降低锅炉房噪声的措施

摘 要

摘要：介绍了噪声的隔声机理，噪声叠加、点声源随传播距离增加产生的声压级衰减值、面声源随传播距离增加产生的声压级衰减值的计算方法。探讨了降低城市集中供热锅炉房噪声的措
摘要：介绍了噪声的隔声机理，噪声叠加、点声源随传播距离增加产生的声压级衰减值、面声源随传播距离增加产生的声压级衰减值的计算方法。探讨了降低城市集中供热锅炉房噪声的措施，认为封闭隔声措施效果较明显。
关键词：锅炉房；风机；噪声；声压级；隔声；封闭隔声
Measures for Reducing Boiler Room Noise
WU Weixun，GAO Baizheng
Abstract：Sound insulation mechanism for noise and calculation methods of noise superimposition，sound pressure level attenuation values of point sound source and surface sound source with increase of propagation distance are introduced.Measures for reducing noise from urban centralized heat supply boiler room are discussed，and it is concluded that the closed sound insulation effect is more obvious.
Key words：boiler room；fan；noise；sound pressure level；sound insulation；closed sound insulation
   一般城市集中供热锅炉房距市区较近，如果锅炉房噪声太大，会影响到锅炉房附近的居民，甚至引起法律纠纷。因此，应最大限度地降低城市集中供热锅炉房的噪声，以减小噪声污染。
   城市集中供热锅炉房的锅炉热功率较大，所配套的大型鼓风机、引风机、水泵等电机的功率很大，运行时产生的热量大，且鼓风机需要吸入大量空气，因此往往安装在室外。大型风机、水泵的降噪，是设备生产厂家在不断努力研究的课题。目前看来，由于大型风机、水泵等设备是连续运行的，所以从声源上降噪存在极大的困难。因此，只能采用隔声降噪技术。本文将理论与实践相结合，对降低城市集中供热锅炉房噪声的措施进行探讨。
1 噪声的相关理论[1]
    噪声的计量单位为分贝(dB)。60dB以下为无害区，60～110dB为过渡区，110dB以上为有害区。人们长期生活在85～90dB的噪声环境中会患噪声病，当噪声达到120dB时，入耳便感到疼痛。锅炉房大型风机附近的噪声为90～100dB，大型水泵附近的噪声为80～90dB。我国城市区域环境噪声标准值见表1。
表1 我国城市区域环境噪声标准值    dB
适用区域
昼间
夜间
特殊住宅区(0类)
50
40
居民、文教区(1类)
55
45
一类混合区(2类)
60
50
商业中心区、二类混合区(3类)
65
55
交通干线道路两侧(4类)
70
55
    ① 隔声机理
    使声能在传播过程中受到阻挡而不能直接通过的措施称为隔声。采用适当的隔声构件能降低噪声级20～80dB，这些构件包括隔墙、隔声罩、隔声窗和隔声屏障等。
如果把单层均匀密实材料的构件(忽略材料的弹性)看作是柔软的，那么它在受到声波激发时，构件的振幅取决于构件的面质量和入射声波的声压和频率。隔声质量定律表明：构件面质量越大，入射声波频率越高，构件的振幅就越小，构件的隔声效果就越好。垂直入射声波的隔声质量定律为：
 
式中R0——声波垂直入射时构件的隔声量，dB
    f——声波的频率，Hz，一般锅炉房的噪声频率取800Hz
    ρA——构件的面质量，kg/m2
    ρ——空气密度，kg/m3
    c——空气中的声速，m/s，一般取C=331m/s
    然而噪声波的入射一般是无规则的。在无规则入射的情况下，对所有方向的入射波进行平均，求出无规则入射波的隔声量，其计算公式为：
    R=R0-10lg(0.23R0)    (2)
式中R——声波无规则入射时构件的隔声量，dB
    单层均匀密实构件的隔声量也可用经验公式计算：
    R=18lgρA+12lgf-25    (3)
    由式(1)、(3)可知，增强构件隔声效果的唯一办法是增大构件的面质量P。。
    按噪声频率为800Hz进行计算，则式(3)可写成：
    R=18lgρA+9.8    (4)
由式(4)可得隔声构件所需要的面质量理论值为：
 
考虑到隔声效果的可靠性，将隔声构件所需要的面质量理论值乘以隔声效果可靠性系数1.5。即当需要的隔声量为R时，隔声构件最小面质量的计算公式为：
 
② 噪声叠加的计算方法
由于噪声的声压级以对数为基础，是一个相对量，不可直接相加或相减[1]21-22。设有忍个声源，其声压级分别为LP1，LP2，…，LPn根据能量叠加法则，总声压级为：
 
式中Ln——由n个声源叠加后的总声压级，dB
    LPi——n个声源中第i个声源的声压级，dB
    当n个声压级相同时，总声压级为：
    Ln=LP+10lgn    (7)
式中LP——相同的声压级，dB
   ③ 点声源的声压级衰减
点声源随传播距离增加产生的声压级衰减值为：
 
式中△L——声压级衰减值，dB
    r——点声源至受声点的距离，m
    ④ 面声源的声压级衰减
    面声源随传播距离增加产生的声压级衰减值与面声源形状有关。如某锅炉房的风机房，设风机房长为f，宽为b，随着传播距离r的增加，声压级衰减梯度▽L与r的关系为：
 
2 降低锅炉房噪声的一种合理设计
    锅炉房最大的噪声源是鼓风机和引风机。例如某锅炉房设有4台锅炉，鼓风机和引风机共8台，大型风机的噪声约为95dB，根据式(7)可计算出8台风机叠加后的总噪声为104dB。因此，控制风机噪声[2]非常重要。
    图1为降低锅炉房噪声的一种合理设计，所采用的降噪措施称为封闭隔声措施。把鼓、引风机布置在一个全封闭的风机房内，房顶设置进风消声器，进风消声器的进风量需满足鼓风机的风量要求，同时进风可起到降低风机房温度的作用。全封闭风机房无窗，采用密闭型隔音门，其墙壁、房顶的最小面质量按式(5)进行计算。例如根据风机房所在的位置，需要将104dB的噪声降到50dB，即降低54dB，则由式(5)求得风机房围护结构的最小面质量为445kg/m2，即可以采用370mm厚的实心砖墙或200mm厚的混凝土墙。房顶面质量也应满足隔声最小面质量的要求。

   进风消声器通常是在壁厚6～12mm的钢管内壁上布置一层软质吸音材料(如岩棉或玻璃棉)，顶部盖上一个防雨吸音帽(见图2)。当方向不确定的噪声通过消声器向外传播时，部分噪声被吸音材料吸收。消声器越长，消声效果越好。消声器的长度应大于或等于其直径的2.5倍。为避免进风消声器的空气阻力对鼓风机的正常运行有太大影响，进风消声器的进风截面总面积应大于或等于鼓风机进风口总面积的1.2倍。由于引风机的温度较高，进风消声器宜设置在引风机的上方，室外进风在冷却引风机的同时，也提高了鼓风机的进风温度，从而将锅炉的总运行效率提高约0.1%～0.3%。
3 降低锅炉房内其他设备噪声的措施
   相对于风机，锅炉房中水泵的噪声较小。可根据我国城市区域环境噪声标准值(表1)的要求和噪声叠加的计算方法、面声源随传播距离增加产生的噪声衰减做近似分析。如果噪声达不到标准要求，也需要采取隔声措施。
    有些燃煤破碎机的噪声不亚于风机，但是破碎机不连续运行，对于破碎机噪声的扰民问题，一般是选择非夜间、非午休时间运行的方式来解决。
    对于锅炉房，其噪声是否能够达到国家标准，需要根据我国城市区域环境噪声标准值(表1)、锅炉房设备噪声的声压级、点声源随传播距离增加产生的声压级衰减、面声源随传播距离增加产生的声压级衰减、噪声叠加的计算方法等综合计算分析后，适当采取隔声降噪措施。如可以在设备底部设置橡胶减振垫、设备的房间内壁贴吸音材料、鼓风机进风口设置局部消声器等，但降噪效果不明显。相比之下，封闭隔声措施效果较明显且具有可靠的理论依据。
参考文献：
[1] 戴东丽.噪声的危害与控制[M].北京：人民教育出版社，2006.
[2] 石伟.风机噪声的理论分析与解决方案[J].煤气与热力，2005，25(4)：66-68.
 
(本文作者：吴伟逊 高百争 中平能化集团供热分公司 河南平顶山 467000)