流化风机噪声特性分析与降噪措施

2014-08-15，，，，

应用能源技术 2014年10期

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(1.中北大学，太原 030051；2.中北大学朔州校区，山西朔州 036000;3.山西平朔煤矸石发电有限责任公司，山西朔州 036800；4.山西大学，太原 030013)

0 引言

改善火力发电企业职工的工作环境，除了传统意义上防治粉尘、高温、毒物、辐射外，噪声污染防治也是工作重点之一[1-2]，引起电厂管理人员和科研人员的广泛关注。目前，国内外火电厂噪声普遍严重超标，分析其来源主要包括以下3个方面：一是汽轮发电机组，包括汽轮机、发电机、励磁机；二是电厂锅炉等压力容器的高压喷射气流；三是电厂辅机，主要包括磨煤机、风机、除灰空压机以及各类水泵等[3]。其中由风机所引起的噪声是火力发电厂最主要的噪声源之一[4]，严重影响周围环境以及运行人员的健康，有效地降低送风系统的噪声是火电厂急需解决的问题。然而，高压流化风机是循环流化床锅炉的重要机组之一，也是循环流化床锅炉与煤粉炉的重要区别标志[5]。流化风机噪声是火力发电厂中较强的噪声源之一，虽然对流化风机进、出口已经进行了消声处理，但是噪声仍然严重超标，高达110 dB(A)，造成环境污染，损伤人体听觉，影响工人的身心健康，严重时会引起多种疾病[6]。因此，对流化风机噪声进行分析、研究，并提出相应的降噪措施十分必要。

文中以山西某煤矸石电厂300 MW CFB锅炉所配5台高压流化风机为研究对象，通过对流化风机噪声进行现场测量、计算和详细的频谱特征分析，切实解决流化风机房存在高噪声的问题。

1 流化风机噪声测量及计算

1.1 噪声测量及计算

(1)测量仪器

在这次噪声测量所使用的仪器为杭州爱华仪器有限公司制造的AWA6228型多功能声级计，选配倍频程频谱分析功能，该仪器精度等级为1级。符合 JJG188-2002《声级计检定规程》标准的有关要求，且仪器每次测量前都进行校准。

(2)测量方法

噪声测量参照GB/T 2888-1991《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》，在距风机外壳、电动机1.0 m，离地高 1.5 m 处的一侧共布置6个测点，在距窗和门1 m处，布置有2个测点。测量时流化风机房门和窗户都关闭，测点布置如图1所示。测量在无雨、风力< 4级的情况下，各点测量数据为1 min等效连续A声级，同时进行倍频程频谱分析。

图1 测点布置图

1#～6#点测量结果为目前流化风机设备的噪声值。7#测量点在流化风机房外，离运行设备较远，且有机房起到屏障的作用。8#测量点两米内有定排扩容器等设备在运行，因此，背景噪声对测量结果的影响较大。因此，将7#测量点定为降噪效果参考点。

(3)计算原理

依据国际标准《ISO3746》进行计算[3]，其中声压级为：

(1)

(2)

式中：Z为矩形六面体的个数；bmax为最大宽度；hmax为最大高度；Li为第i个矩形六面体长度；bi为宽度；hi为高度。

(4)测量结果

测量结果见表1。5台高压流化风机，按照3用2备的模式并联提供，用调节挡板控制各设备风量的分配。采用降低机组负荷的方法来达到测量背景噪声的要求。由于背景噪声与声源运行测得的声压值之差在10 dB以上，故不用进行修正。

表1 流化风机噪声单位：dB(A)

1.2 测量和计算结果分析

由式(1)和式(2)计算得到，流化风机的表面声压级为97.75 dB(A)(其中，环境修正系数计算见表2)，应为吸声罩设计吸声量的参考值，超过了国家规定的《企业噪声卫生标准》85 dB(A)。

由图2表明，测量时发现运行的流化风机噪声级相当高，噪声呈现出明显的宽频特征。且噪声频率成分中对 A 声级贡献最大的有 250 Hz 和1 000 Hz。对风机噪声源进行详细分析，可推断出，以250 Hz 为频率中心的噪声主要来源于风机气流噪声，以1 000 Hz为频率中心的噪声主要源于电机的噪声。同时发现，5#测点附近有稀油站和电缆线盒，故噪声值偏大。此外，机房原有门窗不严密，存在漏声，使得流化风机房外噪声值高达92.9 dB(A)。

图2 流化风机噪声频谱特性

2 降低流化风机噪声的措施

通过对设备噪声特性进行分析，针对流化风机噪声以低频为主的特点，选用在流化风机外加装吸声罩的方法对其进行控制，配备通风散热系统，并选择对低频噪声有较好吸收效果的材料作为吸声罩填充材料。

2.1 吸声罩外壳

吸声罩设计为可拆卸的模块式通风吸声罩，外壳采用3 mm的钢板，在其与钢梁连接处加装橡胶密封条以降低吸声罩振动幅度。整体结构分解成六部分，每两部分用螺栓固定，便于现场安装和罩内设备检修。另外，为工作人员巡检的需要，该吸声罩配有四套双开型隔声门。为了检测方便，在电动机端开设检测孔，可以方便地开启检查线盒。此外，需在进、排风口安装进、排风消声器，消声量为20 dB(A)。

表2 环境修正系数计算

2.2 阻尼层、吸声衬里

采用4 mm自粘橡胶阻尼板[7]，抑制外壳振动，并且减少了吸声罩的厚度，进一步降低成本，减小占用空间，也便于安装。

材料的隔音性与其质量密度成正比，质量密度越高，隔音效果越好[8]。选用80 mm的超细玻璃棉作为吸声衬里，吸声材料参数如文献[9]所列。同时用孔网直径为20 mm的菱形筛网对吸声衬里进行固定。

2.3 吸声罩通风设计

吸声罩通风设计如图3所示。

(a)吸声罩正视图 (b)吸声罩俯视图图3 吸声罩示意图

风机隔音设计首先要考虑隔音，其次就是考虑通风的需求[8]，流化风机的吸风量较大，可达590 m3/min。根据流化风机通风散热及风量的需求，选用强制进风-自然排风的通风模式，采用风量为3 105 m3/h的轴流风机。吸声罩示意图如图3。按照公式(3)[10]确定散热通风量。

(3)

式中：Q为设备产生热量，kJ/h；L为通风量；ρ为气体密度，kg/m3；c为气体的比热容，kJ/(kg·k)；t进为进气温度，℃；t排为排气温度。

3 降噪效果分析

流化风机房内风机经吸声处理后，噪声有了明显的改善，从测量结果看出，A声级降幅为13～18 dB(A)，低频噪声降噪量达到22 dB(A)，机房内向外辐射的噪声值降低了8.1 dB(A)。由计算结果显示，加装吸声罩后的流化风机的表面声压级为83.35 dB(A)，降噪14.4 dB(A)。降噪效果比较显著，通风散热效果良好，达到了国家规定的《工业企业卫生设计标准》GBZ 1-2002。