钢铁企业噪声污染控制实践

杨智伟，金 勇

（方大特钢科技股份有限公司，江西 南昌 330000）

1 概况

近些年，企业与城市发展的矛盾日益突出，促使钢铁企业为了生存不断进行提标减排改造及大规模改善厂区环境的活动。XX公司通过现场排查梳理，识别出了热电鼓风设备、炼铁高炉助燃风机、热风炉助燃风机、轧钢加热炉风机等一批高噪声的空气动力设备是影响区域噪声环境的主要污染源，必须进行综合治理。

2 噪声源情况分析

（1）钢铁企业噪声源很多，容易对环境造成污染的设备主要有：各工序除尘风机，热风炉助燃风机，热电助燃风机，TRT 机组，石灰窑提升机、振动筛，轧钢加热炉风机房等。部分噪声源监测数据见下表。

（2）噪声源特性：根据现场测定的噪声源频谱显示，风机噪声大部分为中低频空气动力噪声，中心频率大致为125Hz ；管道噪声中心频率在2000Hz 左右。部分声源频谱数据如表2。

3 噪声控制措施

3.1 噪声控制的基本方法

一是直接降低声源的噪声；二是切断噪声的传播途径；三是在噪声的接受点采取防护措施。噪声控制工程实际上是一个系统工程，它必须根据现场条件，综合运用隔声、吸声、消声等技术措施，才能最终达到技术性与经经性，高效性与可靠性的完美结合。

3.2 几种典型噪声源的治理

3.2.1 风机噪声治理措施

风机在一定工况下运行时，产生强烈的噪声。风机的噪声主要包括空气动力性噪声和机械噪声两大部分。与风机叶轮转速、叶片数、风机流量、排气压力等因素有关，其噪声频谱常呈中、低频特性。

（1）除尘风机噪声治理：钢铁企业除尘风机很多，一般噪声强度很大，而且大部分未安装消声器，或配套消声器消声量不够，成为钢铁企业主要的噪声源之一。控制措施是在风机出口增加阻性片式消声器，其设计公式为：直管式阻尼消声器的消声量△L 和消声频率范围的计算公式为：

式中：ψ（α0）— 消声器的消声系数（其大小取决于吸声材料的吸声系数）；L—有效长度（m）；P—通道横断面周长（m）；S—通道有效横断面面积（m2）。通常其上限失效频率f上据经验公式可计算，即：

避免“高频失效”的方法是：尽量降低D，但有时D 的下降是有限的，在实际工程中，可采用消声弯头或其它结构来尽量消除此问题的影响。常用的通风消声器结构如图所示：

图1 通风消声器结构简图

消声器安装在风机出口处软连接后，如无安装位置，也可以安装在排气筒上顶部或烟囱中部，降噪效果相差不是太大。本工程中，1#热电助燃风机、高炉热风炉助燃风机、混铁炉除尘风机等都是采用这种措施，在风机入口或出口加装阻性消声器，降噪效果良好。

（2）高炉汽轮风机噪声治理：高炉汽轮风机噪声源主要是风机空气吸入口除尘器、管道辐射噪声及风机放散噪声。治理措施主要是：①在除尘器外侧加设半包围的隔声屏障；②对管道进行阻尼包扎；③对汽轮风机房整体进行降噪，即更换隔声门窗，对风机房强制通风；④放散噪声更换阻抗复合消声器。

※ 隔声屏设计计算公式：

根据匀质单层板的隔声量计算。经验公式为[1]：

100～3150Hz 的平均隔声量(dB) 经验公式为：

表2 噪声源频谱数据

根据以上公式可以计算出，隔声罩主体吸声模块的理论隔声量，目前可以做到35dB 以上。

※ 管道阻尼包扎计算公式：采用阻尼板层覆于管道壁外（阻尼材料根据31.5Hz-1KHz 振动频谱配制），阻尼上加贴吸声棉，最后用镀锌板作面板。如下图2 所示。

图2 管道阻尼隔声包扎结构示意图

其整体隔声量根据：

式中：M—隔声材料面密度总和。

根据大量的工程实践表明：此特有结构的隔声包扎降噪可高达30dB（A）以上。阻尼包扎用于振动较大的管道降噪效果明显。在本次工程中套筒石灰窑提升机、放散管未采用阻尼包扎措施，而是采用隔声模块进行隔声，治理效果大打折扣。

3.2.2 以风机房为单元的治理措施

在治理风机房噪声的时候，一般会对风机房进行整体治理。措施有：①更换隔声门窗；②增加进风消声器；③增加室内排风风机及消声器。在对建筑物采取降噪治理措施后，势必会引起室内温度的升高，必须考虑通风散热。在制定风机房噪声治理的过程中，可根据实际情况，充分利用现有的鼓风生产设备产生的风量，来对风机房进行散热处理。在本项目在对一个鼓风、引风连体的高线风机房噪声设计过程中，即体现了这个设计理念。由于引风机排放的是加热炉的高温废气（200℃左右），机壳热辐射非常厉害，为保证室内设备正常运行，满足室内温降，设计将原有鼓风机直接由室外进风改为在室内进风。这样优化设计，可以取消全部原先配置的降温风机，节约运行电耗。因此，该优化工艺可以同时满足降噪和节能的目的。

高线风机房散热风量计算。

（1）介质散热：按高温物体散热计算，按管道计算散热量:直径0.8 米，管道表面温度200℃计算，平均9.6KW/ m2，表面积约22 m2，计算功率211KW。

（2）电机动能无效功率：电机功率:300KW，效率85%。

计算电机无效功率：Q1=1000*n1*n2*n3*N*(1-η) /η[2]。

无效功率计算结果为 33.9KW。

按无效功率中50% 转换热量计算Q=16.95KW。

（3）风量换算：余热功率=散热+电机无效=211+16.95=228 KW。空气质量流量16.36kg/s。空气密度1.2kg/m³。

通风量＝16.36*3600/1.2=49080m3/h ≈5 万m3/h。

所需风量与风机能够提供的风量基本一致，方案可行。

该风机房噪声治理内容还应包含对引风机的排气噪声治理，正常情况下应加装阻性消声器即可。

3.2.3 放散噪声

汽轮风机房风机放散噪声属亚声速喷注，响度大（120dB 左右），频谱范围宽，排气放空消声器要求消声器阻力小，能迅速泄压，消声量应在40dB（A）以上，本次采用阻抗复合型消声器进行治理。排气放空消声器整体结构如图3。

图3 排气放空消声器图

※ 节流降压原理及计算。

所谓节流，就是在很大的局部阻力作用下，由于放出摩擦热，使流体的熵增加，而压力得到降低。

各层节流孔板所承担的压降，按临界比设计，即

式中：Ps——节流孔板的压力，Kg/cm2。Pn——第几级节流孔板后的压力，Kg/cm2。n——节流孔板级数。q——压强比。

消声器需降压层数，由排气压力而定，各级节流孔板上节流面积应选定孔径后，再求出应开孔数。

降压消声段的消声值估算。按临界值设计的节流降压消声段，其消声量，可根据下式计算。

式中：P1——消声器入口压力。P0——环境压力。a——修正系数。

根据上式，将相关参数代入计算，采用节流降压原理设计的消声器的消声量约为29.5dB。

片式阻性消声段设计。

所以上述节流降压消声段与阻性片式消声段组合型的排气放空消声器消声量在50dB 以上。实际工程中，放散管噪声控制还需对排气管道需进行隔声包扎。工程完工后，通过实测噪声计算，消声器消声量综合45 dB 以上。

3.2.4 TRT 噪声治理

TRT 发电装置噪声治理要考虑设施处于煤气区域，不能做成封闭的隔声结构，应设计成通风良好的半包围结构，同时在外围增设隔声屏障。

4 结语

本次噪声治理工程涉及的噪声源种类多，受现场环境的制约因素也多。由于噪声源不是独立存在的，噪声治理工艺需要充分考虑对生产工艺的影响，比如放散噪声消声器的结构阻力对排气速度的影响；除尘风机消声器对系统风量的影响等。另外，部分噪声的治理应直接通过生产工艺的改进来控制，如热电的助燃风机噪声，可以直接加装变频，调节风机的输出量，可以从源头上极大减小噪声的产生。因此，任何一个噪声治理都是一个系统工程，需要考虑多方面的因素，控制手段不应有唯一性，这样才能真正做到节能减排的效果。