某冶炼企业风机房噪声治理方案
2020-08-05杨桃艳赵宏明李四梅
杨桃艳，赵宏明，李四梅
(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南 昆明 650051)
0 引 言
云南某冶炼企业现有熔炼分厂配套高压风机房(GM风机房)1座，硫酸分厂配套转化风机房(SO2风机房)1座，2座风机房内有大量高噪声设备，而厂房内均未安装吸声设施。虽然2座风机房均位于厂区中部，噪声污染源远离居民区，厂界环境噪声排放满足标准GB12348—2008限值要求。但当风机房正常运行时，风机房区域噪声级高达102～107 dB(A)，超过了GBJ87—85《工业企业噪声控制设计规范》的规定值和工作场所噪声职业接触限值，严重影响了厂区内部的工作环境。为改善企业生产区域的工作环境，降低噪声，保护职工的身心健康，该企业向项目部提出，对2座风机房进行噪声综合治理，而且要尽可能降低投资费用。在此情况下，对现场噪音问题进行分析，结合风机房的改造工程制定合理的噪声控制方案，提出了适宜的噪音治理措施。
1 噪声源分析
1.1 噪声源分布
该次治理的主要噪声源为熔炼分厂GM风机房和硫酸分厂SO2风机房。GM风机房、SO2风机房区域噪声分布见图1。
图1 厂区平面图
1.2 GM风机房环境噪声现状
熔炼分厂GM风机房由于布置在艾萨炉与转炉区域附近，厂房环境较差，该厂房为轻钢结构，门、窗为普通材质制作，厂房内屋顶、墙面未安装吸声设施。设备运行过程中产生的热量较高，为了通风散热，厂房四周窗户全部敞开，导致噪声直接透过门窗向厂房外辐射，厂房外噪声强度不能满足环保及职业健康相关要求。GM风机房室内外现状见图2。
图2 GM风机房室内外现状图
1.3 SO2风机房环境噪声现状
SO2风机厂房为钢筋混凝土+轻钢屋架结构，门、窗为普通材质制作，厂房内屋顶、墙面未安装吸声设施，导致设备运行过程中厂房所在区域噪音较大，噪声直接透过门窗向厂房外辐射，厂房外噪声强度不能满足环保及职业健康相关要求。SO2风机房室内外现状见图3。
图3 SO2风机房室内外现状图
1.4 厂房主要设备噪声数据
各厂房主要设备噪声数据统计如表1。
从表1可见，GM风机房和SO2风机房主要设备噪声值均已超过国家相关标准，需要进行治理。
表1 主要设备噪声数据统计表 单位：dB(A)
1.5 主要噪声源分析
1.5.1 风机噪声
风机噪声主要包括空气动力性噪声、机械噪声。空气动力性噪声是由于气体非稳定流动，即气流的扰动，气体与气体及气体与物体相互作用产生的噪声。从噪声产生的机理看，主要由旋转噪声(气压脉动)和涡流噪声(紊流噪声)组成，风机的空气动力性噪声是旋转噪声和涡流噪声相互混杂的结果。风机在经过一段时间的运转后，会产生多种机械噪声，主要是通过风机的机壳向周围辐射。
1.5.2 电动机噪声
电动机噪声主要包括：由旋转子动平衡不良引起的旋转噪声、旋转子切割磁场引起的电磁噪声、冷却风扇的空气动力性噪声、轴承摩擦产生的机械噪声等。
1.5.3 管道噪声
管道噪声是在管道内产生的或沿管道传播的噪声，主要指气流通过管道时产生的噪声。管道噪声通常包括：阻挡噪声、格栅噪声和阀门噪声。管道送风、排气以及进风的管道噪声等，给人们的生产、生活造成严重危害。
2 噪声治理方案
2.1 治理目标
(1)在排除背景噪声的情况下，GM风机房、SO2风机房厂房外1 m≤80 dB(A)。
(2)在GM风机房、SO2风机房厂房内任一位置(除设备本体)所测室内温度≤40 ℃，夏季室内外温差≤5 ℃。
2.2 GM风机房治理方案
GM风机房分位于厂区中部，主要声源是风机工作时产生的机械噪声、管道中空气动力性噪声。目前房屋顶部采用单层彩钢板进行封闭，西面墙上窗洞全部敞开，存在严重漏声和隔声量不足的现象，厂房内部设2台轴流风机进行供风，但风量不足，厂房规格尺寸见表2。
表2 GM主风机厂房规格尺寸表
2.2.1 厂房通风散热计算
(1)工艺设备散热量计算
GM风机房共有3台鼓风机，其中2台功率1 800 kW，1台功率1 000 kW。根据工艺设备及其电机散热量公式Q=n1×n2×N/η，其中n1为电机容量系数，n2为负荷系数，η为电动机效率，则2台1 800 kW鼓风机散热量为23.71 kW，1台1 000 kW鼓风机散热量为6.59 kW，合计30.3 kW。
(2)通风量计算
室外进风空气温度按最高月平均温度33.4 ℃考虑，出风温度按36 ℃考虑，根据消除余热所需要换气量计算公式G=Q×3 600/[(tp-tj)×c]/ρ，其中tp为排出空气温度，tj为进入空气温度，c为空气比热，ρ为空气密度，则换气量：
G=30.3×3 600/[(36-33.4)×1.005]/1.293=32 453 m3/h
该车间考虑消音百叶下部自然进风，轴流风机上部机械排风系统方式进行通风，进风口考虑将车间侧墙下部窗户更换为消声百叶窗，考虑排风风量100 %富裕系数，配置4台墙面轴流风机进行机械强制排风，每台风机参数Q=20 000 m3/h，H=200 Pa。
2.2.2 厂房屋面梁荷载核算
GM风机房屋面为钢屋架，彩板屋面，按均布荷载核算，屋面梁除现有屋面荷载外，还可增加均布荷载≤0.4 kN/m2。项目设计必须考虑现有厂房屋面荷载，在现有屋顶基础上做降噪处理，降噪处理的屋面必须防渗漏、安装设施满足消防要求。
2.2.3 治理措施
(1)拆除原有厂房顶部单层彩钢板；
(2)屋顶更换为吸音彩板瓦；
(3)为降低机房内的混响，机房四壁做吸声处理，吸声材料采用100 mm厚吸隔声模块；
(4)将原有铁门更换为检修隔声大门、巡检隔声小门；
(5)封堵原有墙洞，将原有上层窗洞更换为采光隔声窗；
(6)考虑厂房内温升问题，设计通风散热系统，通风散热系统采用消音百叶下部自然进风、轴流风机上部机械排风方式，进风口由现有下层窗户更换为消音百叶，排风轴流风机现场墙体上部开洞进行安装；
(7)考虑到现场含酸气体腐蚀，屋顶采用有针对性的防腐油漆。
2.3 SO2风机房治理方案
SO2风机房位于厂区北面处，主要声源是SO2风机工作时产生的机械噪声、管道中空气动力性噪声。目前SO2风机房的墙面与顶部彩钢板不完全衔接，以及墙面存在洞口，存在严重漏声和隔声量不足的现象，厂房规格尺寸见表3。
表3 SO2风机厂房规格尺寸表
2.3.1 厂房通风散热计算
(1)工艺设备散热量计算
SO2风机房共有1台硫酸风机，功率5 900 kW，根据工艺设备及其电机散热量公式Q=n1×n2×N/η，其中n1为电机容量系数，n2为负荷系数，η为电动机效率，则1台硫酸风机散热量为38.87 kW。
(2)通风量计算
室外进风空气温度按最高月平均温度33.4 ℃考虑，出风温度按36 ℃考虑，根据消除余热所需要换气量计算公式G=Q×3 600/[(tp-tj)×c]/ρ，其中tp为排出空气温度，tj为进入空气温度，c为空气比热，ρ为空气密度，则换气量：
G=38.87×3 600/[(36-33.4)×1.005]/1.293=41 625 m3/h
该车间考虑消音百叶下部自然进风，轴流风机上部机械排风系统方式进行通风，进风口考虑将车间侧墙下部窗户更换为消声百叶窗，考虑排风风量100%富裕系数，配置4台墙面轴流风机进行机械强制排风，每台风机参数Q=20 000 m3/h，H=200 Pa。
2.3.2 厂房屋面梁荷载核算
SO2风机房屋面为钢屋架，彩板屋面，按均布荷载核算，屋面梁除现有屋面荷载外，还可增加均布荷载≤0.5 kN/m2。项目设计必须考虑现有厂房屋面荷载，在现有屋顶基础上做降噪处理，降噪处理的屋面必须防渗漏、安装设施满足消防要求。
2.3.3 治理措施
(1)拆除原有厂房顶部单层彩钢板；
(2)屋顶更换为吸音彩板瓦；
(3)为降低机房内的混响，机房四壁做吸声处理，吸声材料采用100 mm厚吸隔声模块；
(4)将原有铁门更换为检修隔声大门、巡检隔声小门；
(5)将原有上部塑钢窗更换为隔声窗；
(6)考虑厂房内温升问题，设计通风散热系统，通风散热系统采用消音百叶下部自然进风、轴流风机上部机械排风方式，进风口由现有下部窗户更换为消音百叶，排风轴流风机现场墙体上部开洞进行安装；
(7)对室外进风管道进行管道阻尼隔声包扎处理，阻尼隔声包扎材料为：不低于3 mm隔声毡+不低于100 mm吸音棉+不低于3 mm隔声毡+不低于100 mm吸音棉+不低于0.8 mm铝板；见图4。
图4 管道阻尼隔声包扎示意图
3 结 语
该方案对GM风机房、SO2风机房进行改造，通过对2座风机房的屋顶、内墙四壁、门窗、通风散热系统、管道等方面进行噪声综合治理，综合应用吸声、隔声、消声、阻隔与阻尼技术，既保证了厂房外噪声环境得到明显改善，又达到了降低厂房内环境温度的目的。
该改造方案虽然增加了一次投资，部分通风设备增加了少量能耗，但实施后能够减少噪声对其它生产部位的干扰，改善厂内的工作环境，保证区域内生产操作人员的身心健康，提高员工的劳动积极性，提高劳动生产率。做到经济效益、社会效益和环境效益有机统一，进而实现经济、社会和环境的可持续发展。
