消声装置和声屏障在冷却塔降噪治理中的组合应用

2014-02-18俞敏捷

电力科学与工程 2014年3期

俞敏捷

(中机国能电力工程有限公司，上海200061)

0 引言

随着社会经济的快速发展和用电需求日益扩大，近年来全国新建 (扩建)了众多的火电厂，但这些火电厂在建成投入运行后产生了比较严重的噪声环境污染问题。因此，尽快提出防治措施是环境保护工作中的重要组成部分。在引起电厂厂界噪声超标的原因中，循环水冷却塔噪声是主要因素之一［1］，因冷却塔几何尺寸庞大，噪声辐射大，噪声随距离的自然衰减较缓慢，而且从平面布置上，冷却塔一般靠近厂界。随着环保要求的日益严格，冷却塔噪声污染治理的必要性也显现出来，探索一条经济而切实可行的冷却塔噪声治理途径是十分必要的。目前，国内大部分冷却塔噪声治理都通常采用单一的消声装置工艺、声屏障工艺或者落水消声工艺。而本文以辽宁某电厂为例，突破了传统设计理念的束缚，针对该厂界不同的地理位置及降噪要求，通过消声装置和声屏障的组合应用，利用CADNA_ A 软件进行分析和预测，使其达到相关环保标准。

1 自然通风冷却塔噪声实测

自然通风冷却塔噪声其声源强度在80 ～90 dB(A)之间，表1 为国内部分电厂自然通风冷却塔噪声实测结果(平均值)［2］。

表1 部分自然通风冷却塔噪声实测结果(平均值)dB

2 冷却塔噪声特性

自然通风冷却塔的噪声属于中、高频稳态噪声，主要来源于塔中相当于暴雨强度数10 倍的高密度落水对池水的大面积连续性直接撞击。由于其声源庞大、声功率级强，频带宽、中频衰减小、传播距离远，对周围环境的影响力度及影响范围非同一般，其主要特性如下。

(1)声源属性:塔内冷却水下落对池水的大面积连续的液体间撞击产生的稳态水噪声，属于立体噪声源［3］;是主要的3 大类工业噪声成因(机械噪声、空气动力噪声、电磁噪声)之外的一种特殊噪声。

(2)淋水水滴撞击蓄水池水面的瞬时速度为7 ～8 m/s［4］;冷却塔噪音传播为速度为340 m/s。

(3)声源声级:冷却塔进风口处噪音在85 dB 左右，且沿冷却塔的高度方向噪音值变化不大。

(4)频谱特性:呈音频分布，以高频(1 000 ～16 000 Hz)及中频(500 ～1 000 Hz)成分为主的峰形曲线;峰值位于4 000 Hz 左右。低频和高频的声级强度都比较高，特别是低频噪声，有传播远且不宜衰减的特性。当多座冷却塔成群布置时，多个冷却塔之间的噪声强度具有叠加增强趋势［5］。

(5)影响冷却塔落水噪音的因素:a. 水滴击打水面的速度，它直接与下落高度和雨区风速有关;b. 水滴大小;c. 淋水密度;d. 淋水总面积。

3 噪声控制标准

通常火力发电厂界噪声值需达到《工业企业环境噪声排放标准》GB12348-2008［6］的Ⅲ类标准，即昼间≤65 dB (A)，夜间≤55 dB (A)。如厂界有环境敏感目标，则需执行《工业企业环境噪声排放标准》GB12348-2008 的Ⅱ类标准，即昼间≤60 dB (A)，夜间≤50 dB (A)。

4 噪声治理的主要措施

4.1 水池加缓冲渗水降噪材料

在水面上铺设聚胺脂多孔泡沫塑料，这种材料既有一般泡沫塑料的柔软性，又有多孔漏水的通水性，避免落水对水池的直接撞击，在落水点采用缓冲消能措施，实现降噪目标［7］。

4.2 挡土坡和绿化带

在噪声源周围修建挡土坡和绿化带，种植四季常青的高大灌木，既可以美化环境又可以达到降低噪声的效果，另外一次性投资和维护量均较低。

4.3 使用导流装置

有小型水塔采用这种方法的报导，在水滴淋下的路径上加装大量纤维丝，导引水从纤维上滑落，减少水溅落的噪音。

4.4 在冷却塔进风口周围或受声点处设置声屏障

在冷却塔周围或厂界处局部设置声屏障可在一定程度和范围内地降低冷却塔噪声对受声点的影响，因屏障顶部和边界处存在着一定程度的绕射，因此必须考虑加装吸声装置。

4.5 在冷却塔进风口周围一定距离内设置消声装置

在冷却塔进风口周围的一定设计距离设置一定数量消声装置，从声学、空气动力性和结构力学3 方面综合考虑，其综合性能较为突出，在国内和国外都有成功的先例，但一次性投资大。

5 冷却塔噪声治理方案探讨

5.1 冷却塔布置概况

辽宁某电厂共有2 台双曲线冷却塔，南北纵向并列布置，北侧塔体离厂界约为19 m，塔体西侧为办公区域，办公楼高度约为13 m，距离塔体约为40 m。电厂北侧厂界，采用砖砌筑围墙，围墙高度约为3 m。双曲线冷却塔淋水量为40 000 m3/h，淋水高度为7.8 m，塔体直径约为82 m。类似双曲线冷却塔淋水噪声，在距水池边缘5 m，离地面1.2 m 处的噪声值为84.2 dB (A)。

5.2 治理方案

目前，国内大部分冷却塔噪声治理通常采用消声装置工艺、声屏障工艺或者落水消声工艺。落水消声法因在大面积环境下的最大降噪量小于10 dB (A)，针对本电厂10 dB (A)以上的降噪要求，基本可以判定不适用。且落水消声工艺属于塔内治理，尚存在对循环水产生影响的隐患［8］，另本工程位于北方寒冷地区，故优先考虑塔外治理。从冷却塔的布局上看，本工程厂界及敏感点距离冷却塔噪声源较近，北侧厂界处没有空间布置隔声屏，另外声屏障高度、位置的设置除了需考虑声学效果外，还必须考虑对冷却塔进风的影响［9］，故单布置隔声屏无法满足降噪要求。如只在冷却塔进风口安装消声装置，虽然理论及试验表明其降噪量可以达到35 dB (A)甚至更高，降噪效果十分明显［10］，但全部采用消声导流片工艺投资较大。

综上考虑，本工程拟采取“声屏障+消声装置”的噪声治理方案，具体如下:

如图1 所示，在1 号冷却塔离塔体6 m 处安装消声导流装置，消声导流装置片厚150 mm，长度2 500 mm，高度8 500 mm，片间距150 mm，有效通风面积比50%。消声导流装置总长度约为226 m。2 号冷却塔离塔体6 m 处安装消声导流装置，消声导流装置片厚150 mm，长度1 500 mm，高度8 500 mm，片间距150 mm，有效通风面积比50%。消声导流装置总长度约为63 m，声屏障离塔体16 m 处设置，高度为12 m，吸隔声模块厚度为100 mm，总长约为245 m。

图1 噪声治理设施布置示意图

5.3 降噪效果预测

图2 和图3 分别为利用CADNA_ A 噪声预测软件预测的噪声分布情况。治理前，敏感点和厂界最近点噪声值接近70 dB (A)，类比《工业企业环境噪声排放标准》，厂界噪声超标15 dB(A)，敏感点超标20 dB (A)。治理后，厂界噪声值≤55 dB (A)，达到《工业企业环境噪声排放标准》GB12348-2008 的Ⅲ类标准，即昼间≤65 dB (A)，夜间≤55 dB (A);办公区域敏感点噪声值≤50 dB (A)，达到《工业企业环境噪声排放标准》GB12348-2008 的Ⅱ类标准，即昼间≤60 dB (A)，夜间≤50 dB (A)。