某输油站KDZS10-1.25-Y (Q) 型燃气两用蒸汽锅炉为天津宝成锅炉厂设计的锅炉, 配套引进的是德国西门子公司生产的1LG02006-2AA70-2型30KW风机。锅炉自2009年10月7日正式投入运行以来, 各项性能参数均能满足生产要求, 但其在运行时风机房高达93.3分贝 (2011年7月湖北省襄阳市职业病防治院检测) 的噪声已经超出职业接触限值, 锅炉房噪声接近职业接触限值。

表1 某站职业病危害因素表 (节选)

1 噪声的危害

噪声对人的危害可以分成两个方面。一方面是指劳动保护危害, 具体指危害人的身体健康, 导致各种疾病的发生;另一方面是环境保护危害, 具体指干扰环境安静, 影响人正常的工作和生活。噪声对人健康危害主要表现在:导致大脑皮层兴奋过度和平衡失调, 脑血管功能损害, 神经衰弱, 内分泌、消化系统失调、扰乱人们正常的工作、学习和生活, 人极易疲劳, 注意力分散, 精力下降等导致工作质量的降低及工作效率的下降。

2 锅炉风机噪声产生机理

风机由于其种类和型号不同, 所产生的噪声强度和频率也有所不同;但从噪声产生的机理和风机噪声最高部位来看, 其机理相同, 噪声最高部位相近。风机运行时, 产生的噪声主要来源于机械性噪声和空气动力性噪声。机械性噪声是风机部件的机械振动产生的, 其可能产生的原因主要包括滚球轴承中小滚球滚动、风机转子不平衡, 减速机和间隙中的撞击及风道振动等;空气动力性噪声是指空气流动或物体在空气中运动引起空气产生涡流、冲击、或者压力突变导致空气扰动而形成的噪声, 其主要包括旋转噪声 (气压脉动) 和涡流噪声 (紊流噪声) 组成。旋转噪声是叶轮旋转时, 轮上的叶片打击周围的气体介质, 引起周围气体的压力脉动而形成的, 对于给定的空间某质点来说, 每当叶片通过时, 打击这一质点气体的压力便迅速起伏一次, 旋转叶片连续地逐个掠过, 就不断地产生压力脉动, 造成气流很大的不均匀性, 从而向周围辐射噪声;而涡流噪声又称为紊流噪声, 它主要是气流流经叶片界面产生分裂时, 形成附面层及漩涡分裂脱离, 而引起叶片上压力的脉动, 辐射出一种非稳定的流动噪声。空气动力性噪声占风机噪声的大部分, 因此降低风机空气动力性噪声能很大程度上降低锅炉风机的整体噪声。降低风机空气动力性噪声的措施包括降低流速, 减少管道内和管道口产生扰动气流的障碍物, 适当增加导流片, 减小气流出口处的速度梯度, 调整风扇叶片的角度和形状, 改进管道连接处的密封性等。而机械性噪声对于调试好的设备来说, 可降低的噪声手段有限, 从而成效不大。

3 锅炉风机噪声产生的原因分析

我们邀请洪湖市职业病防治院对锅炉在不同工况下 (其中正常生产风道挡板开度在40%~60%之间) 运行时, 各部位产生的噪声进行测量, 其结果见表2 (噪声单位为d B) :

表2 改造前2#锅炉不同工况下各部位噪声测量值

图一:锅炉结构示意图

图二:锅炉风机扩压延伸管平视图

图三:锅炉风机扩压延伸管俯视图

风机出口段风道如图一、二所示, 它是一个梯形渐扩型风道, 这种形状结构从以下几个方面分析是造成噪声过大的原因:

1) 每当一片叶轮叶片通过时, 某点一质点气体被打击一次, 压力便迅速起伏一次, 旋转叶片连续地逐个掠过, 就不断地产生压力脉动, 造成气流很大的不均匀性, 从而向周围辐射噪声即旋转噪声;

2) 风机出口扩容管上壁斜度达37.2°。从风机出来的高速气流经扩压延伸管冲击风道下底板, 从而引起风道振动而产生噪声。

3) 出口风道扩压延伸管为0.5m, 风机出口面积为0.1064m2, 风道入口面积为0.18m2, 面积增加量为0.0736m2, 单位长度扩容率为138.3%, 由此流道扩散十分剧烈, 从而产生高分贝噪声。

4) 风机房和锅炉之间的门窗为普通的防盗门和普通的塑铝合金窗户, 造成风机房的噪声很容易就传播到锅炉房中, 造成锅炉房的噪声值接近职业接触限值。

4 噪声治理措施

锅炉正常运行时, 值班人员每天双点巡检、日常维护保养和检维修等需较长时间呆在锅炉房, 对职工影响较大。

4.1 建造隔音墙

从锅炉房、风机房现有条件考虑, 我们认为可以将风机房四面墙改装为隔音墙。原墙是砖混结构, 双面抹灰15~25mm, 可以一定程度上隔绝空气, 阻挡并减弱在大气中的声波。设计在原墙上采用由孔径为6mm、孔距为16mm硬质纤维板, 容重为40Kg/m2、玻璃纤维布等复合而成的开孔复合吸声板贴面, 厚度为50mm。贴面与原墙留有50mm的空气层。主要原理是声波要穿透介质层必须通过两个界面, 界面上特性阻抗骤变, 会被吸收而减弱。噪声从风机房传到锅炉房必须依此穿透复合吸声板, 空气层, 原墙体, 理论上能大幅度减小锅炉房噪声, 一定程度上减小风机房噪声。

4.2 改造风机基座

如图二所示, 风机出口与水平风道成37.2°斜角, 从力学分解上看, 压缩空气过半的力量作用风道下底板上, 极易造成风道板振动而产生噪声。我们认为可以在原风机基座位置上重新建造风机基座。新建基座在原基础上改动几个地方:

1) 风机出口下板与风道出口下板处于同一水平线上, 减小对风道地板冲击力而减少噪声。

2) 基座的深度在原基础上增加半米, 尽可能的减少风机自身可能的振动。

3) 在基座周围半米处设置一层防震沙沟, 减少噪声从地面向四周传播, 表面硬化便于卫生打扫。

图四:改造后锅炉风机扩压延伸管平视图

4.3 改造扩压延伸管

根据实际空间距离对扩压延伸管进行改造, 增长扩压延伸管长度。减缓扩压延伸管斜度和减少单位长度扩散率, 降低因流道扩散而产生的噪声。新扩压延伸管长为1.2m, 风机出口扩容管上壁斜角降低为17°, 风机出口面积为0.1064m2, 风道入口面积为0.18m2, 单位长度扩容率降低为57.6%, 较之原来的138.3%降低了58.4%。其上壁设计为半径为4m的圆弧, 上壁分别与风道和风机出口作圆弧处理, 降低涡流噪声。

4.4 风道加装加强筋

为了减少风道振动产生的噪声, 我们认为可以在风道外壁加装“十字”加强筋。

4.5 给风机安装变频器

目前该锅炉风机运行时, 风叶开度在40%至60%运行, 风机实际运行负荷离额定负荷还有较大的距离, 可以考虑给风机安装变频器, 一方面可以调整风机的有效转速, 降低噪音, 还可以接受能源。

5 效果检查

在安装好的新扩压延伸管和矩形风机出口延长管以后, 启动风机检查改进后的效果, 2#锅炉在不同工况下 (其中冬季生产正常风道挡板开度在40%~60%之间) 运行时, 各部位产生的噪声进行测量, 其结果见表3:

表3 改造后2#锅炉各部位噪声测量表

6 结论

对于表2和表3, 很明显的发现, 改装前后, 各部分的噪音值均不同程度的降低了。通过本次对锅炉风机噪声的改造, 职工们很满意, 直观的感受噪音没有以前刺耳, 带上耳塞能较舒服的在锅炉房做日常工作。总计本次改造一定程度上收到了社会效益, 环境效益。目前, 我们正在做安装变频器的方案调研。若继续进行其它方法进行改进, 相信能取得更好效果。

上海中广通环保科技有限公司是专注于解决各类工业及民用建筑领域噪声污染问题的环保噪音治理公司，提供各类隔音降噪工程及声学技术咨询和产品定制服务，在各类工业设备降噪、锅炉降噪、风机降噪、锅炉风机降噪、锅炉房噪音处理、锅炉房噪声治理、锅炉房降噪、风机噪音治理、风机噪声处理等工程降噪领域提供全方位全链路声学服务，公司拥有专项环保资质，主要业绩范围覆盖全国，是华东地区比较有名的专业降噪公司。