火力發(fā)電廠風機噪聲治理設(shè)計與效果

張 林

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火力發(fā)電廠風機噪聲治理設(shè)計與效果

張 林

福建省環(huán)保廳廢管中心

該文嘗試從火力發(fā)電廠噪聲衰減規(guī)律等方面分析，以福建某電廠噪聲治理的實踐及效果為基礎(chǔ)依據(jù)，針對最為重要的噪聲源為主要治理目標，提出其廠界環(huán)境噪聲達標的治理方法及要求。

燃煤發(fā)電機組 噪聲控制 風機

1 概況

火力發(fā)電廠廠界環(huán)境噪聲問題是電廠環(huán)保達標工作中的難點，這是由于火力發(fā)電廠影響場界的噪聲源為綜合噪聲源，涵蓋了汽輪機、鼓風風機、引風風機、吹掃及冷卻系統(tǒng)等等，具有構(gòu)成復雜、疊加反射、范圍多變等特點。其中最大的噪聲源，從噪聲源強、車間及設(shè)備的平面布局來分析，大鼓風機和引風機由于一般安裝在室外，是對場界影響貢獻最大的噪聲源；而汽輪機噪聲由于安裝在機房內(nèi)，雖然也比較大，但由于機房隔聲效果一般都比較好，因而對廠界影響不大。

2 噪聲治理設(shè)計

2.1 主要聲源分析

該火力發(fā)電廠位于福州市，新上一期兩臺2 ×66萬千瓦國產(chǎn)超超臨界燃煤發(fā)電機組，5號機組、6號機組機組運行時，廠界的噪聲值為63.2 dB（A），超過《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》(GB12348-2008)3類標準的夜間標準，超標量為8.2 dB（A），同時風機噪聲值在106.1 dB（A），超過《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》(gbz1-2010)噪聲要求。

分析現(xiàn)有主要噪聲源，火力（燃煤）發(fā)電機組的聲源主要為風機類，如一次風機、送風機、引風機等，其噪聲以風機產(chǎn)生的空氣動力噪聲和驅(qū)動電機的電磁噪聲為主。

現(xiàn)針對各主要噪聲源分析如下。

2.1.1風機產(chǎn)生的空氣動力性噪聲

由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成，其頻率表達式分別為：

f ── 旋轉(zhuǎn)噪聲的基頻，Hz；

n ── 葉輪轉(zhuǎn)速，r/min；

z ── 葉片數(shù)。

fi ── 渦流噪聲的基頻，Hz；

K ── 斯脫路哈數(shù)；

V ── 氣體與葉片的相對速度，m/s；

D ── 氣體入射方向的物體厚度，m。

此部分噪聲分為進風噪聲和排風噪聲兩部分，一般來說，排風噪聲比進風噪聲高6～10 dB（A），所以應考慮的主要是排風噪聲。

2.1.2電機噪聲

電機噪聲主要包括電磁噪聲、風扇噪聲、電刷噪聲、軸承噪聲等。不平衡的電磁力是使電機產(chǎn)生電磁振動并輻射電磁噪聲的根源，是由定子與轉(zhuǎn)子各次諧波相互作用而產(chǎn)生的。

2.1.3一次風機、送風機噪聲分析

一次風機、送風機為沈陽鼓風機廠引進丹麥NOVENCO公司VARIAX大型軸流風機專有技術(shù)制造的動葉可調(diào)軸流通風機，主要由轉(zhuǎn)子總裝、軸承組、進氣箱、主體風筒、中導風筒、擴散器、液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自控調(diào)節(jié)系統(tǒng)、聯(lián)軸器、撓性聯(lián)接、底座和消聲器等組成。

一次風機、送風機距離東廠界約290m，由于2臺送風機、2臺一次風機均置于風機房內(nèi)，距離較近，所以噪聲疊加較大，送風機旁噪聲值95.9dB(A)，一次風機旁噪聲值106.1 dB(A)，頻譜圖見圖1。

圖1 一次風機頻譜圖

圖2 送風機頻譜圖

從頻譜圖可以看出，一次風機和送風機噪聲特性呈寬頻帶特性，表現(xiàn)在：低頻和中頻在80dB（A）以上，峰值出現(xiàn)在 500Hz。

由于一次風機、送風機的噪聲頻譜表現(xiàn)在中低頻，故噪聲衰減比較慢。

2.1.4引風機噪聲源分析

#5、#6爐鍋爐的引風機是由成都電力機械廠生產(chǎn)的AN系列軸流通風機，主要由轉(zhuǎn)子組件、軸承組、機殼、進氣箱、擴壓器、調(diào)節(jié)系統(tǒng)等組成。檢修完成后的引風機，以機殼裝配(后導葉和葉輪外殼)為基準和固定端，進氣箱、集流器和前導葉為向前(近電機方向)熱膨脹滑動端，擴壓器和擴壓器芯筒為向后(遠電機方向)熱膨脹滑動端，引風機距東廠界約300m，風機旁噪聲值97.4dB(A)，頻譜圖見圖3。

圖3 引風機頻譜圖

從頻譜圖可以看出，引風機噪聲特性呈寬頻帶特性，同時中低頻特性明顯，峰值出現(xiàn)在160Hz。

由上面的分析可以得知，火力發(fā)電廠風機的頻譜主要表現(xiàn)在中低頻，是影響東廠界聲環(huán)境的主要原因。

2.2 影響超標設(shè)備和設(shè)計降噪量確定

2.2.1超標設(shè)備對廠界的影響

綜合以上噪聲源分析和現(xiàn)場聲源布置情況，通過進行設(shè)備近場測試，模擬識別，基于上述情況進行模擬計算，噪聲分布見圖4。

圖4 治理前噪聲分布圖

2.2.2項目的達標設(shè)計降噪量

根據(jù)該電力集團福州火力發(fā)電廠區(qū)域環(huán)境噪聲測試數(shù)據(jù)和《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》(GB12348-2008)的3類標準中3類區(qū)的夜間限值≦55dB（A）。同時考慮《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》(gbz1-2010)噪聲要求，故設(shè)計降噪量為20～25 dB（A）。

2.3 降噪控制工程聲學設(shè)計

對露天和半露天布置的超標噪聲源設(shè)置必要的建筑隔聲維護結(jié)構(gòu)，或?qū)Ω袈暳坎蛔慊虿荒苡行ヅ涞膰o結(jié)構(gòu)從聲學角度予以必要的匹配。

單層均質(zhì)墻板在不同頻率下的隔聲量（dB）一般參照以下經(jīng)驗公式計算：

R=16lgM+14lgf-29

100～3150Hz的平均隔聲量（dB）一般參照以下經(jīng)驗公式計算：

R=16lgM+8，M≥200kg/m2；

R=13.5lgM+14，M＜200kg/m2。

故在風機本體和進出風管道采用管道包扎降噪結(jié)構(gòu)裝置來達到所需要的隔聲量，即根據(jù)需要噪聲量的大小、噪聲頻率的高低，采用隔聲、吸聲、阻尼等復合材料進行配制、結(jié)構(gòu)組合。做風管和風機本體隔聲包扎時，需要注意縫隙的處理方式，考慮整體隔聲匹配。

考慮到檢修的方便快捷，將風管和風機本體上的檢修孔和膨脹節(jié)的隔聲板做成可快速拆卸式。

圖5 隔聲包扎示意圖

在風機電動機安裝隔聲間，隔聲間為鋼結(jié)構(gòu)支撐，鋼結(jié)構(gòu)為型鋼組合結(jié)構(gòu)，主要型材為H型鋼。鋼立柱基礎(chǔ)為獨立土建基礎(chǔ)墩。隔聲板為內(nèi)吸外隔復合結(jié)構(gòu)隔聲板，吸隔聲板厚度100mm，整個隔聲間為可拆卸式。隔聲間設(shè)計強制通風散熱消聲系統(tǒng)。

3 效果評價及結(jié)論

火力發(fā)電廠噪聲綜合治理，首先要對治理對象展開分析，確認主要噪聲污染源。明確治理對象后，要充分識別必須治理聲源和可做可不做的聲源，針對不同的聲源采用適合的降噪方式來降低成本，從結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新，大量實踐應用各種類型建材材料。

通過該火力發(fā)電廠的治理實踐數(shù)據(jù)來看，采取以上方案措施后,在背景噪聲不影響的情況下，其廠區(qū)及周邊地面噪聲分布見圖6。

圖6 實施降噪措施后地面噪聲分布圖

從圖6可以看出，采用抓重要噪聲污染源的設(shè)計思路效果顯著，火力發(fā)電廠東側(cè)廠界噪聲可達到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》(GB12348-2008)的3類標準，即晝間低于65dB(A)，夜間低于55 dB(A)。風機近場的噪聲值低于85 dB(A)，效果良好。

[1] 馬大猷. 噪聲與振動控制工程手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2] 中國建筑科學研究院建筑物理研究所. 建筑聲學設(shè)計手冊[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.