消聲裝置和聲屏障在冷卻塔降噪治理中的組合應(yīng)用

俞敏捷

(中機(jī)國能電力工程有限公司，上海200061)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和用電需求日益擴(kuò)大，近年來全國新建 (擴(kuò)建)了眾多的火電廠，但這些火電廠在建成投入運(yùn)行后產(chǎn)生了比較嚴(yán)重的噪聲環(huán)境污染問題。因此，盡快提出防治措施是環(huán)境保護(hù)工作中的重要組成部分。在引起電廠廠界噪聲超標(biāo)的原因中，循環(huán)水冷卻塔噪聲是主要因素之一［1］，因冷卻塔幾何尺寸龐大，噪聲輻射大，噪聲隨距離的自然衰減較緩慢，而且從平面布置上，冷卻塔一般靠近廠界。隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，冷卻塔噪聲污染治理的必要性也顯現(xiàn)出來，探索一條經(jīng)濟(jì)而切實(shí)可行的冷卻塔噪聲治理途徑是十分必要的。目前，國內(nèi)大部分冷卻塔噪聲治理都通常采用單一的消聲裝置工藝、聲屏障工藝或者落水消聲工藝。而本文以遼寧某電廠為例，突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的束縛，針對該廠界不同的地理位置及降噪要求，通過消聲裝置和聲屏障的組合應(yīng)用，利用CADNA_ A 軟件進(jìn)行分析和預(yù)測，使其達(dá)到相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

1 自然通風(fēng)冷卻塔噪聲實(shí)測

自然通風(fēng)冷卻塔噪聲其聲源強(qiáng)度在80 ～90 dB(A)之間，表1 為國內(nèi)部分電廠自然通風(fēng)冷卻塔噪聲實(shí)測結(jié)果(平均值)［2］。

表1 部分自然通風(fēng)冷卻塔噪聲實(shí)測結(jié)果(平均值)dB

2 冷卻塔噪聲特性

自然通風(fēng)冷卻塔的噪聲屬于中、高頻穩(wěn)態(tài)噪聲，主要來源于塔中相當(dāng)于暴雨強(qiáng)度數(shù)10 倍的高密度落水對池水的大面積連續(xù)性直接撞擊。由于其聲源龐大、聲功率級強(qiáng)，頻帶寬、中頻衰減小、傳播距離遠(yuǎn)，對周圍環(huán)境的影響力度及影響范圍非同一般，其主要特性如下。

(1)聲源屬性:塔內(nèi)冷卻水下落對池水的大面積連續(xù)的液體間撞擊產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)水噪聲，屬于立體噪聲源［3］;是主要的3 大類工業(yè)噪聲成因(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。

(2)淋水水滴撞擊蓄水池水面的瞬時(shí)速度為7 ～8 m/s［4］;冷卻塔噪音傳播為速度為340 m/s。

(3)聲源聲級:冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處噪音在85 dB 左右，且沿冷卻塔的高度方向噪音值變化不大。

(4)頻譜特性:呈音頻分布，以高頻(1 000 ～16 000 Hz)及中頻(500 ～1 000 Hz)成分為主的峰形曲線;峰值位于4 000 Hz 左右。低頻和高頻的聲級強(qiáng)度都比較高，特別是低頻噪聲，有傳播遠(yuǎn)且不宜衰減的特性。當(dāng)多座冷卻塔成群布置時(shí)，多個(gè)冷卻塔之間的噪聲強(qiáng)度具有疊加增強(qiáng)趨勢［5］。

(5)影響冷卻塔落水噪音的因素:a. 水滴擊打水面的速度，它直接與下落高度和雨區(qū)風(fēng)速有關(guān);b. 水滴大小;c. 淋水密度;d. 淋水總面積。

3 噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)

通常火力發(fā)電廠界噪聲值需達(dá)到《工業(yè)企業(yè)環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》GB12348-2008［6］的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，即晝間≤65 dB (A)，夜間≤55 dB (A)。如廠界有環(huán)境敏感目標(biāo)，則需執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》GB12348-2008 的Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，即晝間≤60 dB (A)，夜間≤50 dB (A)。

4 噪聲治理的主要措施

4.1 水池加緩沖滲水降噪材料

在水面上鋪設(shè)聚胺脂多孔泡沫塑料，這種材料既有一般泡沫塑料的柔軟性，又有多孔漏水的通水性，避免落水對水池的直接撞擊，在落水點(diǎn)采用緩沖消能措施，實(shí)現(xiàn)降噪目標(biāo)［7］。

4.2 擋土坡和綠化帶

在噪聲源周圍修建擋土坡和綠化帶，種植四季常青的高大灌木，既可以美化環(huán)境又可以達(dá)到降低噪聲的效果，另外一次性投資和維護(hù)量均較低。

4.3 使用導(dǎo)流裝置

有小型水塔采用這種方法的報(bào)導(dǎo)，在水滴淋下的路徑上加裝大量纖維絲，導(dǎo)引水從纖維上滑落，減少水濺落的噪音。

4.4 在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口周圍或受聲點(diǎn)處設(shè)置聲屏障

在冷卻塔周圍或廠界處局部設(shè)置聲屏障可在一定程度和范圍內(nèi)地降低冷卻塔噪聲對受聲點(diǎn)的影響，因屏障頂部和邊界處存在著一定程度的繞射，因此必須考慮加裝吸聲裝置。

4.5 在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口周圍一定距離內(nèi)設(shè)置消聲裝置

在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口周圍的一定設(shè)計(jì)距離設(shè)置一定數(shù)量消聲裝置，從聲學(xué)、空氣動(dòng)力性和結(jié)構(gòu)力學(xué)3 方面綜合考慮，其綜合性能較為突出，在國內(nèi)和國外都有成功的先例，但一次性投資大。

5 冷卻塔噪聲治理方案探討

5.1 冷卻塔布置概況

遼寧某電廠共有2 臺(tái)雙曲線冷卻塔，南北縱向并列布置，北側(cè)塔體離廠界約為19 m，塔體西側(cè)為辦公區(qū)域，辦公樓高度約為13 m，距離塔體約為40 m。電廠北側(cè)廠界，采用磚砌筑圍墻，圍墻高度約為3 m。雙曲線冷卻塔淋水量為40 000 m3/h，淋水高度為7.8 m，塔體直徑約為82 m。類似雙曲線冷卻塔淋水噪聲，在距水池邊緣5 m，離地面1.2 m 處的噪聲值為84.2 dB (A)。

5.2 治理方案

目前，國內(nèi)大部分冷卻塔噪聲治理通常采用消聲裝置工藝、聲屏障工藝或者落水消聲工藝。落水消聲法因在大面積環(huán)境下的最大降噪量小于10 dB (A)，針對本電廠10 dB (A)以上的降噪要求，基本可以判定不適用。且落水消聲工藝屬于塔內(nèi)治理，尚存在對循環(huán)水產(chǎn)生影響的隱患［8］，另本工程位于北方寒冷地區(qū)，故優(yōu)先考慮塔外治理。從冷卻塔的布局上看，本工程廠界及敏感點(diǎn)距離冷卻塔噪聲源較近，北側(cè)廠界處沒有空間布置隔聲屏，另外聲屏障高度、位置的設(shè)置除了需考慮聲學(xué)效果外，還必須考慮對冷卻塔進(jìn)風(fēng)的影響［9］，故單布置隔聲屏無法滿足降噪要求。如只在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口安裝消聲裝置，雖然理論及試驗(yàn)表明其降噪量可以達(dá)到35 dB (A)甚至更高，降噪效果十分明顯［10］，但全部采用消聲導(dǎo)流片工藝投資較大。

綜上考慮，本工程擬采取“聲屏障+消聲裝置”的噪聲治理方案，具體如下:

如圖1 所示，在1 號冷卻塔離塔體6 m 處安裝消聲導(dǎo)流裝置，消聲導(dǎo)流裝置片厚150 mm，長度2 500 mm，高度8 500 mm，片間距150 mm，有效通風(fēng)面積比50%。消聲導(dǎo)流裝置總長度約為226 m。2 號冷卻塔離塔體6 m 處安裝消聲導(dǎo)流裝置，消聲導(dǎo)流裝置片厚150 mm，長度1 500 mm，高度8 500 mm，片間距150 mm，有效通風(fēng)面積比50%。消聲導(dǎo)流裝置總長度約為63 m，聲屏障離塔體16 m 處設(shè)置，高度為12 m，吸隔聲模塊厚度為100 mm，總長約為245 m。

圖1 噪聲治理設(shè)施布置示意圖

5.3 降噪效果預(yù)測

圖2 和圖3 分別為利用CADNA_ A 噪聲預(yù)測軟件預(yù)測的噪聲分布情況。治理前，敏感點(diǎn)和廠界最近點(diǎn)噪聲值接近70 dB (A)，類比《工業(yè)企業(yè)環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》，廠界噪聲超標(biāo)15 dB(A)，敏感點(diǎn)超標(biāo)20 dB (A)。治理后，廠界噪聲值≤55 dB (A)，達(dá)到《工業(yè)企業(yè)環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》GB12348-2008 的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，即晝間≤65 dB (A)，夜間≤55 dB (A);辦公區(qū)域敏感點(diǎn)噪聲值≤50 dB (A)，達(dá)到《工業(yè)企業(yè)環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》GB12348-2008 的Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，即晝間≤60 dB (A)，夜間≤50 dB (A)。

圖2 治理前噪聲分布圖

圖3 治理后噪聲分布圖

6 結(jié)論

本文對冷卻塔噪聲治理技術(shù)進(jìn)行初步探討，并以遼寧某電廠為例，研究了冷卻塔噪聲治理的問題，大型自然通風(fēng)冷卻塔的淋水噪聲采用“聲屏障+消聲器”聯(lián)合使用是可行的治理方法。經(jīng)治理后，廠界環(huán)境敏感區(qū)域小于排放指標(biāo)，對類似電廠有一定參考價(jià)值。

［1］韓金枝，付騰飛，王燕．環(huán)評工作中常見噪聲源的噪聲控制措施［J］．環(huán)境科學(xué)與管理，2011，36 (7):181-185．

［2］倪季良．冷卻塔的落水噪聲及其防治措施的探討［J］．電力勘測設(shè)計(jì)，2003，3 (1):69-74．

［3］高玲．自然通風(fēng)冷卻塔噪聲污染防治措施的探討［J］．電力勘測設(shè)計(jì)，2007，(5):51-55．

［4］趙振國．冷卻塔［M］．北京:中國水利水電出版社，1997．

［5］張懷軍．自然通風(fēng)冷卻塔噪聲源控制研究［J］．噪聲與振動(dòng)控制，2009，29 (1):153-156．

［6］GB12348-2008．工業(yè)企業(yè)環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［7］黃平，王震洲，呂玉恒，等．特大型雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔噪聲治理方案及效果［J］．電力環(huán)境保護(hù)，2007，10 (5):52-54．

［8］李毅男．火力發(fā)電廠自然通風(fēng)冷卻塔降噪設(shè)計(jì)［J］．噪聲與振動(dòng)控制，2008，28 (3):104-106．

［9］康立剛．城市電廠大型機(jī)力通風(fēng)冷卻塔的噪聲控制設(shè)計(jì)［J］．電力科學(xué)與工程，2010，26 (8):65-69．

［10］王廣滿．大型通風(fēng)消聲裝置在雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔淋水聲降噪中的應(yīng)用［J］．電力設(shè)備，2005，6(5):40-43．