摘要：對(duì)煙塵和噪聲污染都很嚴(yán)重的鍋爐進(jìn)行改造的實(shí)踐證明，將原有簡(jiǎn)單的濕法處理系統(tǒng)改為布袋收塵后，煙塵排放濃度可大大降低；高轉(zhuǎn)速鍋爐引風(fēng)機(jī)改為低轉(zhuǎn)速鍋爐引風(fēng)機(jī)后噪聲明顯降低。

引言

為了減輕我國(guó)北方城市冬天的空氣污染，國(guó)家對(duì)現(xiàn)有燃煤采暖鍋爐進(jìn)行改造和限制，規(guī)定不得采用5t以下的鍋爐，而且所有鍋爐必須采用消煙除塵裝置。這一措施的實(shí)施大大改善了各大城市冬天的空氣質(zhì)量，但北方一些中小城市的空氣狀況仍不容樂(lè)觀。對(duì)現(xiàn)有鍋爐房的調(diào)查得知，大多數(shù)采用濕法收塵，即鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)水浴收塵后排空。這種方式投資少，簡(jiǎn)單實(shí)用，但人為因素直接影響收塵效果。如果操作人員不按時(shí)給收塵器中加水或其水位太低，收塵效果會(huì)大大降低。另外，鍋爐房的風(fēng)機(jī)噪聲污染也對(duì)周圍居民的健康造成危害，尤其是小鍋爐房，很遠(yuǎn)就能聽(tīng)到引風(fēng)機(jī)的嘯叫聲。

對(duì)該公司煙塵和噪聲污染都較嚴(yán)重，居民反應(yīng)強(qiáng)烈的小鍋爐房進(jìn)行改造，取得了良好效果。兩年的運(yùn)行表明，鍋爐改造成功。

1 原有尾氣處理系統(tǒng)

原有鍋爐為ZKL1.4-0.02/85/60-AII鏈條爐排真空熱水鍋爐，其收塵流程：鍋爐出爐煙氣→鍋爐引風(fēng)機(jī)→水浴式除塵器→煙囪排空。鍋爐引風(fēng)機(jī)采用Y5-49，No5C，3250轉(zhuǎn)/min，風(fēng)量5 500-10750m3/h，全壓3180~2460Pa，電動(dòng)機(jī)功率11kW；鍋爐鼓風(fēng)機(jī)為4-74，No3.6A，2900轉(zhuǎn)/min，風(fēng)量2664~5268m3/h，全壓1578~989Pa，電動(dòng)機(jī)功率3kW；水浴式除塵器型號(hào)不詳。開(kāi)爐時(shí)，爐內(nèi)負(fù)壓為-200Pa，鼓風(fēng)機(jī)正常操作時(shí)爐內(nèi)保持±5Pa，引風(fēng)機(jī)用電動(dòng)機(jī)電流為20~21A，屬滿負(fù)荷運(yùn)行。該鍋爐房距離居民住房?jī)H為幾米，居民反應(yīng)強(qiáng)烈：首先是污染嚴(yán)重，取暖季節(jié)居民不敢開(kāi)窗，常有灰渣飛入眼中；其次是振動(dòng)和噪聲太大，居民住房?jī)?nèi)振感和風(fēng)機(jī)的嘯叫聲非常明顯，嚴(yán)重影響了居民的正常生活。為了減輕污染，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門規(guī)定了該鍋爐水浴式除塵器最低水位，該鍋爐所屬企業(yè)在鍋爐房和居民樓間建了一道墻，以隔離噪聲，并采取將引風(fēng)機(jī)安放在地面以下的方法，但都未解決問(wèn)題。

2 污染源分析

2.1 煙塵的污染 煙塵的污染是除塵效果不好引起的。最初認(rèn)為是除塵器損壞，如隔板腐蝕穿孔造成煙氣短路所致，經(jīng)檢查除塵器完好。因此認(rèn)為，除塵效果不好只能是除塵效率不高引起。濕法收塵，是以水與煙塵直接接觸，利用液滴或液膜粘附煙塵而凈化煙氣，液滴越小，液膜面越大，收塵效果越好。為增大水與煙塵的接觸面，標(biāo)準(zhǔn)的濕法收塵器采用自激振蕩、文丘里管、篩板等方式，以提高收塵效果。該廠水浴式除塵器，構(gòu)造相當(dāng)簡(jiǎn)單，矩形水箱中間只有一個(gè)隔板，沒(méi)有采取擴(kuò)大煙氣與水接觸面的有效措施，也沒(méi)有水氣分離裝置。煙氣通過(guò)隔板的一側(cè)進(jìn)入水中，由另一側(cè)進(jìn)入煙道，煙氣和水的接觸時(shí)間很短，導(dǎo)致煙氣和水混合不好。煙氣在水中形成很大氣泡，氣泡中的煙氣沒(méi)有接觸到水，收塵效率低。

經(jīng)檢測(cè)，水位正常時(shí)，鍋爐出口煙氣中煙塵濃度為2050mg/m3，除塵器后的煙塵濃度為350mg/m3，收塵后排出的煙塵顆粒較大。因煙氣管道很短，管道間聯(lián)接法蘭均用白厚漆加麻繩密封，排除漏風(fēng)因素影響，除塵效率只能達(dá)到83%。

引風(fēng)機(jī)是引起振動(dòng)和噪聲的主要因素，引風(fēng)機(jī)的動(dòng)平衡不好、運(yùn)行過(guò)程中風(fēng)葉損壞，均會(huì)造成振動(dòng)。現(xiàn)場(chǎng)觀察，引風(fēng)機(jī)與除塵器均振動(dòng)明顯，除塵器及聯(lián)接管道振幅較大。將風(fēng)機(jī)與除塵器的聯(lián)接管道斷開(kāi)后再開(kāi)引風(fēng)機(jī)，振動(dòng)減小。風(fēng)機(jī)葉片，只有輕微損傷，可初步認(rèn)為振動(dòng)是由除塵器產(chǎn)生的。

2.2 噪聲和振動(dòng) 該除塵器煙氣通過(guò)的橫截面0.64m2，速度約3.5m/s，并以這種速度進(jìn)入水中，引風(fēng)機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)，除塵器中的水劇烈沸騰，并與引風(fēng)機(jī)相互作用，振動(dòng)由此產(chǎn)生。

除了振動(dòng)，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲很大。原系統(tǒng)采用的引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)3250轉(zhuǎn)/min。這對(duì)提高風(fēng)壓有利，但轉(zhuǎn)速越高，噪聲越大。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于2500轉(zhuǎn)/min時(shí)，噪聲大大降低。

3 改造方案

減少煙氣含塵量的方法有多種。布袋收塵器是利用濾布過(guò)濾煙氣中微小顆粒，是一種高效收塵設(shè)備。只要濾布不破損，收塵效率可達(dá)99%以上。但收塵濾布承受溫度有限，普通濾氣呢或針刺氈最高使用溫度不能超過(guò)130℃，瞬間溫度不超過(guò)150℃；采用特殊濾料，其最高使用溫度也只有250℃。鍋爐出爐煙氣溫度在180℃左右，采用普通濾氣呢必須采用降溫措施。由于鍋爐燃煤含有一定水分，有的煤種含氫量較高，燃燒后形成水蒸汽進(jìn)入煙氣，故煙氣溫度也不能太低，否則會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。因此，合理選擇入布袋的煙氣溫度非常重要。冷卻方式采用人字形冷卻管道，布袋采用普通針刺氈，考慮到鍋爐操作的間斷性，選定入布袋溫度110℃，在常壓該溫度下水呈氣態(tài)。最后用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算選定的冷卻管道長(zhǎng)度。

對(duì)于噪聲的污染，采用低轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)，同時(shí)利用人字冷卻煙道加大風(fēng)機(jī)與居民樓間距離。由于風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù)p=P/(ρU2)，式中，P為風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，ρ為氣體密度，U是風(fēng)機(jī)葉輪線速度，U=πDn/60(m.s-1)，式中,n為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。如果加大風(fēng)機(jī)葉輪直徑D，并降低轉(zhuǎn)速n，但保持Dn不變，則風(fēng)機(jī)壓力系數(shù)p不會(huì)變化，這時(shí)噪聲會(huì)大大降低。

設(shè)原風(fēng)機(jī)葉輪直徑為D1，轉(zhuǎn)速為n1，風(fēng)葉線速度為U1，風(fēng)葉加大后直徑為D2，轉(zhuǎn)速為n2，風(fēng)葉線速度為U2，由聲壓級(jí)變化公式：

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

根據(jù)上述公式，將風(fēng)機(jī)葉輪增大一倍，即D2=2D1，將轉(zhuǎn)速降低一半，即n2=n1/2，保持U2=U1，噪聲降低量為6dB。

設(shè)計(jì)采用引風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)葉輪直徑970mm，是原葉輪直徑的1.94倍，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1460轉(zhuǎn)/min，電動(dòng)機(jī)功率保持不變，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。經(jīng)檢測(cè)，風(fēng)機(jī)電機(jī)電流冷態(tài)時(shí)為20A，屬滿負(fù)荷。

改造后鍋爐運(yùn)行良好，收塵效果明顯改進(jìn)，噪聲大大降低。肉眼看不見(jiàn)煙囪冒煙，風(fēng)機(jī)房外就聽(tīng)不到風(fēng)機(jī)的噪聲，周圍居民以為鍋爐房已停止運(yùn)行了。

檢測(cè)結(jié)果相當(dāng)令人滿意：鍋爐運(yùn)行時(shí)內(nèi)部壓力-5Pa左右，煙氣中含塵濃度低于10mg/m3，總收塵效率高達(dá)99.5%以上。

該鍋爐的研究和改造結(jié)果說(shuō)明，鍋爐房煙塵污染可以通過(guò)改用除塵效率高的布袋收塵器解決；鍋爐房噪聲污染可通過(guò)增大引風(fēng)機(jī)葉輪的方法解決。