鋼鐵企業噪聲污染控制實踐

楊智偉，金 勇

（方大特鋼科技股份有限公司，江西 南昌 330000）

1 概況

近些年，企業與城市發展的矛盾日益突出，促使鋼鐵企業為了生存不斷進行提標減排改造及大規模改善廠區環境的活動。XX公司通過現場排查梳理，識別出了熱電鼓風設備、煉鐵高爐助燃風機、熱風爐助燃風機、軋鋼加熱爐風機等一批高噪聲的空氣動力設備是影響區域噪聲環境的主要污染源，必須進行綜合治理。

2 噪聲源情況分析

（1）鋼鐵企業噪聲源很多，容易對環境造成污染的設備主要有：各工序除塵風機，熱風爐助燃風機，熱電助燃風機，TRT 機組，石灰窯提升機、振動篩，軋鋼加熱爐風機房等。部分噪聲源監測數據見下表。

（2）噪聲源特性：根據現場測定的噪聲源頻譜顯示，風機噪聲大部分為中低頻空氣動力噪聲，中心頻率大致為125Hz ；管道噪聲中心頻率在2000Hz 左右。部分聲源頻譜數據如表2。

3 噪聲控制措施

3.1 噪聲控制的基本方法

一是直接降低聲源的噪聲；二是切斷噪聲的傳播途徑；三是在噪聲的接受點采取防護措施。噪聲控制工程實際上是一個系統工程，它必須根據現場條件，綜合運用隔聲、吸聲、消聲等技術措施，才能最終達到技術性與經經性，高效性與可靠性的完美結合。

3.2 幾種典型噪聲源的治理

3.2.1 風機噪聲治理措施

風機在一定工況下運行時，產生強烈的噪聲。風機的噪聲主要包括空氣動力性噪聲和機械噪聲兩大部分。與風機葉輪轉速、葉片數、風機流量、排氣壓力等因素有關，其噪聲頻譜常呈中、低頻特性。

（1）除塵風機噪聲治理：鋼鐵企業除塵風機很多，一般噪聲強度很大，而且大部分未安裝消聲器，或配套消聲器消聲量不夠，成為鋼鐵企業主要的噪聲源之一。控制措施是在風機出口增加阻性片式消聲器，其設計公式為：直管式阻尼消聲器的消聲量△L 和消聲頻率范圍的計算公式為：

式中：ψ（α0）— 消聲器的消聲系數（其大小取決于吸聲材料的吸聲系數）；L—有效長度（m）；P—通道橫斷面周長（m）；S—通道有效橫斷面面積（m2）。通常其上限失效頻率f上據經驗公式可計算，即：

避免“高頻失效”的方法是：盡量降低D，但有時D 的下降是有限的，在實際工程中，可采用消聲彎頭或其它結構來盡量消除此問題的影響。常用的通風消聲器結構如圖所示：

圖1 通風消聲器結構簡圖

消聲器安裝在風機出口處軟連接后，如無安裝位置，也可以安裝在排氣筒上頂部或煙囪中部，降噪效果相差不是太大。本工程中，1#熱電助燃風機、高爐熱風爐助燃風機、混鐵爐除塵風機等都是采用這種措施，在風機入口或出口加裝阻性消聲器，降噪效果良好。

（2）高爐汽輪風機噪聲治理：高爐汽輪風機噪聲源主要是風機空氣吸入口除塵器、管道輻射噪聲及風機放散噪聲。治理措施主要是：①在除塵器外側加設半包圍的隔聲屏障；②對管道進行阻尼包扎；③對汽輪風機房整體進行降噪，即更換隔聲門窗，對風機房強制通風；④放散噪聲更換阻抗復合消聲器。

※ 隔聲屏設計計算公式：

根據勻質單層板的隔聲量計算。經驗公式為[1]：

100～3150Hz 的平均隔聲量(dB) 經驗公式為：

表2 噪聲源頻譜數據

根據以上公式可以計算出，隔聲罩主體吸聲模塊的理論隔聲量，目前可以做到35dB 以上。

※ 管道阻尼包扎計算公式：采用阻尼板層覆于管道壁外（阻尼材料根據31.5Hz-1KHz 振動頻譜配制），阻尼上加貼吸聲棉，最后用鍍鋅板作面板。如下圖2 所示。

圖2 管道阻尼隔聲包扎結構示意圖

其整體隔聲量根據：

式中：M—隔聲材料面密度總和。

根據大量的工程實踐表明：此特有結構的隔聲包扎降噪可高達30dB（A）以上。阻尼包扎用于振動較大的管道降噪效果明顯。在本次工程中套筒石灰窯提升機、放散管未采用阻尼包扎措施，而是采用隔聲模塊進行隔聲，治理效果大打折扣。

3.2.2 以風機房為單元的治理措施

在治理風機房噪聲的時候，一般會對風機房進行整體治理。措施有：①更換隔聲門窗；②增加進風消聲器；③增加室內排風風機及消聲器。在對建筑物采取降噪治理措施后，勢必會引起室內溫度的升高，必須考慮通風散熱。在制定風機房噪聲治理的過程中，可根據實際情況，充分利用現有的鼓風生產設備產生的風量，來對風機房進行散熱處理。在本項目在對一個鼓風、引風連體的高線風機房噪聲設計過程中，即體現了這個設計理念。由于引風機排放的是加熱爐的高溫廢氣（200℃左右），機殼熱輻射非常厲害，為保證室內設備正常運行，滿足室內溫降，設計將原有鼓風機直接由室外進風改為在室內進風。這樣優化設計，可以取消全部原先配置的降溫風機，節約運行電耗。因此，該優化工藝可以同時滿足降噪和節能的目的。

高線風機房散熱風量計算。

（1）介質散熱：按高溫物體散熱計算，按管道計算散熱量:直徑0.8 米，管道表面溫度200℃計算，平均9.6KW/ m2，表面積約22 m2，計算功率211KW。

（2）電機動能無效功率：電機功率:300KW，效率85%。

計算電機無效功率：Q1=1000*n1*n2*n3*N*(1-η) /η[2]。

無效功率計算結果為 33.9KW。

按無效功率中50% 轉換熱量計算Q=16.95KW。

（3）風量換算：余熱功率=散熱+電機無效=211+16.95=228 KW。空氣質量流量16.36kg/s。空氣密度1.2kg/m3。

通風量＝16.36*3600/1.2=49080m3/h ≈5 萬m3/h。

所需風量與風機能夠提供的風量基本一致，方案可行。

該風機房噪聲治理內容還應包含對引風機的排氣噪聲治理，正常情況下應加裝阻性消聲器即可。

3.2.3 放散噪聲

汽輪風機房風機放散噪聲屬亞聲速噴注，響度大（120dB 左右），頻譜范圍寬，排氣放空消聲器要求消聲器阻力小，能迅速泄壓，消聲量應在40dB（A）以上，本次采用阻抗復合型消聲器進行治理。排氣放空消聲器整體結構如圖3。

圖3 排氣放空消聲器圖

※ 節流降壓原理及計算。

所謂節流，就是在很大的局部阻力作用下，由于放出摩擦熱，使流體的熵增加，而壓力得到降低。

各層節流孔板所承擔的壓降，按臨界比設計，即

式中：Ps——節流孔板的壓力，Kg/cm2。Pn——第幾級節流孔板后的壓力，Kg/cm2。n——節流孔板級數。q——壓強比。

消聲器需降壓層數，由排氣壓力而定，各級節流孔板上節流面積應選定孔徑后，再求出應開孔數。

降壓消聲段的消聲值估算。按臨界值設計的節流降壓消聲段，其消聲量，可根據下式計算。

式中：P1——消聲器入口壓力。P0——環境壓力。a——修正系數。

根據上式，將相關參數代入計算，采用節流降壓原理設計的消聲器的消聲量約為29.5dB。

片式阻性消聲段設計。

所以上述節流降壓消聲段與阻性片式消聲段組合型的排氣放空消聲器消聲量在50dB 以上。實際工程中，放散管噪聲控制還需對排氣管道需進行隔聲包扎。工程完工后，通過實測噪聲計算，消聲器消聲量綜合45 dB 以上。

3.2.4 TRT 噪聲治理

TRT 發電裝置噪聲治理要考慮設施處于煤氣區域，不能做成封閉的隔聲結構，應設計成通風良好的半包圍結構，同時在外圍增設隔聲屏障。

4 結語

本次噪聲治理工程涉及的噪聲源種類多，受現場環境的制約因素也多。由于噪聲源不是獨立存在的，噪聲治理工藝需要充分考慮對生產工藝的影響，比如放散噪聲消聲器的結構阻力對排氣速度的影響；除塵風機消聲器對系統風量的影響等。另外，部分噪聲的治理應直接通過生產工藝的改進來控制，如熱電的助燃風機噪聲，可以直接加裝變頻，調節風機的輸出量，可以從源頭上極大減小噪聲的產生。因此，任何一個噪聲治理都是一個系統工程，需要考慮多方面的因素，控制手段不應有唯一性，這樣才能真正做到節能減排的效果。