聚丙烯粒料輸送管線噪聲的治理

李朝陽，楊富來，卜琛亮

（延安石油化工廠，陜西 延安 727406）

延安石油化工廠20萬t/a聚丙烯裝置擠壓造粒機組產(chǎn)品需通過鋼管用壓縮空氣輸送，輸送過程中產(chǎn)生的噪聲高達105dB以上。嚴重超出國家標準。使在此環(huán)境中的工人已無法進行正常工作。亟需對管線及閥門進行隔聲降噪處理。

一、噪聲形成原因

噪聲污染源分布分散，可分為空氣動力性噪聲、機械性噪聲和電磁性噪聲。該裝置氣體輸送管線能夠產(chǎn)生如此高聲強的噪聲，主要原因如下。

1.物料摩擦

物料在輸送過程中，物料與物料、物料與管壁碰撞、摩擦可產(chǎn)生機械輻射噪聲，物料輸送速率越高，噪聲輻射越明顯。這種噪聲頻率一般為中高頻。

2.高壓氣體在管道中傳輸

輸料用高壓氣體在管道中傳輸時會產(chǎn)生噪聲，其成因主要是氣體流動過程中形成的紊流使管壁振動，振動向外輻射形成噪聲。它被稱為“氣錘效應”。紊流由氣體流動過程中的不平順、經(jīng)過彎管時出現(xiàn)的湍流、以及閥門等處對氣體的節(jié)流等因素引起的。管道中氣流流速越快，氣體壓力越大，彎管越多，閥門節(jié)流強迫性越強，氣錘效應越嚴重。而氣錘效應越嚴重，管道支撐處的剛性越強，管道的振動就越強烈，輻射的噪聲就越大。氣錘效應的特點是噪聲頻率與氣體壓強有關(guān)，壓強越大，頻率越高。因此，高壓氣體在傳輸過程中多是高頻的嘯叫聲。

二、降噪方案選擇

1.吸聲降噪

吸聲降噪是一種在傳播途徑上控制噪聲強度的方法。物體的吸聲作用是普遍存在的，吸聲的效果不僅與吸聲材料有關(guān)，還與所選的吸聲結(jié)構(gòu)有關(guān)。該技術(shù)主要用于室內(nèi)空間或其他降噪措施無法降噪的情況，如空間大管道降噪。

2.消聲降噪

消聲器是一種既能使氣流通過又能有效降低噪聲的設備。通?？山档透鞣N空氣動力設備的進出口或沿管道傳遞的噪聲。例如在內(nèi)燃機、通風機、鼓風機、壓縮機、燃氣輪機以及各種高壓、高氣流排放的噪聲控制中廣泛使用消聲器。不同消聲器的降噪原理不同。常用的消聲技術(shù)有阻性消聲、抗性消聲、損耗型消聲、擴散消聲等。

3.隔聲降噪

把產(chǎn)生噪聲的機器設備封閉在一個小的空間，使它與周圍環(huán)境隔開，以減少噪聲對環(huán)境的影響，這種做法叫做隔聲。隔聲屏障和隔聲罩是主要的2種設計，其他隔聲結(jié)構(gòu)還有隔聲室、隔聲墻、隔聲幕及隔聲門等。

聚丙烯粒料輸送管線為架空管線，經(jīng)分析決定采用吸聲加隔聲的降噪方式。

三、降噪材料選擇

1.多孔吸聲材料

多孔吸聲材料包括纖維狀吸聲材料、顆粒狀吸聲材料、泡沫狀吸聲材料，其內(nèi)部具有大量互相連通的微孔或間隙，而且孔隙細小且在材料內(nèi)部均勻分布。吸聲機理是當聲波入射到材料表面時，一部分在材料表面反射，另一部分則透入到材料內(nèi)部向前傳播，在傳播過程中，引起孔隙中的空氣運動，與形成孔壁的固體孔筋或孔壁發(fā)生摩擦，由于粘滯性和熱傳導效應，將聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌?，主要用作高頻噪聲的吸聲。

2.共振吸聲材料

包括單個共振器、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)。共振吸聲材料主要是孔徑處于絲米級(0.1mm)，在厚度小于1mm的薄板上，穿孔率約在1%～5%的微穿孔板，微穿和后背空腔組成了微穿孔吸聲體。當入射聲波的頻率和系統(tǒng)的共振頻率一致時，穿孔板頸的空氣產(chǎn)生激烈振動摩擦，加強了吸收效應，形成了吸收峰，使聲能顯著衰減。遠離共振頻率時，則吸收作用減小。

聚丙烯送料管線為高頻噪聲，將主要采用纖維多孔材料作為吸聲材料。

四、降噪處理方案設計

根據(jù)噪聲特性，利用隔聲、吸聲、共振等聲學原理，采用外隔、內(nèi)吸、消聲、阻尼及閥門降噪等方法對管線和閥門進行綜合治理，使裝置的噪聲得到有效控制。根據(jù)現(xiàn)場測量和觀測，噪聲主要頻程位于高頻程，設計以高密度面板作為隔聲材料，以多孔纖維材料作為吸聲材料，配以阻尼減振層和隔聲毛氈。由于低頻段噪聲較小，因此空腔未設計在內(nèi)。

1.隔聲板材料隔聲量設計

理論上隔聲材料的隔聲量受材料的面密度和聲波頻率的影響，經(jīng)驗公式：

R＝201gm+201g f-47.5(單層結(jié)構(gòu))

R＝161g(m1+m2)+161g f-30+△TL(雙層結(jié)構(gòu))

其中m為材料的面密度，f為聲波頻率，工程計算頻率為500Hz。考慮管線支架所能承受的重量，選取厚度為1.00mm的鍍鋅鐵皮作為隔聲材料，其面密度為7.8kg/m2，理論計算單層鐵皮平均隔聲量可達到18dB；考慮到工程施工導致隔聲罩的漏聲率，在噪聲低于108dB處采用單層結(jié)構(gòu)，對與噪聲高于108dB處需進行雙層處理。同時，在隔聲鐵皮內(nèi)壁附有隔聲毛氈，降低鐵皮搭接處的漏聲率，提高隔聲效果。

2.高分子阻尼層的設計

由于隔音板約為1mm厚鋼板，本身阻尼很小，容易受到激發(fā)振動產(chǎn)生新的噪聲。為降低這種振動和噪聲，在金屬板上涂覆一層0.2～0.3mm左右的高阻尼彈性材料，此材料能在金屬板受振動彎曲時，損耗大量的振動能量，使其盡量耗散在阻尼層中，從而降低噪聲值，同時具備抑制與減弱共振和吻合效用的影響。

3.吸聲材料選擇

考慮到噪聲的特性及發(fā)聲源為架空管線，需采用纖維吸聲材料，可在聲波入射時，將聲能量通過吸聲材料的內(nèi)損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)掉，減少反射即避免出現(xiàn)混響。根據(jù)現(xiàn)場噪聲情況，采用吸聲礦棉，其平均吸聲系數(shù)達到0.8左右，同時對吸聲材料采用包裝處理，起到防火、防水、防潮和防腐等效果。

4.空腔設計

由于本項目主要是高頻噪聲，因此對空腔未進行考慮。

5.隔聲罩整體結(jié)構(gòu)

圖1 聲降噪結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1所示具體處理為管壁涂覆約0.3mm的輕質(zhì)高分子阻尼材料，此材料能有效的抑制氣體摩擦管道所產(chǎn)生的振動、損耗大量的聲能、降低噪聲值，同時具備抑制與減弱共振和吻合效用。中間層為吸聲材料，厚度約為50mm，其主要作用為聲波入射時，通過吸音材料的內(nèi)損耗將生能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)掉，減少反射即避免出現(xiàn)混響，降低管道振動向外輻射的強度。外層為高分子隔音氈和高密度厚隔音板復合結(jié)構(gòu)，將噪聲源與外界隔離，阻斷空氣的傳播，從而達到隔聲目的。而針對重點部位，采取雙層隔聲結(jié)構(gòu)，對重點部位重點處理。

五、結(jié)語

聚丙烯粒料輸料管線采用隔聲、消聲、阻尼的綜合噪聲治理方法后，現(xiàn)場噪聲值由105dB降至77dB，降噪量為28dB，達到國家規(guī)范最低標準，不僅滿足了環(huán)境治理的要求，同時也消除了噪聲對現(xiàn)場操作人員的生理危害。

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