燃?xì)怆姀S直接空冷機(jī)組噪聲治理及預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

郭欣

（山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西太原030001）

燃?xì)怆姀S直接空冷機(jī)組噪聲治理及預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

郭欣

（山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西太原030001）

闡述了燃?xì)怆姀S噪聲的主要來源，結(jié)合山西省某采用直接空冷機(jī)組的燃?xì)怆姀S的工程實(shí)例，提出了采用直接空冷機(jī)組的燃?xì)怆姀S噪聲治理的措施，針對(duì)直接空冷系統(tǒng)提出了在直接空冷風(fēng)機(jī)下部裝設(shè)導(dǎo)流消音裝置和擋風(fēng)墻內(nèi)裝設(shè)消音板的噪聲控制技術(shù)，并利用噪聲預(yù)測(cè)軟件對(duì)燃?xì)怆姀S全廠噪聲進(jìn)行了預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。

燃?xì)怆姀S；直接空冷；噪聲治理；噪聲預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

0 引言

嘉節(jié)燃?xì)鉄犭婍?xiàng)目為國內(nèi)首個(gè)將直接空冷系統(tǒng)應(yīng)用于燃?xì)怆姀S的項(xiàng)目，本項(xiàng)目地處太原市中心，擬選廠址東隔排洪渠與嘉節(jié)村相望，東距嘉節(jié)村70～90m；廠址規(guī)劃場(chǎng)地北邊緣距嘉節(jié)村小學(xué)操場(chǎng)圍墻22～77m，距小學(xué)教學(xué)樓最近的距離為106m；規(guī)劃場(chǎng)地以北約270m為高層住宅小區(qū)。社會(huì)環(huán)境對(duì)電廠廠界噪聲的達(dá)標(biāo)要求和電廠對(duì)環(huán)境噪聲的影響程度都十分關(guān)注。如果整個(gè)電廠的噪聲控制不當(dāng)，不但會(huì)造成廠界噪聲超標(biāo)，更重要的是會(huì)發(fā)生噪聲擾民現(xiàn)象，因而難免發(fā)生噪聲環(huán)境糾紛事件。因此，燃?xì)怆姀S的噪聲控制是一個(gè)難點(diǎn)，也是燃?xì)怆姀S設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，同樣也是燃?xì)怆姀S能否建設(shè)成一個(gè)真正民生工程的重要指標(biāo)。

1 直接空冷系統(tǒng)燃?xì)怆姀S的主要噪聲源

燃?xì)怆姀S的主要噪聲源包括：主廠房內(nèi)的大型設(shè)備，如蒸汽輪機(jī)、汽機(jī)發(fā)電機(jī)、燃機(jī)發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、空壓機(jī)、各類水泵；鍋爐各排汽、燃機(jī)進(jìn)氣；主廠房外其他大型設(shè)備如空冷凝汽器風(fēng)機(jī)組、蒸發(fā)冷卻器風(fēng)機(jī)、變壓器等[1]。

2 直接空冷系統(tǒng)燃?xì)怆姀S的噪聲治理

聲音是由物體振動(dòng)而產(chǎn)生的，物體振動(dòng)產(chǎn)生的聲能，通過周圍機(jī)制向外界傳播，并且被感受目標(biāo)所接受。在聲學(xué)中，把聲源、介質(zhì)、接收器稱為聲音的三要素。

一般設(shè)計(jì)上應(yīng)主要從聲源和傳播途徑上采取控制噪聲的措施，以使環(huán)境噪聲達(dá)到規(guī)定要求。而從敏感目標(biāo)即受體上采取免受噪聲影響的措施（如敏感目標(biāo)安裝隔聲門窗或隔聲通風(fēng)窗）只是不得已的選擇。

2.1 設(shè)備選型的噪聲控制

噪聲控制設(shè)計(jì)首先從設(shè)備選型入手，即聲源上控制噪聲。設(shè)備選型是噪聲控制的重要環(huán)節(jié)，在設(shè)備招標(biāo)中應(yīng)要求設(shè)備制造廠家對(duì)高噪聲設(shè)備采取減噪措施，如對(duì)高噪聲設(shè)備采取必要的消聲、隔聲措施，以達(dá)到降低設(shè)備噪聲水平的目的。

2.2 直接空冷凝汽器噪聲控制

2.2.1 布置形式

通過將直接空冷系統(tǒng)布置為小直徑、多單元形式，使單個(gè)風(fēng)機(jī)組噪聲降低，以減小整個(gè)風(fēng)機(jī)群的噪聲水平。

國外有多臺(tái)聯(lián)合循環(huán)電站采用直接空冷的機(jī)組已投運(yùn)，如英國瑞·豪斯（Rye House）電廠、英國彼得伯勒（Peterborough）電廠、比利時(shí)布魯吉（Brugge）電廠、美國米軟特（Mirant）電廠等，這些電廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行為國內(nèi)聯(lián)合循環(huán)電站采用直接空冷系統(tǒng)提供了可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)，也為城市區(qū)域建設(shè)直接空冷系統(tǒng)用于聯(lián)合循環(huán)電站的噪聲控制提供了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。

2.2.2 風(fēng)機(jī)組低噪音控制

2.2.2.1 優(yōu)化葉片的流線和寬度

理想的葉片流線可使空氣流經(jīng)葉片時(shí)盡可能保持層流狀態(tài)；合理的葉片寬度可使同性能、同功耗下得到較小的葉片不同截面的圓周線速度，從而降低風(fēng)機(jī)噪聲。

選擇符合風(fēng)機(jī)特性的風(fēng)筒入口的空氣流入射角，以盡可能使風(fēng)筒入口處的空氣流態(tài)處在層流狀態(tài)；提高風(fēng)筒和葉片的光潔度。

目前，應(yīng)用于直接空冷系統(tǒng)的國內(nèi)外寬葉型風(fēng)機(jī)的噪聲的標(biāo)準(zhǔn)聲壓級(jí)均可達(dá)到70 dB（A）以下，如國外的Howden、Cofimco和國內(nèi)保定惠陽螺旋槳廠、申海集團(tuán)公司等廠家生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)。

2.2.2.2 齒輪箱噪聲控制

齒輪箱降低噪聲的措施，可以通過采用密閉箱體使傘齒輪（即錐形齒輪，用于相交軸之間的傳動(dòng)）之間的傳動(dòng)機(jī)械噪聲降至最低；通過采用先進(jìn)技術(shù)制造的傘齒輪和軸承表面光潔的齒輪箱等措施降低噪聲。

2.2.2.3 電機(jī)噪聲控制

電機(jī)產(chǎn)生的噪聲原因主要有電磁噪聲、機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲。

電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組中存在著主波磁勢(shì)與各次諧波磁勢(shì)，它們相互作用可以產(chǎn)生一系列的力波，而極對(duì)數(shù)越多，該力波越小，噪聲越低。

機(jī)械噪聲包括軸承噪聲、因轉(zhuǎn)子不平衡而產(chǎn)生的噪聲及裝配偏心而引起的噪聲。在很多情況下，機(jī)械噪聲往往成為電機(jī)噪聲的主角。可以通過招標(biāo)選擇質(zhì)量較好的低噪聲電機(jī)。

電機(jī)的空氣動(dòng)力噪聲是由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子及隨軸一起旋轉(zhuǎn)的冷卻風(fēng)扇造成空氣的流動(dòng)與變化所產(chǎn)生的。流動(dòng)愈快、變化愈劇烈，則噪聲越大。選擇極對(duì)數(shù)多的電機(jī)其轉(zhuǎn)速越低，其產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲越低。

在電機(jī)外設(shè)置消音罩可減少電機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲。

2.2.3 空冷平臺(tái)下部地面狀況

聲波是可以反射的，置于空冷平臺(tái)上、垂直地面的風(fēng)機(jī)組產(chǎn)生的聲波會(huì)向四周發(fā)散，其中很重要的一個(gè)方向是朝向地面的發(fā)散。若地面狀況有利于聲波反射，則增加了周圍的噪聲，風(fēng)機(jī)組發(fā)散向四周的聲波將獲得增強(qiáng)。若將平臺(tái)下部地面設(shè)置為減弱噪聲反射的地面，則噪聲傳播可得到抑制。

2.2.4 擋風(fēng)墻內(nèi)設(shè)消音板

平臺(tái)上的聲波向上傳播過程中會(huì)“越過”擋風(fēng)墻聲屏障傳至遠(yuǎn)方，通過對(duì)擋風(fēng)墻的改造設(shè)計(jì)可以弱化聲波的傳播影響。擋風(fēng)墻內(nèi)側(cè)設(shè)置鋁合金多孔吸音板[2]，起到了減弱噪聲的效果。

2.2.5 在空冷風(fēng)機(jī)下部加裝導(dǎo)流消音器

空冷凝汽器的噪聲主要由流體力學(xué)聲、機(jī)械噪聲和電磁噪聲組成，由空冷凝汽器機(jī)構(gòu)所致，在聲能傳播中有一定的指向性，在空冷凝汽器平臺(tái)上部有散熱器，可以對(duì)噪聲起到一定的阻聲和消聲作用，空冷凝汽器平臺(tái)擋風(fēng)墻加消音裝置后，也起到了較好的隔聲和消聲作用。因此，空冷凝汽器平臺(tái)噪聲有一定的向下指向性，在空冷風(fēng)機(jī)下部加裝導(dǎo)流消音裝置，一方面可以降低氣流產(chǎn)生的噪聲，一方面可以起到消聲、隔聲效果。效果的好壞，取決于導(dǎo)流消音裝置型式，一般講，導(dǎo)流消音裝置長度越長效果越好，孔徑越小效果越好，效果好則阻力大。鑒于國內(nèi)尚沒有針對(duì)直接空冷系統(tǒng)的噪聲治理實(shí)例，在工程應(yīng)用時(shí)，需要根據(jù)消聲的要求，進(jìn)行數(shù)模研究和實(shí)物研究，做到既能滿足噪聲治理要求，又能滿足工程基本要求。

2.3 主機(jī)設(shè)備降噪措施

蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)均安裝在主廠房內(nèi)，采用隔音罩以減少振動(dòng)噪聲的傳播。根據(jù)廠房內(nèi)混響場(chǎng)計(jì)算，廠房內(nèi)距墻1 m處聲壓級(jí)為80～85 dB（A）。經(jīng)過計(jì)算，為保證廠界噪聲達(dá)標(biāo)，廠房的隔聲量應(yīng)為30～35 dB（A）。為了提高廠房的隔聲量和防止機(jī)組振動(dòng)引起廠房墻體產(chǎn)生固體聲對(duì)周圍環(huán)境的影響，因此在廠房設(shè)計(jì)時(shí)采用鋼結(jié)構(gòu)，墻體可采取下述隔聲方案：采用三層鋼板，板中間夾巖棉。主廠房選用隔聲量≥40 dB（A）的隔聲門窗，屋頂同時(shí)考慮室內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng)和隔聲的需要采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以確保廠房外1m處聲壓級(jí)可控制在50 dB（A）。

兩個(gè)燃機(jī)進(jìn)氣口安裝專用大風(fēng)量阻性片式消聲器[3]，降噪效果30 dB（A），且還在吸風(fēng)口周邊設(shè)置高度、厚度足夠的隔、吸聲屏障。

水平煙道和余熱鍋爐外表面采用內(nèi)側(cè)附有阻尼和吸聲隔熱材料的隔聲結(jié)構(gòu)封閉，并對(duì)余熱鍋爐及煙囪進(jìn)一步采用隔聲廠房封閉，以確保廠房外1m處聲壓級(jí)控制在50 dB（A）。

在余熱鍋爐排氣放空的排氣口安裝壓力放空消聲器，降噪效果45 dB（A）。

2.4 調(diào)壓站降噪措施

調(diào)壓站燃?xì)夥派⒐艿涝O(shè)置消音器，噪聲控制在65～75 dB（A）。增壓機(jī)布置在調(diào)壓站內(nèi)，并安裝隔音罩以減少振動(dòng)噪聲的傳播。

2.5 輔助生產(chǎn)設(shè)施降噪措施

給水泵房、熱網(wǎng)站、空壓機(jī)房、啟動(dòng)鍋爐房、化學(xué)水車間均采用隔聲廠房封閉，室外1m處聲壓級(jí)可控制在50 dB（A）。

2.6 主變壓器降噪措施

采用低噪音主變壓器，且采用半封閉隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu)，降噪效果為20 dB（A）。

2.7 輔機(jī)機(jī)力通風(fēng)冷卻塔降噪措施

輔機(jī)冷卻系統(tǒng)采用干式蒸發(fā)器機(jī)力通風(fēng)冷卻塔，蒸發(fā)冷卻器風(fēng)機(jī)采用低噪音風(fēng)機(jī)，蒸發(fā)冷卻器進(jìn)風(fēng)口加百葉窗，在蒸發(fā)冷卻器四周設(shè)置隔音墻。

2.8 綠化和優(yōu)化總平面

加強(qiáng)廠區(qū)綠化，可起到消聲防噪、防塵、固塵、凈化空氣、美化環(huán)境的綜合作用。

合理規(guī)劃總平面布局，將生產(chǎn)區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)分開布置，使高噪聲設(shè)備盡可能遠(yuǎn)離噪聲敏感區(qū)，也可起到消聲防噪的作用。

2.9 采取措施后設(shè)備噪聲水平

采取上述措施后，嘉節(jié)燃?xì)鉄犭婍?xiàng)目中主要設(shè)備的噪聲水平見表1。

3 環(huán)境影響預(yù)測(cè)分析

3.1 預(yù)測(cè)模式

嘉節(jié)燃?xì)鉄犭婍?xiàng)目設(shè)備運(yùn)行噪聲影響預(yù)測(cè)采用德國Soundplan計(jì)算機(jī)輔助軟件。

Soundplan軟件采用的方法是幾何聲學(xué)模擬方法中的聲線追蹤法和鏡像虛聲源法。Soundplan軟件中室外聲場(chǎng)的模擬是基于ISO9613—1:1993《聲學(xué)戶外聲傳播衰減第1部分：大氣聲吸收的計(jì)算方法》和ISO9613—2《聲學(xué)戶外聲傳播衰減第2部分：一般計(jì)算方法》來完成的，而且我國已將此標(biāo)準(zhǔn)等效為國家標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T1724.1—2000和GB/T17247.2—1998。因此Soundplan軟件中室外聲場(chǎng)模擬計(jì)算和我國標(biāo)準(zhǔn)中的聲波傳播計(jì)算方法是完全一致的。

3.2 環(huán)境影響評(píng)價(jià)批復(fù)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)保部門為本項(xiàng)目批復(fù)的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為：電廠北側(cè)、東側(cè)廠界達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348—2008）2類標(biāo)準(zhǔn)即晝間60 dB（A）、夜間50 dB（A）；南側(cè)、西側(cè)廠界達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348—2008）4類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)即晝間70 dB（A）、夜間55 dB（A），敏感點(diǎn)（廠址北側(cè)的嘉節(jié)小學(xué)和東側(cè)的嘉節(jié)村）達(dá)到《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096—2008）1類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)即晝間55 dB（A）、夜間45 dB（A）。

表1 主要設(shè)備的運(yùn)行噪聲水平

3.3 噪聲影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

嘉節(jié)燃?xì)鉄犭婍?xiàng)目為國內(nèi)首個(gè)將直接空冷系統(tǒng)應(yīng)用到燃?xì)怆姀S的項(xiàng)目，而直接空冷系統(tǒng)由于其設(shè)備噪聲源強(qiáng)且所處位置較高，因此成為全廠噪聲治理的難點(diǎn)和重點(diǎn)。為掌握對(duì)直接空冷系統(tǒng)采取噪聲治理措施前后，電廠對(duì)周邊地區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量的影響狀況，分別對(duì)直接空冷系統(tǒng)未采取噪聲治理措施和采取噪聲治理措施后1.5m高度處的噪聲貢獻(xiàn)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

未對(duì)直接空冷系統(tǒng)采取噪聲治理措施，1.5m預(yù)測(cè)高度處的各向廠界噪聲為：東廠界噪聲42 dB（A）、北廠界噪聲55 dB（A）、西廠界噪聲51 dB（A）、南廠界噪聲60 dB（A）。其中東廠界噪聲均能滿足晝間60 dB（A）、50 dB（A）的要求；北廠界噪聲晝間能滿足60dB（A）的要求，但夜間噪聲超標(biāo)5dB（A）；西廠界噪聲均能滿足晝間70 dB（A）、夜間55 dB（A）的要求；南廠界噪聲晝間能滿足70 dB（A）的要求，但夜間噪聲超標(biāo)5 dB（A）。1.5m預(yù)測(cè)高度處，設(shè)備運(yùn)行噪聲對(duì)附近敏感區(qū)域嘉節(jié)村的影響在43dB（A）以下，對(duì)嘉節(jié)村小學(xué)的影響在48dB（A）以下，對(duì)嘉節(jié)村的噪聲可滿足晝間55 dB（A）、夜間45 dB（A）的要求，對(duì)嘉節(jié)小學(xué)的噪聲晝間能滿足55 dB（A）的要求，但夜間超標(biāo)3 dB（A）。

對(duì)直接空冷系統(tǒng)采取噪聲治理措施后，1.5m預(yù)測(cè)高度處的各向廠界噪聲為：東廠界噪聲42 dB（A）、北廠界噪聲46 dB（A）、西廠界噪聲42 dB（A）、南廠界噪聲53 dB（A）。其中東、北廠界噪聲均能滿足晝間60 dB（A）、夜間50 dB（A）的要求，西、南廠界噪聲均能滿足晝間70 dB（A）、夜間55 dB（A）的要求。1.5m預(yù)測(cè)高度處，設(shè)備運(yùn)行噪聲對(duì)附近敏感區(qū)域嘉節(jié)村的影響在40 dB（A）以下，對(duì)嘉節(jié)村小學(xué)的影響在43 dB（A）以下，敏感區(qū)的噪聲均可滿足晝間55 dB（A）、夜間45 dB（A）的要求。

4 結(jié)論和建議

近年來，隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，國家鼓勵(lì)和支持利用清潔能源發(fā)電，為響應(yīng)國家能源政策，今后在北方缺水地區(qū)將會(huì)建設(shè)一大批采用直接空冷系統(tǒng)的燃?xì)怆姀S。由于直接空冷系統(tǒng)噪聲源高、頻率低，控制燃?xì)怆姀S噪聲的難度將更高。

本文分別從聲源和傳播途徑兩個(gè)方面提出了燃?xì)怆姀S的噪聲治理措施，特別針對(duì)直接空冷系統(tǒng)提出了在直接空冷風(fēng)機(jī)下部裝設(shè)導(dǎo)流消音裝置和擋風(fēng)墻內(nèi)裝設(shè)消音板的噪聲控制技術(shù)。在采取噪聲治理措施后，經(jīng)噪聲預(yù)測(cè)分析可知，嘉節(jié)燃?xì)鉄犭婍?xiàng)目的廠界噪聲和敏感點(diǎn)噪聲均能滿足環(huán)評(píng)所批復(fù)的噪聲限值要求，為采用直接空冷系統(tǒng)的燃?xì)怆姀S噪聲治理提供了重要的技術(shù)支持。

鑒于國內(nèi)尚沒有針對(duì)直接空冷系統(tǒng)的噪聲治理實(shí)例，在工程應(yīng)用時(shí)，需要根據(jù)消聲的要求，對(duì)導(dǎo)流消音裝置進(jìn)行數(shù)模研究和實(shí)物研究，做到既能滿足噪聲治理要求，又能滿足工程基本要求。

［1］李培英.燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)電廠噪聲治理探討［J］.電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2003（1）：64-68.

［2］雷平和.600MW機(jī)組直接空冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)群噪聲問題［J］.中國電力，2004（37）：60-62.

［3］何語平.大型燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電工程的噪聲控制［J］.中國電力，2001（34）：17-21.

Noise Control and Forecast Evaluation of Direct Air-cooling Unit in Gas-fired Power Plant

GUO Xin
（Shanxi Electric Power Exp loration&Design Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

The sourcesof thenoiseaboutgasplantswereelaborated.Based on theoperatingsituation ofagas-fired plantwith direct air-cooling unit，somemethodswere put forward for noise control of the gas plantswith directair-cooling unit，and itwas proposed to install flow guide sound arrester under air-cooling fan and to install noise reduction plate inside the wind-break wall.What ismore，noise-forecastsoftwarewasadopted to forecastand evaluate the noise ofgas-fired plants.

gas-fired plants；directair-cooling；noise control；noise forecastand evaluation

TB535

B

1671-0320（2014）01-0065-04

2013-08-18，

2013-10-09

郭欣（1981-），女，山西介休人，2003年畢業(yè)于華北電力大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，工程師，從事電力環(huán)保工作。