燃煤锅炉噪声与污染消除实践
摘要：本文通过对一烟尘和噪声污染都很严重的锅炉进行改造的实践，证明将燃煤锅炉原有的烟气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降低明显。
关键词：燃煤锅炉、布袋收尘、锅炉引风机
为了减轻我国北方城市冬天的空气污染，国家投入了大量的人力物力对现有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。这一措施在各大城市的实施大大改善了城市冬天的空气质量，但每到冬季，北方城市的空气状况还是不容乐观。
对现有锅炉房的调查得知，大多数锅炉房均采用湿法收尘装置，即锅炉烟气经过水浴收尘后排空。这种收尘装置投资少，简单实用，但人为因素将直接影响收尘效果，如果操作人员不按时给收尘器中加水或收尘器中水位太低，收尘效果就会大大降低，甚至没有收尘效果，这直接影响了北方城市的空气质量。另外，锅炉房的风机噪音污染也对锅炉房周围居民的健康造成危害，尤其是小锅炉房，很远就能听到锅炉引风机的啸叫声。解决锅炉房烟气污染、降低锅炉房噪声已是当前北方城市的当务之急。
我们通过对现有一烟尘污染和噪音污染都比较严重，居民反应强烈的小型锅炉房进行改造，取得了良好的效果。经过两年的应用，证明污染严重的锅炉可以通过改造消除污染。
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，收尘工艺流程：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/分，风量5500-10750m3/h，全压3180-2460Pa，电动机功率11kW；锅炉鼓风机为4-74，No3.6A，2900转/分，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。锅炉开炉时炉内负压为-200Pa，开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。
因历史原因，该锅炉房距离居民住房仅为几米，周围居民反应十分强烈：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，每天都要从房间扫出很多灰尘；其次是振动和噪音太大，风机运行时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，以隔离噪音，并采取了将引风机安放在地面以下坑内的方法，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，因此除尘效果不好只能是除尘器除尘效率不高引起。这种水浴式除尘器构造相当简单，矩形的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。烟气通过水箱时在隔板的一侧进入水中，在隔板的另一侧进入烟道，烟气和水的接触时间很短，从而导致烟气和水混合不好。使用时烟气在水中形成很大的气泡，气泡中的烟气没有接触到水，其中的烟尘不会被水带到水中，所以收尘效率低。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的，液滴越小，液膜面越大，收尘效果越好。为了增大水与烟尘的接触面，标准化的湿法收尘器采用了自激振荡、文丘里管、筛板等各种方式，因此这种没有采取任何措施的收尘器是导致收尘效果不好的根本原因。
经检测，在水位正常时锅炉出口烟气中烟尘浓度为2050mg/m3,经除尘器后排出的烟尘浓度为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完好，排除漏风因素影响后除尘效率只能达到83%。
2.1 噪声和振动
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、引风机在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。仔细观察风机叶片，只有轻微损伤，从而可以肯定引风机是好的，初步认为振动是由除尘器产生的。该除尘器通过烟气的横截面0.64m2，烟气通过速度约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。
除了振动外，引风机运行时噪声很大，主要是啸叫声。原系统采用的锅炉引风机转速高达3250转/分，这对提高风压有利，但转速越高，噪音越大。现场通过改变皮带轮大小进行转速试验，当引风机转速低于2500转／分时，噪音大大降低。
3 改造方案
减少烟气含尘量的方法有多种，可采用收尘效率较高的布袋收尘器收尘、电收尘器收尘、以及颗粒层收尘器。由于电收尘器一次性投资较大，操作管理技术要求高，对烟尘的比电阻要求严格，电极和绝缘装置的清理均较费力；过高或过低的比电阻、振打不良均直接影响收尘效率；干燥的气侯条件同时煤又较干燥时必须设增湿塔才能保证收尘效率，否则收尘效率就要大打折扣。颗粒收尘器体积较大，反吹阀门动作较频繁，易损坏，所以最终采用了布袋收尘器。
布袋收尘器是利用滤布过滤烟气中微小烟尘颗粒的收尘的方法，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量的水份，有的煤种含氢量较高，燃烧后均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℃，在常压下这个温度的水呈气态。最后用计算机程序计算选定冷却管道长度。
对于噪音的污染的解决方法是采用低转速风机，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)，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。
设计采用锅炉引风机，风机叶轮直径970mm，是原叶轮直径的1.94倍，风机转速1460转/分，电动机功率保持不变，风机运转正常。检测得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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