某天然氣熱電聯產項目噪聲控制

陶曉光

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某天然氣熱電聯產項目噪聲控制

陶曉光

(上海申華聲學裝備有限公司，上海 200070)

天然氣熱電聯產項目因其高效、環保、占地面積小、耗水少及建設周期短等優點而受到各國的廣泛關注，但燃氣電站噪聲污染問題較為突出，通過聲學照相機識別廠區內的噪聲源，確定廠界的噪聲值，對噪聲源聲學特性進行分析，建立噪聲源及建筑的聲學模型并進行仿真計算，確定噪聲源對項目邊界的影響并提出聲學設計方案，對最終方案實施后的效果進行實測。結果表明該方案滿足了聲環境要求，可供同類大型燃氣電廠的噪聲控制項目參考。

燃氣輪機；蒸汽輪機；聯合循環；噪聲控制；聲學仿真；設計施工

0 引言

燃氣電廠具有清潔、節水、建設周期短、投資低、占地少等特點，大量作為調峰電廠使用。由于燃氣電廠污染小，常靠近負荷區域或城市中心城區，因此它的噪聲污染問題不容忽視，且由于它的輔助生產系統簡單，廠區面積小，廠內設備距廠界的距離很近，噪聲對于周邊區域的影響必須謹慎考慮。

本文對一個由2臺320 MW重型燃氣輪機及相應的蒸汽輪機和發電機、余熱鍋爐等組成的燃氣電廠的噪聲治理項目進行降噪方案分析，其成功經驗可供同類型電廠設計參考。

1 燃氣電廠主要噪聲源

燃氣輪機為三菱M701F4型機組，單臺額定輸出功率為320 MW，噪聲為寬頻噪聲，依據設備廠商提供的數據，在隔聲罩外1 m處測量聲壓級為90 dB(A)，主要由進、排氣及機體輻射產生噪聲[1]。

蒸汽輪機噪聲主要是由傳動和轉動部件運行產生的，隔聲罩1 m外測量聲壓級為90 dB(A)的寬頻噪聲。發電機組噪聲也為90 dB(A)。燃氣輪機、蒸汽輪機與發電機組均布置在主廠房內部。

余熱鍋爐主要由燃氣輪機出口的排放和氣流穿過鍋爐內部受熱面產生的卡門渦旋和湍流產生噪聲，余熱鍋爐向外輻射的噪聲主要為鍋爐本體向外輻射的寬頻噪聲及排氣放空產生的高頻噪聲[2]。鍋爐本體噪聲為80 dB(A)，排氣放空噪聲在110 dB(A)~120 dB(A)之間。

機力通風冷卻塔主要由頂部排風風扇和電機以及下部的淋水產生噪聲。其中淋水噪聲以中高頻為主，能量主要集中在1~4 kHz頻率范圍內。

各類水泵，燃氣電站內主要有給水泵、凝結水泵和循環水泵，噪聲值在85~95 dB(A)之間，一般布置在泵房內。

燃氣輪機排氣煙囪高35 m，在煙囪出風口處燃氣輪機尾氣排放的寬頻噪聲可達110 dB(A)，須謹慎考慮。

燃氣電站變壓器的噪聲相對其他設備而言較低，1 m遠測得聲壓級為70 dB(A)。主要是電磁噪聲和風扇的空氣動力噪聲。

天然氣調壓站主要產生空氣動力性噪聲、摩擦和撞擊的機械噪聲以及振動輻射的固體噪聲等。噪聲級為70 dB(A)，室外布置。天然氣前置模塊，聲壓級為85 dB(A)，室外布置。

2 噪聲控制目標

燃氣電廠整天連續運轉，廠界噪聲排放需滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》GB12348-2008中的3類標準限值要求，即晝間噪聲級≤65 dB(A)，夜間≤55 dB(A)[3]；全廠周邊環境敏感點要滿足《聲環境質量標準》GB3096-2008中的2類聲環境標準限值的要求，即白晝噪聲級≤60 dB(A)，夜間≤50 dB(A)[4]。

3 噪聲控制方案

3.1 噪聲源識別及廠界噪聲測量

采用聲學照相機及噪聲儀對廠界及周邊敏感點進行噪聲源識別和背景、廠界及敏感點的噪聲測量，測點布置及噪聲源識別情況如圖1、2所示[5]，廠界噪聲測試結果如表1所示。

Fig1 Noise source identification with acoustic camera

表1 廠界噪聲測點聲壓級

3.2 建立噪聲模型并進行預測分析

根據噪聲源信息及廠內建筑的信息，通過德國Cadna/A環境噪聲模擬軟件建立廠區建筑和噪聲源模型，按照聲源聲功率級及建筑和周圍環境的聲學特性進行噪聲模擬，為此建立如圖2所示的電廠聲學模型，并通過廠界實測的噪聲數據對模型進行校正，校正后得到治理前的廠區噪聲地圖，如圖3所示。

圖3 治理前噪聲地圖

Fig.3 Noise map before noise control

聲源對廠界6個接受點的噪聲貢獻進行分析，結果如表2所示(篇幅所限，其它聲源數據沒有列出)。由表2可見，全區多個測點噪聲超標，且測點1和測點6超標最為嚴重。

表2 聲源對廠界接收點的貢獻

3.3 噪聲平衡計算

根據噪聲源對廠界噪聲的貢獻值和場界噪聲限值進行平衡計算，據此確定每個聲源所需的降噪量，結果如表3所示。由表3可見，鍋爐排氣口所需降噪量最高，達45 dB，廠房需要達到42 dB的隔聲量，調壓站已經達標，無需安置降噪設備。

表3 聲源所需降噪量

由于測點1和測點6超標最為嚴重，出于經濟性考慮，在主廠房和冷卻塔靠近廠界區域設置聲屏障，以降低廠房和冷卻塔噪聲控制的費用，從而降低噪聲治理的總費用。在軟件中對聲屏障的設置進行模擬，以確定聲屏障的長度、高度和具體位置。設置聲屏障后，進一步確定聲源所需的降噪量，結果如表4所示。經噪聲治理后模擬效果如圖4所示。由表4可見，廠區大部分區域噪聲在55 dB以下。

表4 優化后聲源所需降噪量

3.4 噪聲治理效果預測

根據計算結果，將計算所需的降噪量輸入到噪聲預測軟件中進行模擬，計算噪聲方案實施后廠界噪聲聲壓級，結果如表5所示。由表5可知，所選優化方案可以滿足廠界的噪聲標準，而廠區噪聲聲壓級分布也能夠達到圖4所示的治理效果。說明整個廠區噪聲均得到了有效控制。

表5 廠界噪聲聲壓級

4 降噪效果實測

廠區南側設置10 m高、280 m長的聲屏障，廠房采用隔聲板封閉，以確保35 dB的隔聲量，燃氣輪機機組排氣口安裝排氣消聲器，消聲量為15 dB。余熱鍋爐四周采用隔聲屏障封閉，并在頂部設置排氣放空消聲器，消聲量不低于40 dB。冷卻塔頂部采用隔聲屏障加進出風消聲措施，在頂部安裝排風消聲器，電機采用小型隔聲罩并選用進風消聲百葉進行通風，而在冷卻塔底部選用進風消聲器，進排風消聲器消聲量均為20 dB。天然氣調壓站因布置在廠區內部，周圍有建筑物遮擋，因此不需做降噪處理。給水泵、循環水泵等因在泵房內部，僅需要考慮泵房門窗的隔聲量以及泵的通風散熱即可。

采用上述噪聲治理措施后，對廠區及廠界噪聲進行了現場實測，其結果如表6所示。由表6可知，對該電廠進行噪聲綜合治理后，其廠界噪聲均能達標。

表6 廠界噪聲實測聲壓級

5 結語

本文通過對某燃氣電廠的噪聲控制實例進行分析，探討了燃氣電廠內主要噪聲源、噪聲控制目標及治理方案，并通過噪聲實測驗證了治理方案的準確性和可行性，可供同類電廠噪聲控制設計參考。

[1] 劉世忠, 支曉斌. 低噪聲應急內燃機電站環境設計[J]. 聲學技術, 2007, 26(4): 687-690.

LIU Shizhong, ZHI Xiaobin. Environmental design for low noise emergency power plant using internal combustion engines[J]. Technical Acoustics, 2007, 26(4): 687-690.

[2] 馬大猷. 噪聲與控制工程手冊[M]. 北京: 北京機械工業出版社, 2002.

[3] 中華人民共和國環境保護部. GB12348-2008工業企業廠界環境噪聲排放標準[S]. 北京: 中國環境科學出版社, 2008.

[4] 中華人民共和國環境保護部. GB3096-2008聲環境質量標準[S]. 北京: 中國環境科學出版社, 2008.

[5] 薛瑋飛, 陳進. 噪聲源識別的混合波疊加法及其數值仿真研究[J]. 聲學技術, 2007, 26(3): 455-459.

XUE Weifei, CHEN Jin. Noise source identification based on combined wave superposition and numerical simulation[J].Technical Acoustics, 2007, 26(3): 455-459.

Analysis of a noise control project for a gas-steam combined cycle power plant

TAO Xiao-guang

(Shanghai Shenhua Acoustics Equipment Co., Ltd., Shanghai 200070, China)

Combined cycle power plant has got widespread attention by many countries because of the advantages in efficiency, environmental protection, water saving, limited area and short construction period. But the noise pollution is a prominent problem for gas turbine power plant. This paper gives a brief introduction of the noise sources and noise levels in the plant boundaries identified by an acoustic camera. Also, the characteristics of the noise sources are analyzed and the acoustic models of noise sources are established for simulation.The acoustic influences of the noise sources on the test points in the plant boundary are calculated and the corresponding acoustic solutions are designed according to the calculation. The final result of the design has been checked through tests and shows that the acoustic specification for environmental protection is achieved. This discussion could be a reference of noise control project for similar gas-steam combined cycle power plant.

gas turbine; steam turbine; cycle combined; noise control; acoustic simulation;design-construction.

TB535

A

1000-3630(2015)-03-0243-04

10.3969/j.issn1000-3630.2015.03.011

2014-12-05;

2015-02-06

陶曉光(1981－), 男, 浙江金華人, 工程師, 研究方向為電廠噪聲工程等設計及施工。

陶曉光, E-mail: 87033847@qq.com