空分装置噪声控制技术的研究与应用

李建平(淄矿集团内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017313)

0 引言

内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司世林化工分公司30万吨/年煤制甲醇项目，利用巴彦高勒煤矿的资源，采用航天干煤粉气化炉技术，利用纯度99.6%以上的氧气与干煤粉发生化学反应生产甲醇原料气。空分装置采用沈鼓制造的MCO1404和3BCL457压缩机组以及四川空分设备制造公司制作的KDON-28000/32000国产化空分装置，该工艺采用深冷法空气分离技术，通过过滤、压缩、冷却、纯化(净化)、热交换、精馏等过程，利用氧气、氮气沸点的不同，把氧气从空气中分离出来，同时生产液氧、液氮等副产品。空分装置于2017年5月技改后再次开车。空分装置周边噪声污染明显，且距离中控楼不足40m，对员工日常现场及中控制室操作均产生一定的影响，且对界区噪声也存在出超标问题，为降低现场噪声，改善作业环境，特实施本改造。

1 项目意义与必要性

噪声防治工作，近几年来在煤化工企业越来越受到重视，并取得一定的进展，但是，无论是在噪声防治意识上，还是噪声管理上存在一些急待解决的问题。首先对噪声防治工作的意义有待进一步认识。噪声是工业生产过程中的一个伴生物，被认为是一种不可避免的物理现象，所以对噪声的存在也就习以为常。二是误认为噪声的治理只有投入，见不到经济效益。三是这方面设计技术人员短缺，由于噪声治理需要多专业知识和结合，特别是新建煤化工企业没有严格执行“三同时”原则，投产后再进行噪声治理增的难度较大。我国对环境治理力度空前加大，提出“坚决打好蓝天保卫战”，尤其对工业企业的绿色、合法生产经营提出了更高的要求。项目各类环保权证的取得和完善，是企业绿色、合法生产经营的前提条件。

2 项目的基本内容及指标

世林化工空分装置是煤化工最大噪声源之一，在生产运行中产生的机械噪声和空气流动性噪声，经现场测试，压缩机厂房噪声125dB(A)， 自洁式空气过滤器115dB(A)， 分子筛吸附器110 dB(A)，放空管路噪声110 dB(A)，办公楼前噪声90dB(A)。噪声级高，严重污染工业广场和周边环境，对现场工作人员的正常工作造成较大影响，对人体造成一定危害。本项目利用现代声学理论，将消声技术、吸声技术、隔声技术和阻尼技术等进行有机结合，研究创新综合控措施，研制符合实际生产需要的降噪设备和材料，主要包括以下工作：(1)对空分装置系统主要噪声源进行噪声测试，并进行频谱分析和评价；(2)分析和研究主要噪声源产生噪声的机理，为控制噪声提供科学依据；(3)理论分析，研究噪声控制方案和实施措施；(4)对主要降噪设备和材料进行模态分析、仿真和试验研究；(5)研制新型降噪设备，并实施。

噪声控制技术指标：(1)空分装置对周边环境的噪声由当前的90～110dB(A)，降低至80～90dB(A)；(2)空分西侧厂界外噪声由当前的80dB(A)降低至65dB(A)，达到GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》噪声排放标准。噪声控制经济指标：通过项目的实施，可以降低空分装置带来的噪声污染，达到国家职业卫生标准要求，保障员工的身心健康。

3 与国内外同类技术、产品的比较

3.1 世林化工空分装置系统

空分装置系统现有空压机一级放空消声器、空压机放空消声器和总放空消声器。空压机一级放空消声器、空压机放空消声器有两部分构成，前段为高压气体小孔喷注排放消声器，后段为阻性消声器，组合起来为符合型消声器。但该型消声器的阻性部分存在不足，一是由于消声道结构不合理，消声器的上限失效频率过低，通过计算上限失效频率分别为：982Hz和540Hz，也就说高于失效频率的每个频率消声量大幅度降低。因此新的消声器设计新结构，将消声器上限失效频率上移，从而提高新消声器的消声量。现总放空消声器为片式消声器，最大消声通道260mm，消声器长度为2000mm，现场测试和理论计算，该消声器的消声器量仅仅为10～15dB(A)，远远满足不了实际需要，新消声器采用新结构，新材料，进行优化设计，使其消声量达到30dB(A)。分子筛吸附器排放口噪声高达110dB(A)，需要设计安装消声器， 常规消声器小孔喷注、阻性相结合的复合消声器。为了提高消声量，新消声器增加扩张段，即扩张、小孔喷注、阻性相结合的复合新型消声器，该消声器目前市场上还没有，是创新型消声器。

3.2 国内外同类技术

隔声窗：采用特殊型断桥铝材质，设计三层隔声功能，框体充实的设计理念，具体为:采用隔声专用铝型材；中空三层玻璃；窗框内部空间装填专用吸声材料；具有阻尼性能夹层，软声桥连接，开启扇五道密封，按照噪声频谱确定玻璃尺寸，避免耦合振动达到，声学性能见表1，查阅有关资料显示利用铝合金做隔声窗没有这么大的隔声量。

表1 隔声窗声学性能

隔声门：本项目的隔声门尺寸大，至少3m×3m，目前市场上这么大尺度常规隔声门只能采用推拉式或电动垂直门，推拉式隔声门密封差，达不到隔声量要求。电动垂直门造价高，现门口结构也适应安装。为此设计新的隔声门结构，新结构为分块式开起门，这种门不仅隔声量满足要求，而开启方便，完全满足生产需要。管路隔声包扎：目前常规管路隔声包扎一般右两层材料构成，内侧为矿棉或岩棉，外层为不透气的薄金属板或铝板，这种结构重量大(70kg/m3)，隔声量在15～20dB(A)；隔声量小。本项目管路隔声采用四层结构，由内到外依次为轻质吸声材料(超细离心防水玻璃棉)、阻尼材料、隔声层和软式外层防护层。这种结构的试验隔声量可以达到30～35dB(A)， 而且重量轻(30kg/m3)，施工方便。达到国内先进水平。

4 改造的技术路线

结合世林化工实际情况，确定了技术路线：第一步：对空分装置系统进行全面噪声测试，并进行频谱分析和评价。目的是辨别出哪些设备和环节是主要噪声源，掌握噪声强度、频谱特性，为噪声控制理论研究提供必须的资料和针对性。第二步：根据空分装置系统的生产工艺流程，分析和研究主要噪声源产生噪声的机理，为控制噪声提供科学依据。第三步：利用现代声学理论，噪声控制技术，研究噪声控制可行性方案。第四步：对技术方案进行数字仿真和模态分析，为对研究方案进行优化处理。第五步：对主要降噪设备和材料进行实验室试验研究。使其达到满足实际需要，节约成本和时间。第六步：对主要降噪设备和材料研制。第七步：现场实施与施工。

5 噪声治理措施

5.1 空分压缩机厂房

拆除原有的3个简易普通大门(南墙2个、北墙1个)，门口尺寸为3000×3000mm，设计安装隔声大门，为了便于日常维修，该门设计为开启双扇隔声门，大门一般不开启，为此在门扇中开小隔声门(900×2100)，用于日常人员进出。

保留南墙、北墙1、2层原有普通铝合金推拉窗，在该窗的外侧设计安装双层隔声窗，其中设置一扇80型材的断桥铝双层开启窗。保留南墙、北墙3、4层原有普通铝合金推拉窗，在该窗的内侧设计安装单层隔声窗。

5.2 分子筛吸附器底部放空

根据噪声特点和特性，在分子筛吸附器底部放空设置节流、扩容、降压、小孔喷注和阻抗复合式消声器。

5.3 空压机放空管路消音器

现排放口安装了节流、扩容、降压、小孔喷注消声器，从现场考察，该消声器仍然有降噪作用，因此，本着节约成本的考虑，在原有消声器的基础上增加阻性消声器部分，并更换材质。

5.4 增压机一段放空管路和放空

该部分包含2部分噪声，一是输送气流管路、阀体表面的辐射噪声和排放口的放空噪声。(1)对于管路噪声采用隔声包扎，包扎由多层组成，即吸声层、减振层、隔声层和防护层。(2)降低阀体噪声采用造型骨架，外包夹克衫式隔声层。(3)在排放口设计安装了节流、扩容、降压、小孔喷注消声器，该消声器安装垂直布置。

5.5 高压氮气管路和放空

对直径Φ300的高压氮气管路进行隔声包扎，主要由减振阻尼层、隔声层、吸声层、隔声外护层等构成；拆除原水泥塔内的3个消声片，安装新消声片。

6 治理后效果

该项目完成后，于7月10日，对现场进行测试，测试结果见表2所示，基本达到了预期的目标：(1)空分装置对周边环境的噪声由当前的90～110dB(A)，降低至80～90dB(A)。(2)空分西侧厂界外噪声由当前的80dB(A)降低至65dB(A，达到GB12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》噪声排放标准。

表2 现场测试数据表