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行業(yè)資訊

1000MW電站鍋爐一次風(fēng)機隔聲包敷降噪方法

信息來源:發(fā)布時間:2020-10-15閱讀:352

近年來,我國火力發(fā)電機組容量不斷增大,鍋爐風(fēng)機產(chǎn)生的噪聲水平嚴重超標。隨著國家環(huán)保政策的深入落實,對噪聲治理的要求更加嚴格,電廠工作人員和廠區(qū)周圍居民對噪聲治理的呼聲也越來越高??刂粕a(chǎn)性噪聲的危害是當前一項重要的工作。華東地區(qū)某電廠2×1 000MW超超臨界機組的一次風(fēng)機采用我廠生產(chǎn)的大型雙級動葉調(diào)節(jié)軸流式風(fēng)機,該風(fēng)機轉(zhuǎn)速高、風(fēng)壓高、功率大,產(chǎn)生的高強度氣動噪聲是廠區(qū)的主要噪聲源之一。通過對風(fēng)機本體及其管道上敷設(shè)吸隔聲包敷層的方法進行噪聲治理,取得了顯著的降噪效果。
1 治理前狀況
  該電廠安裝2臺1 000MW超超臨界汽輪發(fā)電機組,于2010年底和2011年3月分別建成投產(chǎn)。鍋爐為超超臨界參數(shù)、一次中間再熱、變壓直流爐,最大連續(xù)蒸發(fā)量為2 955.6t/h。每臺鍋爐配2臺AP2-19/14型雙級動葉調(diào)節(jié)軸流式一次風(fēng)機,露天布置。流量151.6m3/s,壓力22 220Pa,轉(zhuǎn)速1 490r/min,功率4 000kW。有2臺送風(fēng)機布置在其兩側(cè)。每臺風(fēng)機的進風(fēng)口都已安裝了消聲器,風(fēng)機區(qū)域面積約60m×40m。排風(fēng)管道截面寬×高約4 000mm×3 200mm。該風(fēng)機為德國KKK公司引進技術(shù),轉(zhuǎn)子全進口。由德國KKK公司提供的一次風(fēng)機管道中噪聲頻譜見表1。

表 1 AP2-19/14 型一次風(fēng)機在管道中噪聲頻譜

倍頻程中心頻率/Hz

31.5

63

125

250

500

1k

2k

4k

8k

總計

出口聲壓級/dB

128

128

128

128.5

136.5

136.5

133

125

117

 

出口聲壓級/dB(A)

88.5

101.5

111.5

119.5

133

136.5

134.5

126

115.5

140

進口聲壓級/dB

126

126

126

126.5

134.5

134.5

131

123

115

 

進口聲壓級/dB(A)

86.5

99.5

109.5

117.5

131

134.5

132.5

124

113.5

138

背景噪聲值:± 3 dB ,± 2 dB(A)

  1#、2#機組投產(chǎn)后,即發(fā)現(xiàn)鍋爐一次風(fēng)機運行噪聲偏大的問題?,F(xiàn)場測定值如圖1[1] 。

  一次風(fēng)機運行噪聲平均超過100dB(A),個別點達到110dB(A),是鍋爐區(qū)域的主要噪聲源,造成廠區(qū)內(nèi)大范圍噪聲水平偏高,影響到附近的1#、2#機組集控室、灰控室,更是直接危害到鍋爐運行人員的身心健康,對周邊居民生活造成困擾。根據(jù)國家職業(yè)病危害控制有關(guān)條例,1#、2#鍋爐運行巡檢崗位8小時等效連接A聲級實測已超過85 dB(A),屬于生產(chǎn)性噪聲作業(yè)Ⅱ級崗位,相當于中毒危害[2] 。為降低噪聲對操作工人的危害,并使廠界噪聲達標,消除對附近居民的干擾,我廠協(xié)同電廠對2#機組一次風(fēng)機進行了噪聲治理。
2 噪聲源分析
  經(jīng)查閱資料,1#、2#機組一次風(fēng)機均已有一定的降噪、減振的措施,包括:一次風(fēng)機安裝了進口消聲器,并采用頂部進風(fēng)方式,空氣由吸風(fēng)口頂部四周水平吸入,氣流平穩(wěn);為防止風(fēng)機本體的振動和噪聲傳遞,風(fēng)機的進口變徑管、進氣管道、風(fēng)機機體、擴壓段及出口變徑管之間都采用撓性連接即安裝了柔性接管;葉輪后部的后導(dǎo)葉環(huán)也起到減少氣流渦流的作用。
  經(jīng)現(xiàn)場查看,一次風(fēng)機除了風(fēng)機本體敷設(shè)有厚度150mm的巖棉保溫吸聲材料(外部用鋁板裝飾)外,其余風(fēng)道外部都沒有進行包敷。在風(fēng)道近場人能感受到風(fēng)道壁(4mm厚鋼板,外部有加強筋)有明顯的振動和強烈的噪聲,用聲級計在風(fēng)道壁的近場可測得很高的噪聲級[3] 。每臺鍋爐2臺風(fēng)機裸露部分風(fēng)道面積共約1 000m2,成為向外輻射噪聲的面聲源。經(jīng)測試分析,風(fēng)機本體及其前后的進出口風(fēng)道是產(chǎn)生噪聲的主要部位[4] ,相比之下,電機的噪聲較低,不是主要噪聲源。
  一次風(fēng)機葉輪轉(zhuǎn)速高、壓力大,易形成流速高、動能大的渦流狀氣流,并產(chǎn)生強烈的壓力脈動,若管道的剛度不夠,容易產(chǎn)生與風(fēng)機固有頻率相同的共振頻率,即會產(chǎn)生穿透力極強的高頻噪聲[5] 。對于截面較大且又是矩形的風(fēng)道,每一側(cè)的管壁相當于一個平面板壁,更易被激起振動而發(fā)聲[6] 。因此管道向外輻射的噪聲包含兩部分,主要的噪聲是風(fēng)道內(nèi)的氣動噪聲透過管壁向外輻射,還有一部分是管壁被激起振動導(dǎo)致的噪聲。由于受到多種因素的影響,4mm鋼板的管壁實際隔聲量遠低于理論隔聲量[7] 。
  另外,風(fēng)機和風(fēng)道的撓性連接管處的噪聲級更高,因為柔性連接管的隔聲量比鋼板要低很多。
3 治理措施
  通過對噪聲源的分析發(fā)現(xiàn),雖然風(fēng)機本體已包敷150mm的巖棉保溫吸聲材料,發(fā)揮了一定的作用。針對一次風(fēng)機運行噪聲頻譜特性為寬頻帶,主要為中高頻率,峰值頻率在1 000Hz附近的特征,本次治理特別增加離心玻璃棉板作為吸聲材料。離心玻璃棉的吸聲特性曲線(詳見圖2) [8]與一次風(fēng)機運行噪聲頻譜相似,特別是針對中高頻噪聲,它的吸聲系數(shù)均高于巖棉。既是一種高效的吸聲材料,又是一種很好的節(jié)能產(chǎn)品,防腐防潮,吸濕率低,不產(chǎn)生有毒氣體,長期使用性能不變[9] 。此次治理還在包敷區(qū)域殼體外壁直接涂覆了一層薄的阻尼材料,能夠減少各種機械振動產(chǎn)生的振動及噪聲[10] 。

 

 

 

  考慮到風(fēng)機檢修揭蓋、葉輪更換和人孔門開啟的需要,在風(fēng)機本體和風(fēng)管之間的軟連接部分、人孔門處使用離心玻璃棉板、巖棉、外護板做成成品板材進行包裹,保證其密封性[12] 。
  為確保包敷層的敷設(shè)不會造成風(fēng)機葉輪部位的殼體變形,影響風(fēng)機的正常運行,進行了包敷層重量的核算[13] (詳見表2)。

表 2 一次風(fēng)機 AP2-19/14 包敷層重量 kg

部件

表面積 /m2

粘彈性高阻尼材料 3mm

離心玻璃板 100mm

巖棉 50mm

鐵絲網(wǎng) 2mm

JNH 巖漿類包敷層 30mm

外層鋁板 2mm

總重 /kg

進氣箱

11.76

31.75

37.63

58.8

62.33

818.50

67.03

1076

機殼直段

17.24

46.55

55.17

86.2

91.37

1199.91

98.27

1578

機殼斜段

1.74

4.70

5.57

8.7

9.22

121.11

9.92

160

擴壓器

12.57

33.94

40.23

62.85

66.62

874.87

71.65

1151

合計

43.31

116.94

138.6

216.55

229.54

3014.39

246.87

3965

  機殼直段處的質(zhì)量為1 578kg,承重面積為機殼剖分面5.34m2,核算葉輪殼體承受的壓力為2 783Pa,遠遠低于殼體的屈服強度235MPa。核算結(jié)果表明包敷層的總厚度質(zhì)量在殼體承受范圍內(nèi)。
  施工完成后外觀與鍋爐整體保溫完全一致。
4 治理效果及分析
  風(fēng)機治理后,電廠委托上海市聲學(xué)學(xué)會在滿負荷發(fā)電(1 000MW)時對隔聲包敷后的2#機組2臺一次風(fēng)機進行了噪聲測試,結(jié)果如下(詳見圖4)[1]

 

  隔聲包敷后,2臺風(fēng)機測點噪聲平均值由102.8dB(A)下降至89.45dB(A),降幅達13.3 dB(A),風(fēng)機區(qū)域四周噪聲均已降到90dB(A)以下。
  2#機組一次風(fēng)機治理后,實地感受不僅噪聲強度大大下降,而且聲音也不似原來單調(diào)刺耳。這說明我們組合應(yīng)用粘彈性高阻尼材料、離心玻璃棉、巖棉和JNH砂漿類隔聲層四種不同的吸隔聲材料,對較寬頻率范圍的噪聲均有較好的隔聲降噪效果。
  該電廠2臺1 000MW超超臨界汽輪發(fā)電機組已通過了環(huán)保驗收,噪聲對廠界的影響已符合相關(guān)的廠界和環(huán)境噪聲標準,本次治理已達到預(yù)期效果。
5 結(jié)論
  本次治理的降噪機理是:用吸聲材料層將風(fēng)機機殼及風(fēng)道等部位嚴密地包敷起來,使運行中產(chǎn)生的噪聲通過吸聲材料內(nèi)耗衰減,同時由于外部砂漿抹面層、彩鋼板的隔聲作用,使噪聲向外輻射強度明顯降低,從而達到降噪效果。實踐證明,采用這種方法治理大型電站鍋爐雙級動葉調(diào)節(jié)軸流式一次風(fēng)機的噪聲能取得顯著效果,可在同類型風(fēng)機上推廣應(yīng)用。

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