冷卻塔聲源降噪技術(shù)在電廠的應(yīng)用

金康華，居國(guó)騰(浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司，浙江 紹興 312073)

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冷卻塔聲源降噪技術(shù)在電廠的應(yīng)用

金康華，居國(guó)騰
(浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司，浙江 紹興 312073)

摘要：通過對(duì)某電廠5500 m2逆流式自然通風(fēng)冷卻塔的噪聲特點(diǎn)和頻譜分析，以聲源降噪設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，提出了一種冷卻塔噪聲治理的新辦法。

關(guān)鍵詞：冷卻塔；聲源降噪技術(shù)；應(yīng)用。

1　概述

我國(guó)基于實(shí)施環(huán)境保護(hù)基本國(guó)策和電力可持續(xù)發(fā)展的需要，提出了今后較長(zhǎng)時(shí)間火電廠環(huán)境保護(hù)的相應(yīng)目標(biāo)。噪聲控制是其中的一項(xiàng)重要目標(biāo)，要求城市(城郊)居民區(qū)附近電廠廠界噪聲達(dá)到現(xiàn)行GB12348 - 2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

本文以某電廠5500 m2逆流式自然通風(fēng)冷卻塔噪聲治理相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從聲源控制的角度出發(fā)，通過分析和選擇降噪聲設(shè)備，提出了冷卻塔降低噪聲的辦法與措施。

2　冷卻塔的噪聲及治理目標(biāo)

2.1聲源特性

冷卻塔噪聲主要源于冷卻塔水池水面，塔內(nèi)冷卻水下落對(duì)池水的大面積連續(xù)性直接撞擊產(chǎn)生機(jī)械穩(wěn)態(tài)噪聲，落水撞擊瞬時(shí)速度達(dá)7～8 m/s，是機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲、電磁噪聲之外的一種特殊噪聲。

表1為2013年8月15日某電廠在雙塔三泵兩機(jī)運(yùn)行工況下，采用AWA6228型多功能聲級(jí)計(jì)實(shí)測(cè)其#1冷卻塔噪聲頻譜和聲級(jí)的數(shù)據(jù)。測(cè)點(diǎn)位置：D1 - D8測(cè)點(diǎn)距冷卻塔進(jìn)風(fēng)口底部1 m，高1.5 m沿冷卻塔周邊均布；D9測(cè)點(diǎn)距塔邊50 m，高1.5 m的廠界控制點(diǎn)；D10測(cè)點(diǎn)離塔邊25 m，高1.5 m。

表1　#1冷卻塔實(shí)測(cè)噪聲頻譜和聲級(jí)

續(xù)表1

根據(jù)表1中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，其噪聲聲級(jí)達(dá)83～84 dB(A)；頻譜特征以500～4000(Hz)的中、高頻成分為主，并以空氣為介質(zhì)向外以340 m/s速度傳播，隨著傳播距離的增加，約有3 dB(A)/10 m的梯度逐漸衰減。

2.2治理目標(biāo)

冷卻塔噪聲的治理目標(biāo)是將受聲點(diǎn)噪聲強(qiáng)度控制在當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。具體說，對(duì)于冷卻塔周圍區(qū)域，受聲點(diǎn)的噪聲強(qiáng)度可參照《國(guó)家二類混合區(qū)或三類工業(yè)集中區(qū)的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》控制。由于冷卻塔的噪聲屬于連續(xù)均衡、不分晝夜的穩(wěn)態(tài)噪聲，因而受聲點(diǎn)的噪聲強(qiáng)度控制一般應(yīng)以夜晚時(shí)段的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，這樣位于上述區(qū)域的受聲點(diǎn)的噪聲強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)分別為50 dB(A)及55 dB(A)。然而對(duì)于夜晚無人區(qū)域的受聲點(diǎn)，其噪聲強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)放寬，一般可以白天的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，也就是以夜晚時(shí)段的噪聲標(biāo)準(zhǔn)放寬10 dB，即控制標(biāo)準(zhǔn)分別為60 dB(A)及65 dB(A)。

電廠大型冷卻塔的噪聲屬于中高頻、高強(qiáng)、穩(wěn)態(tài)噪聲，來源于塔中相當(dāng)于暴雨強(qiáng)度數(shù)十倍的高密度落水對(duì)池水的大面積連續(xù)性直接撞擊。由于其聲源龐大、聲功率級(jí)強(qiáng)，頻帶寬、中低頻衰減小、傳播距離遠(yuǎn)，對(duì)周圍環(huán)境的影響力度及影響范圍都比較大。國(guó)內(nèi)大多數(shù)電廠位于遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的地區(qū)，周圍人口少，噪聲的危害也許并不顯得特別突出。但仍有部分電廠或熱電廠建在人口集中的地區(qū)，其冷卻塔噪聲對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響較大，不能滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求。以某電廠廠界噪聲控制點(diǎn)D9為例，其受聲點(diǎn)噪聲強(qiáng)度超出了當(dāng)?shù)丨h(huán)境的噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)。

3　噪聲控制的常用方法

3.1治理的基本途徑

針對(duì)噪聲的發(fā)生機(jī)理、傳播方式可以把治理冷卻塔噪聲的基本途徑歸結(jié)為塔內(nèi)的聲源治理、塔外傳聲途徑上的聲波阻隔(隔聲)及聲波吸收(沿程在減)等三種方式。

3.2治理方法

根據(jù)噪聲控制的基本原理可以采用多種具體的噪聲治理方法。其中針對(duì)塔外傳聲途徑的聲波阻隔技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外常用的噪聲治理方法。主要有隔聲屏障法和消聲導(dǎo)流片法。

隔聲屏障一般安裝在距冷卻塔進(jìn)風(fēng)口大于冷卻塔進(jìn)風(fēng)口高度2倍的位置，屏障高度大于冷卻塔進(jìn)風(fēng)口高度，還要求受聲點(diǎn)(如廠界控制點(diǎn)和敏感點(diǎn))最好在地勢(shì)較低位置，在聲屏障的聲影區(qū)內(nèi)有較好的降噪效果，降噪量一般不超過15 dB(A)。對(duì)通風(fēng)影響不大，但對(duì)遠(yuǎn)處敏感點(diǎn)降噪效果較差，屬定向局部降噪工程措施，對(duì)聲屏障結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求高，占地面積較大。

消聲導(dǎo)流片一般局部安裝在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口，通過其吸聲作用，來減少冷卻塔噪聲對(duì)外界的影響。降噪量可以達(dá)到20 dB(A)以上。當(dāng)降噪量要求超過20 dB(A)時(shí)，它是較為可行的方法。由于該裝置減小了冷卻塔進(jìn)風(fēng)口的通風(fēng)面積，會(huì)不同程度地導(dǎo)致冷卻塔的冷卻效率下降，出塔水溫提高，不利于節(jié)能。

為了消除以上不利因素，采用著眼于塔內(nèi)聲源的治理技術(shù)無疑是一種治本冷卻塔降噪辦法，尤其對(duì)于缺乏塔外治理空間條件的電廠更具有應(yīng)用價(jià)值。

3.3塔內(nèi)聲源治理降噪原理

在冷卻塔內(nèi)落水直接撞擊水面之前，將落水先在斜面上以無聲擦貼的接觸形式實(shí)現(xiàn)緩沖消能減速。它隔斷了冷卻塔落水對(duì)水面的直接沖擊，經(jīng)無聲擦貼、粘滯減速，挑流分離、疏散灑落等消能形式的過渡，取得消減落水沖擊噪聲的治理效果，是針對(duì)塔內(nèi)聲源降噪治理的新技術(shù)。

4　落水降噪裝置

為了實(shí)施塔內(nèi)聲源降噪，某電廠安裝使用了落水降噪裝置。該裝置由降噪器、托架以及支撐結(jié)構(gòu)三部分組成。降噪器采用PVC平片熱壓成型粘結(jié)組裝成蜂窩型組管構(gòu)形，組管自上而下由垂面、斜面和曲面三段組合，形成由豎向?qū)攵?、無聲擦貼斜段、粘滯減速斜段、疏散灑落挑流段四個(gè)功能段。

該技術(shù)主要是采用了密集、多種、分段消能的方式，在有限的高度內(nèi)有效地消減水滴下落的沖擊能量，下落水滴在降噪器中經(jīng)過導(dǎo)流、擦貼、滯留、挑流、疏散等分段作用后，落入集水池，達(dá)到消能降噪的目的。圖1為安裝在冷卻塔內(nèi)水面上的DY - I型落水降噪裝置。

圖1　DY-I型落水降噪裝置

采用落水消能技術(shù)一般能降低冷卻塔噪聲8 - 15 dB(A)左右，是一種從聲源處治理有效的降噪新方法。可以選用PVC材料，利用該材料耐疲勞、抗沖擊，耐腐蝕、抗冰凍、抗老化，不易結(jié)垢，自潔性好的材料特性；該降噪裝置安裝簡(jiǎn)便、運(yùn)行可靠、維修容易，不影響冷卻塔的進(jìn)風(fēng)以及冷卻效率。

5　落水降噪裝置應(yīng)用效果

5.1冷卻塔同一測(cè)點(diǎn)降噪效果分析

為了測(cè)試落水降噪裝置安裝后的實(shí)際降噪效果，在電廠#1冷卻塔周圍選定了8個(gè)檢測(cè)點(diǎn)(Z1 - Z8)，其中Z3作為廠界控制點(diǎn)，距塔邊50 m，見圖2。

圖2　#1冷卻塔噪聲檢測(cè)點(diǎn)布置圖

以#1冷卻塔同一測(cè)點(diǎn)(Z5)在安裝降噪裝置前后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例，分析相關(guān)降噪效果，見圖3。

圖3　降噪裝置安裝前、后Z5點(diǎn)的對(duì)比

目前噪聲評(píng)價(jià)主要有A聲級(jí)、等效聲級(jí)、累積百分聲級(jí)等。因A聲級(jí)測(cè)量的結(jié)果與人耳對(duì)聲音的響度感覺相近似，且通常用于評(píng)價(jià)寬頻帶穩(wěn)態(tài)噪聲，因此冷卻塔落水噪聲評(píng)價(jià)選用A聲級(jí)評(píng)價(jià)。一般噪聲測(cè)試儀器都具備A計(jì)權(quán)擋位，可以直接測(cè)量聲級(jí)為A聲級(jí)，也可以由測(cè)得的頻帶聲壓級(jí)計(jì)算出A聲級(jí)，其計(jì)算式為：

式中：LpA為A聲級(jí)， dB(A)； Lpi為第i個(gè)頻帶的聲壓級(jí)，dB；ΔLAi為相應(yīng)頻帶的A計(jì)權(quán)修正值。

根據(jù)圖3數(shù)值比較，落水降噪裝置對(duì)冷卻塔噪聲頻帶中250～8000 Hz的中高頻成分消能作用明顯，而冷卻塔的噪聲頻譜特征是以中高頻為主，因此降噪效果明顯。

5.2冷卻塔不同測(cè)點(diǎn)效果分析

以某電廠#1冷卻塔在安裝落水降噪裝置前后在不同測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)為例，分析相關(guān)降噪效果，以及降噪量存在差異的原因。環(huán)保部門分別于2014年7月14日(安裝前)和10月24 日(安裝后)對(duì)#1冷卻塔周圍選定的8個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行噪聲檢測(cè)，見表2。

表2　#1冷卻塔不同測(cè)點(diǎn)降噪量 dB(A)

由測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知 ：對(duì)#1冷卻塔噪聲治理最大達(dá)到12 dB(A)以上。對(duì)各測(cè)點(diǎn)的效果分析如下：

(1) Z4、Z5測(cè)點(diǎn)背離#2冷卻塔及主機(jī)房，受外界環(huán)境噪聲影響較小，較真實(shí)地反映了落水降噪裝置的降噪效果為12 dB(A)以上。

(2) Z6測(cè)點(diǎn)受主機(jī)房噪聲影響，降噪量略有減少在11～11.5 dB(A)左右。

(3) Z7測(cè)點(diǎn)正對(duì)主機(jī)房受其噪聲影響較大，降噪量在10.6～11.1 dB(A)之間。

(4) Z8測(cè)點(diǎn)緊鄰水泵房，同時(shí)受未治理#2塔的強(qiáng)噪聲的疊加干擾，降噪量在9.3～9.6 dB(A)之間。

(5) Z1、Z2、Z3測(cè)點(diǎn)均沿廠界布置，其中Z1測(cè)點(diǎn)受#2塔干擾疊加降噪量10.4 dB(A)，且距塔邊最近，衰減較少；Z2測(cè)點(diǎn)無疊加干擾，且距塔邊稍遠(yuǎn)，噪聲級(jí)可降至59.9 dB(A)；Z3測(cè)點(diǎn)作為廠界控制點(diǎn)，因距塔邊50 m，經(jīng)衰減后已接近背景噪聲。

由此可以看出，#1冷卻塔在使用落水降噪裝置進(jìn)行噪聲治理后，廠界噪聲已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

綜上所述，冷卻塔噪聲的聲源治理方案效果明顯，但它僅是廠界噪聲治理的一個(gè)重要方面，還必須通過對(duì)廠界其他噪聲聲源點(diǎn)的綜合治理才能真正達(dá)到保護(hù)和改善生活和生態(tài)環(huán)境，保障人體健康的目標(biāo)。該降噪技術(shù)方案在北方地區(qū)冬季有掛冰現(xiàn)象時(shí)，不宜采用，較為適合南方地區(qū)使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝艷紅，黃成群，傅毓赟．火電廠環(huán)境保護(hù)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2008．

[2]李曉蕓，雷應(yīng)奇，龐力平．火電廠環(huán)境管理[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2006．

Application of Noise Reduction Technology in Cooling Tower to Power Plant

JIN Kang-hua, JU Guo-teng
(Zhejiang Zheneng Shaoxing Binhai Thermo Power Co.,Ltd., Shaoxing 312073, China)

Abstract:Based on the noise analysis of characteristics and frequency spectrums in a 5500 m2 Reverse Flow Natural-Ventilation Cooling Tower of Power Plants. By an application example of noise control equipment and technology，A new method for noise control of the cooling tower is proposed.

Key words:cooling tower；technology of noise control；application.

中圖分類號(hào)：TM621

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671-9913(2016)01-0030-03

* 收稿日期：2015-08-19

作者簡(jiǎn)介：金康華(1964-)，男，杭州人，工程師，長(zhǎng)期從事火力發(fā)電廠熱動(dòng)、機(jī)械等技術(shù)管理工作。