某天然氣凈化廠噪聲污染來源及治理

伍從廣 張 良 郭利平

(中國石油西南油氣田川東北作業(yè)分公司)

0 引 言

環(huán)境噪聲是指在工業(yè)生產(chǎn)、建筑施工、交通運輸和社會生活中所產(chǎn)生的干擾周圍生活環(huán)境的聲音。當環(huán)境噪聲超過國家規(guī)定的環(huán)境噪聲排放標準，并干擾他人正常生活、工作和學習時，即為環(huán)境噪聲污染。噪聲污染和水污染、空氣污染、垃圾并列為現(xiàn)代社會的四大公害，噪聲污染會影響人體健康，且易引發(fā)安全事故，控制噪聲不僅是勞動保護、環(huán)境保護的需要，也是影響企業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的一個重要問題[1]。

天然氣凈化裝置由脫硫、脫水、硫磺回收、尾氣處理、公用工程等裝置單元組成，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備眾多，其中大功率運轉(zhuǎn)的鍋爐、機泵、冷卻水塔等設(shè)備會產(chǎn)生較大噪聲。某天然氣凈化廠位于某鄉(xiāng)鎮(zhèn)近郊工業(yè)區(qū)，根據(jù)GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》，聲環(huán)境功能區(qū)為3類[2]，在投運初期噪聲較大，廠界噪聲值不能滿足3類聲環(huán)境功能區(qū)環(huán)境噪聲限值(夜間55 dB(A))的要求。為降低環(huán)境噪聲，將噪聲控制在標準要求的范圍內(nèi)，需尋找到主要噪聲源并分析其特點，從而制定針對性的治理方案。

1 天然氣凈化廠噪聲監(jiān)測

某天然氣凈化廠的噪聲測試在廠區(qū)內(nèi)主要噪聲源、廠界分別進行，測試條件為夜間、天氣晴朗、微風，測量儀器為波蘭BSWA 801型全數(shù)字技術(shù)噪聲和振動測試分析儀，準確度為1級，在有效檢定周期內(nèi)。

廠區(qū)內(nèi)主要噪聲源的噪聲測試按照GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》進行，在穩(wěn)定運行的主要聲源設(shè)備外1 m處，測量1 min等效連續(xù)A聲級，測試結(jié)果如表1所示，噪聲主要來源于風機、機泵、鍋爐、空氣壓縮機等大功率運行設(shè)備。

表1 廠區(qū)內(nèi)主要噪聲源噪聲值 dB(A)

廠界噪聲按照GB 12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》選取典型廠界點進行測試，測試過程中廠內(nèi)各設(shè)備均穩(wěn)定運行，測量1 min等效連續(xù)A聲級，測試結(jié)果如表2所示，廠界噪聲值均超過夜間限值要求。

表2 噪聲治理前廠界噪聲值 dB(A)

2 天然氣凈化廠噪聲來源分析

1)中控室空調(diào)風機機組噪聲

中控室空調(diào)機組露天布置，距離廠南界25 m，噪聲值為95.5 dB(A)。該空調(diào)機組主要以風機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的空氣動力性噪聲為主，噪聲呈中頻特性，是造成廠南界噪聲超標的主要原因。

2)硫磺回收及尾氣處理風機噪聲

硫磺回收單元與尾氣處理單元風機組均為露天布置，距離廠界最近距離為33 m，每組風機由2臺透平風機、1臺離心風機構(gòu)成，噪聲值為95.4～101.7 dB(A)，進、排風口空氣動力性噪聲最強，鏈接風管及排風消聲器出口噪聲值較高，是造成廠西界、廠南界、廠北界噪聲超標的主要原因。

3)污水回注泵及冷卻水循環(huán)泵噪聲

機泵位于廠區(qū)西側(cè)，設(shè)置了遮雨棚，四周無遮擋物，噪聲值分別為90.6，89.5 dB(A)，噪聲以低頻為主，傳播距離遠，是造成廠西界噪聲超標的主要原因。

4)冷卻水塔噪聲

冷卻水塔位于廠區(qū)西側(cè)，進風口噪聲值為81.0 dB(A)，主要為底部進風口的淋水噪聲和頂部排風口的空氣動力性噪聲。排風口噪聲呈中、低頻特性，傳播距離遠，是造成廠北界、廠西界噪聲超標的主要原因。

5)空氮站空氣壓縮機噪聲

空氮站位于廠區(qū)東北角，只有上部遮雨棚，四周無遮擋，主要聲源為空壓機運轉(zhuǎn)聲音，空壓機機罩噪聲值為82.5 dB(A)、空壓機機罩進風口噪聲值為92.5 dB(A)，聲源距離廠界最近距離為11 m，是造成廠東界、廠北界噪聲超標的主要原因。

6)鍋爐房噪聲

鍋爐房位于廠區(qū)東側(cè)，主要噪聲源是鍋爐給水泵、鍋爐及鍋爐風機，噪聲值分別為96.2，79.1，92.0 dB(A)，所有噪聲源均布置在封閉式廠房內(nèi)，設(shè)備噪聲呈中、低頻特性，特別在低頻部分有明顯峰值，傳播距離遠，是造成廠東界噪聲超標的主要原因。

綜合以上分析可知，造成廠界噪聲超標的主要是中、低頻噪聲，中、低頻噪聲遞減慢、聲波較長，能輕易穿越障礙物、長距離奔襲和穿墻透壁直入人耳。

3 天然氣凈化廠噪聲治理

3.1 噪聲控制方法及現(xiàn)狀

噪聲治理是依據(jù)聲學理論和實際情況，綜合利用各種噪聲治理技術(shù)，切斷噪聲傳播途徑和控制噪聲源，從而抑制噪聲的產(chǎn)生、傳播及接收，將噪聲控制在允許范圍[3]。

一般來說，噪聲控制措施有3種[4]。

1)從聲源處進行控制

通過對聲源發(fā)聲機理和機器設(shè)備運行功能的深入研究，研制新型低噪聲設(shè)備、改進生產(chǎn)工藝，同時加強行政管理，這種方法被稱為積極主動治理或有源噪聲控制。

2)從傳播途徑進行控制

聲傳播途徑中的控制是常用的降噪手段，在噪聲傳遞的路徑上，設(shè)置障礙以阻止聲波傳播，設(shè)置吸聲材料增加聲能損耗，通過反射、折射改變聲波傳播方向，這種方法被稱為消極被動治理或無源噪聲控制。

3)在接收者身上采取隔離措施，采用護耳罩、耳塞等減少噪聲對接收者的危害。

以上3種噪聲控制措施中，最常用的是從傳播途徑進行控制，包括消聲、吸聲、隔聲、隔振與阻尼減振等方法。消聲是指在噪聲傳播途徑上加裝各種類型的消聲器，這種方法對于空氣動力性噪聲治理最有效，常用的消聲器型號有擴散緩沖型消聲器及小孔型消聲器，降噪水平約 30～35 dB(A)。吸聲是指當聲音進入某種材料時因黏滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，聲能轉(zhuǎn)化為熱能而導(dǎo)致聲音的消散和吸收，采用吸聲材料、吸聲結(jié)構(gòu)降低反射引起的混響聲，從而達到控制噪聲的目的，常見材料包括金屬板、礦物填充的聚合物、乙烯基層材料等。隔聲是指在噪聲傳播途徑上設(shè)置隔聲罩、隔聲室、隔聲屏、隔聲棚、隔聲門、隔聲窗等，隔離罩多選擇金屬薄板并內(nèi)飾一定厚度的吸聲材料。隔振與減振是指通過利用隔振元件、阻尼器等降低固體聲源的振動強度，從而減弱固體聲源因振動產(chǎn)生的噪聲，常見材料包括發(fā)泡材料、彈簧、橡膠等[5]。

從聲源處進行控制雖然在理論上可行，但在實際問題處理中要考慮各種存在的因素，其中最主要的是技術(shù)和經(jīng)費因素。對低噪聲設(shè)備的研制和高噪聲設(shè)備的改造或更換均需要在技術(shù)和經(jīng)濟上進行較大投資，故在實際操作中存在一定難度。在接收者身上采取隔離措施雖然經(jīng)濟和容易，但實為最被動和消極的噪聲控制措施，由于護耳罩、耳塞等的降噪功能有限，往往不能對接收者起到有效的保護作用，因此這種措施并不是噪聲控制的常規(guī)途徑。

3.2 天然氣凈化廠噪聲治理

近年來，在噪聲治理過程中常使用噪聲控制分析軟件輔助制定降噪方案，目前廣泛使用的SoundPLAN軟件是一款包括墻優(yōu)化設(shè)計、成本核算、工廠內(nèi)外噪聲評估、空氣污染評估等的集成軟件[6]。

某天然氣凈化廠利用SoundPLAN軟件，通過輸入廠內(nèi)各主要聲源噪聲類型、噪聲值、廠區(qū)和周邊地勢圖對廠界噪聲進行聲場模擬(圖1)，并分析計算各聲源對廠界噪聲超標的最大貢獻值及需降噪量(表3)，再結(jié)合聲源現(xiàn)場情況，對各聲源點制定了針對性的噪聲治理方案。

圖1 噪聲治理前廠界聲場模擬

表3 各聲源對廠界噪聲超標的最大貢獻值 dB(A)

1)中控室空調(diào)風機機組

噪聲治理方案為對機組設(shè)置隔聲罩、在機組進出風口設(shè)置消聲器、在隔聲罩上設(shè)置供檢維修進出并配置帶推扛鎖的隔聲門。隔聲罩設(shè)計隔聲量為25 dB(A)，機組進風消聲器設(shè)計為長15 m、高1.5 m、寬3 m(預(yù)留0.7 m檢修通道)、消聲量20 dB(A)、阻力損失系數(shù)0.82，機組排風消聲器設(shè)計為長15 m、高2.5 m、寬2 m、消聲量20 dB(A)、阻力損失系數(shù)0.82。設(shè)計模型見圖2。

圖2 中控室空調(diào)風機機組降噪設(shè)計模型

2)硫磺回收及尾氣處理風機

硫磺回收與尾氣處理單元風機是廠內(nèi)高噪聲設(shè)備。噪聲治理方案為利用部分現(xiàn)場原有鋼結(jié)構(gòu)對風機設(shè)置可拆卸式隔聲罩，隔聲罩墻體由輕鋼結(jié)構(gòu)與可拆卸模塊組成，墻體上安裝通道式進氣消聲器，隔聲罩上設(shè)置供檢維修進出并配置帶推扛鎖的隔聲門，隔聲罩設(shè)計降噪量為25 dB(A)。在隔聲罩頂部安裝風機強排消聲器，使隔聲罩內(nèi)空氣快速流動，確保隔聲罩內(nèi)風機的通風和散熱，消聲器設(shè)計降噪量為15 dB(A)。為確保隔聲罩內(nèi)的運行環(huán)境安全可靠，隔聲罩內(nèi)安裝可燃氣體及H2S探測器，內(nèi)部照明線路、報警線路為全防爆設(shè)計，設(shè)4盞防爆燈。隔聲罩外設(shè)置兩臺聲光報警燈。設(shè)計模型見圖3。

圖3 硫磺回收及尾氣處理風機機組降噪設(shè)計模型

3)污水回注泵及冷卻水循環(huán)泵

噪聲治理方案為根據(jù)每臺泵的大小設(shè)置單獨的小型隔聲罩，其中污水回注泵隔聲罩設(shè)計為長8 m、寬6 m、高7 m，冷卻水循環(huán)泵隔聲罩設(shè)計為長16 m、寬13 m、高7 m，在隔聲罩長度方向墻體設(shè)置供檢維修的隔聲門，同時在泵電機處設(shè)置通風消聲器。每臺泵的隔聲罩及消聲器設(shè)計降噪總量為15 dB(A)。

4)冷卻水塔

噪聲治理方案為在冷卻水塔進風口設(shè)置進風消聲器、頂部排風口設(shè)置排風屏障。進風消聲器設(shè)計消聲量為15 dB(A)，頂部排風屏障設(shè)計隔聲量為20 dB(A)。

5)空氮站空氣壓縮機

噪聲治理方案為利用空氮站原有輕鋼棚結(jié)構(gòu)，增加隔聲罩、進風消聲器、排風消聲器，隔聲罩上設(shè)置供檢維修并配置推扛鎖的隔聲門，隔聲罩內(nèi)設(shè)置照明設(shè)備。隔聲罩設(shè)計隔聲量為25 dB(A)，面密度≤25 kg/m2；進風消聲器為自然進風，設(shè)計消聲量為20 dB(A)；排風消聲器為風機強制排風，設(shè)計消聲量為20 dB(A)。

6)鍋爐房

鍋爐房為半封閉式結(jié)構(gòu)，其噪聲通過未封閉墻面和通風口外傳。噪聲治理方案為對鍋爐房靠廠界側(cè)墻面頂部設(shè)計通風消聲器，對南北墻體設(shè)置隔聲墻進行隔聲，將風機房、泵房門更換為隔聲門。通風消聲器設(shè)計為長53 m、寬1 m、高度3.5 m，設(shè)計消聲量為10 dB(A)；隔聲墻與隔聲門設(shè)計降噪量為25 dB(A)。設(shè)計模型見圖4。

圖4 鍋爐房降噪設(shè)計模型

3.3 天然氣凈化廠噪聲治理效果

按照上述噪聲治理方案施工后，通過SoundPLAN聲學模擬軟件進行聲場模擬，并實際測量各廠界夜間噪聲值，最大噪聲值為49.6 dB(A)，四周廠界噪聲均達到治理目標。噪聲治理后廠界聲場模擬見圖5，噪聲治理后廠界噪聲值見表4。

表4 噪聲治理后廠界噪聲值 dB(A)

圖5 噪聲治理后廠界聲場模擬

4 結(jié) 論

1)通過噪聲測試和分析發(fā)現(xiàn)，造成天然氣凈化廠廠界噪聲值超標的噪聲主要來源于中控室空調(diào)風機機組、硫磺回收和尾氣處理單元的風機、污水回注泵、冷卻水塔、冷卻水循環(huán)泵、空氣壓縮機、鍋爐及其附屬給水泵和風機，噪聲值為79.1～101.7 dB(A)，是遞減慢、聲波較長的中、低頻噪聲。

2)某天然氣凈化廠結(jié)合噪聲源噪聲值、噪聲特點和現(xiàn)場情況，通過使用噪聲分析軟件SoundPLAN輔助制定了針對性的降噪方案。采取增設(shè)消聲器、隔聲罩、隔聲墻、隔聲門、排風屏障等治理措施，一次性將廠界夜間噪聲控制在治理目標(50 dB(A))以下，滿足了3類聲環(huán)境功能區(qū)環(huán)境噪聲限值(夜間55 dB(A))的要求。其噪聲治理經(jīng)驗可以為其他新建、在運天然氣凈化廠的噪聲防治或治理提供借鑒。