燃气电厂余热锅炉降噪改造实践

时间：2024-07-28

虞卫根，姚勇

(上海奉贤燃机发电有限公司，上海 201403)

燃气电厂余热锅炉降噪改造实践

虞卫根，姚勇

(上海奉贤燃机发电有限公司，上海 201403)

某燃气电厂的立式余热锅炉噪声大，低频噪声突出，且由于布局较紧凑，常规的整体隔声围护措施无法实施。针对该类型锅炉的低频噪声进行了研究，辨识其来源，并根据分析结果，研发了新的降噪装置在实际中应用。应用结果表明，该装置能够明显降低锅炉低频噪声，改善周边噪声环境。

燃气电厂；余热锅炉；低频噪声；ETS；升级改造

0 引言

上海奉贤燃机发电有限公司建设于2004年，有4套9E级燃气-蒸汽联合循环发电机组，总装机容量为720 MW。长期以来，机组运行时，厂内及周边居民能明显听到锅炉发出的比较低沉的声音，影响周围居民休息及厂内人员的办公。

经专业检测机构检测，厂内的4台余热锅炉为低频噪声主要声源。低频噪声治理困难，常规的降噪措施很难取得效果。另外，锅炉周边设备较多，紧邻主厂房、燃机、变压器等设备，这些都是高噪声源，而且该部分地下管线很多，结构加固施工的难度很大。

本文介绍了本厂余热锅炉的噪声测试情况及噪声改造方案和工程施工情况，最后阐明了该工程施工后的效果。

1 立式余热锅炉噪声测试分析

1.1 余热锅炉简介

余热锅炉(HRSG)是指利用燃气轮机(以下简称燃机)的高温加热工质水产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机旋转，带动发电机发电的设备。通过余热锅炉对燃机燃烧排放的高温烟气的利用，燃气蒸汽联合循环发电机组的发电效率可达到60%。

立式余热锅炉的换热管阵在锅炉内自下而上水平放置，温度高于500 ℃的高温烟气自水平烟道传入锅炉，向上经过各层水平鳍片换热管阵进行换热，最后由烟囱排出。

1.2 锅炉噪声测试数据

为了准确了解该余热锅炉本体的噪声情况，本文采用多通道数据采集仪对锅炉噪声数据进行了测试和分析，测试数据如图1、图2、图3所示。

图1 余热锅炉炉壁外噪声

图2 烟囱出口及烟囱壁噪声

图3 对应厂界外200 m处敏感点测试噪声

从测试数据上可以看出，余热锅炉噪声中80 Hz处数据有明显峰值，因此，余热锅炉的噪声对厂外敏感点影响很大。

1.3 锅炉低频噪声来源

余热锅炉的低频噪声主要来自高温烟气流经锅炉内部的鳍片换热管阵时，发生涡旋脱落引起的噪声[1]。燃机的排烟噪声通过水平烟道传入锅炉，是锅炉噪声的另一个主要来源[2]。不同频率下燃机排烟噪声与涡旋脱落噪声贡献量见表1。

表1 燃机排烟噪声与涡旋脱落噪声贡献量

2 立式余热锅炉噪声控制

2.1 吸声装置

立式余热锅炉的噪声中低频成分十分突出，而低频噪声波长长，随距离衰减慢，是噪声控制中的难点[3]，常规的消声措施很难取得效果。

锅炉噪声的低频成分来自于高速流动的烟气流经各个换热管阵时产生的涡流脱落噪声，最好的控制方法是在设计换热管阵时采取措施消除涡流脱落，而针对在役锅炉，大规模地更换新的换热管阵是不现实的。

常规的锅炉噪声治理方法是对锅炉整体进行隔声封闭，即利用锅炉本身的钢支架安装一层由彩钢板、吸音棉和内侧穿孔板组成的隔声墙体，再在锅炉的烟囱出口位置安装阻性片式消声器[3]。这种方法对于中、高频噪声能够起效果，但是存在以下几个问题：未考虑该降噪部分的荷载，如果需要增加封闭墙体，锅炉结构本身满足不了需求；为了使锅炉结构满足降噪封闭的要求，需要对锅炉钢结构和基础进行加固处理；锅炉周边的布局很紧凑，地下管线复杂，无法进行施工；锅炉封闭对降低低频噪声效果有限。由于以上限制，该项目无法采用常规的隔声封闭措施，为此，只能从锅炉的内部采取措施。

经与外部单位合作，研究了一种针对低频噪声的吸声装置，可以直接放置在锅炉内的换热管阵之间的空腔处。通过这种方式降噪，不用对锅炉结构进行加固处理，直接在噪声源头降噪，效果更好。

本文根据设备参数加工了多个样品，在400 mm×400 mm的土建驻波管内进行了测试，测试结果见表2。

表2 测试样品各频率对应的吸声系数

测试结果表明,低频吸声结构十分有效，因此考虑在锅炉内部各个不同换热管阵之间的空腔内对角放置该结构，对低频噪声进行吸声处理。

2.2 工程应用

本文对该厂的1台余热锅炉进行了降噪改造试验，改造完成后进行了噪声测试。锅炉烟囱出口治理前后噪声曲线如图4所示，锅炉本体噪声治理前后曲线如图5所示。测试结果表明，余热锅炉本体外噪声降低了5.0 dB左右，烟囱出口处噪声由原来的94.5 dB(A)降低至77.0 dB(A)，63 Hz倍频处噪声降低了18.0 dB，同时锅炉的性能没有受到影响。

图4 锅炉烟囱出口治理前后噪声曲线

图5 锅炉本体噪声治理前后曲线

与传统的余热锅炉整体隔声围护做法相比较，此种改造，不但降噪效果好，而且使得类似在役余热锅炉的降噪改造成为可能。该方法的降噪成本低，同时施工方便，周期短，减少了电厂长期停产造成的经济损失。