制氧机噪声分析与治理方案
摘要:在大型炼钢生产工艺过程中，需要制备大量的氧气。由于空气流量大，制氧机进口噪声大，对周围环境和工作人员造成了极大的危害。文章对某钢铁集团制氧机的噪声源进行了分析，并在现场调查的基础上，提出了制氧机噪声的处理方案。经过测试，处理后的厂界噪声指标达到国家标准的控制要求。
关键词:制氧机;噪声;控制;厂界噪声
1 制氧工艺流程
某钢铁集团生产工艺需要大量氧气，其氧气的制备主要通过制氧机来实现。该集团的制氧车间共有三台制氧机，每台制氧机配套的压缩机流量为105000m3/h，1号制氧机已经投入使用，2号和3号为新建制氧机，暂未运行。制氧机原来的工艺流程如图1所示：
空气进气口、空气过滤器、消声器及压缩机进气口均位于制氧车间外，空压机位于厂房内（见图2A，改造前制氧机外观图）。
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2 噪声源分析
噪声是环境保护中较难治理的项目，要想从根本上治理噪声带来的危害，首先必须确定噪声源的类型和频谱分布。
通过对1号制氧机进行现场调查和多次测试，得出的测试平均结果见图3和图4。
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测试数据表明，工艺过程中的最大噪声主要出现在空压机入口和室外空气滤清器进口处，而且以低频脉动噪声为主，最大噪声值出现在1250Hz左右。因此控制1250Hz的噪声，即控制了声源噪声。在1号制氧机运行过程中，测得空气滤清器进气口处噪声最高达105dB，制氧机进气口的噪声一般为90～110dB，这表明消声器的效果很差。根据《工业企业噪声控制设计规范》( GBJ87-85）的规定，工业企业厂区内生产车间及作业场所（工人每天连续接触噪声8小时），其噪声限制值为90dB；工业集中区，其厂界噪声限制值昼间为65dB，夜间为55dB。由此可见，该厂实际噪声远远超出了国家标准。因此厂方决定，对所有的制氧机工艺重新进行改造和设计，使其噪声达国家标准要求。
另外，在制氧机的开机和停机过程中，均要进行放空，此过程也会产生强烈的噪声，该噪声主要是高速气流脉动噪声，测试最高值达105dB。
3 噪声治理设计方案
3.1 1号制氧机治理方案
分析表明，1号制氧机的噪声主要是由制氧机入口处的高速气流产生的，室外空气滤清器外的噪声是由室内制氧机传递出来的。根据厂方要求，改造过程不得影响生产，因此对1号制氧机的噪声治理设计方案如下：
在室外空气滤清器外设置隔声屏，拆除原有消声器，室外空气经过空气滤清器后直接进入室内空压机（即制氧机）。这样，既能保证隔声效果，又便于设备的检修和散热。
该工程在空气过滤器四周设计了9m高的隔声屏障，隔声屏障外侧为彩色金属夹芯板，最内层为铝塑穿孔板，具有防雨、防潮、防晒等特点，且经济耐用，外形美观大方。墙体按照标准化、模块化设计，以增强其互换性，方便安装。隔声屏的结构见图5。
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改造后，空压机进气口噪声在其它噪声源不运行的条件下，噪声值控制在70dB以内，室外进气口噪声值控制在60dB以内，完全达到国家标准要求。改造后室外空气滤清器的外观见图2B。
3.2 2号和3号制氧机治理方案
2号和3号制氧机的流量与1号制氧机相同，由于是新增设备，故采用的设计方案与1号制氧机不同，其方案见图6：
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为了有效地降低制氧机的噪声，在消声小室内的空压机入口处又增加了金属微穿孔板消声器。该工艺考虑到空压机对进气洁净度的特殊要求，室外消声器及小室内的消声器和吸声墙体均采用全金属材料，有效地保证了空压机长期稳定的运行。
室外消声器采用金属微穿孔板消声器。微穿孔板消声器的消声原理主要是利用多孔材料的吸声特性和薄板与板壁间的空气夹层的共振作用。它的性能介于阻性消声器和共振消声器之间，常用来消除中低频噪声。该消声器风量范围大，结构简单，气流阻力小，吸声频带宽度优于常规的穿孔板共振吸声结构，消声量大。
室外空气经过过滤器后，通过消声器进入消声小室，消声小室的平面尺寸为5400×4700（mm），内部为吸声墙体和吸声顶，吸声墙体采用模块化，模块与模块之间、模块与地面之间采用穿墙螺栓联接，组装、拆卸方便，且美观大方。吸声单元面为金属微穿孔板，以C型钢为龙骨，吸声墙体的空腔厚100mm，一层穿孔率为1%，二层穿孔率为2%，其结构见图7。
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小室内的消声器采用金属微穿孔板片式消声器。它的结构不同于室外消声器，片式消声器结构简单，对中、高频噪声消声性能优良，气流阻力小，适用范围也非常广泛。而空压机进口的噪声频率主要为中、高频。
采用该方案后，在其它噪声源不运行的条件下，空压机进气口噪声值控制在50dB以内，达到国家标准要求。
3.3 制氧机放空噪声治理设计方案
制氧机在开车和停车时，放空会产生强烈的噪声，该噪声主要是高速气流产生的中、高频噪声，噪声频带比较宽，噪声量大，因此需设置专用的放空消声器。
根据噪声源的特点，排气放空消声器的主要型式有节流减压型、小孔喷注型等。该工程中采用三级节流加一级小孔喷注的节流减压小孔喷注复合型结构消声器，这是一种新的结构形式，降噪效果好。该消声器气体流量为6000m3/h，外壁采用不锈钢材料。现场测试表明，采用该消声器后，噪声降低了约35dB。
4 结论
1号制氧机设计方案是在原有基础上进行改造，消声设备简单，占地面积小，投资较低，通过测试数据表明，消声量基本满足要求。2号和3号制氧机为新建设备，采用室外设置消声器和消声小室的方案，消声设备多，占地面积大，投资较高，但消声效果优良，总消声量高达50dB，完全满足要求。在噪声治理工程中，只有正确测试和分析出噪声的频率和大小，才能制定出合理的方案，达到国家标准的要求。
参考文献：
[1] 北京市基本建设委员会.工业企业噪声控制设计规范[K].北京：中国计划 出版社,1986.
[2] （HJ/T90-2004）声屏障声学设计和测量规范[S].
[3] 韩润昌.隔振降噪产品应用手册[K].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.
[4] 刘惠玲.环境噪声控制[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.
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