降低火電廠磨煤機噪音的分析研究

范 瑋

(大唐長春第二熱電有限責任公司，吉林 長春130031)

0 引言

鋼球磨煤機適宜研磨細煤粉，特別適宜研磨硬質煤，具有煤種適應性廣、單臺出力高、維護護方便、維檢修周期長等優(yōu)點，在世界各國電廠中得到了廣泛應用。 但鋼球磨煤機是電廠的高噪音設備。 對電廠職工的身心健康遭成了不可估量的損失。因此電廠磨煤機的降噪事在必行，而降噪的基礎就是從它產(chǎn)生的機理進行分析，找到可行方案。

鋼球磨煤機是一個水平放置的回轉圓筒體，當筒體轉動時原煤與鋼球混合， 鋼球在離心力和與襯瓦接觸時產(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。磨煤機鋼球與原煤相互間撞擊產(chǎn)生的機械性噪聲。主要的噪聲是筒體轉動時鋼球與鋼球、鋼球與筒體襯板、鋼球與原煤相互間撞擊產(chǎn)生的機械性噪聲。筒體是一個強反射面，即聲學上的硬壁面，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，形成一個混合聲場，噪聲高達115～119dB；噪聲的頻帶也很寬，通常在31.5～8000Hz，聲壓級均超過95dB。

磨煤機降噪這個研究課題在中國的研究時間已經(jīng)有20-30 年的。技術也越來越趨近成熟， 但是降噪目標限于國家容許的噪音排放標準。 噪音的平均聲壓級還是達到了85dB 以上，這個聲壓級標準，對人體造成的傷害是很嚴重的，尤其是長期處于電廠生產(chǎn)第一線的員工深受其害。

1 實測數(shù)據(jù)分析

1.1 部分測點分布圖

測點布置方法是參考國家標準GB 7441-87《電站汽輪發(fā)電機組噪聲測量方法》,距磨煤機原隔聲罩外緣1.0m、離地高1.5m 處,前后左右布置8 個測點, 在離磨煤機進口端9m 遠的大走廊處布置1 個點(9號點)，磨煤機的測點布置圖如下。

1.2 測量結果匯總

重點對電廠的磨煤機進行了實地的測試，結果如表1。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對電廠磨煤機的噪音進行頻譜分析，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，磨煤機發(fā)生的噪音頻率區(qū)間主要集中在300Hz～725Hz，而且在這個區(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主要集中在這個頻率區(qū)間。

表1 測量結果匯總

2 降噪方案

根據(jù)鋼球磨煤機測得的數(shù)據(jù)分析結果,產(chǎn)生噪音的區(qū)間在300Hz～725Hz 之間。 我們主要針對這個低頻區(qū)間進行降噪。 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。 以主動產(chǎn)生一個聲場來抵消另一個現(xiàn)有聲場的技術。 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綜合的方法。

減少鋼球沖擊產(chǎn)生的振動和降低筒體表面的聲輻射，是從噪聲根源進行治理的關鍵。 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。有源控制技術在低頻范圍、硬件可行性及成本等方面具有無源控制技術無可比擬的優(yōu)越性，已經(jīng)成為噪聲控制界的一個研究熱點。 有源噪聲控制(ANC)技術在指定區(qū)域內(nèi)人為地產(chǎn)生一個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，但因鋼球磨煤機噪聲聲場環(huán)境復雜，噪聲源頻譜多變，且隨時間起伏較大，噪聲呈寬頻特性，加上控制技術的約束，多年來此領域的研究工作進展不大。 應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

西安交通大學開發(fā)的PVC／EPR／巖棉發(fā)泡復合材料，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0.6。這個針對現(xiàn)行的噪音頻率區(qū)間是很有效的。巖棉發(fā)泡復合材料以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。

巖棉發(fā)泡復合材料從成本上來說這種材料的造價低廉，易于成型等優(yōu)點。它的生產(chǎn)是用聚氯乙烯，乙丙橡膠。巖棉發(fā)泡復合材料采用化學發(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， 在開放式煉塑機上混煉，溫度控制120±5℃的范圍內(nèi)，時間控制在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。

因次從各個方面綜合考慮，認為把巖棉發(fā)泡復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)保設備有限責任公司和中船重工七零一研究所開發(fā)的無機發(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，鋼球磨煤機噪聲與鋼球直徑的三次方成正比，對同樣質量的研磨體，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

鋼球磨煤機襯板呈水平直線布置,隨著筒體轉動，逐排推升鋼球和物料到達一定高度下拋,致使動負荷瞬間劇增,波動很大，同時,隨著下拋動作,瞬時撞擊能量達到極值,噪聲頻譜出現(xiàn)峰值。 周而復始,動負荷和噪聲都出現(xiàn)周期性的變化。國內(nèi)外學者提出襯板的螺旋線布置方式代替水平直線布置。 降低動負荷波動,可減少電耗30%左右,削低了動負荷和噪聲峰值,使球磨機運轉平穩(wěn),撞擊過程平穩(wěn),不影響出力，這項改進措施可降噪8dB～12dB。

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

3 結論

本文通過實地測試測得的數(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襯瓦螺旋線布置的方法。 重點對西安交通大學開發(fā)的PVC／EPR／巖棉發(fā)泡復合吸聲材料做了簡要介紹， 因為為這種吸聲材料主要吸收的是低頻噪音，對600Hz～800Hz 這個頻率的吸收噪音效果是最佳的。

［1］李耀中.噪聲控制技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

［2］王祥龍，王華，趙勇.鋼球磨煤機新型襯瓦的經(jīng)濟分析[J].發(fā)電設備，2003（5）.

［3］李彥林，王桂榮，朱敏，等.鋼球磨煤機噪聲治理[J].噪聲與振動控制，2003（6）.

［4］徐聲鈞，陳緒煌，姜勇.新型隔音塑料板材的性能[J].湖北工學院學報，1998，13（3）.