燃氣電廠余熱鍋爐降噪改造實踐

2017-05-25 00:37:29虞衛根姚勇

綜合智慧能源 2017年4期

虞衛根，姚勇

(上海奉賢燃機發電有限公司，上海 201403)

燃氣電廠余熱鍋爐降噪改造實踐

虞衛根，姚勇

(上海奉賢燃機發電有限公司，上海 201403)

某燃氣電廠的立式余熱鍋爐噪聲大，低頻噪聲突出，且由于布局較緊湊，常規的整體隔聲圍護措施無法實施。針對該類型鍋爐的低頻噪聲進行了研究，辨識其來源，并根據分析結果，研發了新的降噪裝置在實際中應用。應用結果表明，該裝置能夠明顯降低鍋爐低頻噪聲，改善周邊噪聲環境。

燃氣電廠；余熱鍋爐；低頻噪聲；ETS；升級改造

0 引言

上海奉賢燃機發電有限公司建設于2004年，有4套9E級燃氣-蒸汽聯合循環發電機組，總裝機容量為720 MW。長期以來，機組運行時，廠內及周邊居民能明顯聽到鍋爐發出的比較低沉的聲音，影響周圍居民休息及廠內人員的辦公。

經專業檢測機構檢測，廠內的4臺余熱鍋爐為低頻噪聲主要聲源。低頻噪聲治理困難，常規的降噪措施很難取得效果。另外，鍋爐周邊設備較多，緊鄰主廠房、燃機、變壓器等設備，這些都是高噪聲源，而且該部分地下管線很多，結構加固施工的難度很大。

本文介紹了本廠余熱鍋爐的噪聲測試情況及噪聲改造方案和工程施工情況，最后闡明了該工程施工后的效果。

1 立式余熱鍋爐噪聲測試分析

1.1 余熱鍋爐簡介

余熱鍋爐(HRSG)是指利用燃氣輪機(以下簡稱燃機)的高溫加熱工質水產生高溫高壓蒸汽，驅動汽輪機旋轉，帶動發電機發電的設備。通過余熱鍋爐對燃機燃燒排放的高溫煙氣的利用，燃氣蒸汽聯合循環發電機組的發電效率可達到60%。

立式余熱鍋爐的換熱管陣在鍋爐內自下而上水平放置，溫度高于500 ℃的高溫煙氣自水平煙道傳入鍋爐，向上經過各層水平鰭片換熱管陣進行換熱，最后由煙囪排出。

1.2 鍋爐噪聲測試數據

為了準確了解該余熱鍋爐本體的噪聲情況，本文采用多通道數據采集儀對鍋爐噪聲數據進行了測試和分析，測試數據如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 余熱鍋爐爐壁外噪聲

圖2 煙囪出口及煙囪壁噪聲

圖3 對應廠界外200 m處敏感點測試噪聲

從測試數據上可以看出，余熱鍋爐噪聲中80 Hz處數據有明顯峰值，因此，余熱鍋爐的噪聲對廠外敏感點影響很大。

1.3 鍋爐低頻噪聲來源

余熱鍋爐的低頻噪聲主要來自高溫煙氣流經鍋爐內部的鰭片換熱管陣時，發生渦旋脫落引起的噪聲[1]。燃機的排煙噪聲通過水平煙道傳入鍋爐，是鍋爐噪聲的另一個主要來源[2]。不同頻率下燃機排煙噪聲與渦旋脫落噪聲貢獻量見表1。

表1 燃機排煙噪聲與渦旋脫落噪聲貢獻量

2 立式余熱鍋爐噪聲控制

2.1 吸聲裝置

立式余熱鍋爐的噪聲中低頻成分十分突出，而低頻噪聲波長長，隨距離衰減慢，是噪聲控制中的難點[3]，常規的消聲措施很難取得效果。

鍋爐噪聲的低頻成分來自于高速流動的煙氣流經各個換熱管陣時產生的渦流脫落噪聲，最好的控制方法是在設計換熱管陣時采取措施消除渦流脫落，而針對在役鍋爐，大規模地更換新的換熱管陣是不現實的。

常規的鍋爐噪聲治理方法是對鍋爐整體進行隔聲封閉，即利用鍋爐本身的鋼支架安裝一層由彩鋼板、吸音棉和內側穿孔板組成的隔聲墻體，再在鍋爐的煙囪出口位置安裝阻性片式消聲器[3]。這種方法對于中、高頻噪聲能夠起效果，但是存在以下幾個問題：未考慮該降噪部分的荷載，如果需要增加封閉墻體，鍋爐結構本身滿足不了需求；為了使鍋爐結構滿足降噪封閉的要求，需要對鍋爐鋼結構和基礎進行加固處理；鍋爐周邊的布局很緊湊，地下管線復雜，無法進行施工；鍋爐封閉對降低低頻噪聲效果有限。由于以上限制，該項目無法采用常規的隔聲封閉措施，為此，只能從鍋爐的內部采取措施。

經與外部單位合作，研究了一種針對低頻噪聲的吸聲裝置，可以直接放置在鍋爐內的換熱管陣之間的空腔處。通過這種方式降噪，不用對鍋爐結構進行加固處理，直接在噪聲源頭降噪，效果更好。

本文根據設備參數加工了多個樣品，在400 mm×400 mm的土建駐波管內進行了測試，測試結果見表2。

表2 測試樣品各頻率對應的吸聲系數

測試結果表明,低頻吸聲結構十分有效，因此考慮在鍋爐內部各個不同換熱管陣之間的空腔內對角放置該結構，對低頻噪聲進行吸聲處理。

2.2 工程應用

本文對該廠的1臺余熱鍋爐進行了降噪改造試驗，改造完成后進行了噪聲測試。鍋爐煙囪出口治理前后噪聲曲線如圖4所示，鍋爐本體噪聲治理前后曲線如圖5所示。測試結果表明，余熱鍋爐本體外噪聲降低了5.0 dB左右，煙囪出口處噪聲由原來的94.5 dB(A)降低至77.0 dB(A)，63 Hz倍頻處噪聲降低了18.0 dB，同時鍋爐的性能沒有受到影響。