某天然气净化厂噪声污染来源及治理

伍从广 张 良 郭利平

(中国石油西南油气田川东北作业分公司)

0 引 言

环境噪声是指在工业生产、建筑施工、交通运输和社会生活中所产生的干扰周围生活环境的声音。当环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他人正常生活、工作和学习时，即为环境噪声污染。噪声污染和水污染、空气污染、垃圾并列为现代社会的四大公害，噪声污染会影响人体健康，且易引发安全事故，控制噪声不仅是劳动保护、环境保护的需要，也是影响企业可持续健康发展的一个重要问题[1]。

天然气净化装置由脱硫、脱水、硫磺回收、尾气处理、公用工程等装置单元组成，生产工艺复杂，设备众多，其中大功率运转的锅炉、机泵、冷却水塔等设备会产生较大噪声。某天然气净化厂位于某乡镇近郊工业区，根据GB 3096—2008《声环境质量标准》，声环境功能区为3类[2]，在投运初期噪声较大，厂界噪声值不能满足3类声环境功能区环境噪声限值(夜间55 dB(A))的要求。为降低环境噪声，将噪声控制在标准要求的范围内，需寻找到主要噪声源并分析其特点，从而制定针对性的治理方案。

1 天然气净化厂噪声监测

某天然气净化厂的噪声测试在厂区内主要噪声源、厂界分别进行，测试条件为夜间、天气晴朗、微风，测量仪器为波兰BSWA 801型全数字技术噪声和振动测试分析仪，准确度为1级，在有效检定周期内。

厂区内主要噪声源的噪声测试按照GB 3096—2008《声环境质量标准》进行，在稳定运行的主要声源设备外1 m处，测量1 min等效连续A声级，测试结果如表1所示，噪声主要来源于风机、机泵、锅炉、空气压缩机等大功率运行设备。

表1 厂区内主要噪声源噪声值 dB(A)

厂界噪声按照GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》选取典型厂界点进行测试，测试过程中厂内各设备均稳定运行，测量1 min等效连续A声级，测试结果如表2所示，厂界噪声值均超过夜间限值要求。

表2 噪声治理前厂界噪声值 dB(A)

2 天然气净化厂噪声来源分析

1)中控室空调风机机组噪声

中控室空调机组露天布置，距离厂南界25 m，噪声值为95.5 dB(A)。该空调机组主要以风机转动产生的空气动力性噪声为主，噪声呈中频特性，是造成厂南界噪声超标的主要原因。

2)硫磺回收及尾气处理风机噪声

硫磺回收单元与尾气处理单元风机组均为露天布置，距离厂界最近距离为33 m，每组风机由2台透平风机、1台离心风机构成，噪声值为95.4～101.7 dB(A)，进、排风口空气动力性噪声最强，链接风管及排风消声器出口噪声值较高，是造成厂西界、厂南界、厂北界噪声超标的主要原因。

3)污水回注泵及冷却水循环泵噪声

机泵位于厂区西侧，设置了遮雨棚，四周无遮挡物，噪声值分别为90.6，89.5 dB(A)，噪声以低频为主，传播距离远，是造成厂西界噪声超标的主要原因。

4)冷却水塔噪声

冷却水塔位于厂区西侧，进风口噪声值为81.0 dB(A)，主要为底部进风口的淋水噪声和顶部排风口的空气动力性噪声。排风口噪声呈中、低频特性，传播距离远，是造成厂北界、厂西界噪声超标的主要原因。

5)空氮站空气压缩机噪声

空氮站位于厂区东北角，只有上部遮雨棚，四周无遮挡，主要声源为空压机运转声音，空压机机罩噪声值为82.5 dB(A)、空压机机罩进风口噪声值为92.5 dB(A)，声源距离厂界最近距离为11 m，是造成厂东界、厂北界噪声超标的主要原因。

6)锅炉房噪声

锅炉房位于厂区东侧，主要噪声源是锅炉给水泵、锅炉及锅炉风机，噪声值分别为96.2，79.1，92.0 dB(A)，所有噪声源均布置在封闭式厂房内，设备噪声呈中、低频特性，特别在低频部分有明显峰值，传播距离远，是造成厂东界噪声超标的主要原因。

综合以上分析可知，造成厂界噪声超标的主要是中、低频噪声，中、低频噪声递减慢、声波较长，能轻易穿越障碍物、长距离奔袭和穿墙透壁直入人耳。

3 天然气净化厂噪声治理

3.1 噪声控制方法及现状

噪声治理是依据声学理论和实际情况，综合利用各种噪声治理技术，切断噪声传播途径和控制噪声源，从而抑制噪声的产生、传播及接收，将噪声控制在允许范围[3]。

一般来说，噪声控制措施有3种[4]。

1)从声源处进行控制

通过对声源发声机理和机器设备运行功能的深入研究，研制新型低噪声设备、改进生产工艺，同时加强行政管理，这种方法被称为积极主动治理或有源噪声控制。

2)从传播途径进行控制

声传播途径中的控制是常用的降噪手段，在噪声传递的路径上，设置障碍以阻止声波传播，设置吸声材料增加声能损耗，通过反射、折射改变声波传播方向，这种方法被称为消极被动治理或无源噪声控制。

3)在接收者身上采取隔离措施，采用护耳罩、耳塞等减少噪声对接收者的危害。

以上3种噪声控制措施中，最常用的是从传播途径进行控制，包括消声、吸声、隔声、隔振与阻尼减振等方法。消声是指在噪声传播途径上加装各种类型的消声器，这种方法对于空气动力性噪声治理最有效，常用的消声器型号有扩散缓冲型消声器及小孔型消声器，降噪水平约 30～35 dB(A)。吸声是指当声音进入某种材料时因黏滞性和热传导效应，声能转化为热能而导致声音的消散和吸收，采用吸声材料、吸声结构降低反射引起的混响声，从而达到控制噪声的目的，常见材料包括金属板、矿物填充的聚合物、乙烯基层材料等。隔声是指在噪声传播途径上设置隔声罩、隔声室、隔声屏、隔声棚、隔声门、隔声窗等，隔离罩多选择金属薄板并内饰一定厚度的吸声材料。隔振与减振是指通过利用隔振元件、阻尼器等降低固体声源的振动强度，从而减弱固体声源因振动产生的噪声，常见材料包括发泡材料、弹簧、橡胶等[5]。

从声源处进行控制虽然在理论上可行，但在实际问题处理中要考虑各种存在的因素，其中最主要的是技术和经费因素。对低噪声设备的研制和高噪声设备的改造或更换均需要在技术和经济上进行较大投资，故在实际操作中存在一定难度。在接收者身上采取隔离措施虽然经济和容易，但实为最被动和消极的噪声控制措施，由于护耳罩、耳塞等的降噪功能有限，往往不能对接收者起到有效的保护作用，因此这种措施并不是噪声控制的常规途径。

3.2 天然气净化厂噪声治理

近年来，在噪声治理过程中常使用噪声控制分析软件辅助制定降噪方案，目前广泛使用的SoundPLAN软件是一款包括墙优化设计、成本核算、工厂内外噪声评估、空气污染评估等的集成软件[6]。

某天然气净化厂利用SoundPLAN软件，通过输入厂内各主要声源噪声类型、噪声值、厂区和周边地势图对厂界噪声进行声场模拟(图1)，并分析计算各声源对厂界噪声超标的最大贡献值及需降噪量(表3)，再结合声源现场情况，对各声源点制定了针对性的噪声治理方案。

图1 噪声治理前厂界声场模拟

表3 各声源对厂界噪声超标的最大贡献值 dB(A)

1)中控室空调风机机组

噪声治理方案为对机组设置隔声罩、在机组进出风口设置消声器、在隔声罩上设置供检维修进出并配置带推扛锁的隔声门。隔声罩设计隔声量为25 dB(A)，机组进风消声器设计为长15 m、高1.5 m、宽3 m(预留0.7 m检修通道)、消声量20 dB(A)、阻力损失系数0.82，机组排风消声器设计为长15 m、高2.5 m、宽2 m、消声量20 dB(A)、阻力损失系数0.82。设计模型见图2。

图2 中控室空调风机机组降噪设计模型

2)硫磺回收及尾气处理风机

硫磺回收与尾气处理单元风机是厂内高噪声设备。噪声治理方案为利用部分现场原有钢结构对风机设置可拆卸式隔声罩，隔声罩墙体由轻钢结构与可拆卸模块组成，墙体上安装通道式进气消声器，隔声罩上设置供检维修进出并配置带推扛锁的隔声门，隔声罩设计降噪量为25 dB(A)。在隔声罩顶部安装风机强排消声器，使隔声罩内空气快速流动，确保隔声罩内风机的通风和散热，消声器设计降噪量为15 dB(A)。为确保隔声罩内的运行环境安全可靠，隔声罩内安装可燃气体及H2S探测器，内部照明线路、报警线路为全防爆设计，设4盏防爆灯。隔声罩外设置两台声光报警灯。设计模型见图3。

图3 硫磺回收及尾气处理风机机组降噪设计模型

3)污水回注泵及冷却水循环泵

噪声治理方案为根据每台泵的大小设置单独的小型隔声罩，其中污水回注泵隔声罩设计为长8 m、宽6 m、高7 m，冷却水循环泵隔声罩设计为长16 m、宽13 m、高7 m，在隔声罩长度方向墙体设置供检维修的隔声门，同时在泵电机处设置通风消声器。每台泵的隔声罩及消声器设计降噪总量为15 dB(A)。

4)冷却水塔

噪声治理方案为在冷却水塔进风口设置进风消声器、顶部排风口设置排风屏障。进风消声器设计消声量为15 dB(A)，顶部排风屏障设计隔声量为20 dB(A)。

5)空氮站空气压缩机

噪声治理方案为利用空氮站原有轻钢棚结构，增加隔声罩、进风消声器、排风消声器，隔声罩上设置供检维修并配置推扛锁的隔声门，隔声罩内设置照明设备。隔声罩设计隔声量为25 dB(A)，面密度≤25 kg/m2；进风消声器为自然进风，设计消声量为20 dB(A)；排风消声器为风机强制排风，设计消声量为20 dB(A)。

6)锅炉房

锅炉房为半封闭式结构，其噪声通过未封闭墙面和通风口外传。噪声治理方案为对锅炉房靠厂界侧墙面顶部设计通风消声器，对南北墙体设置隔声墙进行隔声，将风机房、泵房门更换为隔声门。通风消声器设计为长53 m、宽1 m、高度3.5 m，设计消声量为10 dB(A)；隔声墙与隔声门设计降噪量为25 dB(A)。设计模型见图4。

图4 锅炉房降噪设计模型

3.3 天然气净化厂噪声治理效果

按照上述噪声治理方案施工后，通过SoundPLAN声学模拟软件进行声场模拟，并实际测量各厂界夜间噪声值，最大噪声值为49.6 dB(A)，四周厂界噪声均达到治理目标。噪声治理后厂界声场模拟见图5，噪声治理后厂界噪声值见表4。

表4 噪声治理后厂界噪声值 dB(A)

图5 噪声治理后厂界声场模拟

4 结 论

1)通过噪声测试和分析发现，造成天然气净化厂厂界噪声值超标的噪声主要来源于中控室空调风机机组、硫磺回收和尾气处理单元的风机、污水回注泵、冷却水塔、冷却水循环泵、空气压缩机、锅炉及其附属给水泵和风机，噪声值为79.1～101.7 dB(A)，是递减慢、声波较长的中、低频噪声。

2)某天然气净化厂结合噪声源噪声值、噪声特点和现场情况，通过使用噪声分析软件SoundPLAN辅助制定了针对性的降噪方案。采取增设消声器、隔声罩、隔声墙、隔声门、排风屏障等治理措施，一次性将厂界夜间噪声控制在治理目标(50 dB(A))以下，满足了3类声环境功能区环境噪声限值(夜间55 dB(A))的要求。其噪声治理经验可以为其他新建、在运天然气净化厂的噪声防治或治理提供借鉴。