化工廠噪聲治理措施研究

胡南，胡偉

（華陸工程科技有限責(zé)任公司 管道室，西安710065）

1 引言

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代化工行業(yè)的快速發(fā)展，化工廠的大型化，噪聲擾民問(wèn)題愈發(fā)突出。因此，如何控制化工廠運(yùn)行過(guò)程中的噪聲問(wèn)題是設(shè)計(jì)及操作人員需要解決的難題。

2 化工企業(yè)噪聲成因分析

2.1 機(jī)械性噪聲

機(jī)械性噪聲是由于機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)部件間的摩擦力、撞擊力或非平衡力，使機(jī)械部件等發(fā)聲體產(chǎn)生無(wú)規(guī)律振動(dòng)而輻射出的噪聲。如發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、離心泵等。還有一類(lèi)是管道振動(dòng)噪聲。如閥門(mén)的快速開(kāi)關(guān)或泵的啟動(dòng)與停止引起的水錘、流速的改變、流體通過(guò)節(jié)流孔時(shí)產(chǎn)生的高壓力降液體等。

2.2 噴射噪聲

噴射噪聲聲源研究表明，在高速氣流從管口噴出后，距離噴射口5～8D（D為管口直徑）的部分噴射出的氣流會(huì)剪切周?chē)目諝獠⑴c之發(fā)生強(qiáng)烈的混合，隨著混合后逐漸向外擴(kuò)散。在這一過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲。

2.3 旋轉(zhuǎn)噪聲及渦流噪聲

旋轉(zhuǎn)噪聲是壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)切割周?chē)鷼怏w介質(zhì)，引起周?chē)鷼怏w壓力脈動(dòng)而形成。葉片在引起氣體壓力脈動(dòng)的同時(shí)會(huì)切割氣流使其在葉片界面產(chǎn)生分裂，形成附面層及旋渦，這些渦流由于空氣本身的黏滯作用，又分裂成許多小渦流，從而擾動(dòng)空氣形成壓縮與稀疏過(guò)程而產(chǎn)生噪聲，輻射出一種非穩(wěn)定的流動(dòng)噪聲，常見(jiàn)于空冷器組。

2.4 電磁噪聲

電磁噪聲主要是由電磁場(chǎng)交替變化而引起的某些機(jī)械部件或空間容積振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。電機(jī)氣隙中存在各種次數(shù)、各種頻率的旋轉(zhuǎn)徑向電磁力波，它們分別作用在定子、轉(zhuǎn)子鐵心上，使定子鐵心和機(jī)座以及轉(zhuǎn)子出現(xiàn)周期性變化的徑向變形，即發(fā)生振動(dòng)。

3 噪聲控制原理

大型化工廠完全消除噪聲源是不切實(shí)際的，因此，工廠噪聲治理往往從傳播途徑入手，在噪聲傳播的過(guò)程中削弱噪聲。

3.1 在空氣傳播的過(guò)程中削弱噪聲

在空氣傳播常采用吸音或者隔音手段削弱噪聲的傳播。吸音指當(dāng)聲音進(jìn)入某種材料時(shí)因黏滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，聲能轉(zhuǎn)化為熱能而導(dǎo)致聲音的消散和吸收。開(kāi)孔材料常被用作吸音材料。常見(jiàn)的有開(kāi)孔發(fā)泡材料、氈類(lèi)制品、礦物棉、紡織材料等。當(dāng)需要處理低頻噪聲時(shí)，經(jīng)常需要采用共振原理做成各種共振吸聲結(jié)構(gòu)。當(dāng)聲波入射聲波投射在吸聲結(jié)構(gòu)上時(shí)，引起振動(dòng)，其振動(dòng)要克服本身的阻尼以及部分結(jié)構(gòu)之間的摩擦，會(huì)使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損。平面波在空間傳播到2種媒質(zhì)的交界面時(shí)，一部分聲波在原媒質(zhì)中產(chǎn)生反射波，另一部分聲波投射到界面另一側(cè)的媒質(zhì)中形成透射波。交界面的材料質(zhì)量越大，隔音性能越好。常見(jiàn)的材料包括重質(zhì)層材料、混凝土、鉛、金屬板、礦物填充的聚合物或乙烯基層材料[1]。

3.2 在固體傳播的過(guò)程中削弱噪聲

聲音通過(guò)固體傳播主要通過(guò)振動(dòng)。減振主要考慮隔振及阻尼。隔振是通過(guò)降低振動(dòng)強(qiáng)度來(lái)減弱固體聲傳播的技術(shù)。振動(dòng)能量常以2種方式向外傳播產(chǎn)生噪聲：一部分直接向空氣輻射；另一部分振動(dòng)能量通過(guò)與其相接觸的固體進(jìn)行傳播。水泥地板、磚石結(jié)構(gòu)等是隔絕空氣聲的良好材料，但對(duì)固體聲幾乎沒(méi)有衰減。通過(guò)選取隔振材料或減振器將噪聲源和其他能高效傳播噪聲的結(jié)構(gòu)或部件分離可以減弱固體傳噪。常見(jiàn)的隔振材料包括發(fā)泡材料、彈簧、橡膠等。

阻尼作用可以衰減沿結(jié)構(gòu)傳遞的振動(dòng)能量，減弱共振頻率附近的振動(dòng)并降低結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)或沖擊引起的振動(dòng)。常見(jiàn)的材料包括厚層材料、瀝青、特殊混合物和覆層材料。

4 化工廠的噪聲治理措施

4.1 隔聲罩的設(shè)置

噪聲污染集中區(qū)域常采用隔聲罩來(lái)減弱噪聲，隔離罩的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是重質(zhì)的，例如，混凝土或厚鋼板等。受限于現(xiàn)場(chǎng)的空間、機(jī)器的維修及隔聲罩的拆裝運(yùn)等因素，隔離罩也多選擇金屬薄板并內(nèi)飾一定厚度的吸聲材料。根據(jù)插入損失的要求，計(jì)算隔聲罩結(jié)構(gòu)的隔聲量，再按實(shí)際情況選用。無(wú)孔實(shí)心結(jié)構(gòu)有經(jīng)驗(yàn)公式[2]可以簡(jiǎn)單地計(jì)算隔聲量。

式中，m為構(gòu)件的綜合面密度，指固定厚度的情況下，單位面積的重量；R為隔聲量，dB。

由式（1）和式（2）可看出面密度越大，其隔聲量越大。當(dāng)罩壁振動(dòng)較大時(shí)，可在金屬板外表面或內(nèi)表面涂一些內(nèi)損耗系數(shù)較大的阻尼材料，如瀝青漿、石棉瀝青漿等。為防止固體傳聲，可在噪聲源下面安裝隔振器或鋪設(shè)隔振材料。在處理噪聲的實(shí)際問(wèn)題中，會(huì)在隔聲罩罩壁上留一定的孔洞。大體積的發(fā)電機(jī)組的噪聲控制常采用全覆蓋一體的箱式隔聲罩。為滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)組的溫控需求，需要搭配強(qiáng)制冷卻設(shè)備和一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高成本的散熱設(shè)備。為減少投資，有文獻(xiàn)記載，通過(guò)在廠房頂部鋪設(shè)吸音材料，音源處設(shè)置隔聲屏障等措施也取得了滿(mǎn)意的效果。如非必要，建議盡量采用開(kāi)放式的隔音手段減少隔音罩的設(shè)置，避免帶來(lái)投資費(fèi)用的增加及檢測(cè)維修的不便[3]。

4.2 管線噪聲控制

化工廠中與管道相關(guān)的噪聲是最主要的噪聲源。管系中的噪聲有閥門(mén)節(jié)流噪聲、氣穴噪聲、水錘聲、機(jī)械振動(dòng)噪聲以及管線作為傳播介質(zhì)將輻射的噪聲。管系噪聲有以下幾種噪聲控制措施：在壓降較大的場(chǎng)合，更換低噪閥門(mén)；設(shè)置限流孔板；合理的控制流速；優(yōu)化管道走向，采用撓性連接[4]；設(shè)置管道隔聲支吊架，增加吸聲內(nèi)襯。由于管網(wǎng)噪聲輻射而形成復(fù)雜的分布式噪聲治理起來(lái)非常困難，單純對(duì)廠區(qū)內(nèi)高噪聲的動(dòng)設(shè)備點(diǎn)聲源治理無(wú)法完全解決環(huán)境噪聲問(wèn)題，也常采用管道包扎式降噪。各層的常規(guī)材料選用如表1所示。

表1 管道包覆材料選用

4.3 安裝消聲器

在化工設(shè)備的排氣管道上安裝消音器可以起到很好的降噪效果。常用的型號(hào)有擴(kuò)散緩沖型消聲器及小孔型消聲器，降噪水平約30～35dB。選型時(shí)需注意，消聲器的排氣能力要與排氣放空相匹配。另外，當(dāng)系統(tǒng)中放空點(diǎn)很多時(shí)，可以在每個(gè)放空點(diǎn)上設(shè)置限流孔板，而在管網(wǎng)中共用一個(gè)消聲器。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在噪聲控制中，綜合運(yùn)用消聲、吸聲、隔聲、隔振等手段限制噪聲的傳播從而使得噪聲排放達(dá)到要求的關(guān)鍵是理解噪聲的傳播機(jī)理。只有從噪聲源頭出發(fā)，在其傳播的路徑上綜合考慮該噪聲的特性，采取合理的措施才能起到好的噪聲治理效果。