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1000MW电站锅炉一次风机隔声包敷降噪方法

李永霞/ 成都电力机械厂    

Abstract
摘要:针对大型燃煤发电机组锅炉一次风机噪声高的问题,结合某1 000MW发电机组的一次风机,详细介绍了采用风机本体及其管道敷设吸隔声包敷层进行噪声治理的方法和取得的显著降噪效果。
关键词:风机及管道;隔声包敷;噪声治理
中图分类号:TH432 文献标志码:A
Noise Treatment through Insulation Enswathement for Boiler Fan of 1000MW in Coal-fired Power Plant
Abstract: For the high noise of the primary air boiler fan for coal-fired power plant, this paper particularly introduced the method of noise treatment for boiler fan of 1000MW in coal-fired power plant. The noise of the fan and the ducts can be reduced through insulation enswathement. This method has preferably obtained the noise reduction effect.
Key words:fans and ducts; insulation enswathement; noise treatment
0 引言
  近年来,我国火力发电机组容量不断增大,锅炉风机产生的噪声水平严重超标。随着国家环保政策的深入落实,对噪声治理的要求更加严格,电厂工作人员和厂区周围居民对噪声治理的呼声也越来越高。控制生产性噪声的危害是当前一项重要的工作。华东地区某电厂2×1 000MW超超临界机组的一次风机采用我厂生产的大型双级动叶调节轴流式风机,该风机转速高、风压高、功率大,产生的高强度气动噪声是厂区的主要噪声源之一。通过对风机本体及其管道上敷设吸隔声包敷层的方法进行噪声治理,取得了显著的降噪效果。
1 治理前状况
  该电厂安装2台1 000MW超超临界汽轮发电机组,于2010年底和2011年3月分别建成投产。锅炉为超超临界参数、一次中间再热、变压直流炉,最大连续蒸发量为2 955.6t/h。每台锅炉配2台AP2-19/14型双级动叶调节轴流式一次风机,露天布置。流量151.6m3/s,压力22 220Pa,转速1 490r/min,功率4 000kW。有2台送风机布置在其两侧。每台风机的进风口都已安装了消声器,风机区域面积约60m×40m。排风管道截面宽×高约4 000mm×3 200mm。该风机为德国KKK公司引进技术,转子全进口。由德国KKK公司提供的一次风机管道中噪声频谱见表1。

表 1 AP2-19/14 型一次风机在管道中噪声频谱

倍频程中心频率/Hz

31.5

63

125

250

500

1k

2k

4k

8k

总计

出口声压级/dB

128

128

128

128.5

136.5

136.5

133

125

117


出口声压级/dB(A)

88.5

101.5

111.5

119.5

133

136.5

134.5

126

115.5

140

进口声压级/dB

126

126

126

126.5

134.5

134.5

131

123

115

进口声压级/dB(A)

86.5

99.5

109.5

117.5

131

134.5

132.5

124

113.5

138

背景噪声值:± 3 dB ,± 2 dB(A)

  1#、2#机组投产后,即发现锅炉一次风机运行噪声偏大的问题。现场测定值如图1[1]

  一次风机运行噪声平均超过100dB(A),个别点达到110dB(A),是锅炉区域的主要噪声源,造成厂区内大范围噪声水平偏高,影响到附近的1#、2#机组集控室、灰控室,更是直接危害到锅炉运行人员的身心健康,对周边居民生活造成困扰。根据国家职业病危害控制有关条例,1#、2#锅炉运行巡检岗位8小时等效连接A声级实测已超过85 dB(A),属于生产性噪声作业Ⅱ级岗位,相当于中毒危害[2] 。为降低噪声对操作工人的危害,并使厂界噪声达标,消除对附近居民的干扰,我厂协同电厂对2#机组一次风机进行了噪声治理。
2 噪声源分析
  经查阅资料,1#、2#机组一次风机均已有一定的降噪、减振的措施,包括:一次风机安装了进口消声器,并采用顶部进风方式,空气由吸风口顶部四周水平吸入,气流平稳;为防止风机本体的振动和噪声传递,风机的进口变径管、进气管道、风机机体、扩压段及出口变径管之间都采用挠性连接即安装了柔性接管;叶轮后部的后导叶环也起到减少气流涡流的作用。
  经现场查看,一次风机除了风机本体敷设有厚度150mm的岩棉保温吸声材料(外部用铝板装饰)外,其余风道外部都没有进行包敷。在风道近场人能感受到风道壁(4mm厚钢板,外部有加强筋)有明显的振动和强烈的噪声,用声级计在风道壁的近场可测得很高的噪声级[3] 。每台锅炉2台风机裸露部分风道面积共约1 000m2,成为向外辐射噪声的面声源。经测试分析,风机本体及其前后的进出口风道是产生噪声的主要部位[4] ,相比之下,电机的噪声较低,不是主要噪声源。
  一次风机叶轮转速高、压力大,易形成流速高、动能大的涡流状气流,并产生强烈的压力脉动,若管道的刚度不够,容易产生与风机固有频率相同的共振频率,即会产生穿透力极强的高频噪声[5] 。对于截面较大且又是矩形的风道,每一侧的管壁相当于一个平面板壁,更易被激起振动而发声[6] 。因此管道向外辐射的噪声包含两部分,主要的噪声是风道内的气动噪声透过管壁向外辐射,还有一部分是管壁被激起振动导致的噪声。由于受到多种因素的影响,4mm钢板的管壁实际隔声量远低于理论隔声量[7]
  另外,风机和风道的挠性连接管处的噪声级更高,因为柔性连接管的隔声量比钢板要低很多。
3 治理措施
  通过对噪声源的分析发现,虽然风机本体已包敷150mm的岩棉保温吸声材料,发挥了一定的作用。针对一次风机运行噪声频谱特性为宽频带,主要为中高频率,峰值频率在1 000Hz附近的特征,本次治理特别增加离心玻璃棉板作为吸声材料。离心玻璃棉的吸声特性曲线(详见图2) [8]与一次风机运行噪声频谱相似,特别是针对中高频噪声,它的吸声系数均高于岩棉。既是一种高效的吸声材料,又是一种很好的节能产品,防腐防潮,吸湿率低,不产生有毒气体,长期使用性能不变[9] 。此次治理还在包敷区域壳体外壁直接涂覆了一层薄的阻尼材料,能够减少各种机械振动产生的振动及噪声[10]

  先前风机本体包裹时剖分法兰连接处、柔性接管处以及人孔门均未包裹,仍然向外辐射噪声,故本次治理特别注意这些细节[11]
  本次包敷具体范围包括:风机吸风口消声器与进气箱之间连接的变径段,风机本体,风机扩压器出口直到锅炉本体的整段风道。
  对需要降噪治理的风机本体及进出口风道表面,按敷设保温材料的工艺敷设吸声材料,由内向外分六种不同材质的包敷层(详见图3)依次为:1) 粘弹性高阻尼材料,一层,厚度:2~3mm,容重900kg/m3;2) 离心玻璃棉板,两层,厚度:50×2mm,容重32kg/m3;3) 岩棉,一层,厚度:50mm,容重100kg/m3;4) 用铁丝网包敷棉层,容重2 650kg/m3;5) JNH砂浆类隔声层抹面,一层,厚度:30mm,容重2 320kg/m3;6)外层铝板,一层,厚度:1.5~2mm,容重2 850kg/m3

图3 风机及风道外壳壁包敷层布置示意详图

  考虑到风机检修揭盖、叶轮更换和人孔门开启的需要,在风机本体和风管之间的软连接部分、人孔门处使用离心玻璃棉板、岩棉、外护板做成成品板材进行包裹,保证其密封性[12]
  为确保包敷层的敷设不会造成风机叶轮部位的壳体变形,影响风机的正常运行,进行了包敷层重量的核算[13] (详见表2)。

表 2 一次风机 AP2-19/14 包敷层重量 kg

部件

表面积 /m 2

粘弹性高阻尼材料 3mm

离心玻璃板 100mm

岩棉 50mm

铁丝网 2mm

JNH 岩浆类包敷层 30mm

外层铝板 2mm

总重 /kg

进气箱

11.76

31.75

37.63

58.8

62.33

818.50

67.03

1076

机壳直段

17.24

46.55

55.17

86.2

91.37

1199.91

98.27

1578

机壳斜段

1.74

4.70

5.57

8.7

9.22

121.11

9.92

160

扩压器

12.57

33.94

40.23

62.85

66.62

874.87

71.65

1151

合计

43.31

116.94

138.6

216.55

229.54

3014.39

246.87

3965

  机壳直段处的质量为1 578kg,承重面积为机壳剖分面5.34m2,核算叶轮壳体承受的压力为2 783Pa,远远低于壳体的屈服强度235MPa。核算结果表明包敷层的总厚度质量在壳体承受范围内。
  施工完成后外观与锅炉整体保温完全一致。
4 治理效果及分析
  风机治理后,电厂委托上海市声学学会在满负荷发电(1 000MW)时对隔声包敷后的2#机组2台一次风机进行了噪声测试,结果如下(详见图4)[1]

 

  隔声包敷后,2台风机测点噪声平均值由102.8dB(A)下降至89.45dB(A),降幅达13.3 dB(A),风机区域四周噪声均已降到90dB(A)以下。
  2#机组一次风机治理后,实地感受不仅噪声强度大大下降,而且声音也不似原来单调刺耳。这说明我们组合应用粘弹性高阻尼材料、离心玻璃棉、岩棉和JNH砂浆类隔声层四种不同的吸隔声材料,对较宽频率范围的噪声均有较好的隔声降噪效果。
  该电厂2台1 000MW超超临界汽轮发电机组已通过了环保验收,噪声对厂界的影响已符合相关的厂界和环境噪声标准,本次治理已达到预期效果。
5 结论
  本次治理的降噪机理是:用吸声材料层将风机机壳及风道等部位严密地包敷起来,使运行中产生的噪声通过吸声材料内耗衰减,同时由于外部砂浆抹面层、彩钢板的隔声作用,使噪声向外辐射强度明显降低,从而达到降噪效果。实践证明,采用这种方法治理大型电站锅炉双级动叶调节轴流式一次风机的噪声能取得显著效果,可在同类型风机上推广应用。
                  参 考 文 献
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  评论人:西门塔尔牛   打分:0 分  发表时间:2015-4-10 3:44:14
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