三鋼礦山熔劑車間雙膛窯噪聲污染與綜合控制

林曉棟，黃千敏

[1.中科深蘭（福建）環(huán)境科技有限責(zé)任公司，福州 350001；2.福建省三鋼（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，福建 三明 365000]

冶金熔劑是在火法冶金過程中與礦石中所含的脈石氧化物、有害雜質(zhì)氧化物發(fā)生作用，形成低熔點(diǎn)渣層，從而把要提?。ň珶挘┑慕饘俜蛛x開來的物質(zhì)[1]。福建省三鋼（集團(tuán)）有限責(zé)任公司所屬礦山公司熔劑車間兩座生產(chǎn)冶金活性石灰的雙膛窯，由于采取以低熱值為主的高爐、轉(zhuǎn)爐煤氣作為燃料，需采用羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行加壓和供風(fēng)，因此在生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，入窯煤氣、助燃風(fēng)、冷卻風(fēng)管因氣流渦流激發(fā)管道會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)烈的噪聲；托板出灰機(jī)、過渡料倉、助燃/冷卻風(fēng)釋放閥、成品出料系統(tǒng)等設(shè)備會(huì)產(chǎn)生周期性噪聲，受此影響雙膛窯生產(chǎn)區(qū)域外長安路實(shí)測噪聲達(dá)87.0dB(A)，對(duì)長安路聲環(huán)境構(gòu)成了較嚴(yán)重的噪聲污染。另外，1#和2#雙膛窯煤氣加壓站、鼓風(fēng)機(jī)房、上料系統(tǒng)篩分房等產(chǎn)生的噪聲均在100dB(A)以上，對(duì)廠區(qū)環(huán)境及崗位工作人員產(chǎn)生了較大影響。為改善熔劑車間內(nèi)各崗位、工作區(qū)域的環(huán)境噪聲，以及部分長安路段的環(huán)境噪聲，使熔劑車間生產(chǎn)區(qū)域噪聲達(dá)到國家有關(guān)要求，特對(duì)車間內(nèi)各噪聲源點(diǎn)進(jìn)行專業(yè)消聲降噪處理。

本項(xiàng)目通過對(duì)煤氣加壓站、風(fēng)機(jī)房、雙膛窯、多斗提升機(jī)、破碎篩分樓、錐形料斗等區(qū)域具體項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)備噪聲特性、現(xiàn)場情況進(jìn)行分析并給出噪聲治理方案，解決了環(huán)境噪聲問題。

1 實(shí)施降噪工程前現(xiàn)場情況分析

1.1 噪聲源點(diǎn)位

熔劑車間雙膛窯區(qū)域內(nèi)共有影響較大噪聲源點(diǎn)9 處，為1#和2#雙膛窯強(qiáng)力振動(dòng)篩房、1#和2#雙膛窯托板出料機(jī)及集料倉、1#和2#雙膛窯的煤氣加壓站、鼓風(fēng)房及其入爐管道、成品出料多斗提升機(jī)、雙膛窯崗位除塵風(fēng)機(jī)。

1.2 主要聲源噪聲產(chǎn)生情況

1.2.1 羅茨風(fēng)機(jī)

通常葉輪對(duì)向同時(shí)旋轉(zhuǎn)和齒輪泵的工作原理很接近，在工作時(shí)，葉片之間、葉片和外殼之間理論上不接觸，但實(shí)際上或多或少地會(huì)出現(xiàn)撞擊。同時(shí)，葉片高速旋轉(zhuǎn)不平衡造成的振動(dòng)和相對(duì)較高的流體流動(dòng)均會(huì)產(chǎn)生噪聲。其噪聲包括三大部分：進(jìn)氣口和出氣口輻射的空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)殼及軸承輻射的機(jī)械性噪聲、電機(jī)產(chǎn)生的電磁噪聲。

1.2.2 離心風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)噪聲以空氣動(dòng)力性噪聲為主，機(jī)械、電磁噪聲為輔，頻譜分布曲線較平坦，峰值并不突出，高、中、低頻成分均豐富，是噪聲治理的重點(diǎn)設(shè)備。

1.2.3 管道

雙膛窯區(qū)域受場地限制，各類管道縱橫交錯(cuò)，是本區(qū)域又一主要聲源。管道噪聲主要來源有：（1）高速氣流在流動(dòng)中沖刷管道、激發(fā)管壁并使之發(fā)生振動(dòng)形成“發(fā)生器”后經(jīng)管壁向四周輻射而產(chǎn)生的噪聲。（2）管道的彎頭、變徑閥門及風(fēng)口等部位因渦流、渦阻現(xiàn)象導(dǎo)致氣體的紊流現(xiàn)象嚴(yán)重，從而引發(fā)這些部位劇烈振動(dòng)產(chǎn)生噪聲。當(dāng)管內(nèi)氣流速度大于8m/s 時(shí)，直管道的氣流噪聲較大，其頻率峰值一般為2000—4000Hz,屬中高頻噪聲。

1.2.4 閥門

閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截?cái)?、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能，其中調(diào)節(jié)功能是閥門重要與常用的功能。閥門的噪聲通常由機(jī)械振動(dòng)噪聲、氣體動(dòng)力噪聲等組成。

1.2.5 強(qiáng)力振動(dòng)篩

振動(dòng)篩是以振動(dòng)為主要工作方式的高噪聲設(shè)備，料流本身與篩板接觸碰撞產(chǎn)生噪聲。偏心軸作為主要振動(dòng)源將振動(dòng)通過軸承、軸承座傳遞給篩框和篩底等部件，使之產(chǎn)生噪聲，從而影響周邊的聲環(huán)境。

1.2.6 料流對(duì)全系統(tǒng)鋼構(gòu)的沖刷

兩座雙膛窯除上料、出料及窯上可逆皮帶機(jī)外，其余各系統(tǒng)設(shè)備、構(gòu)建主要材質(zhì)均為鋼構(gòu)，對(duì)于石灰生產(chǎn)線而言，料流對(duì)鋼構(gòu)設(shè)備的沖刷所產(chǎn)生的噪聲同樣突出。

上述噪聲聲源絕大部分在90dB(A)以上，個(gè)別聲源超過100dB(A)，對(duì)周圍生產(chǎn)環(huán)境影響很大。其中長安路主要的聲源為各窯入爐助燃風(fēng)、冷卻風(fēng)、噴槍冷卻風(fēng)、煤氣管道及釋放閥間歇性動(dòng)作產(chǎn)生的噪聲。具體倍頻程數(shù)據(jù)見表1。

由表1 可知，噪聲主要峰值集中在160—2000Hz頻段，屬于中低頻噪聲[2]，其中500—1000Hz 中頻頻段最為明顯，該頻段人耳識(shí)別度高、計(jì)權(quán)加權(quán)高、衰減慢[2]，為主要需要治理的噪聲頻段。

另外，由于監(jiān)測時(shí)天氣溫度較低（約10℃），設(shè)備運(yùn)行的負(fù)載較低，運(yùn)行數(shù)量也較少。應(yīng)考慮車間滿負(fù)荷運(yùn)載時(shí)產(chǎn)生的增幅噪聲，按照監(jiān)測數(shù)據(jù)增加10dB 的設(shè)計(jì)余量，來進(jìn)行針對(duì)聲源的降噪設(shè)計(jì)[3]。

1.3 熔劑車間特殊生產(chǎn)情況分析

通風(fēng)要求：熔劑車間的風(fēng)機(jī)房內(nèi)羅茨風(fēng)機(jī)需要在室內(nèi)吸入新風(fēng)，煤氣加壓站需要大量通風(fēng)以保證煤氣出現(xiàn)泄漏時(shí)室內(nèi)不聚集易燃?xì)怏w。

散熱要求：煤氣加壓站和風(fēng)機(jī)房設(shè)備運(yùn)行期間均產(chǎn)生高熱量，出于對(duì)設(shè)備電機(jī)和巡檢人員的保護(hù)，需要持續(xù)大量地通風(fēng)換氣以保證室內(nèi)熱量及時(shí)排出；出料區(qū)域高溫環(huán)境需要持續(xù)通風(fēng)進(jìn)行散熱。

檢修要求：工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境需要滿足日常巡檢方便進(jìn)出的要求，設(shè)置巡檢門、巡檢窗、檢修口等；大型設(shè)備隔聲裝置需考慮模塊化可拆裝形式，為設(shè)備大修提供便利。

防爆要求：溶劑車間煤氣加壓站為高風(fēng)險(xiǎn)易燃易爆裝置，施工期間需留意防爆防中毒，選用材料設(shè)備應(yīng)為防火防爆設(shè)備。

表1 倍頻程分布情況

2 降噪設(shè)計(jì)效果依據(jù)

噪聲控制一般包括《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）[4]（見表2）和《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096—2008）[5]（見表3）限值要求。《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）主要針對(duì)廠界紅線達(dá)標(biāo)；《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096—2008）主要針對(duì)周邊聲環(huán)境，需要考慮所處區(qū)域背景噪聲對(duì)總量的貢獻(xiàn)。此外，一些特殊項(xiàng)目的環(huán)評(píng)批復(fù)中還有“敏感點(diǎn)噪聲值不增加”的要求。

表2 《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008） 單位：dB(A)

表3 《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096-2008） 單位：dB(A)

本項(xiàng)目同時(shí)需考慮職業(yè)健康安全防護(hù)，一般指《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值 第2 部分：物理因素》（GBZ 2.2—2007）[6]的要求，即每周工作5d、每天工作8h、穩(wěn)態(tài)噪聲限值為85dB(A)、非穩(wěn)態(tài)噪聲等效聲級(jí)的限值為85dB(A)。

3 針對(duì)現(xiàn)場情況進(jìn)行方案設(shè)計(jì)

3.1 方案設(shè)計(jì)

結(jié)合隔振降噪、生產(chǎn)工藝、通風(fēng)、散熱、檢修、安全、防爆等多方面因素，設(shè)計(jì)的主要治理方式見表4。

3.2 與相關(guān)通風(fēng)設(shè)計(jì)的配合

羅茨風(fēng)機(jī)機(jī)組要求設(shè)備周圍應(yīng)保留2m 的自由空間[3]。頂部間距需要足夠大，以保證散熱。需要留有足夠的空間進(jìn)行檢修。設(shè)備周圍需要有循環(huán)風(fēng)。

按照以上要求和現(xiàn)場情況，設(shè)計(jì)通風(fēng)形式為下部安裝進(jìn)風(fēng)消聲器，房間對(duì)角上部安裝排風(fēng)消聲器，排風(fēng)消聲器配置6#軸流風(fēng)機(jī)，將室內(nèi)上部的熱空氣排出室外，室內(nèi)形成負(fù)壓狀態(tài)，使室外冷新風(fēng)從下部的進(jìn)風(fēng)消聲器吸入室內(nèi)，由此形成持續(xù)有組織的通風(fēng)（見下圖）。依據(jù)通風(fēng)設(shè)計(jì)[7]，工業(yè)車間采用換氣12 次/min 計(jì)算，煤氣加壓采用4 臺(tái)6#軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)散熱。

通風(fēng)設(shè)計(jì)圖

表4 主要治理方式

實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)1#煤氣加壓站由于房間較為局促，按照設(shè)計(jì)要求的換氣量無法達(dá)到足夠的散熱降溫效果，經(jīng)整改增加4 臺(tái)6#軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)散熱。對(duì)于以羅茨風(fēng)機(jī)為主的高產(chǎn)熱設(shè)備機(jī)房，應(yīng)增加換氣次數(shù)，不低于20 次/min。

4 噪聲控制工程實(shí)施后的效果評(píng)估

該項(xiàng)目實(shí)施后，經(jīng)第三方檢測單位檢測：噪聲雙膛窯強(qiáng)力振動(dòng)篩房噪聲≤80dB(A)、雙膛窯窯前管道（長安路）噪聲≤75dB(A)、雙膛窯托板出料機(jī)及下部圓錐形集料倉噪聲≤80dB(A)、雙膛窯成品多斗噪聲≤75dB(A)、雙膛窯煤氣加壓站噪聲≤85dB(A)、雙膛窯鼓風(fēng)房噪聲≤85dB(A)、雙膛窯崗位除塵風(fēng)機(jī)噪聲≤80dB(A)，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，部分區(qū)域治理后噪聲指標(biāo)優(yōu)于職業(yè)健康要求的噪聲環(huán)境限值。

5 結(jié)語

本項(xiàng)目在治理噪聲聲源后，又對(duì)一些二級(jí)噪聲源進(jìn)行了治理，最終達(dá)到了降噪效果。進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)不能僅依賴于設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，考慮足夠的設(shè)計(jì)余量。