降低火電廠磨煤機噪音的分析研究

范 瑋

(大唐長春第二熱電有限責任公司，吉林 長春130031)

0 引言

鋼球磨煤機適宜研磨細煤粉，特別適宜研磨硬質煤，具有煤種適應性廣、單臺出力高、維護護方便、維檢修周期長等優點，在世界各國電廠中得到了廣泛應用。 但鋼球磨煤機是電廠的高噪音設備。 對電廠職工的身心健康遭成了不可估量的損失。因此電廠磨煤機的降噪事在必行，而降噪的基礎就是從它產生的機理進行分析，找到可行方案。

鋼球磨煤機是一個水平放置的回轉圓筒體，當筒體轉動時原煤與鋼球混合， 鋼球在離心力和與襯瓦接觸時產生的摩擦力的共同作用下，被襯板帶到一定高度，受本身重力作用沿拋物線下落將煤擊碎。磨煤機鋼球與原煤相互間撞擊產生的機械性噪聲。主要的噪聲是筒體轉動時鋼球與鋼球、鋼球與筒體襯板、鋼球與原煤相互間撞擊產生的機械性噪聲。筒體是一個強反射面，即聲學上的硬壁面，對入射的聲波吸收少而反射多，因此聲波在筒體內連續反射，形成一個混合聲場，噪聲高達115～119dB；噪聲的頻帶也很寬，通常在31.5～8000Hz，聲壓級均超過95dB。

磨煤機降噪這個研究課題在中國的研究時間已經有20-30 年的。技術也越來越趨近成熟， 但是降噪目標限于國家容許的噪音排放標準。 噪音的平均聲壓級還是達到了85dB 以上，這個聲壓級標準，對人體造成的傷害是很嚴重的，尤其是長期處于電廠生產第一線的員工深受其害。

1 實測數據分析

1.1 部分測點分布圖

測點布置方法是參考國家標準GB 7441-87《電站汽輪發電機組噪聲測量方法》,距磨煤機原隔聲罩外緣1.0m、離地高1.5m 處,前后左右布置8 個測點, 在離磨煤機進口端9m 遠的大走廊處布置1 個點(9號點)，磨煤機的測點布置圖如下。

1.2 測量結果匯總

重點對電廠的磨煤機進行了實地的測試，結果如表1。

1.3 數據分析

對電廠磨煤機的噪音進行頻譜分析，分析高噪音區域所屬的頻率區間，為選擇性降噪提供條件。

從表2 我們可以直觀的看出，磨煤機發生的噪音頻率區間主要集中在300Hz～725Hz，而且在這個區間的內噪音占到了總噪音的百分之七十以上，因此我們降噪的目標主要集中在這個頻率區間。

表1 測量結果匯總

2 降噪方案

根據鋼球磨煤機測得的數據分析結果,產生噪音的區間在300Hz～725Hz 之間。 我們主要針對這個低頻區間進行降噪。 現行的降噪方法分為有源降噪和無源降噪兩種。有源降噪又稱反聲、有源噪聲抵消、有源降噪、有源吸收等。 以主動產生一個聲場來抵消另一個現有聲場的技術。 無源降噪是傳統的噪聲控制方法,包括消聲、吸聲、隔聲、隔振、阻尼減振及其多種技術綜合的方法。

減少鋼球沖擊產生的振動和降低筒體表面的聲輻射，是從噪聲根源進行治理的關鍵。 現階段用于代替鋼制襯板的橡膠襯板，雖然阻尼減振性能好，降噪效果顯著，但其耐磨和耐高溫性能，使用壽命較短。有源控制技術在低頻范圍、硬件可行性及成本等方面具有無源控制技術無可比擬的優越性，已經成為噪聲控制界的一個研究熱點。 有源噪聲控制(ANC)技術在指定區域內人為地產生一個次級聲信號有目的地去控制初級信號，這2 級聲波信號的大小相等而相位相反，可相互抵消，具有較好的降低低頻噪聲的特性。 有源噪聲控制在理論上是可行的，但因鋼球磨煤機噪聲聲場環境復雜，噪聲源頻譜多變，且隨時間起伏較大，噪聲呈寬頻特性，加上控制技術的約束，多年來此領域的研究工作進展不大。 應次采用無源降噪是現在現行最簡單有效的方法。 針對電廠的噪音頻率范圍，我們從無源降噪的中選擇材料。

2.1 吸聲材料降噪

西安交通大學開發的PVC／EPR／巖棉發泡復合材料，具有優異的中低頻吸聲性能， 對頻率在1600Hz 以下噪聲的平均吸聲系數達0.6。這個針對現行的噪音頻率區間是很有效的。巖棉發泡復合材料以PVC樹脂，EPR 和巖棉為主要原材料用發泡方法制種中低頻吸聲性能優良的新型泡沫吸聲材料。 它具有成本低，工藝簡單的特點。

巖棉發泡復合材料從成本上來說這種材料的造價低廉，易于成型等優點。它的生產是用聚氯乙烯，乙丙橡膠。巖棉發泡復合材料采用化學發泡法制備，具體步驟如下：將聚氯乙烯、乙丙橡膠、巖棉、發泡劑和增塑劑等原料按配方比例要求混合均勻， 在開放式煉塑機上混煉，溫度控制120±5℃的范圍內，時間控制在10min；將混煉好的物料切成圓片狀放人模具中， 置于烘箱中發泡， 溫度控制在196±2℃， 時間為8min。 發泡完成后取出模具，脫模即得所需試樣材料。

因次從各個方面綜合考慮，認為把巖棉發泡復合材料加入隔聲罩的效果是最佳的，可以降低噪音8-12dB。 此外，還有武漢華聲環保設備有限責任公司和中船重工七零一研究所開發的無機發泡顆粒，經高溫焙燒成板狀，厚度為50mm，該板是一種吸聲隔聲兩用材料，吸聲系數大于0.6，也是一種良好的吸聲材料。這兩種材料對電廠的噪音再次降低有很好的幫助。

2.2 采用非球形鋼制研磨體

可以采用非球形鋼制研磨體，鋼球磨煤機噪聲與鋼球直徑的三次方成正比，對同樣質量的研磨體，在保持原有沖擊力不變的情況下，將鋼球改為24 面體、18 面體等棱形鋼制研磨體，利用其棱、角特有的切割與破碎能力不但可提高磨煤效率，而且可降低噪聲5dB～8dB。 這種方法是很好的，從聲源上降低噪音，而且成本幾乎為零。我們可以很好的借鑒使用。

2.3 襯瓦螺旋線布置

鋼球磨煤機襯板呈水平直線布置,隨著筒體轉動，逐排推升鋼球和物料到達一定高度下拋,致使動負荷瞬間劇增,波動很大，同時,隨著下拋動作,瞬時撞擊能量達到極值,噪聲頻譜出現峰值。 周而復始,動負荷和噪聲都出現周期性的變化。國內外學者提出襯板的螺旋線布置方式代替水平直線布置。 降低動負荷波動,可減少電耗30%左右,削低了動負荷和噪聲峰值,使球磨機運轉平穩,撞擊過程平穩,不影響出力，這項改進措施可降噪8dB～12dB。

以上方法可以從不同的角度進行降噪處理，尤其是西安交通大學開發的巖棉發泡復合材料， 更有針對性的對300Hz～725Hz 的低頻噪音進行吸收，如果在火力發電廠中進行使用，降噪效果會更好，職工的身心也可以得到很好的保障。

3 結論

本文通過實地測試測得的數據，根據頻譜分析得出電廠的主要噪音區間在500Hz～725Hz 之間，提出降低電廠噪音的措施，分別為：采用吸聲材料降噪、采用非球形鋼制研磨體和采用磨煤機襯瓦螺旋線布置的方法。 重點對西安交通大學開發的PVC／EPR／巖棉發泡復合吸聲材料做了簡要介紹， 因為為這種吸聲材料主要吸收的是低頻噪音，對600Hz～800Hz 這個頻率的吸收噪音效果是最佳的。

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