聲波除灰器的優(yōu)化

楊思敏　翟鑫鈺　呂旭悅　辛晨　張鑫　趙奕　楊旺　劉友英

【摘 要】本文主要在現(xiàn)有的聲波除灰器的基礎(chǔ)上對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，旨在降低噪聲和除去水蒸汽，從而改善工作環(huán)境，降低噪聲對人體的危害和影響；同時通過脫水降低除灰器的故障率，提高工作效率，減少高溫廢氣的排放，體現(xiàn)出節(jié)能、減排、環(huán)保的主題。

【關(guān)鍵詞】降噪；減排；節(jié)能

0 引言

加熱爐是煉油廠重要的生產(chǎn)工藝設(shè)備，也是煉油廠消耗燃料的主要設(shè)備。提高加熱爐的熱效率對于降低煉油廠的能耗、降低煉油生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益是密切相關(guān)，同時也是減少向大氣排放的重要環(huán)節(jié)。近年來，我國煉油廠針對節(jié)能減排已做了大量的努力，但仍有上升空間，尤其是煙氣排放溫度的降低，不僅為煉油企業(yè)節(jié)約能源、降低成本，更能為保護(hù)環(huán)境、保護(hù)地球盡一份綿薄之力。

目前，國內(nèi)石化行業(yè)廣泛采用聲波除灰器來對加熱爐尾部低溫段受熱面進(jìn)行除灰，但除灰器工作時產(chǎn)生的噪聲較大，從實測的噪聲數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，除灰器工作時內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲一般都在110dB以上，外部噪聲在80dB左右，對環(huán)境造成較大的噪聲污染，且對人體造成了一定的影響。

南方空氣潮濕，含水量大，空氣中的水蒸汽會使除灰器螺栓法蘭連接處發(fā)生銹蝕，不可避免地出現(xiàn)泄露問題，既影響設(shè)備的正常工作，又會導(dǎo)致除灰器的工作效率降低，影響除灰效果，切可能會導(dǎo)致設(shè)備腐蝕。

針對以上兩方面的不足，我們對現(xiàn)有除灰器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以提高除灰效果，改善工作環(huán)境。

1 降噪

本設(shè)計中對原除灰器的聲導(dǎo)管進(jìn)行改進(jìn)，采用雙層結(jié)構(gòu)，層間放置吸聲材料。

雙層結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的隔聲性能在面密度相同的條件下，中間留有空氣層的雙層結(jié)構(gòu)比單層板的隔聲量要大5～10dB。原因在于兩層板間的空氣層（即吸聲材料）有緩沖振動的作用，使聲能得到一定衰減后再傳到第二層結(jié)構(gòu)，提高了隔聲量。雙層板隔聲量TL按下式計算[1、6]：

TL=20lgM+20lgf-48 （1）

式中：TL——隔聲量，dB；

M——層板的面密度，kg/m2；

f——頻率，Hz。

通過以上分析，本設(shè)計中采用50mm厚，30～48kg/m3的超細(xì)玻璃棉配合雙層喇叭管結(jié)構(gòu)，中間有5mm的空氣層，從而達(dá)到先吸聲再隔聲的降噪目的。此外在采用隔聲措施的同時配合使用吸聲材料輔助降噪，在原有隔聲基礎(chǔ)上大幅度降低噪聲量，使降噪量可達(dá)20dB以上，從而改善工作環(huán)境。

雙層隔聲音結(jié)構(gòu)的減噪量計算值見表1。

2 除水

高吸水樹脂（SAP）是一種新型功能高分子材料，具有親水基團(tuán)，能大量吸收水分而溶脹又能保持住水分不外流，一般可以吸收相當(dāng)于樹脂體積100倍以上的水分，能夠吸收自身重量幾百倍至千倍的水分，最高的吸水率可達(dá)1000%以上，吸水后變?yōu)槟z，其凝膠具有一定的強(qiáng)度，即使施加很大的壓力，水也不會流出。一般作為醫(yī)用材料，如尿不濕，醫(yī)用床墊等；工業(yè)上亦用作止水膨脹橡膠，吸水防污涂料。具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單、生產(chǎn)效率高、吸水能力強(qiáng)、保水能力強(qiáng)，產(chǎn)品保質(zhì)期長等一系列優(yōu)點，且對環(huán)境沒有任何影響。故本設(shè)計中采用高吸水樹脂作為干燥劑進(jìn)行脫水。

課題小組對高吸水性樹脂進(jìn)行吸水試驗，在靜置條件和對流風(fēng)條件（采用電風(fēng)扇模擬工程中的壓縮風(fēng)風(fēng)速）下，吸水試驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 200g吸水樹脂在空氣中的吸水量

查閱資料可知，南方全年的大氣中水蒸汽的平均含量為17g/m3，每臺除灰器按每次工作時，壓縮風(fēng)的速率為1.5m3/min，每8小時工作一次，一天工作3次，每次工作6分鐘，則每天吸收的空氣中水的含量為：

1.5×6×3×17=459g

儲罐內(nèi)壓強(qiáng)0.3～0.4MPa，因此空氣中的含水量常壓下的數(shù)值，所以吸水速率也會提高。

考慮到原除灰系統(tǒng)的壓縮風(fēng)管線直徑不大（50mm），吸水材料膨脹后易堵塞管道，因此在管路中設(shè)計一臺除水罐，結(jié)構(gòu)見圖1。吸水材料放置于除水罐內(nèi)，筒體側(cè)面開手孔，內(nèi)置掛鉤若干，可懸掛5至10袋小包的干燥劑，每袋100g左右，最好將袋子制成扁平狀，有利于增大接觸面積，提高除水效果。

3 結(jié)論

通過對原有聲波除灰器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，可具備以下三項優(yōu)點：

3.1 保持除灰器的高效運行

不論是燃油還是燃?xì)饧訜釥t，雖然目前爐效已比較高，在90%以上，但采用優(yōu)化后的除灰器，減少了除灰器的故障率，使之保持在一個高效的運行狀態(tài)，可使?fàn)t效始終保持在穩(wěn)定的高值范圍，甚至可以將排煙溫度繼續(xù)降低，從而減少向大氣的排放，既會產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，更為環(huán)保做出了貢獻(xiàn)。

3.2 減少噪聲污染

據(jù)調(diào)查，除灰器工作現(xiàn)場噪聲最高可達(dá)80分貝，降噪改善了工人的工作環(huán)境，有利于工作人員集中注意力，既能提高生產(chǎn)效率，又能降低安全隱患。從保護(hù)工人身體健康的角度來看，降低噪聲也是大有裨益的。

3.3 降低除灰器故障率

除水帶來的效益非常明顯，一方面，減小了空氣預(yù)熱器發(fā)生硫酸露點腐蝕的可能性，另一方面，使得除灰器不易因腐蝕發(fā)生故障，延長了機(jī)器的使用壽命，提高了工作效率。

對現(xiàn)有的聲波除灰器進(jìn)行結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的改善和優(yōu)化，利用隔聲吸聲降低噪聲污染，采用高吸水的樹脂除去水蒸汽降低腐蝕，提高效率等等，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會的多贏，順應(yīng)節(jié)能、減排、綠色、環(huán)保的時代潮流，為我們賴以生存的環(huán)境改善盡自己的一份力量。

【參考文獻(xiàn)】

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[6]趙玫，周海婷，陳光冶，朱蓓麗.機(jī)械振動與噪聲學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[責(zé)任編輯：田吉捷]