發電機噪聲、尾氣，鍋爐尾氣處理

工程簡介
       安裝4臺1125KVA“康明斯”發電機，同時工作3～4臺，燃用0#柴油。發電機房為一20m×12m×6.2m的獨立平房。本工程設計主要為柴油發電機組的機房通風、噪音治理、尾氣治理、尾氣余熱回收工程設計。
       發電機運行過程中單臺發電機設備產生的高頻噪聲達到94dB，疊加噪聲可達103～105dB，嚴重超過國家的噪聲控制標準，會影響工廠的正常生產和生活。
        發電機尾氣是一種高溫煙氣溫度高達480～490℃，本方案擬對該熱源進行余熱利用，回收熱量減少熱耗。

第一部分    發電機機房通風、噪音治理

一、機房通風和噪聲源

發電機組在運行過程中會產生大量輻射熱，所以機房設計中機組的

冷卻和通風非常重要。只有保證機房內足夠的空氣流量，及時帶走發電機輻射的熱量，才能滿足機組正常的工況。若無良好的冷卻和通風，會使機組功率折損，并使機組高水溫停機，從而影響機組的使用。

    發電機組通風量包括兩部分：⑴柴油燃燒時消耗的空氣量；⑵冷卻所需的空氣量。

    發電機組的噪聲主要分為排煙噪聲、機械噪聲和機組振動噪聲三部分，針對三部分的噪聲，進行環保降噪治理。

二、設計依據及標準

1.建設單位提供的有關原始技術資料；

2.工業企業廠界噪聲標準》（GB12348-90）Ⅱ類標準；

3.有關的設計規范及設計手冊。

噪聲標準執行《工業企業廠界噪聲標準》(GB12348-90) Ⅱ類標準。標準值見下表：

類 別

晝  間

夜間

Ⅱ

60 dB(A)

50 dB(A)

 

本柴油發電機房治理工程按達到Ⅱ類晝間標準進行設計，即經治理后其邊界噪聲值晝間不大于60dB（A）。

三、設計計算與作用原理

1、機組通風系統：

自然進風：機組自帶風扇吸入冷空氣并經發電機底部流過散熱器相

連的導風管排到戶外。

機房進、排風口：2.5×1.5m       各四個

進風風速按：2.5m/s計算，

總進風量Q=4×2.5×1.5×2.5×3600=135000  m3/h

單臺發電機燃燒消耗空氣量為：99.7 m3/min

單臺發電機冷卻所需空氣量為：1488 m3/min

發電機組通風量為：4×（99.7+1488）×60=381048 m3/h

通過計算可見自然進風量不能滿足發電機組通風量，因此需強制進新風。進新風量為：381048－135000=246048 m3/h，保證機房5%負壓風量，強制進風量為：226995.6 m3/h

選用四臺大風量低壓頭的軸流風機送風。

風機風量Q=56880 m3/h，全壓304Pa，電機功率7.5KW

（DT-T35-11  機號：11-2，葉輪直徑1120mm，25°）

2、機房噪音

根據噪聲產生源通過隔振、吸聲、消聲及隔聲等措施，使機組對環境噪聲影響降至《工業企業廠界噪聲標準》(GB12348-90) Ⅱ類標準以下。

隔振：將振動源與環境通過隔振措施，使設備產生的激振力被減振裝置所隔絕，使固體聲得到有效抑制。

吸聲：聲波在傳播過程中，遇到各種材料時，會發生一部分聲能被反射，一部分聲能被吸收現象。通過對聲能的吸收，降低機房內的混響聲，從而達到整體降低噪聲的效果。

發電機組的噪聲級一般在94dB，安裝于四面光滑的機房內，機房內的噪聲級可達到103~105dB，因此，在機房的四周墻體及天花做吸聲體，吸收部分聲能，減少由于聲波反射產生的混響聲。

消聲：在聲波入射到多孔材料時，即可激起小孔或纖維的空氣運動，緊*孔壁或纖維表面的空氣，因孔壁的影響，產生粘滯作用，使聲波與多孔材料產生摩擦使聲能轉化熱能，從而得到衰減。機房作為一個相對密閉的環境，進排風口作阻尼消聲器，降低噪聲的外泄。消聲器的消聲量可達25dB/m。

隔聲：聲波在空氣中傳播過程中，因擴散與障礙物的阻擋作用，聲能影響局限于聲源附近，從而起到阻隔噪聲源的作用，如隔聲門、隔聲窗等。

四、治理措施

⑴吸聲措施

發電機房內四周墻體、吊頂用超細玻璃棉吸音氈，外鑲微穿孔鍍鋅板，吸聲體作法如下：

    采用角鐵作龍骨，角鐵網500×500mm，用抽心釘抽0.8mm厚，穿孔率>20%的鍍鋅板護面，護面板上鋪上玻璃纖維布和鍍鋅鐵絲篩網包裹的容重為25kg/m3，厚50mm的超細玻璃棉，外壁用穿孔板作吸聲體護板。

⑵發電機尾氣安裝兩級消聲器

機房進、排氣口安裝雙層消聲器、排風百葉，消聲器長2.8m。排風機及發電機排氣扇后設排風室，室內從下至上安裝雙層消音器，發電機組尾氣管分別安裝一次消聲器和二次消聲器。其中一次消聲器為發電機組自帶，二次消聲器選用阻抗復合式消聲器，消聲量大于20dB（A）。

⑶隔聲措施

隔聲門參照標準圖J649-M1021設計，門體為雙層1.2mmA3鋼板復合式結構，內鑲超細玻璃棉（20Kg/m3）吸聲，門體規格為2000×1000×100mm雙扇門。

⑷減振措施

在發電機底座設置混凝土減振基礎，建議同時安裝8只“V”型高效減振器。發電機尾氣管安裝波紋膨脹節，以減少振動從管道傳遞出去。針對柴油發電機出口的高溫、高壓等特點，選用不銹鋼波紋膨脹節。

 

第二部分  發電機尾氣治理

       發電機尾氣通過鋼煙囪排放，發電機組運行時柴油機排出的尾氣是一種高溫高速的脈動性氣流，噪聲大，污染重。柴油燃燒時排放煙氣中含有大量碳黑、SO2、NOx等有毒有害物質，若不加處理直接排放，對大氣環境會造成污染，根據國家的環保要求，對該廢氣進行治理后達標排放。

一、設計依據及標準

1、建設單位提供的有關原始技術資料；

2、《環境空氣質量標準》（GB3096-1996）中的二級標準；

3、《大氣污染物排放限值》（DB44/27-2001）中的二時段二級標準；

4、《三廢處理工程技術手冊》（廢氣卷）；

二、煙氣量和污染物濃度

             柴油發電機     1250KVA   4臺

煙  氣  量     266.5m3/min·臺（15990 m3/h·臺）

排氣溫度   484℃

最大背壓   6.7KPa

因該項目柴油發電機組使用0#柴油，其含硫量為0.25%，排放的

尾氣中二氧化硫濃度為380mg/m3，碳黑含量超過500 mg/m3。

三、設計目標

          尾氣治理后排放濃度應達到廣東省《大氣污染物排放限值》（DB44/27-2001）中“燃油鍋爐大氣污染物排放限值”二時段二級標準，列表如下：

名稱

SO₂

煙塵

林格曼黑度

廣東地標

500

80

I級

治理后

≤500

≤80

≤I級

四、  工藝設計

       對柴油發電機組排出的尾氣黑煙，按目前的常規做法是采用旋流板水洗噴淋法，采用旋流板式噴淋塔，氣體在塔內由下向上高速運動，與自上向下噴出的洗滌液相接觸，由于塔內設置了多層旋流板，它能增加氣液接觸面積和接觸時間，使尾氣與水在塔內和板面上充分接觸。尾氣中的污染物質碳黑在與噴淋水接觸過程中，被水充分吸附，得以凈化；尾氣中NOx、SO2等氣態污染物通過在噴淋水中加入一定比例的NaOH使噴淋水呈堿性，在噴淋過程中，水與尾氣接觸時，發生化學反應，使NOx、SO2等氣態污染物得到中和達到良好的處理效果。在整個尾氣凈化過程中設備無需清洗，所用的噴淋水可循環使用，整個處理過程可實現自動控制，操作簡便。故在本方案中選用旋流板式噴淋塔工藝對發電機尾氣進行凈化處理。

化學反應：

               SO₂+2NaOH       Na₂ SO₃+H₂O

      

                NO_x+ NaOH       Na NO_x+ H₂O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

五、工藝流程說明

       發電機尾氣排放口安裝有消音器和熱交換器，尾氣經消音器和熱交換器，進入旋流板噴淋塔，噴淋水由循環泵提升進入噴淋塔，通過螺旋噴頭噴出，螺旋狀錐型水膜與尾氣在塔內和板面上充分接觸發生化學反應，凈化后的煙氣直接從噴淋塔頂部排氣管排空；洗滌液經沉降池沉淀后進入循環水槽，由循環泵提升噴淋水循環使用，沉淀污水定期排至廠內污水處理系統凈化排放。噴淋水循環系統安裝pH自動監控系統，在線監測循環水的pH值，自動控制加堿量，使pH值保持恒定，確保系統穩定運行。

六、設計計算

1、尾氣氣壓計算

根據發電機資料的數據發電機尾氣背壓為6700 Pa;

熱交換器阻力小于300Pa，按300 Pa計算；

噴淋填料塔設備阻力小于700 Pa，按700 Pa計算；

消音器阻力小于200 Pa，按200 Pa計算；

煙道阻力小于200 Pa按200 Pa計算；

系統總阻力H：H=300+700+200+200=1400Pa；

系統總阻力H遠小于尾氣背壓6700 Pa，因此系統可利用尾氣背壓克服系統阻力，而無須增加引風機。

2、旋流板噴淋塔

根據發電機資料的數據1125KVA“康明斯”發電機尾氣排放量

266.5m3/min·臺（15990 m3/h·臺），4臺發電機總風量63960 m3/h。

4臺發電機分為兩套系統進行處理。每套系統氣量31980 m3/h。

設計風量按Q=32000 m3/h。

空塔氣速V按4m/s，塔徑D=2（Q/V*3600*3.14）1/2　=1.6m；

塔高按5米計算，內裝兩層旋流板，兩層螺旋噴嘴。

每只螺旋噴嘴覆蓋半徑0.25m，覆蓋面積0.2m2，每層噴淋管架裝噴嘴10只。每塔裝噴嘴20只。

3、循環泵

采用0.5英寸螺旋噴嘴，噴嘴壓力0.7b，每只噴嘴水量為45L/min，20只噴嘴噴淋水量54 m3/h。

噴淋水管道阻力和局部阻力約為：1m H2O

循環泵提升高度為：7m

循環泵揚程H：H=0.7×10+1+7=22m H2O

循環泵：80HYF-30T     7.5KW；316不銹鋼耐腐蝕泵

兩臺（一用一備）

4、循環水槽

兩套噴淋塔共用一座循環水槽，水槽容量按兩臺泵同時開啟的5min水量計算，噴淋水槽有效容積為9 m3，

規格：4×1.5×1.7m

材質：厚度δ=3mm，316不銹鋼板

槽內出水端安裝PH儀在線監測噴淋水PH值；出水端與回水端之間安裝不銹鋼隔網，阻隔大物體進入泵體；出水端安裝浮球液位計自動補充自來水；回水端底部安裝排污管閥，定期排污。

5、溶堿槽

有效容積：1 m3，規格：1×1×1.2m

材質：厚度δ=8mm PVC板

攪拌器：104r/min ，材質：不銹鋼

加堿泵：流量Q=15L/min，揚程H=7m

型號：14CQ-8磁力泵

七、系統控制

1、每臺發電機尾氣排放管安裝電動蝶閥，設備運行同時開啟電動蝶閥；設備停止時蝶閥保持關閉；

2、設備啟動前2min噴淋循環泵啟動，PH測定儀同時工作；

3、PH測定儀設定工作范圍，PH檢測值低于設定低線，加堿泵啟動加堿，

PH檢測值高于設定高線，加堿泵停止加堿。

4、兩臺循環泵由時間繼電器控制定時切換。

5、設備停止工作5min后，循環泵及PH測定儀停止工作。

2、鍋爐尾氣處理設計計算

鍋爐房有柴油鍋爐三臺，據甲方提供的資料，計算如下：

(1)、單臺鍋爐尾氣排放管管道規格計算

   根據柴油鍋爐機組設備手冊，0.5t的柴油鍋爐機組尾氣排放量約為1800m3/h，具體計算如下：

風量Q=30.00 m3/min=0.50m3/s
 取風速v=11m/s；
 
管道截面積A= Q/v =0.0455m2；
 
管道規格 D≈240mm，取Æ250mm。
 

（2）、尾氣排放管道引風設計計算

    因為存在噴淋填料塔的阻力，故在每個鍋爐的排氣管道上安裝一部引風機以加強輸送壓力，引風機全壓應大于噴淋填料塔的最大阻力，即

P全>700Pa。

(二)尾氣凈化工藝

（2）柴油鍋爐尾氣處理工藝流程說明

    每臺鍋爐的尾氣經管道輸送至噴淋填料塔的過程中，由于噴淋填料塔內存在壓力降，可在每臺鍋爐排氣管道上安裝一引風機。尾氣經噴淋填料塔凈化處理后煙氣直接從填料塔頂部排氣管排空，噴淋填料塔的洗滌液排至沉降池。

2、工程設計

現有8臺發電機，將來增加到10臺，可以采用3＋3＋2(2)的方案進行尾氣治理，即每3臺發電機共用一套尾氣治理裝置，最后2臺暫時獨用一套裝置，但該套系統按照4臺發電機（只有3臺發電機同時運行）設計，預留2臺發電機尾氣接入口。3臺鍋爐共用一套尾氣治理裝置。

每套治理裝置均帶有水泵等設備，3套發電機尾氣治理裝置最后噴淋出水集中到一個沉淀池處理后循環再用，1套鍋爐尾氣治理裝置噴淋出水排放至沉降池循環利用系統。

3、主要設備技術參數

（1）、3臺發電機共用的處理系統，共2套

a、噴淋填料塔

    設于屋頂上

    尺寸：Φ1400×4200

    處理流量：17000 m3/h

    空塔流速：2.4m/s

    采用陶瓷鮑爾環填料

    填料層高：0.8m

    凈化塔阻力：≤700Pa

    效率：＞90％

b、循環水泵

    設于沉降池邊

    型號：50HYF－25耐腐蝕泵 2臺（備用一臺）

    流量：27.5 m3/h

    揚程：20m

    電機功率：3.0KW

    轉速：2800r/m

（2）、4臺發電機共用的處理系統，1套

a、噴淋填料塔

    設于屋頂上

尺寸：Φ1400×4200

處理流量：17000 m3/h

空塔流速：2.4m/s

采用陶瓷鮑爾環填料

填料層高：0.8m

凈化塔阻力：≤700Pa

效率：＞90％

b、循環水泵

    設于沉降池邊

    型號：50HYF－25耐腐蝕泵  2臺（備用一臺）

    流量：27.5 m3/h

    揚程：20m

    電機功率：3.0KW

    轉速：2800r/m

（3）、3臺鍋爐排放的尾氣共用1套處理系統

a、噴淋填料塔

設于屋頂上

尺寸：Φ800×3500

處理流量：10000m3/h

空塔流速：2.4m/s

采用陶瓷鮑爾環填料

填料層高：0.8m

凈化塔阻力：≤700Pa

效率：＞90％

b、循環水泵 2臺（一用一備）

    設于沉降池邊

    型號：50HYF－22耐腐蝕泵 2臺（備用一臺）

    流量：10.5m3/h

    揚程：26m

    電機功率：2.2KW

    轉速：2800r/m

c、鍋爐引風機

    型號：YC#-3引風機3臺

    靜壓：1000Pa

    流量：1800m3/h

電動機功率：3.0KW

轉速：1200r/min

（4）、7（10）臺發電機加3臺鍋爐共用的處理系統，1套                      

a、沉降池：

設于地面

尺寸：6000×3000×2300

沉降時間：0.6h

（二）主要設備及技術參數

1、發電機房

(1) 進風用的低噪音軸流風機8臺，型號TDA-M 1120

(2) 排風用的低噪音軸流風機8臺，型號TDA-M 1120，風量43100m3/h，全壓272Pa，裝機功率5.5kw, 轉速960rpm，直徑Φ1120mm

(3) 進風消音器8個，1800×1450×1800

(4) 排風消音器8個，1800×2000×1800

(5) 尾氣二次消聲器8個，Φ700×1200

七、尾氣余熱回收設計方案

（一）尾氣余熱回收熱量計算

(1)熱水供應參數要求：流量300L/min，揚程50m，熱水溫度50℃。

(2)單臺發電機加熱量：Q=1kcal/kg℃·1000kg/h·（50-20）℃ =30000kcal/h

(3)熱水循環水按照5度溫差計算：流量42m3/h，揚程21m。

（二）主要設備及技術參數

1. 熱水循環泵

(4)熱水循環泵兩臺，一用一備，型號GDR80-21

(5)流量42m3/h，揚程21m,電機功率4kw。

   2. 熱水加壓泵

a、熱水加壓泵兩臺，一用一備，型號GDR50-50

b、流量18m3/h，揚程50m,電機功率5.5kw。

3. 氣水熱交換器

a、氣水熱交換器DRY-QS-4，8臺

b、產水量1000kg/h（30度溫差），產水溫度40-90度。