兼顧改善側(cè)風(fēng)不利影響的冷卻塔噪聲治理方案

胡署根，張 茜 ，易 超

(湖南省電力勘測設(shè)計院，湖南長沙 410007)

1 概況

火電廠大型冷卻塔的噪聲擾民使地方環(huán)保部門加強(qiáng)了對其監(jiān)管，不少電廠不得不對冷卻塔噪聲進(jìn)行了治理。某火電廠2×660MW機(jī)組建有兩座9000m2逆流式自然通風(fēng)冷卻塔，冷卻塔高度均為160m，底部直徑123m，進(jìn)風(fēng)口高度為10.8m。冷卻塔周圍地形開闊，噪聲直接對外傳播，噪聲超標(biāo)，民宅零星分布在附近，擾民嚴(yán)重，省環(huán)保廳提出了限期治理的要求。湖南省電力勘測設(shè)計院對該廠冷卻塔進(jìn)行了噪聲治理。

2 冷卻塔噪聲

根據(jù)國家原環(huán)境保護(hù)總局批復(fù)要求，電廠廠界聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為Ⅲ類:晝間65dB(A)，夜間55 dB(A)。電廠冷卻塔周圍開闊，噪聲直接對外傳播，民宅零星分布在附近，附近的聲敏感點(diǎn)噪聲超標(biāo)，居民投訴不斷。為此，電廠決定對冷卻塔噪聲進(jìn)行治理。冷卻塔周邊布置示意見圖1，電廠現(xiàn)場噪聲監(jiān)測結(jié)果見表1。我們對冷卻塔噪聲的頻譜特性進(jìn)行了分析，結(jié)果見圖2。要是:對冷卻塔噪聲進(jìn)行治理，使之滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，不產(chǎn)生噪聲擾民現(xiàn)象;治理好噪聲的同時，應(yīng)盡量不影響冷卻塔的冷卻效果;治理好噪聲的同時，兼顧改善側(cè)風(fēng)對冷卻塔冷卻效果的不利影響;治理方案應(yīng)切實保證安全要求;應(yīng)使投資控制在合理的范圍內(nèi);應(yīng)急業(yè)主所急，積極回應(yīng)省環(huán)保廳限期治理要求，盡量采用縮短工期的方案。

圖1 冷卻塔周邊設(shè)施布置示意

表1 冷卻塔噪聲現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果

圖2 冷卻塔噪聲的頻譜特性

冷卻塔聲環(huán)境敏感點(diǎn)處在東向和南向;火電廠廠址地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向明顯(見圖3、4)，冷卻塔受側(cè)風(fēng)影響。

圖3 7、8月風(fēng)向玫瑰圖

圖4 9、10月風(fēng)向玫瑰圖

2 噪聲治理原則

逆流式自然通風(fēng)冷卻塔主要是下落的水滴落到集水池時產(chǎn)生的淋水噪聲，噪聲通過冷卻塔下部的進(jìn)風(fēng)口傳出，是塔上部的冷卻水在重力的作用下勢能轉(zhuǎn)化為動能，水滴落到集水池水表面撞擊時，其動能轉(zhuǎn)化為聲能向外傳播。聲能的大小與水滴的降落高度、淋水密度成正比，與塔內(nèi)的向上風(fēng)速成反比。而塔內(nèi)垂直于塔斷面較均衡的、較大的向上風(fēng)速有利于取得較好的冷卻效果，在冷卻塔周邊設(shè)置隔聲屏障等設(shè)施將改變冷卻塔的進(jìn)風(fēng)流態(tài)。但明顯的主導(dǎo)風(fēng)向和較大風(fēng)速對冷卻塔構(gòu)成側(cè)風(fēng)，對冷卻效果會產(chǎn)生不利影響。

綜合各種因素，冷卻塔噪聲的主要治理原則主

3 冷卻塔噪聲治理方案分析與比較

3.1 冷卻塔噪聲治理方案分析

目前，國內(nèi)外大型逆流通風(fēng)冷卻塔噪聲治理措施主要有三類:隔聲屏障方案、吸隔聲屏障方案和集水池消聲方案。各措施技術(shù)特點(diǎn)如下:

(1)隔聲屏障方案。在冷卻塔與聲環(huán)境敏感點(diǎn)之間設(shè)置隔聲屏障等方式，阻隔噪聲的對外傳播從而降低噪聲對外的危害。此方案隔聲效果好，但位置設(shè)置不合適將嚴(yán)重?fù)躏L(fēng)，影響冷卻塔的冷卻效果。實際工程中有單隔聲屏布置方案和多隔聲屏組合布置方案，后者既滿足隔聲要求，又對通風(fēng)效果影響較小，但占地范圍較大。

(2)吸聲方案。在冷卻塔附近設(shè)置能通過氣流又能吸聲的消聲器方式，吸收噪聲能量，使之對外聲環(huán)境敏感點(diǎn)不造成影響。此方式擋風(fēng)較小，甚至有防側(cè)風(fēng)不利影響效果，但消聲效果沒有隔聲效果顯著，而且投資較高。

(3)消聲方案。在冷卻塔水池內(nèi)設(shè)置填料，使落下的水滴滴到填料表面消能而消聲的方式。此方案投資最少，消聲效果很好，但可能因填料破碎脫落或滋生微生物，導(dǎo)致相關(guān)異物產(chǎn)生并吸入凝汽器而造成設(shè)備危害，影響發(fā)電而很少使用。

3.2 方案比較與選擇

針對冷卻塔噪聲特點(diǎn)、聲環(huán)境敏感對象分布和現(xiàn)場條件，我們共設(shè)計了五種方案，分別對各方案進(jìn)行了降噪效果和冷卻效果的綜合比較，主要比較分析結(jié)果詳見表2。

3.2.1 噪聲防治效果比較

采用德國Datakustik噪聲預(yù)測軟件CadnaA模擬計算了各方案噪聲防治效果，從軟件模擬得到:方案一、方案二和方案五均能達(dá)到預(yù)期降噪效果，在冷卻塔周邊的聲環(huán)境敏感點(diǎn)的噪聲值不超標(biāo)，另外兩個方案有超標(biāo)現(xiàn)象。方案一采用下消聲器，上隔聲屏措施，冷卻塔示意見圖5。

表2 冷卻塔噪聲五種治理方案比較分析

圖5 冷卻塔立面示意

3.2.2 方案對冷卻效果的影響比較

我們采用美國ANSYS公司的FLUENT軟件分析計算了在全年最不利月份(7月)的氣象條件下，對各治理方案對冷卻塔冷卻效果的影響(表3)。

表3 各方案冷卻效果的比較

從上述各方案比較看，對冷卻效果的影響方案一最優(yōu)，只比噪聲治理前水溫提高0.122℃，而且該方案對不利氣象條件(夏季)側(cè)風(fēng)的不利影響有改善作用。方案二、方案三稍差，但是是可接受的，方案四和方案五使冷卻塔出水水溫上升較大。

3.2.3 施工方案和投資比較

本工程冷卻塔四周有3m環(huán)形道路，聲環(huán)境敏感側(cè)為約12m高邊坡(擋墻+護(hù)坡)，漿砌石擋墻高達(dá)8m，土質(zhì)邊坡高約4m。若采用方案一屏體設(shè)在離水池邊4m處，則可在可直接在塔邊道路處外側(cè)開挖施工，不需作特殊邊坡處理。鋼結(jié)構(gòu)和屏體安裝均可利用塔邊道路設(shè)腳手架施工，施工條件較好，安全可靠，工期較短。若采用方案二屏體設(shè)在離水池邊8m處，在相對不穩(wěn)定土質(zhì)邊坡上，為設(shè)施工平臺需要對現(xiàn)有不太穩(wěn)定擋墻和高邊坡進(jìn)行加固處理。需分段拆除現(xiàn)有漿砌石擋土墻，采用扶壁式鋼筋混凝土擋墻，其高度平均設(shè)為10m，擋土墻地基采用毛石混凝土換填處理，在填高的邊坡上設(shè)施工安裝平臺。施工難度較大，土建工作量大，對安全掌控要求高，施工工期較長。

對上述兩方案投資估算結(jié)果表明，方案一為1031萬元，方案二為1318萬元。經(jīng)綜合考慮，本工程推薦采用方案一。

4 結(jié)語

火電廠大型冷卻塔噪聲治理應(yīng)根據(jù)工程條件綜合考慮隔聲降噪、對冷卻效果的影響、投資和施工安全等眾多因素，特別應(yīng)重視吸隔聲屏障對側(cè)風(fēng)不利影響的優(yōu)化研究，在做好噪聲治理的同時，取得綜合的效益。

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