100 t電爐冶煉噪聲控制技術(shù)

談 春，李 黎，何春來(lái)

（1.重慶賽迪施工圖審查咨詢有限公司，重慶400013；2.國(guó)家鋼鐵冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心，重慶401122）

100 t電爐冶煉噪聲控制技術(shù)

談 春1，李 黎2，何春來(lái)2

（1.重慶賽迪施工圖審查咨詢有限公司，重慶400013；2.國(guó)家鋼鐵冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心，重慶401122）

國(guó)內(nèi)某電爐車間的電爐引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的噪聲控制技術(shù)，但實(shí)際噪聲值無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)研究了滿足設(shè)計(jì)要求情況下的噪聲分布情況，即設(shè)計(jì)噪聲值，對(duì)比實(shí)際噪聲分布情況，分析施工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，采用了電爐煉鋼車間內(nèi)噪聲控制的有效措施并取得了較好的效果。

聲學(xué)；噪聲控制；電爐煉鋼；設(shè)計(jì)噪聲值；實(shí)測(cè)噪聲值

1.1 “狗窩”結(jié)構(gòu)概述

該電爐采用全封閉“狗窩”形式的隔聲罩來(lái)減少爐體噪聲向周圍的輻射，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。其中：

1)面1為加料門(mén)，帶加料小門(mén)，其結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)隔音合成板；

2)面2為加料門(mén)，其結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)隔音合成板；

3)面3為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻；

4)面4為鋼結(jié)構(gòu)隔音合成板，面上開(kāi)孔為四孔排煙管道出口；

5)面5為鋼結(jié)構(gòu)隔音合成板，面上開(kāi)孔為除塵管道出口。

圖1 隔聲罩結(jié)構(gòu)示意圖

6)面6為混凝土結(jié)構(gòu)地面。

電爐煉鋼主要工藝流程如下[1]：

面1加料門(mén)開(kāi)啟，加廢鋼、兌鐵水——面1加料門(mén)關(guān)閉，開(kāi)始通電——通電結(jié)束，面1加料小門(mén)開(kāi)啟，取樣——加料小門(mén)關(guān)閉，兌鐵水門(mén)打開(kāi)，兌鐵水，兌鐵水門(mén)關(guān)閉，開(kāi)始通電——通電結(jié)束，加料小門(mén)開(kāi)啟，取樣——取樣結(jié)束，加料小門(mén)關(guān)閉——出鋼門(mén)打開(kāi)，出鋼——出鋼終了，一爐鋼冶煉結(jié)束。

冶煉過(guò)程中，“狗窩”各面開(kāi)啟時(shí)間較短，持續(xù)1 min～3 min，一爐鋼冶煉完成需50 m in左右。

噪聲主要集中在第二次加鐵水之前的穿井期，該時(shí)期噪聲值達(dá)125 dB；第二次加鐵水之后為熔融期，噪聲值約為113 dB。

1.2 “狗窩”隔聲罩的隔聲特性

按照國(guó)外圖紙的設(shè)計(jì)要求，計(jì)算得“狗窩”結(jié)構(gòu)各個(gè)面的隔聲量[2—4]，匯總結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 隔聲罩各面結(jié)構(gòu)及隔聲特性

按照組合構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，得隔聲罩的隔聲量為46.5 dB。即：按照國(guó)外圖紙的設(shè)計(jì)要求，隔聲罩的隔聲量在理論上應(yīng)為46.5 dB。

冶煉過(guò)程中需要取樣，此時(shí)加料小門(mén)開(kāi)啟，此時(shí)該結(jié)構(gòu)的隔聲量為0，計(jì)算得，隔聲罩隔聲量降為20 dB。

下文將分別考慮隔聲罩所有構(gòu)件關(guān)閉時(shí)的噪聲分布，以及取樣時(shí)（該過(guò)程持續(xù)約1 m in），加料小門(mén)開(kāi)啟的噪聲分布情況。

該電爐隔聲罩距電爐中心距10 m，計(jì)電爐聲源噪聲為125 dB，下面分別計(jì)算隔聲罩內(nèi)（距聲源距離＜10 m），和隔聲罩外（距聲源距離＞10 m）的噪聲值[2—4]：

隔聲罩內(nèi)：（距聲源距離0 m～10 m）

注：隔聲罩內(nèi)，噪聲源噪聲僅經(jīng)過(guò)自然衰減。

隔聲罩外：（距聲源距離10 m～50 m）

注：隔聲罩外噪聲計(jì)算結(jié)果為自然衰減與隔聲罩降噪量的疊加。

式中

L——任一點(diǎn)聲壓級(jí)，dB；

L0——基準(zhǔn)點(diǎn)的聲壓級(jí)，距聲源中心距1 m，dB；

ΔL——噪聲在傳播過(guò)程中，因距離產(chǎn)生的自然衰減量，dB；

r——距聲源中心距，m；

r0——基準(zhǔn)點(diǎn)距聲源中心距，r0=1 m；

IL——隔聲罩的降噪量，dB。

代入計(jì)算得電爐噪聲值分布特性，見(jiàn)表2，表中分別羅列了設(shè)置隔聲罩后加料小門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的噪聲分布特性，同時(shí)列出噪聲自由傳播情況下的噪聲分布特性作為對(duì)比。

表2 噪聲分布規(guī)律

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定[5,6]，工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)車間和作業(yè)場(chǎng)所的工作地點(diǎn)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為85 dB，不得超過(guò)90 dB。綜合表2中不設(shè)隔聲罩（自由傳播）的噪聲分布，以及設(shè)隔聲罩后加料小門(mén)開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)的噪聲分布情況，繪制噪聲分布曲線見(jiàn)圖2。

由圖2知，未設(shè)隔聲罩的情況下，門(mén)前（加料門(mén)，距電爐中心距10 m）噪聲115 dB，電爐車間內(nèi)最小噪聲超過(guò)108 dB，超過(guò)國(guó)家允許值；

設(shè)置隔聲罩后，門(mén)前噪聲降至約67 dB，達(dá)到國(guó)家要求。取樣時(shí)，加料小門(mén)開(kāi)啟，門(mén)前噪聲達(dá)到95 dB，取樣過(guò)程持續(xù)約1 m in，時(shí)間較短。

圖2 設(shè)計(jì)噪聲值分布曲線

2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證

組織工程技術(shù)人員，在電爐車間內(nèi)，利用測(cè)量?jī)x器測(cè)試了某鋼廠電爐的噪聲值。選用HS 6 288 B型噪聲頻譜分析儀，頻率覆蓋范圍31.5 Hz～8 000 Hz。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

將設(shè)計(jì)值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，查找理論噪聲控制技術(shù)與實(shí)際噪聲分布情況差距較大的原因。

表3 噪聲現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果

3 原因分析

3.1 噪聲衰減特性

查表2電爐噪聲分布規(guī)律中15 m、30 m處的噪聲分布情況：1）自由傳播時(shí)的噪聲值；2）設(shè)隔聲罩后的實(shí)際降噪特性；3）設(shè)隔聲罩后的設(shè)計(jì)噪聲值，匯總見(jiàn)下表。

結(jié)合表2的噪聲值等數(shù)據(jù)，在表5中計(jì)算了實(shí)際降噪量、設(shè)計(jì)降噪量。下文中，以此表為依據(jù)，對(duì)比分析實(shí)際降噪量與設(shè)計(jì)降噪量的差距。

3.2 實(shí)際噪聲值與設(shè)計(jì)噪聲值對(duì)比

以距電爐中心距15 m處噪聲分布情況為例，分析噪聲的衰減特性，及隔聲罩的降噪特性。加料小門(mén)開(kāi)啟時(shí)、關(guān)閉時(shí)的對(duì)比結(jié)果見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 加料小門(mén)開(kāi)啟時(shí)噪聲值對(duì)比

由圖3知，自由傳播時(shí)，距電爐中心距為15 m處的實(shí)際噪聲值為113 dB。當(dāng)設(shè)隔聲罩后，加料小門(mén)開(kāi)啟時(shí)，噪聲值由113 dB降為105 dB，按照設(shè)計(jì)要求應(yīng)降至93 dB，實(shí)際降噪量為8 dB。

由圖4知，當(dāng)加料小門(mén)關(guān)閉后，實(shí)際噪聲值由113 dB降為103 dB，按照設(shè)計(jì)要求應(yīng)降至67 dB，實(shí)際降噪量為10 dB，設(shè)計(jì)降噪量為46 dB，實(shí)際降噪量比設(shè)計(jì)降噪量小36 dB。

圖4 加料小門(mén)關(guān)閉時(shí)噪聲值對(duì)比

匯總降噪量結(jié)果見(jiàn)圖5。

表4 噪聲衰減特性

圖5 加料小門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)降噪量對(duì)比

由圖5知，按照設(shè)計(jì)要求，加料小門(mén)從開(kāi)啟到關(guān)閉，隔聲罩的降噪量從20 dB提高為46 dB，提高了26 dB；但是實(shí)際降噪量?jī)H從8 dB提高到10 dB，僅提高了2 dB?？梢?jiàn)，實(shí)際情況中，加料小門(mén)關(guān)閉或開(kāi)啟，幾乎未起到隔聲效果。

3.3 問(wèn)題的分析

存在的問(wèn)題歸納如下：

1)加料小門(mén)關(guān)閉時(shí)，整個(gè)隔聲罩結(jié)構(gòu)為密閉隔聲罩，設(shè)計(jì)降噪量為46 dB，其實(shí)際降噪量?jī)H為10 dB，比設(shè)計(jì)降噪量小36 dB；

2)加料小門(mén)開(kāi)啟后，設(shè)計(jì)降噪量為20 dB，實(shí)際降噪量為8 dB，比設(shè)計(jì)值小12 dB；

3)加料小門(mén)由開(kāi)啟到關(guān)閉，設(shè)計(jì)降噪量提高了26 dB，實(shí)際降噪量?jī)H提高2 dB。

可以確定的是，隔聲罩的施工質(zhì)量出現(xiàn)了問(wèn)題，未嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工，可能存在的施工問(wèn)題分析如下：

查技術(shù)要求知，隔音合成板的結(jié)構(gòu)為雙層鋼板，中間填充礦物棉，并要求礦物棉的填充達(dá)到一定密度，且面4、面5結(jié)構(gòu)上均有排煙管道穿出。

此類結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中容易出現(xiàn)以下質(zhì)量問(wèn)題：

(1)礦物棉的填充密度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，甚至無(wú)填充；

(2)雙層鋼板被換成單層鋼板；

(3)排煙管道與隔音合成板的孔洞封堵不嚴(yán)實(shí)。

以上施工問(wèn)題都會(huì)使降噪效果嚴(yán)重降低，下面分析三個(gè)問(wèn)題同時(shí)出現(xiàn)后的隔聲特性，即單層鋼板，且孔洞封堵不嚴(yán)實(shí)（以開(kāi)孔余量50 mm為例），分析結(jié)果見(jiàn)下表。

在嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖施工的情況下，隔聲罩的隔聲量應(yīng)為46.5 dB。但按照實(shí)際組合構(gòu)件完工隔聲罩的隔聲量卻為28.3 dB。即：施工過(guò)程中，若內(nèi)部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，隔聲罩的隔聲量降低了18.2 dB。

對(duì)比實(shí)際情況，實(shí)際降噪量比設(shè)計(jì)降噪量降低36 dB，可知在實(shí)際施工中，出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，如結(jié)構(gòu)偷工減料，孔縫封堵不嚴(yán)密，門(mén)無(wú)法關(guān)嚴(yán)等，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，直接造成車間內(nèi)實(shí)際噪聲值超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)上述分析結(jié)論，控制施工質(zhì)量，施工人員領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)思路是至關(guān)重要的問(wèn)題。

另外，我國(guó)現(xiàn)行的噪聲標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行力度不夠，也間接造成國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)對(duì)噪聲的治理不夠重視，因此噪聲控制的施工環(huán)節(jié)無(wú)人監(jiān)管，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)某電爐車間內(nèi)電爐引進(jìn)了國(guó)外的隔聲罩圖紙，按照?qǐng)D紙的設(shè)計(jì)要求，隔聲罩的隔聲量在理論上應(yīng)為46.5 dB。但實(shí)際噪聲值無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)檢查，主要原因是施工過(guò)程中多次存在與設(shè)計(jì)要求脫節(jié)；并嚴(yán)重不符的問(wèn)題。這也為噪聲控制的工程項(xiàng)目主管人員、設(shè)計(jì)人員和施工承包單位提供了警示和有價(jià)值的教訓(xùn)。

[1]閻立懿.現(xiàn)代電爐煉鋼工藝及裝備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008：105-110.

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[3]洪宗輝.環(huán)境噪聲控制工程[M].北京：高等教育出版社，2002：146-169.

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[5]郭朝選，郭 俊，羅曉渭.空壓機(jī)房噪聲控制技術(shù)研究及應(yīng)用[J].噪聲與振動(dòng)控制，2011，31(6)：170-173.

[6]陳曉東，陳錦棟.淺析220 kV室內(nèi)變電站的噪聲控制[J].噪聲與振動(dòng)控制，2013，33(6)：220-223.

Smelting Noise Control of a100-ton Electric Furnace

TAN Chun1,LI Li2,HE Chun-lai2

(1.Chongqing CISDI Construction Draw ings Review and Consulting Co.Ltd., Chongqing 400013,China; 2.National Engineering Research Center for Iron and Steel Making Plant Integration, Chongqing 401122,China)

An advanced noise control technology from the aboard is introduced to a domestic 100-ton electric furnace workshop.However,the actual noise level cannot meet the design requirement yet,and exceeds the national standard.In this paper,the distribution of the noise which meets the design requirements,namely the designed noise value,is systematically investigated and compared w ith the actual distribution of the noise.The problems in the construction process are analyzed.Effective measures of noise control for the electric furnace of the steelmaking workshop are summarized.

acoustics;noise control;electric furnace;designed noise value;actual noise

1006-1355(2014)04-0223-04

O42；TB535；TF741.5 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：

10.3969/j.issn.1006-1335.2014.04.049

電爐煉鋼利用電極放電時(shí)產(chǎn)生的高溫進(jìn)行物料的熔化和冶煉，放電時(shí)將產(chǎn)生巨大噪聲，最高可達(dá)125 dB，通常持續(xù)20 m in左右，之后噪聲強(qiáng)度減弱，保持在113 dB左右，持續(xù)30 m in～80 m in左右，至一爐鋼冶煉結(jié)束。

目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成熟技術(shù)治理電爐車間內(nèi)噪聲，多數(shù)是引進(jìn)國(guó)外噪聲控制技術(shù)。但對(duì)國(guó)內(nèi)某一個(gè)電爐車間內(nèi)噪聲進(jìn)行了測(cè)試，按照國(guó)外隔聲罩的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工后，車間內(nèi)環(huán)境卻并未得到改善，噪聲值高達(dá)105 dB，與設(shè)計(jì)要求達(dá)到的噪聲值不符。因此，對(duì)該電爐引進(jìn)的噪聲控制技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)研分析，得到經(jīng)隔聲罩衰減后的噪聲分布特性；經(jīng)過(guò)電爐車間內(nèi)噪聲的實(shí)際測(cè)量。針對(duì)實(shí)際噪聲級(jí)還尚未滿足設(shè)計(jì)要求的情況，總結(jié)電爐煉鋼車間內(nèi)噪聲控制的有效措施。

1 理論研究

2014-01-02

談 春（1969-），女，學(xué)士、高級(jí)工程師，主要研究方向：電爐煉鋼、冶金工藝通風(fēng)除塵。

李 黎，女，碩士。

E-mail:happy_lily1985@sina.com