氣箱收塵器脈沖噴射噪聲分析與治理

呂忠明

1 引言

目前，氣箱脈沖袋收塵器大量應(yīng)用于水泥、鋼鐵、化工等行業(yè)，氣箱脈沖袋收塵器通過(guò)脈沖閥噴吹高速高壓（0.6MPa）氣流，抖動(dòng)濾袋，清除附著在濾袋表層的粉塵，在此噴吹過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的噴射噪聲，需要對(duì)其進(jìn)行治理，以使產(chǎn)生的噪聲滿足《工業(yè)企業(yè)場(chǎng)區(qū)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》和《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》及其他相關(guān)法規(guī)。

2 脈沖噴射噪聲特性分析

2.1 脈沖噴射噪聲的傳播

氣箱脈沖袋收塵器噴吹及凈氣箱結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。氣箱脈沖袋收塵器有多組脈沖噴吹組件交替工作，間隔時(shí)間在10～20s。單獨(dú)一個(gè)脈沖組件工作時(shí)，噴吹管及凈氣箱中的氣流近似為靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)脈沖閥噴吹的高速高壓氣流與管路及氣箱中的靜止空氣激烈混合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生噴射噪聲并向外傳播。

圖1 氣箱脈沖袋收塵器噴吹及凈氣箱結(jié)構(gòu)

2.2 噪聲頻譜特性

脈沖噴射噪聲屬于寬頻帶噪聲，脈沖頻譜主要范圍在250～16 000Hz，以高頻噪聲為主，其中有幾個(gè)較突出的有調(diào)成分，通常出現(xiàn)在1 000～4 000Hz倍頻帶之間。

表1為FGM96-8氣箱脈沖袋收塵器現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)脈沖噴射噪聲頻譜及聲壓級(jí)。由表1可見(jiàn)，噪聲峰值出現(xiàn)在2 000～4 000Hz為主的高頻范圍內(nèi)。

3 脈沖噴射噪聲產(chǎn)生原因與治理措施

3.1 凈氣箱內(nèi)的噴射噪聲

凈氣箱一般采用4～5mm厚鋼板制作，外敷100mm厚巖棉（容重30～50kg/m3），可對(duì)凈氣箱中產(chǎn)生的噴射噪聲起到良好的隔聲作用。

以我公司FGM96-8氣箱脈沖袋收塵器為例，凈氣箱采用4mm厚鋼板制作，其對(duì)噴射噪聲的隔聲量可根據(jù)單層均質(zhì)板隔聲量經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下：

單層均質(zhì)板隔聲量：

R——隔聲量，dB

m——板的面密度，kg/m2

f——聲波頻率，Hz

250Hz倍頻帶隔聲量：

依次計(jì)算，可得凈氣箱噴射噪聲各倍頻帶隔聲量及總聲壓級(jí)（表2）。

由表2可見(jiàn)，采用4mm厚鋼板制作的凈氣箱對(duì)箱體內(nèi)產(chǎn)生的氣流噴射噪聲具有優(yōu)良的隔聲作用，各倍頻帶聲壓級(jí)及總聲壓級(jí)均可滿足《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》中3.0.1條規(guī)定的生產(chǎn)車間85dB的噪聲限值。因此，即便對(duì)凈氣箱內(nèi)部的氣流噴射噪聲不采取治理措施其噪聲值亦可達(dá)標(biāo)。

表1 FGM96-8氣箱脈沖袋收塵器脈沖噴射噪聲頻譜及聲壓級(jí)（A聲級(jí)99.7dB）

表2 凈氣箱噴射噪聲倍頻帶隔聲量及總聲壓級(jí)

3.2 通過(guò)噴管及閥體傳播的噴射噪聲

通過(guò)上述對(duì)凈氣箱內(nèi)的噴射噪聲的計(jì)算可知，現(xiàn)場(chǎng)脈沖噴吹工作時(shí)產(chǎn)生的噴射噪聲主要通過(guò)噴管及閥體向外傳播，倍頻帶聲壓級(jí)峰值可達(dá)98dB，因此，需要對(duì)此部分噪聲采取治理措施。

氣箱脈沖收塵器脈沖閥安裝于收塵器頂部（圖1），空間較小，且需要經(jīng)常檢修，因此考慮設(shè)計(jì)體積較小的活動(dòng)式隔聲罩，既可滿足空間和檢修要求，又可有效降低噪聲傳播。

可拆卸隔聲罩板結(jié)構(gòu)如圖2所示，外層為4mm厚鋼板，內(nèi)層為穿孔鋼絲護(hù)面網(wǎng)（起到保護(hù)超細(xì)玻璃棉的作用），中間采用厚度7cm、容重25kg/m3的超細(xì)玻璃棉，可拆卸隔聲罩板安裝在固定槽鋼里，組成隔聲罩，降低噴射噪聲向外傳播。

圖2 可拆卸隔聲罩板

全密閉隔聲罩插入損失：

DIL——插入損失，dB

R——罩壁隔聲量，dB，按式（1）計(jì)算

α——罩內(nèi)壁的平均吸聲系數(shù)

由式（3）可知，罩內(nèi)壁平均吸聲系數(shù)α越小，則隔聲罩插入損失DIL越小，例如對(duì)普通鋼板，其吸聲系數(shù)α約為0.02，則隔聲罩插入損失DIL要在罩壁隔聲量R的基礎(chǔ)上減小17dB，因此需要對(duì)罩內(nèi)壁進(jìn)行吸聲處理，增大罩內(nèi)壁的平均吸聲系數(shù)。

我公司采用容重25kg/m3的超細(xì)玻璃棉對(duì)罩內(nèi)壁進(jìn)行吸聲處理，其吸聲系數(shù)如圖3所示。

圖3 超細(xì)玻璃棉歸一化吸聲頻譜曲線

超細(xì)玻璃棉設(shè)計(jì)厚度d為7cm時(shí)，倍頻帶1 000Hz及以上對(duì)應(yīng)吸聲系數(shù)均在0.9左右；倍頻帶250Hz對(duì)應(yīng)吸聲系數(shù)約為0.3；同理可得倍頻帶500Hz對(duì)應(yīng)吸聲系數(shù)約為0.8。

根據(jù)上述參數(shù)及式（1）結(jié)果，對(duì)250Hz倍頻帶：

R=14.5lg（31.4×250）-26=30.5dB

隔聲罩插入損失：

DIL=R+10lgα=30.5+10lg0.3=25.3dB

對(duì)500Hz倍頻帶：

R=14.5lg（31.4×500）-26=34.8dB

隔聲罩插入損失：

DIL=R+10lgα=34.8+10lg0.8=33.8dB

計(jì)算可得各倍頻帶隔聲罩插入損失和噴管及閥體傳播的噴射噪聲聲壓級(jí)及總聲壓級(jí)（表3）。

各倍頻帶隔聲罩插入損失和噴管及閥體傳播的噴射噪聲聲壓級(jí)及總聲壓級(jí)均可滿足《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》生產(chǎn)車間85dB的噪聲限值。

表3 倍頻帶隔聲罩插入損失和噴管及閥體傳播的噴射噪聲聲壓級(jí)

3.3 治理效果

治理后，噴射噪聲總聲壓級(jí)由凈氣箱內(nèi)的噴射噪聲（58.7dB（A））和隔聲罩外噴射噪聲（59.3dB（A））兩部分組成，其值為：

噴射噪聲總A聲壓級(jí)滿足《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》中3.0.1條規(guī)定的生產(chǎn)車間85dB的噪聲限值。

采取噪聲治理措施后，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況與設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果基本相符，可滿足《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。

4 結(jié)語(yǔ)

在氣箱脈沖袋收塵器上，增加隔聲罩簡(jiǎn)單易行，成本低廉，可顯著降低噪聲強(qiáng)度，滿足相關(guān)噪聲排放要求。同時(shí)，增加隔聲罩有效改善了工作環(huán)境，有利工人健康。