流化風(fēng)機(jī)噪聲特性分析與降噪措施

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(1.中北大學(xué)，太原 030051；2.中北大學(xué) 朔州校區(qū)，山西 朔州 036000;3.山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 朔州 036800；4.山西大學(xué)，太原 030013)

0 引 言

改善火力發(fā)電企業(yè)職工的工作環(huán)境，除了傳統(tǒng)意義上防治粉塵、高溫、毒物、輻射外，噪聲污染防治也是工作重點之一[1-2]，引起電廠管理人員和科研人員的廣泛關(guān)注。目前，國內(nèi)外火電廠噪聲普遍嚴(yán)重超標(biāo)，分析其來源主要包括以下3個方面：一是汽輪發(fā)電機(jī)組，包括汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、勵磁機(jī)；二是電廠鍋爐等壓力容器的高壓噴射氣流；三是電廠輔機(jī)，主要包括磨煤機(jī)、風(fēng)機(jī)、除灰空壓機(jī)以及各類水泵等[3]。其中由風(fēng)機(jī)所引起的噪聲是火力發(fā)電廠最主要的噪聲源之一[4]，嚴(yán)重影響周圍環(huán)境以及運行人員的健康，有效地降低送風(fēng)系統(tǒng)的噪聲是火電廠急需解決的問題。然而，高壓流化風(fēng)機(jī)是循環(huán)流化床鍋爐的重要機(jī)組之一，也是循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐的重要區(qū)別標(biāo)志[5]。流化風(fēng)機(jī)噪聲是火力發(fā)電廠中較強(qiáng)的噪聲源之一，雖然對流化風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口已經(jīng)進(jìn)行了消聲處理，但是噪聲仍然嚴(yán)重超標(biāo)，高達(dá)110 dB(A)，造成環(huán)境污染，損傷人體聽覺，影響工人的身心健康，嚴(yán)重時會引起多種疾病[6]。因此，對流化風(fēng)機(jī)噪聲進(jìn)行分析、研究，并提出相應(yīng)的降噪措施十分必要。

文中以山西某煤矸石電廠300 MW CFB鍋爐所配5臺高壓流化風(fēng)機(jī)為研究對象，通過對流化風(fēng)機(jī)噪聲進(jìn)行現(xiàn)場測量、計算和詳細(xì)的頻譜特征分析，切實解決流化風(fēng)機(jī)房存在高噪聲的問題。

1 流化風(fēng)機(jī)噪聲測量及計算

1.1 噪聲測量及計算

(1)測量儀器

在這次噪聲測量所使用的儀器為杭州愛華儀器有限公司制造的AWA6228型多功能聲級計，選配倍頻程頻譜分析功能，該儀器精度等級為1級。符合 JJG188-2002《聲級計檢定規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求，且儀器每次測量前都進(jìn)行校準(zhǔn)。

(2)測量方法

噪聲測量參照GB/T 2888-1991《風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲測量方法》，在距風(fēng)機(jī)外殼、電動機(jī)1.0 m，離地高 1.5 m 處的一側(cè)共布置6個測點，在距窗和門1 m處，布置有2個測點。測量時流化風(fēng)機(jī)房門和窗戶都關(guān)閉，測點布置如圖1所示。測量在無雨、風(fēng)力< 4級的情況下，各點測量數(shù)據(jù)為1 min等效連續(xù)A聲級，同時進(jìn)行倍頻程頻譜分析。

圖1 測點布置圖

1#～6#點測量結(jié)果為目前流化風(fēng)機(jī)設(shè)備的噪聲值。7#測量點在流化風(fēng)機(jī)房外，離運行設(shè)備較遠(yuǎn)，且有機(jī)房起到屏障的作用。8#測量點兩米內(nèi)有定排擴(kuò)容器等設(shè)備在運行，因此，背景噪聲對測量結(jié)果的影響較大。因此，將7#測量點定為降噪效果參考點。

(3)計算原理

依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)《ISO3746》進(jìn)行計算[3]，其中聲壓級為：

(1)

(2)

式中：Z為矩形六面體的個數(shù)；bmax為最大寬度；hmax為最大高度；Li為第i個矩形六面體長度；bi為寬度；hi為高度。

(4)測量結(jié)果

測量結(jié)果見表1。5臺高壓流化風(fēng)機(jī)，按照3用2備的模式并聯(lián)提供，用調(diào)節(jié)擋板控制各設(shè)備風(fēng)量的分配。采用降低機(jī)組負(fù)荷的方法來達(dá)到測量背景噪聲的要求。由于背景噪聲與聲源運行測得的聲壓值之差在10 dB以上，故不用進(jìn)行修正。

表1 流化風(fēng)機(jī)噪聲單位：dB(A)

1.2 測量和計算結(jié)果分析

由式(1)和式(2)計算得到，流化風(fēng)機(jī)的表面聲壓級為97.75 dB(A)(其中，環(huán)境修正系數(shù)計算見表2)，應(yīng)為吸聲罩設(shè)計吸聲量的參考值，超過了國家規(guī)定的《企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》85 dB(A)。

由圖2表明，測量時發(fā)現(xiàn)運行的流化風(fēng)機(jī)噪聲級相當(dāng)高，噪聲呈現(xiàn)出明顯的寬頻特征。且噪聲頻率成分中對 A 聲級貢獻(xiàn)最大的有 250 Hz 和1 000 Hz。對風(fēng)機(jī)噪聲源進(jìn)行詳細(xì)分析，可推斷出，以250 Hz 為頻率中心的噪聲主要來源于風(fēng)機(jī)氣流噪聲，以1 000 Hz為頻率中心的噪聲主要源于電機(jī)的噪聲。同時發(fā)現(xiàn)，5#測點附近有稀油站和電纜線盒，故噪聲值偏大。此外，機(jī)房原有門窗不嚴(yán)密，存在漏聲，使得流化風(fēng)機(jī)房外噪聲值高達(dá)92.9 dB(A)。

圖2 流化風(fēng)機(jī)噪聲頻譜特性

2 降低流化風(fēng)機(jī)噪聲的措施

通過對設(shè)備噪聲特性進(jìn)行分析，針對流化風(fēng)機(jī)噪聲以低頻為主的特點，選用在流化風(fēng)機(jī)外加裝吸聲罩的方法對其進(jìn)行控制，配備通風(fēng)散熱系統(tǒng)，并選擇對低頻噪聲有較好吸收效果的材料作為吸聲罩填充材料。

2.1 吸聲罩外殼

吸聲罩設(shè)計為可拆卸的模塊式通風(fēng)吸聲罩，外殼采用3 mm的鋼板，在其與鋼梁連接處加裝橡膠密封條以降低吸聲罩振動幅度。整體結(jié)構(gòu)分解成六部分，每兩部分用螺栓固定，便于現(xiàn)場安裝和罩內(nèi)設(shè)備檢修。另外，為工作人員巡檢的需要，該吸聲罩配有四套雙開型隔聲門。為了檢測方便，在電動機(jī)端開設(shè)檢測孔，可以方便地開啟檢查線盒。此外，需在進(jìn)、排風(fēng)口安裝進(jìn)、排風(fēng)消聲器，消聲量為20 dB(A)。

表2 環(huán)境修正系數(shù)計算

2.2 阻尼層、吸聲襯里

采用4 mm自粘橡膠阻尼板[7]，抑制外殼振動，并且減少了吸聲罩的厚度，進(jìn)一步降低成本，減小占用空間，也便于安裝。

材料的隔音性與其質(zhì)量密度成正比，質(zhì)量密度越高，隔音效果越好[8]。選用80 mm的超細(xì)玻璃棉作為吸聲襯里，吸聲材料參數(shù)如文獻(xiàn)[9]所列。同時用孔網(wǎng)直徑為20 mm的菱形篩網(wǎng)對吸聲襯里進(jìn)行固定。

2.3 吸聲罩通風(fēng)設(shè)計

吸聲罩通風(fēng)設(shè)計如圖3所示。

(a)吸聲罩正視圖 (b)吸聲罩俯視圖圖3 吸聲罩示意圖

風(fēng)機(jī)隔音設(shè)計首先要考慮隔音，其次就是考慮通風(fēng)的需求[8]，流化風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量較大，可達(dá)590 m3/min。根據(jù)流化風(fēng)機(jī)通風(fēng)散熱及風(fēng)量的需求，選用強(qiáng)制進(jìn)風(fēng)-自然排風(fēng)的通風(fēng)模式，采用風(fēng)量為3 105 m3/h的軸流風(fēng)機(jī)。吸聲罩示意圖如圖3。按照公式(3)[10]確定散熱通風(fēng)量。

(3)

式中：Q為設(shè)備產(chǎn)生熱量，kJ/h；L為通風(fēng)量；ρ為氣體密度，kg/m3；c為氣體的比熱容，kJ/(kg·k)；t進(jìn)為進(jìn)氣溫度，℃；t排為排氣溫度。

3 降噪效果分析

流化風(fēng)機(jī)房內(nèi)風(fēng)機(jī)經(jīng)吸聲處理后，噪聲有了明顯的改善，從測量結(jié)果看出，A聲級降幅為13～18 dB(A)，低頻噪聲降噪量達(dá)到22 dB(A)，機(jī)房內(nèi)向外輻射的噪聲值降低了8.1 dB(A)。由計算結(jié)果顯示，加裝吸聲罩后的流化風(fēng)機(jī)的表面聲壓級為83.35 dB(A)，降噪14.4 dB(A)。降噪效果比較顯著，通風(fēng)散熱效果良好，達(dá)到了國家規(guī)定的《工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GBZ 1-2002。

4 結(jié) 論

通過該流化風(fēng)機(jī)噪聲的現(xiàn)場測量、計算和頻譜特征分析，得出如下結(jié)論：

(1)對流化風(fēng)機(jī)噪聲測量及計算做了具體闡述，并詳細(xì)給出環(huán)境修正系數(shù)的計算方法，使得更精確的計算出流化風(fēng)機(jī)的真實聲壓級，為降噪?yún)⒘刻峁┛茖W(xué)依據(jù)；

(2)文中采用密度為15 kg/m3，厚度為80 mm的超細(xì)玻璃棉作吸聲襯里，因其對低頻有更好的吸聲效果，進(jìn)一步降低了透射聲能；

(3)降噪時可在有限空間內(nèi)加裝模塊式吸聲罩，采用強(qiáng)制進(jìn)風(fēng)-自然排風(fēng)的通風(fēng)模式，使流化風(fēng)機(jī)噪聲降低14.4 dB(A)。

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