燃煤锅炉噪声和污染的消除

摘要：对烟尘和噪声污染都很严重的锅炉进行改造的实践证明，将原有简单的湿法处理系统改为布袋收尘后，烟尘排放浓度可大大降低；高转速锅炉引风机改为低转速锅炉引风机后噪声明显降低。

引言

为了减轻我国北方城市冬天的空气污染，国家对现有燃煤采暖锅炉进行改造和限制，规定不得采用5t以下的锅炉，而且所有锅炉必须采用消烟除尘装置。这一措施的实施大大改善了各大城市冬天的空气质量，但北方一些中小城市的空气状况仍不容乐观。对现有锅炉房的调查得知，大多数采用湿法收尘，即锅炉烟气经过水浴收尘后排空。这种方式投资少，简单实用，但人为因素直接影响收尘效果。如果操作人员不按时给收尘器中加水或其水位太低，收尘效果会大大降低。另外，锅炉房的风机噪声污染也对周围居民的健康造成危害，尤其是小锅炉房，很远就能听到引风机的啸叫声。

对该公司烟尘和噪声污染都较严重，居民反应强烈的小锅炉房进行改造，取得了良好效果。两年的运行表明，锅炉改造成功。

1 原有尾气处理系统

原有锅炉为ZKL1.4-0.02/85/60-AII链条炉排真空热水锅炉，其收尘流程：锅炉出炉烟气→锅炉引风机→水浴式除尘器→烟囱排空。锅炉引风机采用Y5-49，No5C，3250转/min，风量5 500-10750m3/h，全压3180~2460Pa，电动机功率11kW；锅炉鼓风机为4-74，No3.6A，2900转/min，风量2664~5268m3/h，全压1578~989Pa，电动机功率3kW；水浴式除尘器型号不详。开炉时，炉内负压为-200Pa，鼓风机正常操作时炉内保持±5Pa，引风机用电动机电流为20~21A，属满负荷运行。该锅炉房距离居民住房仅为几米，居民反应强烈：首先是污染严重，取暖季节居民不敢开窗，常有灰渣飞入眼中；其次是振动和噪声太大，居民住房内振感和风机的啸叫声非常明显，严重影响了居民的正常生活。为了减轻污染，当地环保部门规定了该锅炉水浴式除尘器最低水位，该锅炉所属企业在锅炉房和居民楼间建了一道墙，以隔离噪声，并采取将引风机安放在地面以下的方法，但都未解决问题。

2 污染源分析

2.1 烟尘的污染 烟尘的污染是除尘效果不好引起的。最初认为是除尘器损坏，如隔板腐蚀穿孔造成烟气短路所致，经检查除尘器完好。因此认为，除尘效果不好只能是除尘效率不高引起。湿法收尘，是以水与烟尘直接接触，利用液滴或液膜粘附烟尘而净化烟气，液滴越小，液膜面越大，收尘效果越好。为增大水与烟尘的接触面，标准的湿法收尘器采用自激振荡、文丘里管、筛板等方式，以提高收尘效果。该厂水浴式除尘器，构造相当简单，矩形水箱中间只有一个隔板，没有采取扩大烟气与水接触面的有效措施，也没有水气分离装置。烟气通过隔板的一侧进入水中，由另一侧进入烟道，烟气和水的接触时间很短，导致烟气和水混合不好。烟气在水中形成很大气泡，气泡中的烟气没有接触到水，收尘效率低。

经检测，水位正常时，锅炉出口烟气中烟尘浓度为2050mg/m3，除尘器后的烟尘浓度为350mg/m3，收尘后排出的烟尘颗粒较大。因烟气管道很短，管道间联接法兰均用白厚漆加麻绳密封，排除漏风因素影响，除尘效率只能达到83%。

引风机是引起振动和噪声的主要因素，引风机的动平衡不好、运行过程中风叶损坏，均会造成振动。现场观察，引风机与除尘器均振动明显，除尘器及联接管道振幅较大。将风机与除尘器的联接管道断开后再开引风机，振动减小。风机叶片，只有轻微损伤，可初步认为振动是由除尘器产生的。

2.2 噪声和振动 该除尘器烟气通过的横截面0.64m2，速度约3.5m/s，并以这种速度进入水中，引风机开机时，除尘器中的水剧烈沸腾，并与引风机相互作用，振动由此产生。

除了振动，引风机运行时的噪声很大。原系统采用的引风机转速高达3250转/min。这对提高风压有利，但转速越高，噪声越大。当转速低于2500转／min时，噪声大大降低。

3 改造方案

减少烟气含尘量的方法有多种。布袋收尘器是利用滤布过滤烟气中微小颗粒，是一种高效收尘设备。只要滤布不破损，收尘效率可达99%以上。但收尘滤布承受温度有限，普通滤气呢或针刺毡最高使用温度不能超过130℃，瞬间温度不超过150℃；采用特殊滤料，其最高使用温度也只有250℃。锅炉出炉烟气温度在180℃左右，采用普通滤气呢必须采用降温措施。由于锅炉燃煤含有一定水分，有的煤种含氢量较高，燃烧后形成水蒸汽进入烟气，故烟气温度也不能太低，否则会产生结露现象。因此，合理选择入布袋的烟气温度非常重要。冷却方式采用人字形冷却管道，布袋采用普通针刺毡，考虑到锅炉操作的间断性，选定入布袋温度110℃，在常压该温度下水呈气态。最后用计算机程序计算选定的冷却管道长度。

对于噪声的污染，采用低转速风机，同时利用人字冷却烟道加大风机与居民楼间距离。由于风机的压力系数p=P/(ρU2)，式中，P为风机风压，ρ为气体密度，U是风机叶轮线速度，U=πDn/60(m.s-1)，式中,n为风机转速。如果加大风机叶轮直径D，并降低转速n，但保持Dn不变，则风机压力系数p不会变化，这时噪声会大大降低。

设原风机叶轮直径为D1，转速为n1，风叶线速度为U1，风叶加大后直径为D2，转速为n2，风叶线速度为U2，由声压级变化公式：

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

根据上述公式，将风机叶轮增大一倍，即D2=2D1，将转速降低一半，即n2=n1/2，保持U2=U1，噪声降低量为6dB。

设计采用引风机，风机叶轮直径970mm，是原叶轮直径的1.94倍，风机转速1460转/min，电动机功率保持不变，风机运转正常。经检测，风机电机电流冷态时为20A，属满负荷。

改造后锅炉运行良好，收尘效果明显改进，噪声大大降低。肉眼看不见烟囱冒烟，风机房外就听不到风机的噪声，周围居民以为锅炉房已停止运行了。

检测结果相当令人满意：锅炉运行时内部压力-5Pa左右，烟气中含尘浓度低于10mg/m3，总收尘效率高达99.5%以上。

该锅炉的研究和改造结果说明，锅炉房烟尘污染可以通过改用除尘效率高的布袋收尘器解决；锅炉房噪声污染可通过增大引风机叶轮的方法解决。