技术丨水泥厂余热电站疏水排汽管道的消音降噪技术

引言

某公司两条5000t/d熟料生产线配套建设纯低温余热电站，将余热回收转变为电能回用于生产。汽轮机采用国产纯凝汽汽轮机组，装机功率分别为6MW、9MW各一台，工作蒸汽参数为1.25MPa-300℃。来自余热锅炉的主蒸汽经隔离阀、速关阀进入汽轮机高压部分蒸汽室，然后由调节汽阀控制进入汽轮机通流部分，蒸汽膨胀做功后，乏汽排人凝汽器凝结成水，再由凝结水泵泵出至除氧器。蒸汽管道多处装有疏水管道，当有不合格的蒸汽和冷凝水积存需要外排时，可打开阀门向空排出。但疏水排汽时存在噪声超标的问题，为了改变这种状况，我们制作了一套消音降噪装置，对其实施了优化改造。

在预分解窑水泥生产线上，烧成系统运行的波动以及用电负荷的波动常常影响余热电站汽水系统的平稳运行，与常规电站相比，其汽水系统的运行调整更频繁、随机性更强。

另外，烧成系统发生事故的时间不确定、且迅速，开启和停机过程时间短暂，相比之下，电站的运行调整时间则相对较长。余热电站与烧成系统之间存在着协调运行的这种矛盾，通常表现为烧成系统出现故障就会影响蒸汽质量，汽水系统就必须进行疏水操作。

原设计的疏水管道排汽工艺为对空直排，每次外排都是高能量的外排，不但声音尖锐刺耳，而且持续时间很长。经多次检测，表压为1kg/cm2的过热蒸汽，从疏水管道排向大气，其速度就可以达到570～600m/s，而对于饱和蒸汽，其速度也可达到470～480m/s，大大超过声速340m/s，疏水排汽产生的噪声基本上都在115～135dB(A)之间，远远超过了我国所颁布的《工业企业噪声卫生标准》规定的数值。

为了把疏水排汽噪声控制在标准范围内，我们在参考电力、化工、石油、冶金等行业多种消音降噪工艺技术的基础上，博采众长，制作了一套消音降噪装置，并把它运用在汽水系统的蒸汽疏水排汽管道上。

2.1 消音降噪装置的设计方案

(1)工作原理。

采用多级节流和小孔喷注的消声手段，通过消音降噪系统内部两层空间的压力释放，最大程度地降低疏水外排的压力，降低疏水外排的噪音，总消声量能够达到30～45dB(A)。高压蒸汽在消音降噪系统内经过喷吹管一次控流后进入扩容降压腔，形成低压蒸汽后从内层管小孔喷出进入控流降噪腔。在此过程中，气流内能部分转化成某种频率的声能，其噪声大为削弱。在控流降噪腔内的蒸汽经再一次扩容后，从外层管小孔喷出，最大程度地降低剩余噪声。

(2)蒸汽管道疏水消音降噪系统结构的优化。

根据蒸汽管道疏水消音降噪技术工作原理，优化消音降噪系统组成部分的结构尺寸和形状。优化后的系统主要由喷吹管、扩容降压腔、控流降噪腔组成，见图1。

1-右端板；2-内层管；3-外层管；4-左端板；5一端盖；6一喷吹管

图1 蒸汽管道疏水消音降噪系统结构示意图

喷吹管选用ф25mm无缝钢管，长度根据现场实际情况确定，厚度3mm；扩容降压腔主体选用ф108mm无缝钢管作为内层管，长度800mm，厚度4mm；控流降噪腔主体选用中219mm无缝钢管作为外层管，长度700mm，厚度5mm；外层管两端采用86mm钢板既作为钢管封头端盖，也作为消音降噪系统的支脚。喷吹管从内层ф108mm钢管的端面86mm端盖中心插入。

(3)优化蒸汽管道疏水消音降噪系统的制作工艺。

在内层管右侧700mIn范围管壁均布272个中3mm通孔，在外层管管壁均布396个①3mm通孔。消音降噪系统右端板分别与内层管、外层管的端面连续焊接。施焊时先焊接内层管外壁和右端板连接处，质量检验合格后再焊接外层管外壁和右端板连接处。

消音降噪系统左端板与外层管端面需要连续焊接，内层管穿过左端板内孔后，结合部分需要连续焊接。消音降噪系统端盖与内层管的端面采用连续焊接，端盖内孔和喷吹管连接处也采用连续焊接，此处应保证端盖右面和喷吹管右端面的距离为15mm，以保证喷吹效果。

(4)蒸汽管道疏水消音降噪系统优化质量的保证。

为保证消音降噪效果，消音降噪系统工艺优化的加工制作质量尤为重要。首先是选材。所有材料采用不锈钢制造，以防止变形、生锈、结垢等问题影响使用效果。其次是加工。内层管和外层管管壁的中3mm通孔需要采用台式钻床机械钻孔加工后进行精铰、倒角，以保证内孔壁的表面粗糙度不高于Ra1.6；内层管和外层管的端面、左端板和端盖内孔需要车削加工，在保证表面粗糙度不超过Ra3.2的基础上留出焊接坡口。焊接前要详细制订焊接工艺方案，焊接时严格执行焊接规范，确保焊接质量。

特别注意的是施焊前焊条要烘烤，必须经150-200℃左右烘干1.5～2h，烘干后放入保温筒中保温，随用随取。焊件需要预热，施焊前用氧一乙炔焰对焊件进行预热至45～50℃。焊接时每层厚度控制在0.5～1mm之间，层间要及时清理焊缝上的熔渣和缺陷，焊缝高度控制在2～3mm。

其三是气密性打压试验。制作完成后按规范进行气密性打压试验，严禁出现微裂纹、渗水等缺陷。

2.2 实施方法

(1)安装使用方法。

蒸汽管道疏水消音降噪系统的外层管管壁均布的396个中3mm通孔，既作为降噪喷注小孔，同时兼具排水功能，因此不需要再配备放水阀门，安装非常方便。消音降噪系统整体可以直接水平放置在地面上，并把它加装在水泥窑余热电站蒸汽管道的各疏水管排空口上，采用直接焊接、法兰连接、螺纹连接三种方式中的任何一种方式将疏水管道与消音降噪系统的喷吹管连接，安装完成后把消音降噪系统的支脚固定在地面上。

在余热电站蒸汽管道需要疏水操作时，岗位人员只需打开疏水管道上的阀门，蒸汽管道中不合格的蒸汽就会经过疏水管道再经过消音降噪系统排放。蒸汽管道疏水消音降噪系统安装示意图见图2，实景图见图3。

(2)安装注意事项。

在安装前应检查内部有无杂物、小孔有无堵塞。消声降噪系统喷吹管和疏水管道排空口之间应有一段膨胀弯管以吸收热膨胀，外层管下部应制作安装一个简易的接水盘，并将排水Vl畅通接到地沟。外层管外面需要用薄板制作安全兼防雨的防护罩一只，以防蒸汽伤人。为巡检、维修拆装方便，防护罩建议采用螺纹连接。

蒸汽管道疏水消音降噪系统优化改造实施后，疏水排汽时噪声再也没有超过83dB(A)，降噪效果非常明显，优化改造取得预期效果，实现了蒸汽管道疏水排放时消音降噪的目的，既改善了厂区的工作环境和周边居民的生活质量，又使排放噪音控制在标准范围内。

蒸汽管道疏水消音降噪技术根据抗、喷、阻复合消声原理所研制，整个工艺系统具有消声量大、体积小、重量轻、不易腐蚀及安装方便的优点和结构简单、容易实施、效果明显的特点，非常适用于同类型行业消音降噪的优化改造，具有广阔的推广前景。

作者：胡庆银，贾忠

来源：《山东东华水泥有限公司》

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