談 春，李 黎，何春來

（1.重慶賽迪施工圖審查咨詢有限公司，重慶400013；2.國家鋼鐵冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心，重慶401122）

100 t電爐冶煉噪聲控制技術(shù)

談 春1，李 黎2，何春來2

（1.重慶賽迪施工圖審查咨詢有限公司，重慶400013；2.國家鋼鐵冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心，重慶401122）

國內(nèi)某電爐車間的電爐引進了國外先進的噪聲控制技術(shù)，但實際噪聲值無法達到設(shè)計要求，且超出國家標準。系統(tǒng)研究了滿足設(shè)計要求情況下的噪聲分布情況，即設(shè)計噪聲值，對比實際噪聲分布情況，分析施工過程中可能存在的問題，采用了電爐煉鋼車間內(nèi)噪聲控制的有效措施并取得了較好的效果。

聲學；噪聲控制；電爐煉鋼；設(shè)計噪聲值；實測噪聲值

1.1 “狗窩”結(jié)構(gòu)概述

該電爐采用全封閉“狗窩”形式的隔聲罩來減少爐體噪聲向周圍的輻射，其結(jié)構(gòu)見圖1。其中：

1)面1為加料門，帶加料小門，其結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)隔音合成板；

2)面2為加料門，其結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)隔音合成板；

3)面3為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻；

4)面4為鋼結(jié)構(gòu)隔音合成板，面上開孔為四孔排煙管道出口；

5)面5為鋼結(jié)構(gòu)隔音合成板，面上開孔為除塵管道出口。

圖1 隔聲罩結(jié)構(gòu)示意圖

6)面6為混凝土結(jié)構(gòu)地面。

電爐煉鋼主要工藝流程如下[1]：

面1加料門開啟，加廢鋼、兌鐵水——面1加料門關(guān)閉，開始通電——通電結(jié)束，面1加料小門開啟，取樣——加料小門關(guān)閉，兌鐵水門打開，兌鐵水，兌鐵水門關(guān)閉，開始通電——通電結(jié)束，加料小門開啟，取樣——取樣結(jié)束，加料小門關(guān)閉——出鋼門打開，出鋼——出鋼終了，一爐鋼冶煉結(jié)束。

冶煉過程中，“狗窩”各面開啟時間較短，持續(xù)1 min～3 min，一爐鋼冶煉完成需50 m in左右。

噪聲主要集中在第二次加鐵水之前的穿井期，該時期噪聲值達125 dB；第二次加鐵水之后為熔融期，噪聲值約為113 dB。

1.2 “狗窩”隔聲罩的隔聲特性

按照國外圖紙的設(shè)計要求，計算得“狗窩”結(jié)構(gòu)各個面的隔聲量[2—4]，匯總結(jié)果見表1。

表1 隔聲罩各面結(jié)構(gòu)及隔聲特性

按照組合構(gòu)件進行計算，得隔聲罩的隔聲量為46.5 dB。即：按照國外圖紙的設(shè)計要求，隔聲罩的隔聲量在理論上應(yīng)為46.5 dB。

冶煉過程中需要取樣，此時加料小門開啟，此時該結(jié)構(gòu)的隔聲量為0，計算得，隔聲罩隔聲量降為20 dB。

下文將分別考慮隔聲罩所有構(gòu)件關(guān)閉時的噪聲分布，以及取樣時（該過程持續(xù)約1 m in），加料小門開啟的噪聲分布情況。

該電爐隔聲罩距電爐中心距10 m，計電爐聲源噪聲為125 dB，下面分別計算隔聲罩內(nèi)（距聲源距離＜10 m），和隔聲罩外（距聲源距離＞10 m）的噪聲值[2—4]：

隔聲罩內(nèi)：（距聲源距離0 m～10 m）

注：隔聲罩內(nèi)，噪聲源噪聲僅經(jīng)過自然衰減。

隔聲罩外：（距聲源距離10 m～50 m）

注：隔聲罩外噪聲計算結(jié)果為自然衰減與隔聲罩降噪量的疊加。

式中

L——任一點聲壓級，dB；

L0——基準點的聲壓級，距聲源中心距1 m，dB；

ΔL——噪聲在傳播過程中，因距離產(chǎn)生的自然衰減量，dB；

r——距聲源中心距，m；

r0——基準點距聲源中心距，r0=1 m；

IL——隔聲罩的降噪量，dB。

代入計算得電爐噪聲值分布特性，見表2，表中分別羅列了設(shè)置隔聲罩后加料小門開啟和關(guān)閉的噪聲分布特性，同時列出噪聲自由傳播情況下的噪聲分布特性作為對比。

表2 噪聲分布規(guī)律

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范》規(guī)定[5,6]，工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)車間和作業(yè)場所的工作地點的噪聲標準為85 dB，不得超過90 dB。綜合表2中不設(shè)隔聲罩（自由傳播）的噪聲分布，以及設(shè)隔聲罩后加料小門開啟、關(guān)閉時的噪聲分布情況，繪制噪聲分布曲線見圖2。

由圖2知，未設(shè)隔聲罩的情況下，門前（加料門，距電爐中心距10 m）噪聲115 dB，電爐車間內(nèi)最小噪聲超過108 dB，超過國家允許值；

設(shè)置隔聲罩后，門前噪聲降至約67 dB，達到國家要求。取樣時，加料小門開啟，門前噪聲達到95 dB，取樣過程持續(xù)約1 m in，時間較短。

圖2 設(shè)計噪聲值分布曲線

2 現(xiàn)場測試驗證

組織工程技術(shù)人員，在電爐車間內(nèi)，利用測量儀器測試了某鋼廠電爐的噪聲值。選用HS 6 288 B型噪聲頻譜分析儀，頻率覆蓋范圍31.5 Hz～8 000 Hz。測試結(jié)果見表4。

將設(shè)計值與現(xiàn)場實際測試結(jié)果進行對比，查找理論噪聲控制技術(shù)與實際噪聲分布情況差距較大的原因。

表3 噪聲現(xiàn)場測試結(jié)果

3 原因分析

3.1 噪聲衰減特性

查表2電爐噪聲分布規(guī)律中15 m、30 m處的噪聲分布情況：1）自由傳播時的噪聲值；2）設(shè)隔聲罩后的實際降噪特性；3）設(shè)隔聲罩后的設(shè)計噪聲值，匯總見下表。

結(jié)合表2的噪聲值等數(shù)據(jù)，在表5中計算了實際降噪量、設(shè)計降噪量。下文中，以此表為依據(jù)，對比分析實際降噪量與設(shè)計降噪量的差距。

3.2 實際噪聲值與設(shè)計噪聲值對比

以距電爐中心距15 m處噪聲分布情況為例，分析噪聲的衰減特性，及隔聲罩的降噪特性。加料小門開啟時、關(guān)閉時的對比結(jié)果見圖3、圖4。

圖3 加料小門開啟時噪聲值對比

由圖3知，自由傳播時，距電爐中心距為15 m處的實際噪聲值為113 dB。當設(shè)隔聲罩后，加料小門開啟時，噪聲值由113 dB降為105 dB，按照設(shè)計要求應(yīng)降至93 dB，實際降噪量為8 dB。

由圖4知，當加料小門關(guān)閉后，實際噪聲值由113 dB降為103 dB，按照設(shè)計要求應(yīng)降至67 dB，實際降噪量為10 dB，設(shè)計降噪量為46 dB，實際降噪量比設(shè)計降噪量小36 dB。

圖4 加料小門關(guān)閉時噪聲值對比

匯總降噪量結(jié)果見圖5。

表4 噪聲衰減特性

圖5 加料小門開啟和關(guān)閉時降噪量對比

由圖5知，按照設(shè)計要求，加料小門從開啟到關(guān)閉，隔聲罩的降噪量從20 dB提高為46 dB，提高了26 dB；但是實際降噪量僅從8 dB提高到10 dB，僅提高了2 dB?？梢姡瑢嶋H情況中，加料小門關(guān)閉或開啟，幾乎未起到隔聲效果。

3.3 問題的分析

存在的問題歸納如下：

1)加料小門關(guān)閉時，整個隔聲罩結(jié)構(gòu)為密閉隔聲罩，設(shè)計降噪量為46 dB，其實際降噪量僅為10 dB，比設(shè)計降噪量小36 dB；

2)加料小門開啟后，設(shè)計降噪量為20 dB，實際降噪量為8 dB，比設(shè)計值小12 dB；

3)加料小門由開啟到關(guān)閉，設(shè)計降噪量提高了26 dB，實際降噪量僅提高2 dB。

可以確定的是，隔聲罩的施工質(zhì)量出現(xiàn)了問題，未嚴格按設(shè)計要求施工，可能存在的施工問題分析如下：

查技術(shù)要求知，隔音合成板的結(jié)構(gòu)為雙層鋼板，中間填充礦物棉，并要求礦物棉的填充達到一定密度，且面4、面5結(jié)構(gòu)上均有排煙管道穿出。

此類結(jié)構(gòu)在施工過程中容易出現(xiàn)以下質(zhì)量問題：

(1)礦物棉的填充密度達不到設(shè)計要求，甚至無填充；

(2)雙層鋼板被換成單層鋼板；

(3)排煙管道與隔音合成板的孔洞封堵不嚴實。

以上施工問題都會使降噪效果嚴重降低，下面分析三個問題同時出現(xiàn)后的隔聲特性，即單層鋼板，且孔洞封堵不嚴實（以開孔余量50 mm為例），分析結(jié)果見下表。

在嚴格按設(shè)計圖施工的情況下，隔聲罩的隔聲量應(yīng)為46.5 dB。但按照實際組合構(gòu)件完工隔聲罩的隔聲量卻為28.3 dB。即：施工過程中，若內(nèi)部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量出現(xiàn)問題，隔聲罩的隔聲量降低了18.2 dB。

對比實際情況，實際降噪量比設(shè)計降噪量降低36 dB，可知在實際施工中，出現(xiàn)了嚴重的質(zhì)量問題，如結(jié)構(gòu)偷工減料，孔縫封堵不嚴密，門無法關(guān)嚴等，無法達到設(shè)計要求，直接造成車間內(nèi)實際噪聲值超過國家標準。

針對上述分析結(jié)論，控制施工質(zhì)量，施工人員領(lǐng)會設(shè)計思路是至關(guān)重要的問題。

另外，我國現(xiàn)行的噪聲標準執(zhí)行力度不夠，也間接造成國內(nèi)鋼鐵企業(yè)對噪聲的治理不夠重視，因此噪聲控制的施工環(huán)節(jié)無人監(jiān)管，無法達到設(shè)計效果。

4 結(jié)語

國內(nèi)某電爐車間內(nèi)電爐引進了國外的隔聲罩圖紙，按照圖紙的設(shè)計要求，隔聲罩的隔聲量在理論上應(yīng)為46.5 dB。但實際噪聲值無法達到設(shè)計要求，且超出國家標準。經(jīng)檢查，主要原因是施工過程中多次存在與設(shè)計要求脫節(jié)；并嚴重不符的問題。這也為噪聲控制的工程項目主管人員、設(shè)計人員和施工承包單位提供了警示和有價值的教訓。

[1]閻立懿.現(xiàn)代電爐煉鋼工藝及裝備[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008：105-110.

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[5]郭朝選，郭 俊，羅曉渭.空壓機房噪聲控制技術(shù)研究及應(yīng)用[J].噪聲與振動控制，2011，31(6)：170-173.

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Smelting Noise Control of a100-ton Electric Furnace

TAN Chun1,LI Li2,HE Chun-lai2

(1.Chongqing CISDI Construction Draw ings Review and Consulting Co.Ltd., Chongqing 400013,China; 2.National Engineering Research Center for Iron and Steel Making Plant Integration, Chongqing 401122,China)

An advanced noise control technology from the aboard is introduced to a domestic 100-ton electric furnace workshop.However,the actual noise level cannot meet the design requirement yet,and exceeds the national standard.In this paper,the distribution of the noise which meets the design requirements,namely the designed noise value,is systematically investigated and compared w ith the actual distribution of the noise.The problems in the construction process are analyzed.Effective measures of noise control for the electric furnace of the steelmaking workshop are summarized.

acoustics;noise control;electric furnace;designed noise value;actual noise

1006-1355(2014)04-0223-04

O42；TB535；TF741.5 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A DOI編碼：

10.3969/j.issn.1006-1335.2014.04.049

電爐煉鋼利用電極放電時產(chǎn)生的高溫進行物料的熔化和冶煉，放電時將產(chǎn)生巨大噪聲，最高可達125 dB，通常持續(xù)20 m in左右，之后噪聲強度減弱，保持在113 dB左右，持續(xù)30 m in～80 m in左右，至一爐鋼冶煉結(jié)束。

目前國內(nèi)還沒有成熟技術(shù)治理電爐車間內(nèi)噪聲，多數(shù)是引進國外噪聲控制技術(shù)。但對國內(nèi)某一個電爐車間內(nèi)噪聲進行了測試，按照國外隔聲罩的設(shè)計圖紙進行施工后，車間內(nèi)環(huán)境卻并未得到改善，噪聲值高達105 dB，與設(shè)計要求達到的噪聲值不符。因此，對該電爐引進的噪聲控制技術(shù)進行了系統(tǒng)的調(diào)研分析，得到經(jīng)隔聲罩衰減后的噪聲分布特性；經(jīng)過電爐車間內(nèi)噪聲的實際測量。針對實際噪聲級還尚未滿足設(shè)計要求的情況，總結(jié)電爐煉鋼車間內(nèi)噪聲控制的有效措施。

1 理論研究

2014-01-02

談 春（1969-），女，學士、高級工程師，主要研究方向：電爐煉鋼、冶金工藝通風除塵。

李 黎，女，碩士。

E-mail:happy_lily1985@sina.com