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燃煤锅炉噪声和污染的消除

北极星环境监测网  来源:《中小企业管理与科技》  作者:关立志  2019/10/22 15:25:55  我要投稿  

北极星环境监测网讯: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。


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