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水泥厂噪声治理
 

 一、水泥厂噪声污染源

  水泥厂常用设备产生的噪声声压级,它是设备在正常工作状态下,距离该设备一定范围的实测值。
水泥厂主要工作地点都是噪声源,且有的整个机房都处于高强噪声状态,严重损害操作人员的身心健康。因此,尽快将噪声控制在允许范围内,是符合现代化发展要求的。
噪声控制的标准很多,目前广泛采用的有两种:一是关于工业噪声卫生容许标准。1961年ISO建议,每天工作8小时容许连续噪声不得超过90dB(A)。工作时间减少一半,容许噪音提高3dB(A),但在任何情况下都不得超过115dB(A)。我国及一些国家关于工业噪声卫生容许标准;二是噪声的社会反映评价标准。它涉及到人们交谈、工作与休息、睡眠等多方面影响的环境标准。中国科学院声学研究所提出的我国环境噪声标准。汉克斯噪声治理对它们的噪声频率特性分析如下:

表1 水泥厂区车间主要设备的噪声级列举

1.1 球磨机的噪声特性

  水泥厂球磨机的噪声最大,大型球磨机的噪声在120分贝左右,一般用厂房隔音和采用吸音材料来吸收球磨机噪声。粉磨技术的发展方向是采用立磨代替球磨机粉磨,不但粉磨效率高于球磨,而且噪声问题也同时得到解决。采用露天布置,噪声问题也完全可以达到要求。采用辊压机预粉磨技术也可达到同样的效果。
球磨机的噪声主要有:磨机运行中电机产生的电磁噪声;减速机齿轮产生的机械噪声;磨机筒体旋转中研磨体物料和衬板相互研磨撞击产生的机械性振动噪声;除尘设备和分级设备的风机产生的空气动力性噪声;还有通过基础振动辐射的固体声。球磨机的噪声特性与其种类、规格、转数、研磨体及物料粒度、填充系数等因素有关。
根据以往对磨机噪声频谱分析,其噪声特性为:
(a)球磨机的噪声为稳态连续噪声,噪声的强弱不随时间的变化而变化;
(b)从频谱曲线可以看出,峰值在250赫左右,在125~4000赫频带内,声压级都在85分贝以上,这是一种以中高频为主的宽频带噪声;
(c)4000赫以后,随频率的增加,声压级开始衰减,其衰减量每倍频程为10~15分贝。

1.2 罗茨鼓风机的噪声特性

高压风机的噪声在100分贝左右,水泥厂风机的数量较多,风机噪声问题相对比较突出。
罗茨鼓风机的噪声主要有:进气和排气口辐射的空气动力性噪声;机壳管壁及电动机辐射的机械性噪声;通过基础振动辐射的固体声和电磁噪声。罗茨鼓风机的噪声特性一般与风机的流量、转速、静压等因素有关。
从罗茨鼓风机噪声频谱中可以看出它的噪声特性:
(a)大风量罗茨鼓风机的噪声是一个在较宽频带范围里的稳态噪声,一般来说是以低中频为主,尤其是中频段拉得较宽。
(b)一般流量的风机噪声峰值出现在低中频段里,流量大的风机,声强由低频向高频偏移。
(c)从风机噪声频谱来看,其低频峰值出现在63赫,中频峰值在500赫,在63~500赫之间的125赫是个低谷。
(d)在高频段里,一般是从1000赫开始随频率的增加声压级逐步降低,其衰减量每倍频程约10分贝。
(e)吸风口的噪声频谱特性基本上与风机本身的噪声频谱特性一致,通常它是一个低频噪声源,对人的听觉虽不造成大的危害,但因该声源位于室外,又是低频,可以传播到很远的地方而影响范围较大。
(f)放风口一般因管径和开口较小,高速气流冲击了周围的空气,使气体的稳定状态受到破坏而发生巨大的扰动,形成一个室外的高频噪声源。

1.3 空压机的噪声特性

传统空压机的噪声也很大,采用螺杆压缩机的技术可较好地降低噪声并达到
要求。罗茨鼓风机的噪声在压力高时相当大,国内目前正在研制和采用三叶罗茨鼓风机,三叶罗茨鼓风机比二叶罗茨风机可以降低约10分贝噪声,同时节能10%~20%。
空压机的基频一般在20赫左右,它的高次谐波频率一般在几十~几百赫,因此,空压机进气噪声呈典型的低频性。空压机进气噪声的强度随着空压机负荷的增加而增强,一般进气噪声较空压机其他部位的噪声高出7~10分贝(A)。

1.4 破碎机的噪声特性

石灰石等坚硬的物料破碎噪声也非常大,超过100分贝,目前也只有靠封闭厂房和减少运行时间来缓解噪声问题。发达国家已经大量采用绞齿辊破碎机取代锤式破碎机,我国也研制出相关设备,即将投入应用。

二、水泥厂总体设计的考虑原则

  为了达到上述两个噪声的控制标准,对于水泥厂的整体设想,可以从以下几个方面来考虑。
1.选择厂址时,应尽量远离居民居住区,中间地段有一定的阻隔物则更好。
2.厂内各车间布局应考虑到噪声污染,对于辅助性车间(如维修车间、生产准备点、材料库、车间办公室等),不要设在高噪声区。
3.合理选择噪声源与所要接收地点之间的最佳位置与距离,使之影响最小。如有可能,将高噪声声源设置在距地面相当高的位置或设在地面以下。
4.对包围噪声源的建筑物(如房屋),在考虑到安全生产、空气流通、热量散失、振动控制及粉尘、噪声污染的前提下,尽量减少门窗的个数和尺寸,并把门窗及通风口设置在偏离办公室或居住区的方向。
5.应选用产生噪声最小的机械设备和操作方法,尽量减少冲击噪声、个别音响和高频率的组合噪声。对产生噪声的设备应安装消声装置或特殊隔声罩,在强噪声声源周围设置声屏。
6.机房内或靠近机房的工人操作室或休息室,应具备隔声性能。

三、噪声控制的常用方法

  水泥厂噪声主要可分为三种类型:
1.空气动力性噪声:它是由于空气在流动过程中产生涡流、冲击或压力突变引起气体扰动而产生的,如鼓风机、压缩机、排气管等。这种噪声频率较高,听起来特别刺耳难受。
2.机械性噪声:机械设备是产生这类噪声的基本噪声源。在撞击、摩擦、压力脉动和交变应力的作用下,机械壳体、管壁、轴承、齿轮等发生振动,辐射出噪声。这种噪声随着转速、撞击、摩擦等的增大而加剧。
3.电磁性噪声:在电机、电器元件或设备中,由于电流和磁场的变化,在构件之间的空气隙中产生交变电磁力或磁致伸缩等现象,引起电枢、壳体和铁芯等构件的振动而发出噪声,如电机和变压器产生的嗡嗡声。
要防治和控制噪声,根本办法是从噪声源着手,控制其振动。对机电设备来说,制造、加工精度和安装达到规定的要求,可减少噪声;在设备与基础之间插入减振材料(如橡胶垫、塑性件)或阻尼材料(如弹性金属片、弹簧)等,也可以减少基础的振动噪声。
其次是控制噪声的传播。当噪声源的声强不能降低到允许范围时,必须在噪声传播过程中设置障碍,使声能在传播过程中被反射衰减。通常采用的方法有:(1)隔声:用密度大、特性阻抗高的材料把一部分声波反射回去,将噪声限制在噪声源附近,减少噪声的辐射能,例如给设备加隔声罩或隔声间,可降低声级15dB左右。如再在内壁装上吸音阻尼材料则效果更好。在磨机周围加隔声罩,罩内壁采用吸声材料、阻尼材料,罩体可由几块拼接而成,以便于拆卸。对于磨机还有一种办法就是将磨体与它的驱动装置之间用墙隔开,墙上加一道双层隔声门,可减少噪声的传播。(2)吸声:用对声波产生粘滞和摩擦作用的多孔松软材料,使一部分声能被吸收转变为热能。可在建筑物内装置吸声材料(如玻璃棉、矿渣棉、毛毡和泡沫塑料等)。国外还有用软木制成的吸声砖。隔声和吸声结构本身应对振动有较大的阻抗,避免产生二次噪声。(3)采用消声的办法,如在风机、压缩机和风管的进、出口等处设置消声器。但它只能对个别设备或管道部件起一定的消声作用。(4)采用人体保护。当人们必须长时间在高噪声环境中工作或在115dB(A)以上强噪声中从事短期工作时,可采用耳塞、耳罩或帽盔等器具施行人体保护。
采用上述分散的种种方法都不同程度地存在一些缺点,如在磨机外加隔声罩,就妨碍了热量的散发,又给维修带来困难,也不利于操作(不好判别磨音)。采用人体保护方法时,会使人感到不舒服,而且对信号反应迟钝。

四、噪声的集中控制

  目前水泥厂朝着大型化、自动化方向发展,对噪声的控制提出了更高的要求,但同时也带来了控制噪声的有利条件,即对噪声源和噪声的传播可不必采用分散的、局部的控制方式,而采用比较有效的集中控制方法。如在粉磨车间,可以将所有的噪声源(磨机及其驱动装置、选粉机、输送机、收尘器等)容纳在一间密封的用隔声材料建成的建筑物中,即将整个粉磨车间用隔声材料密封起来;具有隔声、防尘功能的控制室设在建筑物旁,通过多层玻璃的观察窗口或工业电视观察机器工作情况,用仪器、仪表和计算机进行操作控制。用电视摄像机监视设有自动堆料机、取料机的预均化堆场。破碎系统的建筑物也应采取隔声措施,最好置于地面以下。
这种集中控制噪声源的方式效果较好,国外新厂采用较多。车间的墙、顶和地面均采用带有微孔的吸声墙体材料。这样密封后,噪声可降低30dB以上。为进一步降低房内噪声,可在墙壁、屋顶内衬吸声材料(如玻璃棉、多孔性泡沫塑料、膨胀珍珠岩等),可使噪声再降低10dB左右。表4介绍可用于墙或屋顶的几种隔声材料的平均衰减值。

在采用上述密封控制时,要特别注意应有释放热量的措施,即考虑合适的通风形式,以便于吸进冷风、排出热气,保证车间内的机电设备在气温最高时不超过容许温升。
以磨机房为例,其通风形式有以下三种:(1)在房顶上装出风管的自然通风形式,空气速度为1~2m/s,房屋的进风口和房顶的出风口截面积应相等,采用迷宫式或百叶窗板式衰减器的方法,可使由此处放出的噪声减少20~40dB。(2)用鼓风机强力通风。冷却风通过风管进入磨机房,在风机入口处装设声衰减器,房内热气体上升,通过出口排出,出口处也安装衰减器。(8)用抽风机强力通风,轴流式风机安装在房顶出风口上,出风管上带有声衰减器。冷风通过房基础下面带有衰减器的通风管进入室内。

在磨房设计时应以热气体能及时排出为条件考虑房子尺寸和其他各部的尺寸;根据房内完全通风确定空气进出口和房顶中间开口尺寸和位置;根据需要进入的冷空气和需要排出的热空气量来确定风机的容量。无论是进口还是出口都要安装衰减器。国外有经过这样精心设计后的磨房,噪声大大减弱,效果较好。由此可见,只要重视,在设计上采取一定的措施,是能够取得较好效果的。

  在水泥生产的噪声综合治理上,设备的通风降温问题是一个亟待解决的问题,特别对主要的噪声源(如球磨机,风机等)应安装局部的隔声罩或隔声间,并采用循环水冷方式来降低设备温度。具有较好的降噪效果。通过噪声治理,改善车间的工作环境和厂区周围的生活环境,是利国利民和保证水泥企业的可持续发展的重要方面。汉克斯噪声治理建议,对新建的水泥企业在总体设计时,应考虑到较大噪声的防治措施,除进行合理的布局外,还须进行必要的投资,以适应现代化文明生产的要求。同时建议有关部门应制订企业(水泥企业)噪声污染的处罚条例,否则,不会引起足够的重视。

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