天然气单井橇装脱硫装置噪声控制——以YS-1井为例

唐 南，罗 华，汤 成，熊重寒，张 玮

(1. 中国石化西南油气分公司采气三厂 四川 德阳 618000;2.中国石化西南油气分公司采气一厂 四川 德阳 618000)

前 言

随着社会经济的发展的和公众环保意识、维权意识的增强，天然气采输过程中的环保问题日益突出。川西海相气田于2011年开始进行试采，由于试采工程的特殊性决定了装置及站场建设有诸多不完善之处，再加上脱硫装置产噪设备多，噪声源强大，噪声达标排放的压力较大。因此，对橇装脱硫装置的噪声进行分析，总结噪声控制措施，对解决今后川西海相气田开发可能存在的噪声问题具有重要意义。

1 概 述

为配合川西海相气田的开发，在YS-1井站建造了一套满足单井试采要求的橇装脱硫装置，装置采用双塔络合铁脱硫工艺，包括井口天然气加热、节流降压、天然气处理、硫磺回收、硫磺成型及相关的配套工程，设计天然气处理量20×104m3/d，潜硫量14.9t/d。站内声源众多，源强较大，且由于装置布置紧凑，声源靠近厂界，面临着较大的厂界噪声达标排放的压力。项目主要通过选用高效、低噪设备，采用减震、隔音等措施，实现了厂界噪声满足《工业企业场界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)中的2类标准，试采期未对周边噪声敏感点造成影响。

2 主要噪声来源

YS-1井站设置有天然气处理区、硫磺回收区、硫磺成型区、辅助生产区、公用工程区、放空(火炬)区，正常运行期间的主要噪声来源于天然气处理区和硫磺回收区，A声级监测值见表1。

表1 主要声源噪声监测值Tab.1 Noise value of main noise sources

天然气处理区内主要设备有加热炉、吸收塔、分离器、加药装置等，经过现场检测和分析，加热炉橇和吸收塔是该区域最大的两处噪声源。井口节流后的天然气进入加热炉进行加热，然后通过加热炉橇上的笼套式节流阀节流，降压幅度超过20MPa，高压气体流经阀门笼套后流态复杂，气体在阀内出现激烈的混搅、冲击、湍流和振动[1]，形成强烈的湍流噪声和激波噪声[2-3]，监测到的声级在85dB(A)左右。含硫天然气进入吸收塔，与脱硫贫液逆流接触反应脱除硫化氢，天然气与脱硫液的气液两相流引起的压力和速度脉动在塔内形成噪声源，监测到的声级在82dB(A)左右[4-5]。

硫磺回收区内主要设备有氧化塔、贫液循环泵、贫液喷射泵、硫浆泵、罗茨风机等，其中，贫液循环泵、罗茨风机功率高流量大，噪声最大。贫液循环泵的噪声分为机械结构振动的辐射噪声和流体动力学噪声[6]，监测到的声级在92dB(A)左右。罗茨风机的噪声分为空气动力性噪声(包括旋转噪声和涡流噪声)、风机壳体以及电机轴承辐射的机械噪声、电机的电磁噪声[7]，监测到的声级在91dB(A)左右。

另外，甲醇加注泵运转时，监测到会产生69dB(A)噪声，甲醇加注泵是隔膜计量泵，产生的噪声来源于机械结构振动，管路系统的机械共振，以及甲醇在管路中的流体噪声。由于甲醇加注橇设置在辅助生产区边缘，且没有围墙阻隔，加注泵运转将造成厂界噪声超标。

3 噪声控制措施

3.1 声源降噪措施

脱硫装置产噪设备多，必须做好控制声源的基础工作。设计及设备选型阶段尽量选用噪声较低的机械设备，例如罗茨风机进气和排气段均设计有消声器；将罗茨风机、贫液循环泵等动设备安装在稳定基座上，机组与基座间使用减振器联接，尽量降低机械振动产生的噪声。

在调试阶段曾发现某台贫液循环泵振动及噪声异常增大，采取紧固联结螺栓，再次对泵和电机联轴器进行找正、对中等措施后，均无法解决，拆泵检查发现叶轮受冲蚀和腐蚀发生变形，更换叶轮后振动及噪声恢复正常。

在试运行阶段，采取的声源降噪措施主要是在部分设施上包裹吸音棉，包括：笼套式节流阀及前后管线，罗茨风机出口管线。

3.2 传播途径降噪措施

根据《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)及环评，YS-1井站划定为2类声环境功能区域，厂界环境噪声排放标准为昼间不超过60dB(A)，夜间不超过50dB(A)。在井站初始设计中，装置区四周修筑了高约2.4m的砖砌围墙，但由于噪声源强大，主要声源均靠近厂界边缘，阻隔效果并不理想。脱硫装置投入试运行后，对厂界噪声进行了监测，厂界北面、和西面噪声昼间超标，北面、西面、南面夜间噪声全部超标。为达到噪声排放标准，在YS-1井站加装了降噪设施：(1)罗茨风机外搭建降噪房；(2)吸收塔区域西侧设置声屏障，贫液循环泵北侧设置声屏障，罗茨风机南侧及东西两侧设置声屏障；(3)甲醇加注橇外搭建降噪房；(4)沿原有围墙内侧设置声屏障，并将装置区大门及侧门改建为隔音门(如图1所示)。

图1 降噪设施布置示意图Fig.1 Noise reduction facility layout

声屏障由混凝土基础、H型钢支撑架、抗风支架、金属屏体组成(如图2所示)，其中金属屏体采用厚度1.0mm的热镀锌板进行包裹，内部填充隔音棉。

图2 声屏障结构示意图Fig.2 Sound barrier construction

4 噪声治理效果

限于试采工程的投资控制和设计水平等原因，声源降噪措施效果有限，源强仍然偏高。为阻隔传播途径采取的治理措施效果明显：YS-1井站厂界噪声平均下降5.4dB(A)，最高下降9.9dB(A)，实现了达标排放，治理前后厂界噪声见表2。

表2 治理前后厂界噪声Tab.2 Boundary noise before and after control (dB(A))

5 结论及建议

5.1 结论

通过理论分析和噪声监测，识别出天然气单井脱硫站场主要声源有：节流阀、吸收塔等存在流体剧烈运动的静设备，以及贫液循环泵、罗茨风机、甲醇加注泵等大功率动设备。

从声源和传播途径两方面提出了噪声控制措施，取得了明显的效果，实现了噪声达标排放，为类似装置的噪声治理提供了宝贵的经验。

5.2 建议

YS-1井站主要声源均靠近厂界边缘，单个橇装在设计和安装上的噪声控制措施难以解决噪声过高的问题，后期实施的噪声治理措施存在成本高、施工风险高、耽误井站生产运行等弊端。未来在规划单井脱硫站场布局过程中，考虑防火间距和硫化氢分级管控的同时，应尽可能将主要产噪装置布置在站场中间，远离厂界外环境敏感点，并利用一些低噪声的装置及厂界围墙进行阻隔，从根本上降低噪声控制难度。