高压排气放空噪声及消声设计

　　高压排气放空噪声在石化厂中经常出现。许多设备或容器工作压力很高,根据生产工艺的要求,有时要将蒸汽、压缩空气或各种工艺气体放空处理。当高压气体从排口高速排放时,伴随发出极强的噪声。不但危害岗位作业人员,还对厂区环境以至厂外环境造成噪声污染。如某石化公司的噪声调查表明[1],80%以上的生产装置存在排气放空噪声源,仅芳烃联合装置就有排气放空口144个。因此,设计高效的排气放空消声设备、消除噪声危害,是石化生产安全环保工作中的重要内容。

　　1高压排气放空噪声

　　高压排气放空噪声不同于一般风机类设备排气口的噪声。风机的噪声源在其内部,是叶轮和空气相互作用产生的旋转噪声和涡流噪声,再通过排气口(及进气口)向外传播出来。而放空设备内部并没有噪声源,噪声源就在排气管口上,或更确切地说在排口截面之外。是由于高速喷出的气流冲击和剪切周围静止空气、引起剧烈的气体扰动而产生的。这种噪声称为喷注噪声。喷注噪声随气室压力及射流速度的增加而增大。在亚声速喷注下, Lighthill得出了喷注噪声声功率与射流速度的八次方成正比,即八次方定律[2]。当气室压力超过临界压力(P/Po>1.893,P、Po分别为气室压力和环境大气压)时,喷注速度达到局部声速,此时称之为阻塞喷注,喷注速度不再随压力增高而增大,但噪声仍要继续升高。石化企业的排气放空绝大多数属于阻塞喷注。我国著名科学家马大猷教授从Lighthill定律出发,通过大量实验研究,得出了阻塞喷注下排气放空噪声A声级的关系式[3],除了气体本身的属性外,喷注噪声的大小取决于喷注压力和喷口直径两个因素:喷注压力越高噪声级就越高,喷口直径越大噪声的A声级越高,但绝不是简单的线性关系,而是一个很复杂的表达式。此表达式是我们消声设计的基础。

　　在石化企业中,实施排气放空的设备压力常高达数MPa或数十MPa。根据阻塞喷注的压力关系,放空噪声必定很高。实测的几处排气放空噪声声级如表1所列。

　　无疑,如此高的排气放空噪声危害很大,必须采取消声措施。

　　2排气放空消声器的设计

　　国外进口设备有的带有放空口消声器,其主要形式是扩散及阻性复合消声器,不但体积大消耗钢材多,而且内部衬有吸声材料,长时间使用由于吸声材料被吹坏等原因而消声效果下降[4]。可以肯定地说,国外的消声技术并不先进。我们研制的一系列排气放空消声器,无论是消声效果还是使用寿命都优于国外的水平。排气放空消声器有多种形式,应用较多的是节流降压和小孔喷注两种,而这二者的复合形式则具有更好的消声效果。