燃煤鍋爐噪聲與污染消除實踐

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簡介： 本文通過對一煙塵和噪聲污染都很嚴重的鍋爐進行改造的實踐，證明將燃煤鍋爐原有的煙氣簡單的濕法處理系統(tǒng)改為布袋收塵后煙塵排放濃度可大大降低，高轉(zhuǎn)速鍋爐引風(fēng)機改為低轉(zhuǎn)速鍋爐引風(fēng)機后噪聲降低明顯。
關(guān)鍵字：燃煤鍋爐 布袋收塵 鍋爐引風(fēng)機

　　為了減輕我國北方城市冬天的空氣污染，國家投入了大量的人力物力對現(xiàn)有采暖鍋爐進行改造和限制，規(guī)定不得采用5t以下的鍋爐，而且所有鍋爐必須采用消煙除塵裝置。這一措施在各大城市的實施大大改善了城市冬天的空氣質(zhì)量，但每到冬季，北方城市的空氣狀況還是不容樂觀。

　　對現(xiàn)有鍋爐房的調(diào)查得知，大多數(shù)鍋爐房均采用濕法收塵裝置，即鍋爐煙氣經(jīng)過水浴收塵后排空。這種收塵裝置投資少，簡單實用，但人為因素將直接影響收塵效果，如果操作人員不按時給收塵器中加水或收塵器中水位太低，收塵效果就會大大降低，甚至沒有收塵效果，這直接影響了北方城市的空氣質(zhì)量。另外，鍋爐房的風(fēng)機噪音污染也對鍋爐房周圍居民的健康造成危害，尤其是小鍋爐房，很遠就能聽到鍋爐引風(fēng)機的嘯叫聲。解決鍋爐房煙氣污染、降低鍋爐房噪聲已是當(dāng)前北方城市的當(dāng)務(wù)之急。

　　我們通過對現(xiàn)有一煙塵污染和噪音污染都比較嚴重，居民反應(yīng)強烈的小型鍋爐房進行改造，取得了良好的效果。經(jīng)過兩年的應(yīng)用，證明污染嚴重的鍋爐可以通過改造消除污染。

　　1 原有尾氣處理系統(tǒng)

　　原有鍋爐為ZKL1.4-0.02/85/60-AII鏈條爐排真空熱水鍋爐，收塵工藝流程：鍋爐出爐煙氣→鍋爐引風(fēng)機→水浴式除塵器→煙囪排空。鍋爐引風(fēng)機采用Y5-49，No5C，3250轉(zhuǎn)/分，風(fēng)量5500-10750m3/h，全壓3180-2460Pa，電動機功率11kW；鍋爐鼓風(fēng)機為4-74，No3.6A，2900轉(zhuǎn)/分，風(fēng)量2664-5268m3/h，全壓1578-989Pa，電動機功率3kW；水浴式除塵器型號不詳。鍋爐開爐時爐內(nèi)負壓為-200Pa，開鼓風(fēng)機正常操作時爐內(nèi)保持±5Pa，引風(fēng)機用電動機電流為20-21A，屬滿負荷運行。

　　因歷史原因，該鍋爐房距離居民住房僅為幾米，周圍居民反應(yīng)十分強烈：首先是污染嚴重，取暖季節(jié)居民不敢開窗，常有灰渣飛入眼中，每天都要從房間掃出很多灰塵；其次是振動和噪音太大，風(fēng)機運行時居民住房內(nèi)振感和風(fēng)機的嘯叫聲非常明顯，嚴重影響了居民的正常生活。為了減輕污染，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門規(guī)定了該鍋爐水浴式除塵器最低水位，該鍋爐所屬企業(yè)在鍋爐房和居民樓間建了一道墻，以隔離噪音，并采取了將引風(fēng)機安放在地面以下坑內(nèi)的方法，都未解決問題。

　　2 污染源分析

　　2.1 煙塵的污染

　　煙塵的污染是除塵效果不好引起的，最初認為是除塵器損壞如隔板腐蝕穿孔造成煙氣短路所致，經(jīng)檢查除塵器完好，因此除塵效果不好只能是除塵器除塵效率不高引起。這種水浴式除塵器構(gòu)造相當(dāng)簡單，矩形的水箱中間只有一個隔板，沒有采取擴大煙氣與水接觸面的有效措施，也沒有水氣分離裝置。煙氣通過水箱時在隔板的一側(cè)進入水中，在隔板的另一側(cè)進入煙道，煙氣和水的接觸時間很短，從而導(dǎo)致煙氣和水混合不好。使用時煙氣在水中形成很大的氣泡，氣泡中的煙氣沒有接觸到水，其中的煙塵不會被水帶到水中，所以收塵效率低。濕法收塵是以水與煙塵直接接觸，利用液滴或液膜粘附煙塵而凈化煙氣的，液滴越小，液膜面越大，收塵效果越好。為了增大水與煙塵的接觸面，標(biāo)準(zhǔn)化的濕法收塵器采用了自激振蕩、文丘里管、篩板等各種方式，因此這種沒有采取任何措施的收塵器是導(dǎo)致收塵效果不好的根本原因。

　　經(jīng)檢測，在水位正常時鍋爐出口煙氣中煙塵濃度為2050mg/m3,經(jīng)除塵器后排出的煙塵濃度為350mg/m3，收塵后排出的煙塵顆粒較大。因煙氣管道很短，管道間聯(lián)接法蘭均用白厚漆加麻繩密封完好，排除漏風(fēng)因素影響后除塵效率只能達到83%。

　　2.2 噪聲和振動

　　引風(fēng)機是引起振動和噪聲的主要因素，引風(fēng)機的動平衡不好、引風(fēng)機在運行過程中風(fēng)葉損壞，均會造成振動?，F(xiàn)場觀察引風(fēng)機與除塵器均振動明顯，除塵器及聯(lián)接管道振幅較大。將風(fēng)機與除塵器的聯(lián)接管道斷開后再開引風(fēng)機，振動減小。仔細觀察風(fēng)機葉片，只有輕微損傷，從而可以肯定引風(fēng)機是好的，初步認為振動是由除塵器產(chǎn)生的。該除塵器通過煙氣的橫截面0.64m2，煙氣通過速度約3.5m/s，并以這種速度進入水中，引風(fēng)機開機時除塵器中的水劇烈沸騰，并與引風(fēng)機相互作用，振動由此產(chǎn)生。

　　除了振動外，引風(fēng)機運行時噪聲很大，主要是嘯叫聲。原系統(tǒng)采用的鍋爐引風(fēng)機轉(zhuǎn)速高達3250轉(zhuǎn)/分，這對提高風(fēng)壓有利，但轉(zhuǎn)速越高，噪音越大?，F(xiàn)場通過改變皮帶輪大小進行轉(zhuǎn)速試驗，當(dāng)引風(fēng)機轉(zhuǎn)速低于2500轉(zhuǎn)／分時，噪音大大降低。

　　3 改造方案

　　減少煙氣含塵量的方法有多種，可采用收塵效率較高的布袋收塵器收塵、電收塵器收塵、以及顆粒層收塵器。由于電收塵器一次性投資較大，操作管理技術(shù)要求高，對煙塵的比電阻要求嚴格，電極和絕緣裝置的清理均較費力；過高或過低的比電阻、振打不良均直接影響收塵效率；干燥的氣侯條件同時煤又較干燥時必須設(shè)增濕塔才能保證收塵效率，否則收塵效率就要大打折扣。顆粒收塵器體積較大，反吹閥門動作較頻繁，易損壞，所以最終采用了布袋收塵器。

　　布袋收塵器是利用濾布過濾煙氣中微小煙塵顆粒的收塵的方法，是一種高效收塵設(shè)備，只要濾布不破損，收塵效率可達99%以上。但收塵濾布承受溫度有限，普通濾氣呢或針刺氈最高使用溫度不能超過 130℃，瞬間溫度不超過150℃；采用特殊濾料最高使用溫度也只有250℃。鍋爐出爐煙氣溫度在180℃左右，采用普通濾氣呢必須采用降溫措施。由于鍋爐燃煤含有一定量的水份，有的煤種含氫量較高，燃燒后均形成水蒸汽進入煙氣，故煙氣溫度也不能太低，否則會產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。因此合理選擇入布袋煙氣溫度非常重要。

　　冷卻方式采用人字形冷卻管道，布袋采用普通針刺氈，考慮到鍋爐操作的間斷性，選定入布袋溫度110℃，在常壓下這個溫度的水呈氣態(tài)。最后用計算機程序計算選定冷卻管道長度。

　　對于噪音的污染的解決方法是采用低轉(zhuǎn)速風(fēng)機，同時利用人字冷卻煙道加大風(fēng)機與居民樓間距離。

　　由于風(fēng)機的壓力系數(shù)p=P/(ρU2)，式中P為風(fēng)機風(fēng)壓，ρ為氣體密度，U是風(fēng)機葉輪線速度，U=πDn/60 (m/s)，式中n為風(fēng)機轉(zhuǎn)速。如果加大風(fēng)機葉輪直徑D，并降低轉(zhuǎn)速n，但保持Dn不變，則風(fēng)機壓力系數(shù)p不會變化，這時噪聲會大大降低。

　　設(shè)原風(fēng)機葉輪直徑為D1，轉(zhuǎn)速為n1，風(fēng)葉線速度為U1，風(fēng)葉加大后直徑為D2轉(zhuǎn)速為n2，風(fēng)葉線速度為U2，由聲壓級變化公式：

　　ΔL=60logU2/U1+20logD2/D1=80logD2/D1+60logn2/n1

　　根據(jù)上述公式，將風(fēng)機葉輪增大一倍，即D2=2D1，將轉(zhuǎn)速降低一半，即n2=n1/2，保持U2=U1，噪聲降低量為6dB。

　　設(shè)計采用鍋爐引風(fēng)機，風(fēng)機葉輪直徑970mm，是原葉輪直徑的1.94倍，風(fēng)機轉(zhuǎn)速1460轉(zhuǎn)/分，電動機功率保持不變，風(fēng)機運轉(zhuǎn)正常。檢測得風(fēng)機電機電流冷態(tài)時為20A，屬滿負荷。

　　改造后鍋爐運行良好，收塵效果明顯改進，噪聲大大降低。肉眼看不見煙囪冒煙，風(fēng)機房外就聽不到風(fēng)機的噪聲，周圍居民以為鍋爐房已停止運行了。

　　檢測結(jié)果相當(dāng)令人滿意：鍋爐運行時內(nèi)部壓力-5Pa左右，煙氣中含塵濃度低于10mg/m3，總收塵效率高達99.5%以上。

　　該鍋爐的研究和改造結(jié)果說明鍋爐房煙塵污染可以通過改用除塵效率高的布袋收塵器解決；鍋爐房噪聲污染可通過增大引風(fēng)機葉輪的方法解決。

　　提供：陳正 單位： 蘭州藍寶有色冶金設(shè)計所