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水泥廠磨機(jī)房噪聲治理水泥廠隔音減震處理

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上架日期：2012-07-07 13:54:31

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詳細(xì)說(shuō)明

水泥廠磨機(jī)房噪聲綜合治理
文中主要介紹水泥廠的水泥粉磨站部分的噪聲治理（不包含前期的熟料加工工藝）。粉磨站內(nèi)主要工藝流程及構(gòu)筑物如圖1。

隨著現(xiàn)代粉磨技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，水泥廠粉磨工藝也相應(yīng)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是輥壓機(jī)的普遍應(yīng)用，設(shè)備大型化，企業(yè)規(guī)?；?，使單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力及生產(chǎn)效率都得到了大大的提高。同時(shí)，由于設(shè)備的大型化，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲能量等級(jí)也因此增加了，這對(duì)如何減小噪聲對(duì)工作環(huán)境及周邊環(huán)境影響提出了新的要求。
從圖1中不難看出，水泥磨機(jī)使整個(gè)水泥粉磨站中最為核心的環(huán)節(jié)，該廠水泥磨機(jī)規(guī)格是ψ4.2m×11.5m球磨機(jī)，輥壓機(jī)規(guī)格是ψ1400mm×650mm，并且分別配備O-Sepa選粉機(jī)和V型選粉機(jī)，組成雙閉路循環(huán)系統(tǒng)，在整個(gè)粉磨工藝上采用了180 000 Nm?/h風(fēng)量風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，50 000 Nm?/h風(fēng)量風(fēng)機(jī)一臺(tái)，都是大的噪聲源。風(fēng)機(jī)的噪聲治理一般可以安裝消聲器，得到較理想的結(jié)果.，但在本文中暫不深入研究。由于球磨機(jī)特殊的功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，產(chǎn)生了大量的聲能量。它不能用安裝消聲器或隔聲屏障來(lái)解決問(wèn)題，必須綜合考慮的且不至于影響生產(chǎn)。
在通過(guò)對(duì)磨機(jī)房及廠區(qū)環(huán)境進(jìn)行初步勘查后發(fā)現(xiàn)，磨機(jī)房不僅直接導(dǎo)致廠區(qū)內(nèi)作業(yè)環(huán)境的連續(xù)等效A聲級(jí)高于85dBA；也明顯影響廠界噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)。
磨機(jī)房在建筑布局上位于全場(chǎng)中心地帶，附近諸如排風(fēng)機(jī)、輸送鼓風(fēng)機(jī)、提升機(jī)等設(shè)備較多，附近區(qū)域聲環(huán)境狀況非常復(fù)雜，噪聲產(chǎn)生疊加，必須在整體設(shè)計(jì)中予以考慮。由于生產(chǎn)的特點(diǎn)，球磨機(jī)的噪聲不能單獨(dú)測(cè)量，以下測(cè)得的磨機(jī)房噪聲是背景噪聲疊加后的綜合噪聲。

1 磨機(jī)房噪聲源
在對(duì)磨機(jī)房進(jìn)行治理之前，首先對(duì)磨機(jī)房的主要設(shè)備-水泥磨機(jī)以及磨機(jī)房周圍幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了噪聲強(qiáng)度和頻譜特性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，測(cè)點(diǎn)布置圖件圖2。
表1 磨機(jī)房噪聲測(cè)試頻譜表

測(cè)點(diǎn)	63Hz	125Hz	250Hz	500Hz	1kHz	2kHz	4kHz	8kHz	A聲級(jí) dB（A）	備注
1#	93	97.4	102.3	98.1	93.7	91.4	87.1	76.9	100.1	0m層磨房?jī)?nèi)
2#	90.9	91	93.9	91.9	86.7	83.6	81	72.2	93.4	0m層磨房出口
3#	—	—	—	—	—	—	—	—	87.5	0m窗口外
4#	88.2	89.5	93	92	88	84.8	80.1	69.6	93.4	12m層設(shè)備孔口
5#	82.9	79.4	77.9	73.4	70.1	65.1	59	47.2	78.6	12m層西北角

說(shuō)明：
1、測(cè)試磨房外2#、3#、4#、5#點(diǎn)時(shí)北京噪聲較大，無(wú)法扣除
2、磨房原有門(mén)窗均為非隔聲、門(mén)窗，但出于關(guān)閉狀態(tài)。
3、圖中1#測(cè)點(diǎn)在距離轉(zhuǎn)筒外表下45°處，直線距離為3m左右；2#點(diǎn)位于磨房門(mén)外1m，與1#點(diǎn)距離為3m。
2 治理方法選擇
在傳統(tǒng)的磨機(jī)噪聲治理方法中，主要是通過(guò)對(duì)磨機(jī)安裝小型隔聲罩設(shè)備進(jìn)行治理，或則采用對(duì)磨機(jī)進(jìn)行阻性包扎的方式。但是，這些措施有其共同的缺點(diǎn)，就是不利于設(shè)備檢修，并且忽略了對(duì)磨機(jī)配套的其他小聲源進(jìn)行治理。為了有效地降低磨機(jī)房的總體噪聲，并不影響其正常的運(yùn)行，、檢修工作，設(shè)計(jì)中隊(duì)磨機(jī)房進(jìn)行了整體的隔聲、通風(fēng)治理。主要工程量包括安裝強(qiáng)迫排風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)3臺(tái)，并配套出風(fēng)口消聲器；安裝2臺(tái)自然進(jìn)風(fēng)消聲器；安裝6扇大型隔聲門(mén)；改造17扇窗戶為雙層隔聲窗；用隔聲板封閉各設(shè)備進(jìn)出口孔洞。（效果照片件圖3）。

圖3 磨機(jī)房治理后外觀效果圖
3 設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)設(shè)備選型
磨機(jī)房（包括二期）外觀尺寸為24 500mm（長(zhǎng)）×24 000mm（寬）×12 000mm（高）的矩形結(jié)構(gòu)。西墻為混凝土實(shí)體墻，具有很好的隔聲性能；東墻與另一構(gòu)筑物相連，并留有一個(gè)較大的輸送通道與外界相連，并在7.6m層開(kāi)啟兩扇窗戶；南墻和北墻呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩邊各布置了10扇窗戶和3個(gè)人出入口；頂墻為混凝圖結(jié)構(gòu)，但留有部分設(shè)備出入口。為了徹底改變磨機(jī)房的聲學(xué)環(huán)境，將北墻1.5m層兩個(gè)窗口作為換熱進(jìn)風(fēng)口，南墻7.6m層三個(gè)窗口作為出風(fēng)口，其余窗戶改成雙層隔聲窗，出入口加裝鋼制隔聲門(mén)，并作好頂墻部分設(shè)備口的密封工作。
3.1 通風(fēng)量計(jì)算
本次設(shè)計(jì)中，最為關(guān)鍵的因素是確定一個(gè)合理的換風(fēng)量，以保證設(shè)備能夠在允許的范圍內(nèi)正常運(yùn)行。通過(guò)對(duì)設(shè)備產(chǎn)熱率、設(shè)備允許最高運(yùn)行溫度、設(shè)備總功率等參數(shù)的統(tǒng)計(jì)調(diào)查，并結(jié)構(gòu)部分經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。認(rèn)為只要單位時(shí)間內(nèi)氣體所帶走的熱量大于設(shè)備本身產(chǎn)生的熱量，磨機(jī)房室內(nèi)將維持在一定的溫度范圍之內(nèi)。即整個(gè)風(fēng)量確定是通過(guò)能量守衡定理來(lái)完成的。
在計(jì)算過(guò)程中設(shè)計(jì)或引用的參數(shù)如下：
設(shè)備允許最高運(yùn)行室內(nèi)溫度
T1 = 57℃（治理前常年檢測(cè)最高數(shù)據(jù)）
最不利工況外界環(huán)境溫度
T2 = 38℃
磨房有效體積
V1 = 7056m?
磨房氣流截面積
S1 = 294㎡/s
38℃時(shí)干空氣密度
ρ = 0.135 kg/m?
38℃時(shí)干空氣比熱容
Cp = 1.005 kg/(kg×℃)
磨機(jī)房設(shè)備總功率
N = 5800 kW(含規(guī)劃中2#磨機(jī))
設(shè)備最大產(chǎn)熱效率
η = 20 %
由于設(shè)計(jì)計(jì)算一般考慮最不利情況下的環(huán)境條件，因此此時(shí)單位時(shí)間產(chǎn)生的熱量高達(dá)
Q1 = N×η×t =
5800 kW×20 % ×1s =1160 kJ
此時(shí)，若要室內(nèi)溫度控制在T1所限定的57℃以下，必須保證單位時(shí)間內(nèi)的氣體帶走的熱量Q2大于Q1，即
Q2 ＞ Q1
根據(jù)熱力學(xué)比熱公式，通過(guò)多次試算，選定界面流速v1 = 0.19m/s時(shí)換風(fēng)量比較合理，甲酸過(guò)程如下：
Q2 = v1×S1×ρ×Cp×(T2-T1) =
0.19×294×1.135×1.005×(57-38) =1210.6 kJ
Q2 ＞ Q1滿足要求。
即設(shè)備運(yùn)行期間，理論需要帶走的最大風(fēng)量為201 096 m?/h。但考慮到實(shí)際2#機(jī)組還尚未投入安裝，且運(yùn)行時(shí)設(shè)備的產(chǎn)熱率將達(dá)不到20%；另外環(huán)境因素、設(shè)備使用率等都將優(yōu)于最不利工況。因此在采納了業(yè)主單位的意見(jiàn)之后，并保留進(jìn)一步補(bǔ)救措施的同時(shí)，采用的強(qiáng)迫通風(fēng)量定為90 000 m?/h。值得注意的是,在磨房東墻與另一建筑物連接處有一個(gè)大型輸送通道，并與外界連通，因此實(shí)際換風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于90 000 m?/h的強(qiáng)迫通風(fēng)量。完全滿足單臺(tái)磨機(jī)運(yùn)行時(shí)的換熱要求。
在設(shè)備選型時(shí)，充分考慮了風(fēng)機(jī)有可能帶來(lái)額外的噪聲等因素，選用3臺(tái)低噪聲的軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)型號(hào)為：T35-11-9#風(fēng)機(jī)，單臺(tái)風(fēng)量大小32 119 m?/h，全壓211 Pa，噪聲級(jí)＜81 dB(A)。安裝于南墻原7.6m層高度窗戶位置，并與只要產(chǎn)熱源磨機(jī)主體正對(duì)。為了防止噪聲通過(guò)風(fēng)機(jī)向外輻射，給每臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)配套一個(gè)排氣消聲器，設(shè)計(jì)流量為30 000 m?/h，采用阻性片式結(jié)構(gòu)，消聲器主體尺寸為：1 600mm（長(zhǎng)）×1 600mm（寬）×3 000mm（高）。在消聲器內(nèi)插入225mm厚消聲片2片，150mm厚消聲片2片，并且在兩側(cè)邊做50mm厚的吸聲層。同時(shí)在北墻靠近磨機(jī)電機(jī)的1.5m層及3.5m層留2個(gè)進(jìn)風(fēng)口，并配置進(jìn)風(fēng)口消聲器，進(jìn)風(fēng)口消聲器設(shè)計(jì)兩臺(tái)流量分別為45 000m?/h的阻性片式消聲器，主體結(jié)構(gòu)尺寸為：18 000mm（長(zhǎng)）×18 000mm（寬）×30 000mm（高）。并在里面插入150mm消聲片1片、200mm消聲片2片、125mm消聲片2片；并在兩側(cè)面做50mm厚的吸聲層。此時(shí)可根據(jù)片式消聲器的計(jì)算公式（式1）計(jì)算出各頻段的插入損失，再將各頻段降噪后的聲壓級(jí)通過(guò)式2計(jì)算出治理后的A聲級(jí)，最終通過(guò)測(cè)量值和式2的計(jì)算值相減求出插入損失。公式如下：
△L = 2φ（α0）（1）
△L——插入損失（dB）
2φ（α0）——與材料有關(guān)的各頻段消聲系數(shù)
l——消聲器有效長(zhǎng)度（m）
a——消聲器片間距（m）
Leq =101 lg( ) （2）
Lpi——各頻段聲壓級(jí)（dB）
Leq——各頻段疊加的等效聲級(jí)（dB）
另外消聲器的壓力損失計(jì)算分別見(jiàn)公式（3）、（4）
△P摩 = 10ξ摩（3）
△L局 = 10ξ局（4）
△P摩、△L局——消聲器內(nèi)壁摩擦壓力損失及其他局部壓力損失（Pa）
ξ摩、ξ局——摩擦阻力系數(shù)及局部阻力系數(shù)
d e ——消聲器通道等效直徑（mm）
ρ——空氣密度（kg/m?）
v ——流速（m/s）
g ——重力加速度（m/s）
通過(guò)將查表和經(jīng)驗(yàn)所得的相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（1）、（2）、（3）、（4）后可求的噪聲插入損失大于30 dB(A)，阻力損失小于20Pa，滿足磨房治理整體要求。
3.2 隔聲窗設(shè)計(jì)
隔聲窗設(shè)計(jì)成10 mm/100 mm/6 mm結(jié)構(gòu)的鋼制雙層玻璃窗，其設(shè)計(jì)隔聲量在40 dB(A)以上，并通過(guò)式（5）、式（6）計(jì)算出其單塊玻璃的吻合頻率和雙層的共振頻率。
fe = （5）
fr =120/ （6）
fe——吻合頻率（Hz）
fr——共振頻率（Hz）
t1、t2——玻璃單塊厚度（mm）
d——兩玻璃間距（mm）
計(jì)算求的兩玻璃的吻合頻率分別為1200Hz和2000Hz，共振頻率為60Hz。但通過(guò)采用玻璃安裝具有一定斜度結(jié)構(gòu)這一特點(diǎn)（見(jiàn)圖4），基本解決了以上兩問(wèn)題，保證其總體隔聲性能在30 dB(A)左右。

3.3 隔聲門(mén)
設(shè)計(jì)隔聲門(mén)選用大型鋼制隔聲門(mén)結(jié)構(gòu)，即兩面采用1.5mm厚剛鋼板結(jié)構(gòu)，鋼板內(nèi)側(cè)涂刷2-3mm瀝青石棉漆、外側(cè)做防銹處理并在兩板空隙中加添100mm厚玻璃棉氈，同時(shí)在各門(mén)封等銜接處安裝彈性隔聲材料，最終隔聲量在30 dB(A)左右。

4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)綜合治理，磨房整體噪聲得到了明顯的改善，對(duì)廠界噪聲的干擾從62.4 dBA降到了54.9 dBA，并且換熱量滿足設(shè)計(jì)要求。磨房?jī)?nèi)外測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 磨機(jī)房噪聲治理后測(cè)試表

測(cè)點(diǎn)	63Hz	125Hz	250Hz	500Hz	1kHz	2kHz	4kHz	8kHz	A聲級(jí) dB(A)	備注
1#	96.1	101	103.3	100	94.8	90.4	85.4	78.2	101	0m層磨房?jī)?nèi)
2#	87.1	82.6	83.1	80.2	75.8	70.7	70.5	54.3	82	0m層磨房外
3#	91	17.9	20.2	19.8	19	19.7	14.9	23.9	19	總體插入損失

從表中可以看出，最終測(cè)量值頻譜呈現(xiàn)明顯的中低頻率成分，已基本為背景環(huán)境噪聲，并且從頻譜可以判斷出這些噪聲主要為周遍的離心機(jī)產(chǎn)生，而不是磨機(jī)房的投射噪聲。因此，我們也可以從另一側(cè)面推斷出對(duì)磨房的整體治理無(wú)論從設(shè)計(jì)思路上、加工技術(shù)上還是安裝施工上都是相當(dāng)成功的。這也給以后的水泥廠噪聲治理提供了一個(gè)參考。

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