某氣田天然氣集氣站噪聲危害治理技術(shù)應(yīng)用研究

李冰毅 王磊

（中石化華北油氣分公司，河南鄭州 450006）

0 引言

在氣田開采過程中，為了將采出的天然氣順利輸入到集氣管網(wǎng)中，集氣站常使用天然氣壓縮機(jī)來保持管道起點的輸送壓力。壓縮機(jī)在天然氣開發(fā)中發(fā)揮著重要作用，同時壓縮機(jī)與集氣站內(nèi)的空冷器等設(shè)備設(shè)施運行時又產(chǎn)生了較大噪聲，不僅不符合廠界噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)，還對站內(nèi)職工的職業(yè)健康造成一定威脅［1］。因此，集氣站的噪聲治理工作意義重大，現(xiàn)以某氣田天然氣集氣站噪聲危害治理工程為例，進(jìn)行噪聲治理措施及效果分析。

1 現(xiàn)狀概述

某氣田天然氣集氣站采用一臺800 kW 天然氣壓縮機(jī)組進(jìn)行增壓。該天然氣壓縮機(jī)組屬于活塞往復(fù)式壓縮機(jī)，由國內(nèi)某公司生產(chǎn)。壓縮機(jī)三級氣缸壓縮后的壓縮天然氣沖擊后洗滌罐罐壁，天然氣氣流運動產(chǎn)生的噪聲經(jīng)后洗滌罐放大，沿剛性天然氣管傳導(dǎo)至旋流分離器，旋流分離器運行噪聲較大。

受限于場地布局，壓縮機(jī)機(jī)組安裝在集氣站場邊角處，該站廠界噪聲排放不滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》中的2 類排放限值要求，廠界噪聲強(qiáng)度（晝間）最大為77.6 dB（A），超標(biāo)17.6 dB（A）。同時，該站站長、采氣工接觸的崗位噪聲強(qiáng)度最大為92.3 dB（A），超標(biāo)7.3 dB（A）。

為有效解決集氣站噪聲帶來的環(huán)境與職業(yè)健康問題，該站決定實施噪聲危害綜合治理工程。治理目標(biāo)主要如下：①廠界噪聲滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）［2］中的2 類排放限值要求，即廠界處噪聲排放晝間≤60 dB（A）、夜間≤50 dB（A）；②崗位接觸噪聲強(qiáng)度滿足《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第2 部分：物理因素》（GBZ 2.2—2007）［3］限值要求，即崗位職業(yè)噪聲接觸強(qiáng)度≤85 dB（A）。

2 噪聲源分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查與檢測分析，該集氣站的噪聲源主要為：壓縮機(jī)組、空冷器、后洗滌罐、旋流分離器等。主要噪聲源平面布置圖見圖1?，F(xiàn)對各噪聲源進(jìn)行分析。

圖1 主要噪聲源平面布置

本次噪聲檢測使用的設(shè)備為SVANTEK SV971型噪聲檢測儀，該檢測儀具備1/3 倍頻程實時分析功能。測點的選擇及測量方法依據(jù)《工作場所物理因素測量第8 部分：噪聲》（GBZ/T 189.8—2007）［4］、《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096—2008）等標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1 壓縮機(jī)組

該集氣站壓縮機(jī)組為800 kW，采用三級氣缸壓縮。治理前分別檢測了壓縮機(jī)東、南、西、北4 側(cè)的噪聲，其頻譜如圖2 所示。

圖2 壓縮機(jī)組治理前噪聲頻譜

檢測結(jié)果顯示，壓縮機(jī)組噪聲主要以中高頻噪聲（500 Hz 以上）為主。

2.2 空冷器與后洗滌罐

空冷器主要用于降低從壓縮機(jī)氣缸中排出的壓縮天然氣溫度。該集氣站的空冷器緊鄰壓縮機(jī)房北側(cè)，后洗滌罐位于空冷器西南側(cè)。治理前分別檢測了空冷器東、西、北側(cè)及后洗滌罐西側(cè)的噪聲，其頻譜如圖3 所示。

圖3 空冷器治理前噪聲頻譜

檢測結(jié)果顯示，空冷器噪聲值在西側(cè)800 Hz 出現(xiàn)了峰值，噪聲高達(dá)91.4 dB，在500 Hz 達(dá)到了85 dB，根據(jù)頻譜對比分析，此處空冷器與后洗滌罐的頻譜相近，受后洗滌罐噪聲的影響，低頻比較嚴(yán)重，在降噪方案設(shè)計時需要同時對低頻50、160、315 和800 Hz 考慮設(shè)計。

2.3 旋流分離器

治理前分別檢測了旋流分離器及手動調(diào)節(jié)閥的噪聲，其頻譜如圖4 所示。

圖4 旋流分離器與調(diào)節(jié)閥治理前噪聲頻譜

檢測結(jié)果顯示，手動調(diào)節(jié)閥在500 Hz 附近達(dá)到了87.9 dB。這個頻帶的噪聲超過相鄰頻帶的噪聲值10 dB，比較明顯的低頻有調(diào)聲現(xiàn)象。另外一個高噪聲頻帶出現(xiàn)在800 Hz 附近，達(dá)到95.5 dB。

3 噪聲治理方案

通過對噪聲源特點分析及現(xiàn)場條件調(diào)查，擬對壓縮機(jī)房、空冷器與后洗滌罐、旋流分離器與調(diào)節(jié)閥綜合采取吸聲、隔聲、消聲的治理方案。

3.1 壓縮機(jī)房噪聲治理

壓縮機(jī)房長14 m、寬10.8 m、高7 m，為輕鋼結(jié)構(gòu)。原墻體及屋面、大門為彩鋼板泡沫夾芯結(jié)構(gòu)，壓縮機(jī)房原小門為普通鋼制鐵門，鐵門中間夾層為紙瓦楞板，門上方的紗窗用塑料布密閉，隔聲效果差。壓縮機(jī)組運轉(zhuǎn)時不但產(chǎn)生噪聲，還會產(chǎn)生熱量。目前壓縮機(jī)房采取的通風(fēng)方式是機(jī)房頂部4 臺風(fēng)機(jī)機(jī)械通風(fēng)。在夏季，需要同時打開前后門形成自然對流通風(fēng)，解決壓縮機(jī)組散熱問題。

因此，壓縮機(jī)房的降噪方案需要同時考慮通風(fēng)散熱問題。本次壓縮機(jī)房治理方案簡述如下：

1）壓縮機(jī)房通風(fēng)形式采用東側(cè)下方自然進(jìn)風(fēng)，西側(cè)上方機(jī)械排風(fēng)，壓縮機(jī)氣缸局部通風(fēng)散熱輔以風(fēng)機(jī)引流的方式。

2）在壓縮機(jī)房西側(cè)墻壁上部安裝4 臺額定功率1.1kW、風(fēng)量10000m3/h 的防爆軸流風(fēng)機(jī)作為機(jī)械排風(fēng)。壓縮機(jī)東側(cè)氣缸位置安裝2 臺額定功率370 W、風(fēng)量5 000 m3/h防爆軸流風(fēng)機(jī)作為局部引流風(fēng)機(jī)，以強(qiáng)化氣缸的局部散熱。

3）在壓縮機(jī)房東側(cè)墻壁安裝1 處進(jìn)風(fēng)消聲器，西側(cè)墻壁4 臺1.1 kW 風(fēng)機(jī)排風(fēng)口安裝4 臺排風(fēng)消聲器，防止壓縮機(jī)噪聲外漏。

4）在壓縮機(jī)房內(nèi)四周墻壁內(nèi)部安裝隔聲吸聲板。隔聲吸聲板為復(fù)合結(jié)構(gòu)，面密度為15.5 kg/m2，隔聲量35 dB，結(jié)構(gòu)及性能見圖5。

圖5 隔聲吸聲板結(jié)構(gòu)性能（單位：mm）

圖6 空冷器通風(fēng)消聲裝置安裝前后對比

5）壓縮機(jī)房原兩樘門更換為隔聲門。東側(cè)大隔聲門及其子門的隔聲量Rw=30 dB，西側(cè)小隔聲門的隔聲量Rw=40 dB。

3.2 空冷器與后洗滌罐噪聲治理

空冷器包含2 臺直徑約2.4 m的軸流風(fēng)機(jī)，其進(jìn)風(fēng)口面積約9.0 m2。針對本項目實際情況，空冷器的通風(fēng)降噪設(shè)計“半隔聲封閉+消聲裝置”的解決方案，需重點考慮進(jìn)風(fēng)消聲器、排風(fēng)消聲器的有效通風(fēng)面積與局部阻力問題，避免對空冷器的散熱性能造成影響。后洗滌罐采用“吸聲棉包扎+隔聲間”的方式進(jìn)行隔聲。具體方案如下：

1）位于空冷器北側(cè)、東側(cè)的進(jìn)風(fēng)消聲器有效進(jìn)風(fēng)口長5.8 m 高3.0 m?？绽淦黜敳颗棚L(fēng)口加裝排風(fēng)消聲器，排風(fēng)消聲器有效排風(fēng)口長4.7 m 寬3.0 m?？绽淦鞑捎孟虏窟M(jìn)風(fēng)，頂部排風(fēng)進(jìn)行散熱。

2）位于空冷器下方的進(jìn)風(fēng)消聲器與位于空冷器頂部的排風(fēng)消聲器的中間用隔聲板進(jìn)行隔離，進(jìn)風(fēng)與排風(fēng)相互獨立。

3）為便于檢修維護(hù)，在空冷器北側(cè)、東側(cè)分別加裝1 扇寬0.8 m、高2 m的隔聲門，隔聲量Rw=30 dB。

4）后洗滌罐位于空冷器西南角，采用“吸聲棉包扎+隔聲間”的方式進(jìn)行隔聲，隔聲間頂部預(yù)留1/2 面積的通風(fēng)口，防止有害氣體聚集，隔聲間安裝簡易式的隔聲門。

3.3 旋流分離器噪聲治理

旋流分離器與手動調(diào)節(jié)閥根據(jù)前期的噪聲頻譜分析，設(shè)計噪聲控制方案時應(yīng)針對調(diào)節(jié)閥低頻500 Hz、中頻800 Hz 和旋流分離器315 Hz，500 ～800 Hz 進(jìn)行專門設(shè)計。旋流分離器采用“100 mm 厚吸聲棉+0.7 mm 不銹鋼”進(jìn)行隔聲包覆，長2.7 m、寬1.7 m、高4.0 m，隔聲量20 dB。

4 噪聲治理效果

該集氣站通過以上一系列噪聲治理措施，降噪效果明顯，按廠界噪聲與崗位噪聲分別對治理效果進(jìn)行驗證。

4.1 噪聲源聲強(qiáng)度治理前后對比

以后洗滌罐為例，后洗滌罐在治理前噪聲強(qiáng)度最高達(dá)104.5 dB（A），采取“隔聲包覆+隔聲間”措施處理后，噪聲強(qiáng)度下降為79.1 dB（A），噪聲降低了25.4 dB（A）。后洗滌罐治理前后的頻譜如圖7 所示。

圖7 后洗滌罐治理前后噪聲頻譜

4.2 廠界噪聲治理效果驗證

該集氣站噪聲治理前后的廠界噪聲監(jiān)測結(jié)果如表1 所示。

表1 噪聲治理前后廠界噪聲監(jiān)測結(jié)果 單位：dB（A）

由上表可知，噪聲治理前廠界噪聲晝間與夜間4個測點均超出《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）中的2 類排放限值要求。實施噪聲治理后，其監(jiān)測結(jié)果均滿足要求，表明這些治理措施對控制廠界噪聲起到了良好的效果。

4.3 崗位噪聲治理效果驗證

該集氣站噪聲治理前后的崗位噪聲檢測結(jié)果如表2 所示。

由上表可知，噪聲治理前集氣站站長、采氣工2個崗位的噪聲接觸強(qiáng)度均超出《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第2 部分：物理因素》（GBZ 2.2—2007）中噪聲職業(yè)接觸限值要求。實施噪聲治理后，其崗位噪聲接觸強(qiáng)度均滿足要求，表明這些治理措施對控制崗位職業(yè)噪聲也起到了很好的效果。

5 結(jié)語

該集氣站的壓縮機(jī)組及空冷器作為主要噪聲源，項目具備以下特點或難點：①噪聲源多，噪聲強(qiáng)度大，降噪要求高；②滿足降噪的同時，對夏季通風(fēng)散熱要求高；③必須預(yù)留足夠的空間，供員工正常操作與檢維修；④現(xiàn)場防火、防爆要求高，施工難度大；⑤設(shè)備布置緊湊，聲源呈現(xiàn)立體暴露分布，噪聲源由于“掩蔽效應(yīng)”可能未被完全識別，并最終影響降噪效果。

本項目針對壓縮機(jī)組、空冷器、旋流分離器等噪聲源的特點，從吸聲、隔聲、消聲等多方面著手，并結(jié)合通風(fēng)措施，進(jìn)行了有效的噪聲治理。工程竣工后，廠界噪聲及崗位噪聲均符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，壓縮機(jī)房及空冷器通風(fēng)散熱良好，設(shè)備運行穩(wěn)定。項目的順利實施，既有效解決了廠界噪聲排放超標(biāo)導(dǎo)致的擾民問題，又保障了勞動者職業(yè)健康，為同類降噪項目提供了借鑒，具有較為普遍的參考意義。