聲波除灰器的優化

楊思敏　翟鑫鈺　呂旭悅　辛晨　張鑫　趙奕　楊旺　劉友英

【摘 要】本文主要在現有的聲波除灰器的基礎上對其結構進行改進，旨在降低噪聲和除去水蒸汽，從而改善工作環境，降低噪聲對人體的危害和影響；同時通過脫水降低除灰器的故障率，提高工作效率，減少高溫廢氣的排放，體現出節能、減排、環保的主題。

【關鍵詞】降噪；減排；節能

0 引言

加熱爐是煉油廠重要的生產工藝設備，也是煉油廠消耗燃料的主要設備。提高加熱爐的熱效率對于降低煉油廠的能耗、降低煉油生產成本、提高經濟效益是密切相關，同時也是減少向大氣排放的重要環節。近年來，我國煉油廠針對節能減排已做了大量的努力，但仍有上升空間，尤其是煙氣排放溫度的降低，不僅為煉油企業節約能源、降低成本，更能為保護環境、保護地球盡一份綿薄之力。

目前，國內石化行業廣泛采用聲波除灰器來對加熱爐尾部低溫段受熱面進行除灰，但除灰器工作時產生的噪聲較大，從實測的噪聲數據中發現，除灰器工作時內部產生的噪聲一般都在110dB以上，外部噪聲在80dB左右，對環境造成較大的噪聲污染，且對人體造成了一定的影響。

南方空氣潮濕，含水量大，空氣中的水蒸汽會使除灰器螺栓法蘭連接處發生銹蝕，不可避免地出現泄露問題，既影響設備的正常工作，又會導致除灰器的工作效率降低，影響除灰效果，切可能會導致設備腐蝕。

針對以上兩方面的不足，我們對現有除灰器進行結構優化設計，以提高除灰效果，改善工作環境。

1 降噪

本設計中對原除灰器的聲導管進行改進，采用雙層結構，層間放置吸聲材料。

雙層結構結構的隔聲性能在面密度相同的條件下，中間留有空氣層的雙層結構比單層板的隔聲量要大5～10dB。原因在于兩層板間的空氣層（即吸聲材料）有緩沖振動的作用，使聲能得到一定衰減后再傳到第二層結構，提高了隔聲量。雙層板隔聲量TL按下式計算[1、6]：

TL=20lgM+20lgf-48 （1）

式中：TL——隔聲量，dB；

M——層板的面密度，kg/m2；

f——頻率，Hz。

通過以上分析，本設計中采用50mm厚，30～48kg/m3的超細玻璃棉配合雙層喇叭管結構，中間有5mm的空氣層，從而達到先吸聲再隔聲的降噪目的。此外在采用隔聲措施的同時配合使用吸聲材料輔助降噪，在原有隔聲基礎上大幅度降低噪聲量，使降噪量可達20dB以上，從而改善工作環境。

雙層隔聲音結構的減噪量計算值見表1。

2 除水

高吸水樹脂（SAP）是一種新型功能高分子材料，具有親水基團，能大量吸收水分而溶脹又能保持住水分不外流，一般可以吸收相當于樹脂體積100倍以上的水分，能夠吸收自身重量幾百倍至千倍的水分，最高的吸水率可達1000%以上，吸水后變為凝膠，其凝膠具有一定的強度，即使施加很大的壓力，水也不會流出。一般作為醫用材料，如尿不濕，醫用床墊等；工業上亦用作止水膨脹橡膠，吸水防污涂料。具有生產成本低、工藝簡單、生產效率高、吸水能力強、保水能力強，產品保質期長等一系列優點，且對環境沒有任何影響。故本設計中采用高吸水樹脂作為干燥劑進行脫水。

課題小組對高吸水性樹脂進行吸水試驗，在靜置條件和對流風條件（采用電風扇模擬工程中的壓縮風風速）下，吸水試驗數據見表2。

表2 200g吸水樹脂在空氣中的吸水量

查閱資料可知，南方全年的大氣中水蒸汽的平均含量為17g/m3，每臺除灰器按每次工作時，壓縮風的速率為1.5m3/min，每8小時工作一次，一天工作3次，每次工作6分鐘，則每天吸收的空氣中水的含量為：

1.5×6×3×17=459g

儲罐內壓強0.3～0.4MPa，因此空氣中的含水量常壓下的數值，所以吸水速率也會提高。

考慮到原除灰系統的壓縮風管線直徑不大（50mm），吸水材料膨脹后易堵塞管道，因此在管路中設計一臺除水罐，結構見圖1。吸水材料放置于除水罐內，筒體側面開手孔，內置掛鉤若干，可懸掛5至10袋小包的干燥劑，每袋100g左右，最好將袋子制成扁平狀，有利于增大接觸面積，提高除水效果。

3 結論

通過對原有聲波除灰器的結構改進，可具備以下三項優點：

3.1 保持除灰器的高效運行

不論是燃油還是燃氣加熱爐，雖然目前爐效已比較高，在90%以上，但采用優化后的除灰器，減少了除灰器的故障率，使之保持在一個高效的運行狀態，可使爐效始終保持在穩定的高值范圍，甚至可以將排煙溫度繼續降低，從而減少向大氣的排放，既會產生一定的經濟效益，更為環保做出了貢獻。

3.2 減少噪聲污染

據調查，除灰器工作現場噪聲最高可達80分貝，降噪改善了工人的工作環境，有利于工作人員集中注意力，既能提高生產效率，又能降低安全隱患。從保護工人身體健康的角度來看，降低噪聲也是大有裨益的。

3.3 降低除灰器故障率

除水帶來的效益非常明顯，一方面，減小了空氣預熱器發生硫酸露點腐蝕的可能性，另一方面，使得除灰器不易因腐蝕發生故障，延長了機器的使用壽命，提高了工作效率。

對現有的聲波除灰器進行結構和技術上的改善和優化，利用隔聲吸聲降低噪聲污染，采用高吸水的樹脂除去水蒸汽降低腐蝕，提高效率等等，實現了經濟、環境、社會的多贏，順應節能、減排、綠色、環保的時代潮流，為我們賴以生存的環境改善盡自己的一份力量。

【參考文獻】

[1]張愛亮.高效環保型低頻聲波除灰器的設計[D].南京工程學院畢業設計論文，2010（5）.

[2]張基偉.鍋爐聲波除灰技術的發展與應用[J].中國電力，1998（1）：26-28.

[3]馮錦華，李國友.聲波除灰器在加熱爐對流段的應用[J].煉油技術與工程，2000（30）：49-50.

[4]彭波.波吹灰技術及其發展現狀[J].河北電力技術，1999（3）：4-7.

[5]北京石林電腦公司，中科院聲學研究所，中石化金陵分公司煉油廠，等.低頻聲波除灰[J].南京：自編講義，1999.

[6]趙玫，周海婷，陳光冶，朱蓓麗.機械振動與噪聲學[M].北京：科學出版社，2004.

[責任編輯：田吉捷]