史學峰 曹 露 劉 輝 李麗珍

（中國輻射防護研究院，太原 030006）

1 燃氣熱源廠與燃氣熱電廠的選擇

燃氣熱源廠一般包括單純燃氣熱源廠和燃氣熱電聯(lián)產廠兩種。由于大型燃氣調峰熱源廠一般只在采暖季運行，需設置季調峰設施才能保證一年內穩(wěn)定均衡的供氣。相比較大型燃氣熱源廠，燃氣熱電聯(lián)產全年運行，用氣為專用線供應，氣源較為穩(wěn)定，且由企業(yè)與供氣單位簽證產業(yè)協(xié)議解決調峰。因此，從滿足城市用氣的基礎上，一般優(yōu)先選擇熱電聯(lián)產的形式。

2 城市燃氣熱電廠工程實例

2.1 工程內容概況

（1）氣源、水源：該燃氣熱電廠廠址位于山西省太原市規(guī)劃的主城區(qū)內，燃氣氣源為煤層氣、水源為城市污水處理廠深度處理后的中水。（2）工程方案：工程擬建設兩套“F”級燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電機組，采用“二拖一”配置方案，即2臺汽輪機、2臺余熱鍋爐 和1 臺蒸汽輪機。機組純凝工況的總出力為848.7MW（采用空冷方式）、設計熱負荷為520MW。（3）工藝流程：燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組是先將煤層氣經壓縮機加壓，與壓送至燃燒室的空氣混合燃燒，生成高溫、高壓的氣體，經燃氣透平機膨脹做功，推動燃氣透平帶動發(fā)電機發(fā)電；從燃氣透平中排出的乏氣引至余熱鍋爐，產生高溫、高壓蒸汽驅動汽輪機并帶動發(fā)電機發(fā)電。

2.2 噪聲源強分析

2.2.1 燃氣電廠特有強噪聲源

相對一般燃煤電廠，燃氣電廠特有的幾個強噪聲源主要包括燃氣輪機、余熱鍋爐、水平煙道、煤層氣增壓機、燃機進氣裝置吸風口。（1）燃氣輪機：對于F級燃氣輪機，現階段國內三大動力廠（哈動力股份有限公司、上海電氣集團股份有限公司、東方電氣集團）分別與國外制造商（美國GE 公司、德國西門子股份有限公司、日本三菱公司）在國內合作成立了燃氣輪機制造廠，引進先進的大容量F級燃氣輪機的設計制造技術，均可保證距設備隔聲罩1m處的聲壓級為85dB（A）左右。（2）余熱鍋爐、水平煙道：產生的噪聲主要氣流通過設備時產生的空氣動力性噪聲，一般按設備1m處的聲壓級為85dB（A）左右考慮。（3）煤層氣增壓機：主要為振動噪聲和空氣動力性噪聲，一般按設備1m處的聲壓級為80dB（A）左右考慮。（4）燃機進風裝置吸風口：是燃氣電廠中主要噪聲源之一，一般在為采取消音、吸聲措施前按吸風口前1m處的聲壓級為90dB（A）左右考慮。

2.2.2 汽輪機排氣冷卻方式的不同對應的噪聲源不同

目前電廠汽輪機排氣（乏汽）的冷卻方式一般分為空冷和濕冷，其中空冷又分為直接空冷和間接空冷。不同的冷卻方式產生噪聲源強不同，采取的噪聲防治措施也不同。

（1）濕冷機組

目前，北京已投運的燃氣熱電廠均采用濕冷機組。濕冷機組的主要噪聲源為機力通風冷卻塔內風機和冷卻水的淋水聲。一般考慮冷卻塔進風口外1m處的聲壓級為85~90dB（A）、冷卻塔上部出風口為80 dB（A）。

北京太陽宮燃氣熱電廠采取濕冷方式，由于冷卻塔噪聲較大，為了減輕噪聲影響，采取了廠內單側進風的方式，廠界一側利用仿古建筑進行了封閉，噪聲治理效果較好。

（2）空冷機組

（A）間接空冷：間接空冷系統(tǒng)的冷卻塔占地面積較直接空冷大近4倍，并且由于城市燃氣熱電廠一般位于城市主城區(qū)，其景觀影響也是考慮的重點，間接空冷系統(tǒng)的自然通風冷卻塔由于其高大的外形（塔高約130m）將影響城市景觀，美化裝飾比較困難。另外，由于城市熱電廠有時會位于城市機場航線下，受到凈空限值的要求，建設間接空冷系統(tǒng)其較高的自然通風冷卻塔對機場航道存在影響。因此，考慮到了城市景觀的影響以及機場凈空限值的要求，一般城市燃氣熱電廠不采用間接空冷系統(tǒng)。

（B）直接空冷：電廠空冷技術的最大特點就是節(jié)水，直接空冷技術已廣泛用于國內及國際大型燃煤火電機組。但國內目前尚無燃氣聯(lián)合循環(huán)電廠采用直接空冷機組投入投運。

山西省太原市屬于缺水地區(qū)，該燃氣熱電廠最終確定采用直接空冷系統(tǒng)作為乏汽冷卻方式。兩臺“F”級聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機組配套的空冷平臺一般高度30米左右、面積5000m2左右。直接空冷系統(tǒng)不會影響到城市景觀和機場凈空限值需要。

直接空冷系統(tǒng)最突出的環(huán)境問題就是噪聲問題。根據噪聲等級不同，空冷風機一般分為普通空冷風機、低噪聲風機、超低噪聲風機，對應的聲功率分別為94~95dB、92~93dB、90~91dB。為了減輕空冷風機噪聲對周邊敏感目標的影響，該工程采用了國內生產的超低噪音風機，相比采用低噪音風機投資增加1400萬元左右。

2.2.3 輔機冷卻方式不同對應的噪聲源不同

（1）開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：一般電廠采用帶機力冷卻塔的開式循環(huán)冷水系統(tǒng)，設備主要噪聲源為機力冷卻塔內風機和冷卻塔淋水產生的噪聲。利用建筑物阻擋作用以防噪聲。

（2）閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：本工程輔機冷卻水采用帶蒸發(fā)冷卻器的大閉式方式。帶蒸發(fā)冷卻器的閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)是將水冷與空冷，傳熱與傳質過程融為一體且兼有兩者之長的高效節(jié)能冷卻設備。該燃氣電廠輔機冷卻采取帶蒸發(fā)冷卻器的閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)。冷卻塔的進風口、出風口是主要噪聲產生部位。

2.3 噪聲治理措施

城市燃氣熱電廠的噪聲源較多，主要有燃氣輪機、汽輪發(fā)電機、空壓機、空冷風機、輔機蒸發(fā)冷卻塔以及各類水泵等；而且一般燃氣熱電工程為了滿足供熱的要求廠址大部分位于城市中心區(qū)及邊緣地帶，與周邊敏感目標（居民集中區(qū)）的距離相對較近。因此噪聲問題是燃氣熱電工程的主要問題。

2.3.1 全廠噪聲綜合控制措施

對于城市燃氣熱電廠，一般地處城市噪聲敏感區(qū)。因此，對于噪聲控制，要從全廠的噪聲綜合控制措施來保證廠界和周邊噪聲敏感點的的聲環(huán)境功能達標。

該燃氣熱電廠設計中將對主廠房及高噪聲源室內布置的墻面采用隔聲降噪措施、減少開窗面積、采用隔聲性能優(yōu)良的門窗及對高噪聲設備加裝消音器并將設備噪聲控制在允許范圍內等防噪措施，同時對本工程將進行全廠噪聲控制研究，采取針對性降噪措施。根據熱電廠噪聲控制要求，最終確定燃機主廠房、汽機主廠房、余熱鍋爐廠房等采取有效的降噪和隔聲措施后主廠房外1m處噪聲控制在45dB（A）。

2.3.2 單項噪聲控制措施

（1）聲源控制

（A）在設備選型和訂貨中進行噪聲控制：設計中盡量選用低噪聲設備和工藝，對噪聲較高設備，訂貨時按電力設計規(guī)程向制造廠家提出噪聲限值要求。

（B）加裝降噪設施：（a）對噪音較大的燃機吸風口，除了安裝消音器外，還在吸風機口周邊設置高度、厚度足夠的隔音墻?？刂埔鬄槲L口前1m處的聲壓級為90dB（A）。（b）燃氣輪機擴散段采取隔聲降噪措施，壓氣機入口處設置高效消聲器。（c）余熱鍋爐煙囪出口增加消音器，并加大煙囪的內徑，降低煙氣流速，以進一步降低煙囪出口噪音。

（2）傳播途徑控制

廠房設計中墻體選用隔聲吸聲好的材料，增加圍護結構的隔聲量，并可在廠房內加貼吸聲材料，以減少廠房內噪聲的回響反射；合理確定開窗比，盡可能封閉噪聲高的車間，采用雙層隔聲門窗，減少噪聲的對外輻射。

（3）空冷系統(tǒng)的噪聲控制措施

（A）采用超低噪音風機：該工程采用空冷裝置對汽輪機乏汽進行冷卻，空冷系統(tǒng)共配置32臺空冷風機（4×8布置），空冷風機臺數相對較多且集中，形成空冷風機群。工程對空冷系統(tǒng)的防噪措施為：首先要從風機選型時選用國內超低噪聲風機，同時還要采取有效地降噪措施，即在擋風墻內設消音板、減速裝置設隔聲罩、在風機下部設置導流消音器等措施。

（B）從平臺布置和利用周邊建筑物阻擋作用：利用空冷平臺短邊和長邊的朝向不同可調整平臺對不同廠界的影響，空冷平臺短邊一般布置在朝向廠界噪聲控制要求相對較高的一側。另外，可考慮在空冷平臺漏聲量較大且廠界噪聲控制要求的一側增加建筑物的高度，可有效減輕空冷風機的噪聲對廠界的影響。在采取該方法時，應充分考慮增加建筑物高度對空冷平臺周邊風場的影響，是否會明顯影響空冷風機的冷卻效果。

2.3.3 從總圖布置考慮減小噪聲影響

在廠區(qū)總平面布置方面，結合廠區(qū)周邊噪聲敏感設施的分布，優(yōu)化總平面布局，滿足環(huán)保要求的噪聲控制標準?？沙浞掷脠鰞冉ㄖ飳β暡ǖ淖钃鹾臀兆饔?，減輕對廠外敏感目標的影響。

2.3.4 必要時可設置隔聲屏障

對于部分城市燃氣熱電廠在采取各類降噪措施后，廠界噪聲或敏感點噪聲仍出現超標現象，應分析影響其的廠內主要噪聲源的位置，并在該處設置一定高度和寬度的隔聲屏障，來保證噪聲的達標。目前隔聲屏障隔聲量可達到10dB（A）以上。

2.4 同類電廠噪聲治理效果

北京太陽宮燃氣熱電公司位于北京市朝陽區(qū)東三環(huán)外，是城市中心區(qū)建設的奧運配套項目和北京市重點工程，安裝有兩套F級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組燃氣輪機和一臺300MW級蒸汽輪機。該電廠環(huán)評批復要求廠界噪聲和敏感點噪聲全部達到1類標準，為滿足環(huán)保要求項目建設前建設單位編制了噪聲治理實施方案，并在建設施工時進行了噪聲治理設施的招標。根據2009年北京市環(huán)保局驗收監(jiān)測數據，廠界及敏感點噪聲均達到了聲環(huán)境質量標準1類標準的要求。通過噪聲治理成功控制了電廠投產后對周邊環(huán)境可能造成的噪聲污染。

3 噪聲預測分析

采用噪聲預測軟件對工程及評價提出的噪聲防治措施進行驗證，分析采取措施后廠界及周圍噪聲敏感點是否滿足聲環(huán)境功能的要求，如果仍不滿足應進一步對聲源采取降噪措施或采取建設隔聲屏障的措施。本次采用CadnaA噪聲預測軟件對該城市熱電廠的噪聲進行了預測評價，首先根據可研提供的基礎數據對廠址及周圍的建筑物進行了建模，然后根據采取措施后的噪聲源強代入軟件中。根據不同噪聲控制措施采取多種組合的預測方案進行預測，據預測結果，熱電廠廠界和敏感點均可達到各自聲環(huán)境功的要求。