城市燃氣電廠噪聲識別與治理

文_王五清 賀元啟 蘇宏兵

1 北京太陽宮燃氣熱電有限公司 2 上海新華凈環(huán)保工程有限公司

某燃氣熱電廠位于北京城市中心區(qū)域，電廠附近存在多個高層住宅樓，居民樓高度約為100m，與電廠主廠房最近水平距離約130m。電廠鄰近居民樓為高端住宅，所在聲環(huán)境區(qū)劃分屬于1類標準。

該電廠為一套780MW“二拖一”燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，年發(fā)電量35億千瓦時，供熱面積1000萬平方米，供熱區(qū)域40平方千米，占地9公頃。電廠在建設時已采取了非常充分的綜合降噪措施，對主要噪聲源采取緊身封閉降噪廠房設計，廠界噪聲排放滿足Ⅰ類廠界噪聲標準要求。由于電廠臨近居民住宅為高層建筑，周邊城市主干道交通產(chǎn)生的環(huán)境噪聲對高層敏感點住戶貢獻已達到55dB(A)，但廠區(qū)仍有部分高處室外噪聲對廠外高層建筑住戶產(chǎn)生一定影響。經(jīng)過專業(yè)技術人員采用聲像儀進行聲學分析診斷，確認影響的主要噪聲源為：燃機進風口及其風道、燃機罩殼排氣風機排口、天然氣增壓站屋頂風機、天然氣前置模塊。之后對這些聲源進行了治理，噪聲治理工程獲得較顯著降噪效果，順利解決了噪聲擾民問題。

1 噪聲源識別與噪聲源特征

聲相儀利用聲學、電子學和信息處理等技術，將聲音變換成人眼可見的圖像，常用于車輛、輪船、飛機設備等強機械信號的噪聲監(jiān)測和故障診斷。利用聲相儀對電廠廠區(qū)輻射聲源進行識別，如：燃機壓氣機進氣風道、天然氣前置模塊、燃機罩殼冷卻風機出口等處。同時，我們在燃機進氣系統(tǒng)入口處及風道外進行了噪聲聲壓級測量，測試數(shù)據(jù)見表1所示。根據(jù)測試結(jié)果，進氣口及進氣風道外壁噪聲值都很高，且進氣風道外壁噪聲值遠高于進風口噪聲；進氣口及進氣風道外壁均在1600Hz、3150Hz處存在明顯的噪聲峰值。對噪聲頻譜進行A計權后發(fā)現(xiàn)，進氣系統(tǒng)噪聲隨著頻率增高而增大，噪聲主要集中在1000～8000Hz頻率范圍內(nèi)，呈非常明顯的高頻特性。

表1 噪聲測試數(shù)據(jù)表

電廠鄰近敏感點高層住宅窗外1m噪聲頻譜如圖1所示。窗外除了受到電廠噪聲影響外，還受到附近多條道路交通噪聲影響，但從現(xiàn)場人的主觀感受仍能非常明顯聽到高頻單頻噪聲；同時，從A計權后敏感點噪聲頻譜曲線仍可看出，噪聲主要集中于1000～4000Hz范圍內(nèi)，與燃機進氣系統(tǒng)噪聲頻譜相吻合。

圖1 鄰近高層住宅樓窗外噪聲頻譜曲線

根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析，燃機進氣口及其風道是影響該居民樓高層的主要噪聲源，且其噪聲在1600Hz、3150Hz處存在明顯峰值。綜合聲相儀測試結(jié)果，以及噪聲源近場與敏感點建筑噪聲頻譜對照分析，最終確定對附近敏感點高層住宅產(chǎn)生影響的電廠主要噪聲源為燃機進風口及其風道。同時，廠房屋頂高處的燃機罩殼排氣風機噪聲、前置模塊頂部敞口噪聲進一步疊加影響了該敏感點噪聲。

2 噪聲模擬分析

為了更準確精準分析和量化各聲源對噪聲敏感點的影響，采用專業(yè)聲學軟件SoundPLAN進行進一步模擬分析，并根據(jù)計算結(jié)果指導噪聲控制方案的設計。根據(jù)模擬分析結(jié)果，燃機進風口與風道噪聲貢獻量為52.0～53.8dB，其中燃機進風口對居民高層噪聲貢獻為45.4～47.6dB，燃機進風風道與變徑處對居民高層噪聲貢獻為50.9～52.6dB；前置模塊對居民高層噪聲貢獻為45.0～50.0dB；燃機罩殼冷卻風機出風口對居民高層噪聲貢獻為52.1～54.3dB。根據(jù)計算，3個噪聲源的噪聲疊加影響后傳播到高層居民樓窗外噪聲為55.6～57.3dB(A)。

3 噪聲控制設計與措施

根據(jù)分析，進氣口與進氣風道噪聲來自于燃機本體，傳播途徑包括進氣風道壁面固體聲（振動）與空氣聲傳播。進氣風道為5mm厚鋼板，其自身空氣聲隔聲量已經(jīng)很大，但自身阻尼很小，因此在燃機高強噪聲激勵下仍會因為振動而輻射出強烈噪聲。由于燃機進風系統(tǒng)處于燃機廠房屋頂，廠房立柱荷載裕度有限，對采取降噪措施增加的荷載嚴格限制，設計最終確定選用進氣風道阻尼隔聲包扎的措施，進氣口外由于廠房立柱荷載及已有隔聲屏障之間空間限制不再采取措施。進氣風道直段及變徑部分采用“阻尼噴涂+吸聲層+金屬防護面層”的方式，通過阻尼與隔聲共同作用降低噪聲。在燃機進氣風道變徑底部利用已有大型鋼梁為基礎，在管道外輪廓邊緣底部設置3面（左側(cè)、右側(cè)、前面）圍合的隔聲圍護結(jié)構(gòu)。

燃機罩殼排氣風機排口處在鍋爐廠房頂部室外，在排口設置陣列式消聲器，消聲器設計消聲量IL≥25dB；阻力損失＜140Pa。前置模塊區(qū)域廠房頂部敞口且臨近廠界，根據(jù)測試分析確定產(chǎn)生強烈噪聲的部位為產(chǎn)生氣流節(jié)流的調(diào)節(jié)門及其管道，故此將此調(diào)節(jié)門移到已采取降噪建筑結(jié)構(gòu)的余熱鍋爐廠房內(nèi)，減少此區(qū)域室外噪聲泄露。

4 噪聲控制工程效果

采取噪聲治理措施后，對主要治理聲源的近場噪聲及敏感點住宅噪聲進行再次檢測及對比分析。根據(jù)實測結(jié)果，治理后進氣風道壁面噪聲總聲壓級減低了15～16dB(A)，其中峰值頻率1600Hz噪聲降低14～15dB，第二峰值頻率3150Hz噪聲降低了21dB，治理后噪聲已得到非常大的改善。燃機進風口由于受到現(xiàn)場條件限制未采取降噪措施，但是由于風道外增加阻尼作用，進風口處噪聲也略有所下降，改善量約為4dB(A)，1600Hz峰值處噪聲約降低3dB，3150Hz峰值噪聲降低8dB，2000～8000Hz噪聲均有一定程度降低。同時根據(jù)實測結(jié)果，燃機罩殼排氣風機噪聲在治理后噪聲總聲壓級也減低了26.7dB(A)，各頻帶噪聲都得到明顯改善。

治理后敏感點高層居民樓屋頂1600Hz與3150Hz的峰值頻率噪聲已經(jīng)消失，總計權聲壓級已從近60dB(A)降低到鄰近交通干道為主要噪聲源的區(qū)域環(huán)境噪聲值55dB(A)。

5 結(jié)語

本案例采用聲相儀進行噪聲源分析，結(jié)合噪聲源近場與附近敏感點的噪聲頻譜，準確識別出電廠主要影響噪聲源，并重點針對燃機進氣口管壁振動輻射噪聲特點采取阻尼隔聲降噪措施。通過對影響噪聲源進行針對性噪聲治理，取得非常明顯的降噪效果，顯著改善電廠周邊敏感點聲環(huán)境質(zhì)量，解決了鄰近高層住宅電廠噪聲擾民問題，可為其他同類型項目提供有益借鑒。