楊桃艷，趙宏明，李四梅

(昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

云南某冶煉企業(yè)現(xiàn)有熔煉分廠配套高壓風(fēng)機(jī)房(GM風(fēng)機(jī)房)1座，硫酸分廠配套轉(zhuǎn)化風(fēng)機(jī)房(SO2風(fēng)機(jī)房)1座，2座風(fēng)機(jī)房內(nèi)有大量高噪聲設(shè)備，而廠房內(nèi)均未安裝吸聲設(shè)施。雖然2座風(fēng)機(jī)房均位于廠區(qū)中部，噪聲污染源遠(yuǎn)離居民區(qū)，廠界環(huán)境噪聲排放滿足標(biāo)準(zhǔn)GB12348—2008限值要求。但當(dāng)風(fēng)機(jī)房正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)房區(qū)域噪聲級(jí)高達(dá)102～107 dB(A)，超過了GBJ87—85《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定值和工作場所噪聲職業(yè)接觸限值，嚴(yán)重影響了廠區(qū)內(nèi)部的工作環(huán)境。為改善企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的工作環(huán)境，降低噪聲，保護(hù)職工的身心健康，該企業(yè)向項(xiàng)目部提出，對(duì)2座風(fēng)機(jī)房進(jìn)行噪聲綜合治理，而且要盡可能降低投資費(fèi)用。在此情況下，對(duì)現(xiàn)場噪音問題進(jìn)行分析，結(jié)合風(fēng)機(jī)房的改造工程制定合理的噪聲控制方案，提出了適宜的噪音治理措施。

1 噪聲源分析

1.1 噪聲源分布

該次治理的主要噪聲源為熔煉分廠GM風(fēng)機(jī)房和硫酸分廠SO2風(fēng)機(jī)房。GM風(fēng)機(jī)房、SO2風(fēng)機(jī)房區(qū)域噪聲分布見圖1。

圖1 廠區(qū)平面圖

1.2 GM風(fēng)機(jī)房環(huán)境噪聲現(xiàn)狀

熔煉分廠GM風(fēng)機(jī)房由于布置在艾薩爐與轉(zhuǎn)爐區(qū)域附近，廠房環(huán)境較差，該廠房為輕鋼結(jié)構(gòu)，門、窗為普通材質(zhì)制作，廠房內(nèi)屋頂、墻面未安裝吸聲設(shè)施。設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量較高，為了通風(fēng)散熱，廠房四周窗戶全部敞開，導(dǎo)致噪聲直接透過門窗向廠房外輻射，廠房外噪聲強(qiáng)度不能滿足環(huán)保及職業(yè)健康相關(guān)要求。GM風(fēng)機(jī)房室內(nèi)外現(xiàn)狀見圖2。

圖2 GM風(fēng)機(jī)房室內(nèi)外現(xiàn)狀圖

1.3 SO2風(fēng)機(jī)房環(huán)境噪聲現(xiàn)狀

SO2風(fēng)機(jī)廠房為鋼筋混凝土+輕鋼屋架結(jié)構(gòu)，門、窗為普通材質(zhì)制作，廠房內(nèi)屋頂、墻面未安裝吸聲設(shè)施，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行過程中廠房所在區(qū)域噪音較大，噪聲直接透過門窗向廠房外輻射，廠房外噪聲強(qiáng)度不能滿足環(huán)保及職業(yè)健康相關(guān)要求。SO2風(fēng)機(jī)房室內(nèi)外現(xiàn)狀見圖3。

圖3 SO2風(fēng)機(jī)房室內(nèi)外現(xiàn)狀圖

1.4 廠房主要設(shè)備噪聲數(shù)據(jù)

各廠房主要設(shè)備噪聲數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1。

從表1可見，GM風(fēng)機(jī)房和SO2風(fēng)機(jī)房主要設(shè)備噪聲值均已超過國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行治理。

表1 主要設(shè)備噪聲數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 單位：dB(A)

1.5 主要噪聲源分析

1.5.1 風(fēng)機(jī)噪聲

風(fēng)機(jī)噪聲主要包括空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)械噪聲。空氣動(dòng)力性噪聲是由于氣體非穩(wěn)定流動(dòng)，即氣流的擾動(dòng)，氣體與氣體及氣體與物體相互作用產(chǎn)生的噪聲。從噪聲產(chǎn)生的機(jī)理看，主要由旋轉(zhuǎn)噪聲(氣壓脈動(dòng))和渦流噪聲(紊流噪聲)組成，風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力性噪聲是旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲相互混雜的結(jié)果。風(fēng)機(jī)在經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，會(huì)產(chǎn)生多種機(jī)械噪聲，主要是通過風(fēng)機(jī)的機(jī)殼向周圍輻射。

1.5.2 電動(dòng)機(jī)噪聲

電動(dòng)機(jī)噪聲主要包括：由旋轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不良引起的旋轉(zhuǎn)噪聲、旋轉(zhuǎn)子切割磁場引起的電磁噪聲、冷卻風(fēng)扇的空氣動(dòng)力性噪聲、軸承摩擦產(chǎn)生的機(jī)械噪聲等。

1.5.3 管道噪聲

管道噪聲是在管道內(nèi)產(chǎn)生的或沿管道傳播的噪聲，主要指氣流通過管道時(shí)產(chǎn)生的噪聲。管道噪聲通常包括：阻擋噪聲、格柵噪聲和閥門噪聲。管道送風(fēng)、排氣以及進(jìn)風(fēng)的管道噪聲等，給人們的生產(chǎn)、生活造成嚴(yán)重危害。

2 噪聲治理方案

2.1 治理目標(biāo)

(1)在排除背景噪聲的情況下，GM風(fēng)機(jī)房、SO2風(fēng)機(jī)房廠房外1 m≤80 dB(A)。

(2)在GM風(fēng)機(jī)房、SO2風(fēng)機(jī)房廠房內(nèi)任一位置(除設(shè)備本體)所測室內(nèi)溫度≤40 ℃，夏季室內(nèi)外溫差≤5 ℃。

2.2 GM風(fēng)機(jī)房治理方案

GM風(fēng)機(jī)房分位于廠區(qū)中部，主要聲源是風(fēng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲、管道中空氣動(dòng)力性噪聲。目前房屋頂部采用單層彩鋼板進(jìn)行封閉，西面墻上窗洞全部敞開，存在嚴(yán)重漏聲和隔聲量不足的現(xiàn)象，廠房內(nèi)部設(shè)2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)，但風(fēng)量不足，廠房規(guī)格尺寸見表2。

表2 GM主風(fēng)機(jī)廠房規(guī)格尺寸表

2.2.1 廠房通風(fēng)散熱計(jì)算

(1)工藝設(shè)備散熱量計(jì)算

GM風(fēng)機(jī)房共有3臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，其中2臺(tái)功率1 800 kW，1臺(tái)功率1 000 kW。根據(jù)工藝設(shè)備及其電機(jī)散熱量公式Q=n1×n2×N/η，其中n1為電機(jī)容量系數(shù)，n2為負(fù)荷系數(shù)，η為電動(dòng)機(jī)效率，則2臺(tái)1 800 kW鼓風(fēng)機(jī)散熱量為23.71 kW，1臺(tái)1 000 kW鼓風(fēng)機(jī)散熱量為6.59 kW，合計(jì)30.3 kW。

(2)通風(fēng)量計(jì)算

室外進(jìn)風(fēng)空氣溫度按最高月平均溫度33.4 ℃考慮，出風(fēng)溫度按36 ℃考慮，根據(jù)消除余熱所需要換氣量計(jì)算公式G=Q×3 600/[(tp-tj)×c]/ρ，其中tp為排出空氣溫度，tj為進(jìn)入空氣溫度，c為空氣比熱，ρ為空氣密度，則換氣量：

G=30.3×3 600/[(36-33.4)×1.005]/1.293=32 453 m3/h

該車間考慮消音百葉下部自然進(jìn)風(fēng)，軸流風(fēng)機(jī)上部機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)方式進(jìn)行通風(fēng)，進(jìn)風(fēng)口考慮將車間側(cè)墻下部窗戶更換為消聲百葉窗，考慮排風(fēng)風(fēng)量100 %富裕系數(shù)，配置4臺(tái)墻面軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)制排風(fēng)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)參數(shù)Q=20 000 m3/h，H=200 Pa。

2.2.2 廠房屋面梁荷載核算

GM風(fēng)機(jī)房屋面為鋼屋架，彩板屋面，按均布荷載核算，屋面梁除現(xiàn)有屋面荷載外，還可增加均布荷載≤0.4 kN/m2。項(xiàng)目設(shè)計(jì)必須考慮現(xiàn)有廠房屋面荷載，在現(xiàn)有屋頂基礎(chǔ)上做降噪處理，降噪處理的屋面必須防滲漏、安裝設(shè)施滿足消防要求。

2.2.3 治理措施

(1)拆除原有廠房頂部單層彩鋼板；

(2)屋頂更換為吸音彩板瓦；

(3)為降低機(jī)房內(nèi)的混響，機(jī)房四壁做吸聲處理，吸聲材料采用100 mm厚吸隔聲模塊；

(4)將原有鐵門更換為檢修隔聲大門、巡檢隔聲小門；

(5)封堵原有墻洞，將原有上層窗洞更換為采光隔聲窗；

(6)考慮廠房內(nèi)溫升問題，設(shè)計(jì)通風(fēng)散熱系統(tǒng)，通風(fēng)散熱系統(tǒng)采用消音百葉下部自然進(jìn)風(fēng)、軸流風(fēng)機(jī)上部機(jī)械排風(fēng)方式，進(jìn)風(fēng)口由現(xiàn)有下層窗戶更換為消音百葉，排風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)現(xiàn)場墻體上部開洞進(jìn)行安裝；

(7)考慮到現(xiàn)場含酸氣體腐蝕，屋頂采用有針對(duì)性的防腐油漆。

2.3 SO2風(fēng)機(jī)房治理方案

SO2風(fēng)機(jī)房位于廠區(qū)北面處，主要聲源是SO2風(fēng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲、管道中空氣動(dòng)力性噪聲。目前SO2風(fēng)機(jī)房的墻面與頂部彩鋼板不完全銜接，以及墻面存在洞口，存在嚴(yán)重漏聲和隔聲量不足的現(xiàn)象，廠房規(guī)格尺寸見表3。

表3 SO2風(fēng)機(jī)廠房規(guī)格尺寸表

2.3.1 廠房通風(fēng)散熱計(jì)算

(1)工藝設(shè)備散熱量計(jì)算

SO2風(fēng)機(jī)房共有1臺(tái)硫酸風(fēng)機(jī)，功率5 900 kW，根據(jù)工藝設(shè)備及其電機(jī)散熱量公式Q=n1×n2×N/η，其中n1為電機(jī)容量系數(shù)，n2為負(fù)荷系數(shù)，η為電動(dòng)機(jī)效率，則1臺(tái)硫酸風(fēng)機(jī)散熱量為38.87 kW。

(2)通風(fēng)量計(jì)算

室外進(jìn)風(fēng)空氣溫度按最高月平均溫度33.4 ℃考慮，出風(fēng)溫度按36 ℃考慮，根據(jù)消除余熱所需要換氣量計(jì)算公式G=Q×3 600/[(tp-tj)×c]/ρ，其中tp為排出空氣溫度，tj為進(jìn)入空氣溫度，c為空氣比熱，ρ為空氣密度，則換氣量：

G=38.87×3 600/[(36-33.4)×1.005]/1.293=41 625 m3/h

該車間考慮消音百葉下部自然進(jìn)風(fēng)，軸流風(fēng)機(jī)上部機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)方式進(jìn)行通風(fēng)，進(jìn)風(fēng)口考慮將車間側(cè)墻下部窗戶更換為消聲百葉窗，考慮排風(fēng)風(fēng)量100%富裕系數(shù)，配置4臺(tái)墻面軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)制排風(fēng)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)參數(shù)Q=20 000 m3/h，H=200 Pa。

2.3.2 廠房屋面梁荷載核算

SO2風(fēng)機(jī)房屋面為鋼屋架，彩板屋面，按均布荷載核算，屋面梁除現(xiàn)有屋面荷載外，還可增加均布荷載≤0.5 kN/m2。項(xiàng)目設(shè)計(jì)必須考慮現(xiàn)有廠房屋面荷載，在現(xiàn)有屋頂基礎(chǔ)上做降噪處理，降噪處理的屋面必須防滲漏、安裝設(shè)施滿足消防要求。

2.3.3 治理措施

(1)拆除原有廠房頂部單層彩鋼板；

(2)屋頂更換為吸音彩板瓦；

(3)為降低機(jī)房內(nèi)的混響，機(jī)房四壁做吸聲處理，吸聲材料采用100 mm厚吸隔聲模塊；

(4)將原有鐵門更換為檢修隔聲大門、巡檢隔聲小門；

(5)將原有上部塑鋼窗更換為隔聲窗；

(6)考慮廠房內(nèi)溫升問題，設(shè)計(jì)通風(fēng)散熱系統(tǒng)，通風(fēng)散熱系統(tǒng)采用消音百葉下部自然進(jìn)風(fēng)、軸流風(fēng)機(jī)上部機(jī)械排風(fēng)方式，進(jìn)風(fēng)口由現(xiàn)有下部窗戶更換為消音百葉，排風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)現(xiàn)場墻體上部開洞進(jìn)行安裝；

(7)對(duì)室外進(jìn)風(fēng)管道進(jìn)行管道阻尼隔聲包扎處理，阻尼隔聲包扎材料為：不低于3 mm隔聲氈+不低于100 mm吸音棉+不低于3 mm隔聲氈+不低于100 mm吸音棉+不低于0.8 mm鋁板；見圖4。

圖4 管道阻尼隔聲包扎示意圖

3 結(jié) 語

該方案對(duì)GM風(fēng)機(jī)房、SO2風(fēng)機(jī)房進(jìn)行改造，通過對(duì)2座風(fēng)機(jī)房的屋頂、內(nèi)墻四壁、門窗、通風(fēng)散熱系統(tǒng)、管道等方面進(jìn)行噪聲綜合治理，綜合應(yīng)用吸聲、隔聲、消聲、阻隔與阻尼技術(shù)，既保證了廠房外噪聲環(huán)境得到明顯改善，又達(dá)到了降低廠房內(nèi)環(huán)境溫度的目的。

該改造方案雖然增加了一次投資，部分通風(fēng)設(shè)備增加了少量能耗，但實(shí)施后能夠減少噪聲對(duì)其它生產(chǎn)部位的干擾，改善廠內(nèi)的工作環(huán)境，保證區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)操作人員的身心健康，提高員工的勞動(dòng)積極性，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。做到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益有機(jī)統(tǒng)一，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。