声波除灰器的优化

杨思敏　翟鑫钰　吕旭悦　辛晨　张鑫　赵奕　杨旺　刘友英

【摘 要】本文主要在现有的声波除灰器的基础上对其结构进行改进，旨在降低噪声和除去水蒸汽，从而改善工作环境，降低噪声对人体的危害和影响；同时通过脱水降低除灰器的故障率，提高工作效率，减少高温废气的排放，体现出节能、减排、环保的主题。

【关键词】降噪；减排；节能

0 引言

加热炉是炼油厂重要的生产工艺设备，也是炼油厂消耗燃料的主要设备。提高加热炉的热效率对于降低炼油厂的能耗、降低炼油生产成本、提高经济效益是密切相关，同时也是减少向大气排放的重要环节。近年来，我国炼油厂针对节能减排已做了大量的努力，但仍有上升空间，尤其是烟气排放温度的降低，不仅为炼油企业节约能源、降低成本，更能为保护环境、保护地球尽一份绵薄之力。

目前，国内石化行业广泛采用声波除灰器来对加热炉尾部低温段受热面进行除灰，但除灰器工作时产生的噪声较大，从实测的噪声数据中发现，除灰器工作时内部产生的噪声一般都在110dB以上，外部噪声在80dB左右，对环境造成较大的噪声污染，且对人体造成了一定的影响。

南方空气潮湿，含水量大，空气中的水蒸汽会使除灰器螺栓法兰连接处发生锈蚀，不可避免地出现泄露问题，既影响设备的正常工作，又会导致除灰器的工作效率降低，影响除灰效果，切可能会导致设备腐蚀。

针对以上两方面的不足，我们对现有除灰器进行结构优化设计，以提高除灰效果，改善工作环境。

1 降噪

本设计中对原除灰器的声导管进行改进，采用双层结构，层间放置吸声材料。

双层结构结构的隔声性能在面密度相同的条件下，中间留有空气层的双层结构比单层板的隔声量要大5～10dB。原因在于两层板间的空气层（即吸声材料）有缓冲振动的作用，使声能得到一定衰减后再传到第二层结构，提高了隔声量。双层板隔声量TL按下式计算[1、6]：

TL=20lgM+20lgf-48 （1）

式中：TL——隔声量，dB；

M——层板的面密度，kg/m2；

f——频率，Hz。

通过以上分析，本设计中采用50mm厚，30～48kg/m3的超细玻璃棉配合双层喇叭管结构，中间有5mm的空气层，从而达到先吸声再隔声的降噪目的。此外在采用隔声措施的同时配合使用吸声材料辅助降噪，在原有隔声基础上大幅度降低噪声量，使降噪量可达20dB以上，从而改善工作环境。

双层隔声音结构的减噪量计算值见表1。

2 除水

高吸水树脂（SAP）是一种新型功能高分子材料，具有亲水基团，能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流，一般可以吸收相当于树脂体积100倍以上的水分，能够吸收自身重量几百倍至千倍的水分，最高的吸水率可达1000%以上，吸水后变为凝胶，其凝胶具有一定的强度，即使施加很大的压力，水也不会流出。一般作为医用材料，如尿不湿，医用床垫等；工业上亦用作止水膨胀橡胶，吸水防污涂料。具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、保水能力强，产品保质期长等一系列优点，且对环境没有任何影响。故本设计中采用高吸水树脂作为干燥剂进行脱水。

课题小组对高吸水性树脂进行吸水试验，在静置条件和对流风条件（采用电风扇模拟工程中的压缩风风速）下，吸水试验数据见表2。

表2 200g吸水樹脂在空气中的吸水量

查阅资料可知，南方全年的大气中水蒸汽的平均含量为17g/m3，每台除灰器按每次工作时，压缩风的速率为1.5m3/min，每8小时工作一次，一天工作3次，每次工作6分钟，则每天吸收的空气中水的含量为：

1.5×6×3×17=459g

储罐内压强0.3～0.4MPa，因此空气中的含水量常压下的数值，所以吸水速率也会提高。

考虑到原除灰系统的压缩风管线直径不大（50mm），吸水材料膨胀后易堵塞管道，因此在管路中设计一台除水罐，结构见图1。吸水材料放置于除水罐内，筒体侧面开手孔，内置挂钩若干，可悬挂5至10袋小包的干燥剂，每袋100g左右，最好将袋子制成扁平状，有利于增大接触面积，提高除水效果。

3 结论

通过对原有声波除灰器的结构改进，可具备以下三项优点：

3.1 保持除灰器的高效运行

不论是燃油还是燃气加热炉，虽然目前炉效已比较高，在90%以上，但采用优化后的除灰器，减少了除灰器的故障率，使之保持在一个高效的运行状态，可使炉效始终保持在稳定的高值范围，甚至可以将排烟温度继续降低，从而减少向大气的排放，既会产生一定的经济效益，更为环保做出了贡献。

3.2 减少噪声污染

据调查，除灰器工作现场噪声最高可达80分贝，降噪改善了工人的工作环境，有利于工作人员集中注意力，既能提高生产效率，又能降低安全隐患。从保护工人身体健康的角度来看，降低噪声也是大有裨益的。

3.3 降低除灰器故障率

除水带来的效益非常明显，一方面，减小了空气预热器发生硫酸露点腐蚀的可能性，另一方面，使得除灰器不易因腐蚀发生故障，延长了机器的使用寿命，提高了工作效率。

对现有的声波除灰器进行结构和技术上的改善和优化，利用隔声吸声降低噪声污染，采用高吸水的树脂除去水蒸汽降低腐蚀，提高效率等等，实现了经济、环境、社会的多赢，顺应节能、减排、绿色、环保的时代潮流，为我们赖以生存的环境改善尽自己的一份力量。

【参考文献】

[1]张爱亮.高效环保型低频声波除灰器的设计[D].南京工程学院毕业设计论文，2010（5）.

[2]张基伟.锅炉声波除灰技术的发展与应用[J].中国电力，1998（1）：26-28.

[3]冯锦华，李国友.声波除灰器在加热炉对流段的应用[J].炼油技术与工程，2000（30）：49-50.

[4]彭波.波吹灰技术及其发展现状[J].河北电力技术，1999（3）：4-7.

[5]北京石林电脑公司，中科院声学研究所，中石化金陵分公司炼油厂，等.低频声波除灰[J].南京：自编讲义，1999.

[6]赵玫，周海婷，陈光冶，朱蓓丽.机械振动与噪声学[M].北京：科学出版社，2004.

[责任编辑：田吉捷]