水泥厂磨机房噪声综合治理
文中主要介绍水泥厂的水泥粉磨站部分的噪声治理（不包含前期的熟料加工工艺）。粉磨站内主要工艺流程及构筑物如图1。

     随着现代粉磨技术的发展进步，水泥厂粉磨工艺也相应得到突飞猛进的发展，特别是辊压机的普遍应用，设备大型化，企业规模化，使单条生产线的生产能力及生产效率都得到了大大的提高。同时，由于设备的大型化，生产过程中产生的噪声能量等级也因此增加了，这对如何减小噪声对工作环境及周边环境影响提出了新的要求。
从图1中不难看出，水泥磨机使整个水泥粉磨站中最为核心的环节，该厂水泥磨机规格是ψ4.2m×11.5m球磨机，辊压机规格是ψ1400mm×650mm，并且分别配备O-Sepa选粉机和V型选粉机，组成双闭路循环系统，在整个粉磨工艺上采用了180 000 Nm?/h风量风机两台，50 000 Nm?/h风量风机一台，都是大的噪声源。风机的噪声治理一般可以安装消声器，得到较理想的结果.，但在本文中暂不深入研究。由于球磨机特殊的功能结构特点，产生了大量的声能量。它不能用安装消声器或隔声屏障来解决问题，必须综合考虑的且不至于影响生产。
在通过对磨机房及厂区环境进行初步勘查后发现，磨机房不仅直接导致厂区内作业环境的连续等效A声级高于85dBA；也明显影响厂界噪声排放标准。
磨机房在建筑布局上位于全场中心地带，附近诸如排风机、输送鼓风机、提升机等设备较多，附近区域声环境状况非常复杂，噪声产生叠加，必须在整体设计中予以考虑。由于生产的特点，球磨机的噪声不能单独测量，以下测得的磨机房噪声是背景噪声叠加后的综合噪声。

1  磨机房噪声源
在对磨机房进行治理之前，首先对磨机房的主要设备-水泥磨机以及磨机房周围几个关键点进行了噪声强度和频谱特性测试，测试结果见表1，测点布置图件图2。
表1  磨机房噪声测试频谱表

测点	63Hz	125Hz	250Hz	500Hz	1kHz	2kHz	4kHz	8kHz	A声级 dB（A）	备  注
1#	93	97.4	102.3	98.1	93.7	91.4	87.1	76.9	100.1	0m层磨房内
2#	90.9	91	93.9	91.9	86.7	83.6	81	72.2	93.4	0m层磨房出口
3#	—	—	—	—	—	—	—	—	87.5	0m窗口外
4#	88.2	89.5	93	92	88	84.8	80.1	69.6	93.4	12m层设备孔口
5#	82.9	79.4	77.9	73.4	70.1	65.1	59	47.2	78.6	12m层西北角

说明：
1、  测试磨房外2#、3#、4#、5#点时北京噪声较大，无法扣除
2、  磨房原有门窗均为非隔声、门窗，但出于关闭状态。
3、  图中1#测点在距离转筒外表下45°处，直线距离为3m左右；2#点位于磨房门外1m，与1#点距离为3m。
2  治理方法选择
在传统的磨机噪声治理方法中，主要是通过对磨机安装小型隔声罩设备进行治理，或则采用对磨机进行阻性包扎的方式。但是，这些措施有其共同的缺点，就是不利于设备检修，并且忽略了对磨机配套的其他小声源进行治理。为了有效地降低磨机房的总体噪声，并不影响其正常的运行，、检修工作，设计中队磨机房进行了整体的隔声、通风治理。主要工程量包括安装强迫排风轴流风机3台，并配套出风口消声器；安装2台自然进风消声器；安装6扇大型隔声门；改造17扇窗户为双层隔声窗；用隔声板封闭各设备进出口孔洞。（效果照片件图3）。

图3  磨机房治理后外观效果图
3  设计计算机设备选型
磨机房（包括二期）外观尺寸为24 500mm（长）×24 000mm（宽）×12 000mm（高）的矩形结构。西墙为混凝土实体墙，具有很好的隔声性能；东墙与另一构筑物相连，并留有一个较大的输送通道与外界相连，并在7.6m层开启两扇窗户；南墙和北墙呈对称结构，两边各布置了10扇窗户和3个人出入口；顶墙为混凝图结构，但留有部分设备出入口。为了彻底改变磨机房的声学环境，将北墙1.5m层两个窗口作为换热进风口，南墙7.6m层三个窗口作为出风口，其余窗户改成双层隔声窗，出入口加装钢制隔声门，并作好顶墙部分设备口的密封工作。
3.1  通风量计算
本次设计中，最为关键的因素是确定一个合理的换风量，以保证设备能够在允许的范围内正常运行。通过对设备产热率、设备允许最高运行温度、设备总功率等参数的统计调查，并结构部分经验数据。认为只要单位时间内气体所带走的热量大于设备本身产生的热量，磨机房室内将维持在一定的温度范围之内。即整个风量确定是通过能量守衡定理来完成的。
在计算过程中设计或引用的参数如下：
设备允许最高运行室内温度
T1 = 57℃（治理前常年检测最高数据）
最不利工况外界环境温度
T2 = 38℃
磨房有效体积
V1 = 7056m?
磨房气流截面积
S1 = 294㎡/s
38℃时干空气密度
ρ = 0.135 kg/m?
38℃时干空气比热容
Cp = 1.005 kg/(kg×℃)
磨机房设备总功率
N = 5800 kW(含规划中2#磨机)
设备最大产热效率
η = 20 %
由于设计计算一般考虑最不利情况下的环境条件，因此此时单位时间产生的热量高达
Q1 = N×η×t =
    5800 kW×20 % ×1s =1160 kJ
此时，若要室内温度控制在T1所限定的57℃以下，必须保证单位时间内的气体带走的热量Q2大于Q1，即
Q2 ＞ Q1
根据热力学比热公式，通过多次试算，选定界面流速v1 = 0.19m/s时换风量比较合理，甲酸过程如下：
Q2 = v1×S1×ρ×Cp×(T2-T1) =
   0.19×294×1.135×1.005×(57-38) =1210.6 kJ
Q2 ＞ Q1满足要求。
即设备运行期间，理论需要带走的最大风量为201 096 m?/h。但考虑到实际2#机组还尚未投入安装，且运行时设备的产热率将达不到20%；另外环境因素、设备使用率等都将优于最不利工况。因此在采纳了业主单位的意见之后，并保留进一步补救措施的同时，采用的强迫通风量定为90 000 m?/h。值得注意的是,在磨房东墙与另一建筑物连接处有一个大型输送通道，并与外界连通，因此实际换风量远远大于90 000 m?/h的强迫通风量。完全满足单台磨机运行时的换热要求。
在设备选型时，充分考虑了风机有可能带来额外的噪声等因素，选用3台低噪声的轴流风机，风机型号为：T35-11-9#风机，单台风量大小32 119 m?/h，全压211 Pa，噪声级＜81 dB(A)。安装于南墙原7.6m层高度窗户位置，并与只要产热源磨机主体正对。为了防止噪声通过风机向外辐射，给每台轴流风机配套一个排气消声器，设计流量为30 000 m?/h，采用阻性片式结构，消声器主体尺寸为：1 600mm（长）×1 600mm（宽）×3 000mm（高）。在消声器内插入225mm厚消声片2片，150mm厚消声片2片，并且在两侧边做50mm厚的吸声层。同时在北墙靠近磨机电机的1.5m层及3.5m层留2个进风口，并配置进风口消声器，进风口消声器设计两台流量分别为45 000m?/h的阻性片式消声器，主体结构尺寸为：18 000mm（长）×18 000mm（宽）×30 000mm（高）。并在里面插入150mm消声片1片、200mm消声片2片、125mm消声片2片；并在两侧面做50mm厚的吸声层。此时可根据片式消声器的计算公式（式1）计算出各频段的插入损失，再将各频段降噪后的声压级通过式2计算出治理后的A声级，最终通过测量值和式2的计算值相减求出插入损失。公式如下：
△L = 2φ（α0）                 （1）    
△L——插入损失（dB）
2φ（α0）——与材料有关的各频段消声系数
l——消声器有效长度（m）
a——消声器片间距（m）
Leq =101 lg( )              （2）
Lpi——各频段声压级（dB）
Leq——各频段叠加的等效声级（dB）
另外消声器的压力损失计算分别见公式（3）、（4）
              △P摩 = 10ξ摩                （3）
            △L局 = 10ξ局                   （4）
△P摩、△L局——消声器内壁摩擦压力损失及其他局部压力损失（Pa）
ξ摩、ξ局——摩擦阻力系数及局部阻力系数
d e ——消声器通道等效直径（mm）
ρ——空气密度 （kg/m?）
v ——流速 （m/s）
g ——重力加速度（m/s）
通过将查表和经验所得的相关数据代入式（1）、（2）、（3）、（4）后可求的噪声插入损失大于30 dB(A)，阻力损失小于20Pa，满足磨房治理整体要求。
3.2  隔声窗设计
隔声窗设计成10 mm/100 mm/6 mm结构的钢制双层玻璃窗，其设计隔声量在40 dB(A)以上，并通过式（5）、式（6）计算出其单块玻璃的吻合频率和双层的共振频率。
               fe =                                     （5）
fr =120/                   （6）
fe——吻合频率（Hz）
fr——共振频率（Hz）
t1、t2——玻璃单块厚度（mm）
d——两玻璃间距（mm）
计算求的两玻璃的吻合频率分别为1200Hz和2000Hz，共振频率为60Hz。但通过采用玻璃安装具有一定斜度结构这一特点（见图4），基本解决了以上两问题，保证其总体隔声性能在30 dB(A)左右。

3.3  隔声门
设计隔声门选用大型钢制隔声门结构，即两面采用1.5mm厚刚钢板结构，钢板内侧涂刷2-3mm沥青石棉漆、外侧做防锈处理并在两板空隙中加添100mm厚玻璃棉毡，同时在各门封等衔接处安装弹性隔声材料，最终隔声量在30 dB(A)左右。

4  结语
通过综合治理，磨房整体噪声得到了明显的改善，对厂界噪声的干扰从62.4 dBA降到了54.9 dBA，并且换热量满足设计要求。磨房内外测试结果见表2。
表2  磨机房噪声治理后测试表

测点	63Hz	125Hz	250Hz	500Hz	1kHz	2kHz	4kHz	8kHz	A声级 dB(A)	备  注
1#	96.1	101	103.3	100	94.8	90.4	85.4	78.2	101	0m层磨房内
2#	87.1	82.6	83.1	80.2	75.8	70.7	70.5	54.3	82	0m层磨房外
3#	91	17.9	20.2	19.8	19	19.7	14.9	23.9	19	总体插入损失

 
从表中可以看出，最终测量值频谱呈现明显的中低频率成分，已基本为背景环境噪声，并且从频谱可以判断出这些噪声主要为周遍的离心机产生，而不是磨机房的投射噪声。因此，我们也可以从另一侧面推断出对磨房的整体治理无论从设计思路上、加工技术上还是安装施工上都是相当成功的。这也给以后的水泥厂噪声治理提供了一个参考。