燃气锅炉房噪声治理新技术的探讨

书燃气锅炉房噪声治理新技术的探讨宋丽婧，魏琛(贵州大学土木学院，贵州贵阳550025)摘要:介绍国内燃气锅炉房通过燃烧室空/燃比预混控制、催化燃烧技术、多孔介质燃烧技术的改进，降低热声振荡噪声的研究现状。针对锅炉房烟道、排污口处局部低频噪声难于消除的情况，提出了改进的多腔共振式消声器，对锅炉房烟道降噪和超声波除垢，可减少排污次数，以控制噪声，并对现有技术的可行性进行讨论。关键词:燃气锅炉房;噪声治理;燃烧技术;低频噪声中图分类号:TU112.3文献标识码:A文章编号:1004－7948(2014)07－0004－03doi:103969/j．issn．1004－7948．2014．07．0011研究背景燃气锅炉房主要声源是内燃机、引风机、鼓风机以及水泵、烟道、排污口噪声。国内外有较多学者致力于锅炉房内风机、水泵噪声的研究，而内燃机、烟道、排污口噪声均为以中低频为主的噪声，其穿透力和衍射能力强，简单的隔声、减振受到空间限制，降噪量低于理论值，成为噪声控制的难点，而这部分噪声的研究相对较晚。我国于20世纪70年代末开始研发锅炉房噪声治理技术，在相当长的一段时期内，噪声治理技术发展缓慢。目前，燃气锅炉房燃烧技术主要有贫燃预混燃烧、分级旋流扩散，多孔介质燃烧技术以及最新的分级柔和燃烧、驻涡燃烧技术。柔和燃烧技术、驻涡燃烧技术仅在以氢气为燃料的技术领域使用，在燃气燃烧室的模型研究也很少见到，所以推广应用仍不成熟。而贫燃预混燃烧、分级旋流扩散，多孔介质燃烧技术都存在不稳定燃烧、热声振荡产生的噪声声级高等问题。文中介绍了目前采用的锅炉噪声治理新技术、新思路，探讨新技术研究存在的问题，为燃气锅炉工程进一步的研究提供理论基础和技术依据。2燃气锅炉房声源噪声治理新技术2.1内燃机噪声产生机理锅炉房内燃机噪声声级一般为85～110dB。包括内燃机和内燃机机械噪声、空气动力性噪声［1］，其中，以燃烧噪声与机械噪声混合而成的中、低频为主的宽频噪声为主。燃烧不稳定时，气流产生旋流和涡流，压力振荡冲击引起结构振动，此时火焰受到压力振荡反馈作用，燃烧效率下降，热分解现象出现，富余的气体使得压力急剧上升，形成热声耦合振荡。为实现稳定燃烧，降低热声振荡效应，国内一些院校与企业、研究所合作对锅炉内燃机的燃烧稳定性进行研究。2.2催化预混技术H.Karim等［2］认为，催化燃烧可以在低碳碳氢化合物浓度下实现燃烧，而且炉膛内火焰温度低，燃烧更加稳定，减少压力振荡，同时排放CO、NOx等污染物少。国内外较多研究实验也证实了这个结论。从2005年开始，北京建筑大学的张世宏教授分别以钯、铂(Pd、Pt)为催化剂［3－4］，对锅炉燃烧器进行天然气催化预混实验，而后对贫燃反应器数值模拟，用2种方法验证了以上结论。表明催化燃烧锅炉在合理的天然气/空气混合比的条件下，热效率接近甚至超过100%，几乎已经达到了燃烧完全和近零污染物排放，同时稳定燃烧。在重复实验中，还发现实验结果受到Pt催化剂装置使用次数影响，实际催化温度高于预计的点燃温度。2.3空燃比预混控制北京工业大学许考［5－7］对非绝热条件下预混天然气催化燃烧现象的实验研究表明，天然气催化燃烧必须在一定的空燃比条件下方可实现最佳的—4—节能ENEＲGYCONSEＲVATION2014年第7期(总第382期)火的安全问题。其次，实验受测量方法不同、测量技术的限制，得出的数值应用到计算模拟中是不准确的。所以，在以上某些学者的研究中，数值模拟出的结果与实验结果还是存在一定程度的差异，由于其机理的复杂性，仍然无法进一步的解释问题的根结。开发催化预混和多孔介质组合技术也有可能成为未来研究的方向。综上所述，对于催化预混燃烧和多孔介质燃烧在燃气锅炉中的应用还有待更多的比较实验，对设计参数、材料进行优化，尤其是整体上对预混系统空燃比、排烟系统等进行监测控制，是应对开发大型燃气锅炉的关键。超声波除垢技术因国内运用不多，超声波除垢效率受波频率、功率、水温等因素影响，同时需要增加新的超声波转换装置，电源转换成超声波时，因电源与换能器不匹配发生新的噪声，因此，锅炉下一步推广超声波技术防垢研究将在开发噪声低、输出效率高、波型稳定的超声波电源装置和通过超声波除垢的多因素合理控制提高效率方面。在消声隔振技术方面，不仅可以通过优化消声器腔体结构、采用新型技术材料，发展三腔体甚至是五腔体的消声器来控制低频噪声。甚至可以考虑针对锅炉房不同设备建立主动的有源控制系统，通过传感器、激振器发出反方向的干扰声波，以声消声，进而结构有声主动控制。例如选择性阻尼技术、多自由度的支座、智能弹簧支座，有声和无声联合，是锅炉行业噪声控制的重要研究方向。燃气锅炉房是城市供热供暖系统的重要部分