降低火電廠磨煤機(jī)噪音的分析研究

范 瑋

(大唐長春第二熱電有限責(zé)任公司，吉林 長春130031)

0 引言

鋼球磨煤機(jī)適宜研磨細(xì)煤粉，特別適宜研磨硬質(zhì)煤，具有煤種適應(yīng)性廣、單臺(tái)出力高、維護(hù)護(hù)方便、維檢修周期長等優(yōu)點(diǎn)，在世界各國電廠中得到了廣泛應(yīng)用。 但鋼球磨煤機(jī)是電廠的高噪音設(shè)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(jī)的降噪事在必行，而降噪的基礎(chǔ)就是從它產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行分析，找到可行方案。

鋼球磨煤機(jī)是一個(gè)水平放置的回轉(zhuǎn)圓筒體，當(dāng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)原煤與鋼球混合， 鋼球在離心力和與襯瓦接觸時(shí)產(chǎn)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(jī)鋼球與原煤相互間撞擊產(chǎn)生的機(jī)械性噪聲。主要的噪聲是筒體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鋼球與鋼球、鋼球與筒體襯板、鋼球與原煤相互間撞擊產(chǎn)生的機(jī)械性噪聲。筒體是一個(gè)強(qiáng)反射面，即聲學(xué)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(nèi)連續(xù)反射，形成一個(gè)混合聲場，噪聲高達(dá)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(jī)降噪這個(gè)研究課題在中國的研究時(shí)間已經(jīng)有20-30 年的。技術(shù)也越來越趨近成熟， 但是降噪目標(biāo)限于國家容許的噪音排放標(biāo)準(zhǔn)。 噪音的平均聲壓級還是達(dá)到了85dB 以上，這個(gè)聲壓級標(biāo)準(zhǔn)，對人體造成的傷害是很嚴(yán)重的，尤其是長期處于電廠生產(chǎn)第一線的員工深受其害。

1 實(shí)測數(shù)據(jù)分析

1.1 部分測點(diǎn)分布圖

測點(diǎn)布置方法是參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB 7441-87《電站汽輪發(fā)電機(jī)組噪聲測量方法》,距磨煤機(jī)原隔聲罩外緣1.0m、離地高1.5m 處,前后左右布置8 個(gè)測點(diǎn), 在離磨煤機(jī)進(jìn)口端9m 遠(yuǎn)的大走廊處布置1 個(gè)點(diǎn)(9號點(diǎn))，磨煤機(jī)的測點(diǎn)布置圖如下。

1.2 測量結(jié)果匯總

重點(diǎn)對電廠的磨煤機(jī)進(jìn)行了實(shí)地的測試，結(jié)果如表1。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對電廠磨煤機(jī)的噪音進(jìn)行頻譜分析，分析高噪音區(qū)域所屬的頻率區(qū)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(jī)發(fā)生的噪音頻率區(qū)間主要集中在300Hz～725Hz，而且在這個(gè)區(qū)間的內(nèi)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(biāo)主要集中在這個(gè)頻率區(qū)間。

表1 測量結(jié)果匯總

2 降噪方案

根據(jù)鋼球磨煤機(jī)測得的數(shù)據(jù)分析結(jié)果,產(chǎn)生噪音的區(qū)間在300Hz～725Hz 之間。 我們主要針對這個(gè)低頻區(qū)間進(jìn)行降噪。 現(xiàn)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(dòng)產(chǎn)生一個(gè)聲場來抵消另一個(gè)現(xiàn)有聲場的技術(shù)。 無源降噪是傳統(tǒng)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(shù)綜合的方法。

減少鋼球沖擊產(chǎn)生的振動(dòng)和降低筒體表面的聲輻射，是從噪聲根源進(jìn)行治理的關(guān)鍵。 現(xiàn)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(shù)在低頻范圍、硬件可行性及成本等方面具有無源控制技術(shù)無可比擬的優(yōu)越性，已經(jīng)成為噪聲控制界的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 有源噪聲控制(ANC)技術(shù)在指定區(qū)域內(nèi)人為地產(chǎn)生一個(gè)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(jī)噪聲聲場環(huán)境復(fù)雜，噪聲源頻譜多變，且隨時(shí)間起伏較大，噪聲呈寬頻特性，加上控制技術(shù)的約束，多年來此領(lǐng)域的研究工作進(jìn)展不大。 應(yīng)次采用無源降噪是現(xiàn)在現(xiàn)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(xué)開發(fā)的PVC／EPR／巖棉發(fā)泡復(fù)合材料，具有優(yōu)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(shù)達(dá)0.6。這個(gè)針對現(xiàn)行的噪音頻率區(qū)間是很有效的。巖棉發(fā)泡復(fù)合材料以PVC樹脂，EPR 和巖棉為主要原材料用發(fā)泡方法制種中低頻吸聲性能優(yōu)良的新型泡沫吸聲材料。 它具有成本低，工藝簡單的特點(diǎn)。

巖棉發(fā)泡復(fù)合材料從成本上來說這種材料的造價(jià)低廉，易于成型等優(yōu)點(diǎn)。它的生產(chǎn)是用聚氯乙烯，乙丙橡膠。巖棉發(fā)泡復(fù)合材料采用化學(xué)發(fā)泡法制備，具體步驟如下：將聚氯乙烯、乙丙橡膠、巖棉、發(fā)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(jī)上混煉，溫度控制120±5℃的范圍內(nèi)，時(shí)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(fā)泡， 溫度控制在196±2℃， 時(shí)間為8min。 發(fā)泡完成后取出模具，脫模即得所需試樣材料。

因次從各個(gè)方面綜合考慮，認(rèn)為把巖棉發(fā)泡復(fù)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(huán)保設(shè)備有限責(zé)任公司和中船重工七零一研究所開發(fā)的無機(jī)發(fā)泡顆粒，經(jīng)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(shù)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(jī)噪聲與鋼球直徑的三次方成正比，對同樣質(zhì)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(jī)襯板呈水平直線布置,隨著筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，逐排推升鋼球和物料到達(dá)一定高度下拋,致使動(dòng)負(fù)荷瞬間劇增,波動(dòng)很大，同時(shí),隨著下拋動(dòng)作,瞬時(shí)撞擊能量達(dá)到極值,噪聲頻譜出現(xiàn)峰值。 周而復(fù)始,動(dòng)負(fù)荷和噪聲都出現(xiàn)周期性的變化。國內(nèi)外學(xué)者提出襯板的螺旋線布置方式代替水平直線布置。 降低動(dòng)負(fù)荷波動(dòng),可減少電耗30%左右,削低了動(dòng)負(fù)荷和噪聲峰值,使球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),撞擊過程平穩(wěn),不影響出力，這項(xiàng)改進(jìn)措施可降噪8dB～12dB。

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

3 結(jié)論

本文通過實(shí)地測試測得的數(shù)據(jù)，根據(jù)頻譜分析得出電廠的主要噪音區(qū)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(jī)襯瓦螺旋線布置的方法。 重點(diǎn)對西安交通大學(xué)開發(fā)的PVC／EPR／巖棉發(fā)泡復(fù)合吸聲材料做了簡要介紹， 因?yàn)闉檫@種吸聲材料主要吸收的是低頻噪音，對600Hz～800Hz 這個(gè)頻率的吸收噪音效果是最佳的。

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