， 钢厂异地搬迁并不是唯一和最好的选择， 根本出 路在于钢厂与城市成为价值趋向一致的共同体， 并通 过不懈努力实现和谐发展。 2 资源能源短缺和环境污染问题， 是钢厂与城 市发展能否相融的焦点。从太钢的实践看， 钢铁企业 完全可以创造出较高的资源能源利用水平和环境保 护水平， 融入城市的发展中。城市在规划发展的功能 区划和空间布局上要统筹兼顾， 考虑钢铁企业生存和 发展的空间， 实施资源、 环境容量的科学置换， 尽可能 使商业和住宅区向远离钢铁企业的区域发展， 最终实 现城市的发展目标， 3 钢铁企业在生产经营全过程中都要勇于承担 社会责任。那些己无较好资源依托、 对城市功能和城 市环境质量影响面大的城市钢厂， 逐步压缩产能， 适 时实施搬迁是获得健康发展的正确选择。而对那些 具有较大规模， 且技术装备先进、 产品附加值高， 有相 应的资源依托， 与城市相互依存度较高的重点钢铁企 业， 则应主要探索钢厂与城市和谐共生、 友好共赢的 发展道路， 站在战略高度， 自加压力， 积极推进转型发 展， 努力建设都市型钢厂。 参考文献 ［1 ］ 王萌， 苏艺. 钢铁工业节能减排技术及其在国内的应用［J］ . 环境工程， 2010，28 2 59- 62. 作者通信处郭俊才030003山西省太原市尖草坪 2 号太钢规划 发展部 E- mailguo570901 126. com 2010 － 08 － 29 收稿 321 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期