陶曉光

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某天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目噪聲控制

陶曉光

(上海申華聲學(xué)裝備有限公司，上海 200070)

天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目因其高效、環(huán)保、占地面積小、耗水少及建設(shè)周期短等優(yōu)點而受到各國的廣泛關(guān)注，但燃?xì)怆娬驹肼曃廴締栴}較為突出，通過聲學(xué)照相機(jī)識別廠區(qū)內(nèi)的噪聲源，確定廠界的噪聲值，對噪聲源聲學(xué)特性進(jìn)行分析，建立噪聲源及建筑的聲學(xué)模型并進(jìn)行仿真計算，確定噪聲源對項目邊界的影響并提出聲學(xué)設(shè)計方案，對最終方案實施后的效果進(jìn)行實測。結(jié)果表明該方案滿足了聲環(huán)境要求，可供同類大型燃?xì)怆姀S的噪聲控制項目參考。

燃?xì)廨啓C(jī)；蒸汽輪機(jī)；聯(lián)合循環(huán)；噪聲控制；聲學(xué)仿真；設(shè)計施工

0 引言

燃?xì)怆姀S具有清潔、節(jié)水、建設(shè)周期短、投資低、占地少等特點，大量作為調(diào)峰電廠使用。由于燃?xì)怆姀S污染小，?？拷?fù)荷區(qū)域或城市中心城區(qū)，因此它的噪聲污染問題不容忽視，且由于它的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，廠區(qū)面積小，廠內(nèi)設(shè)備距廠界的距離很近，噪聲對于周邊區(qū)域的影響必須謹(jǐn)慎考慮。

本文對一個由2臺320 MW重型燃?xì)廨啓C(jī)及相應(yīng)的蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)、余熱鍋爐等組成的燃?xì)怆姀S的噪聲治理項目進(jìn)行降噪方案分析，其成功經(jīng)驗可供同類型電廠設(shè)計參考。

1 燃?xì)怆姀S主要噪聲源

燃?xì)廨啓C(jī)為三菱M701F4型機(jī)組，單臺額定輸出功率為320 MW，噪聲為寬頻噪聲，依據(jù)設(shè)備廠商提供的數(shù)據(jù)，在隔聲罩外1 m處測量聲壓級為90 dB(A)，主要由進(jìn)、排氣及機(jī)體輻射產(chǎn)生噪聲[1]。

蒸汽輪機(jī)噪聲主要是由傳動和轉(zhuǎn)動部件運行產(chǎn)生的，隔聲罩1 m外測量聲壓級為90 dB(A)的寬頻噪聲。發(fā)電機(jī)組噪聲也為90 dB(A)。燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)組均布置在主廠房內(nèi)部。

余熱鍋爐主要由燃?xì)廨啓C(jī)出口的排放和氣流穿過鍋爐內(nèi)部受熱面產(chǎn)生的卡門渦旋和湍流產(chǎn)生噪聲，余熱鍋爐向外輻射的噪聲主要為鍋爐本體向外輻射的寬頻噪聲及排氣放空產(chǎn)生的高頻噪聲[2]。鍋爐本體噪聲為80 dB(A)，排氣放空噪聲在110 dB(A)~120 dB(A)之間。

機(jī)力通風(fēng)冷卻塔主要由頂部排風(fēng)風(fēng)扇和電機(jī)以及下部的淋水產(chǎn)生噪聲。其中淋水噪聲以中高頻為主，能量主要集中在1~4 kHz頻率范圍內(nèi)。

各類水泵，燃?xì)怆娬緝?nèi)主要有給水泵、凝結(jié)水泵和循環(huán)水泵，噪聲值在85~95 dB(A)之間，一般布置在泵房內(nèi)。

燃?xì)廨啓C(jī)排氣煙囪高35 m，在煙囪出風(fēng)口處燃?xì)廨啓C(jī)尾氣排放的寬頻噪聲可達(dá)110 dB(A)，須謹(jǐn)慎考慮。

燃?xì)怆娬咀儔浩鞯脑肼曄鄬ζ渌O(shè)備而言較低，1 m遠(yuǎn)測得聲壓級為70 dB(A)。主要是電磁噪聲和風(fēng)扇的空氣動力噪聲。

天然氣調(diào)壓站主要產(chǎn)生空氣動力性噪聲、摩擦和撞擊的機(jī)械噪聲以及振動輻射的固體噪聲等。噪聲級為70 dB(A)，室外布置。天然氣前置模塊，聲壓級為85 dB(A)，室外布置。

2 噪聲控制目標(biāo)

燃?xì)怆姀S整天連續(xù)運轉(zhuǎn)，廠界噪聲排放需滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》GB12348-2008中的3類標(biāo)準(zhǔn)限值要求，即晝間噪聲級≤65 dB(A)，夜間≤55 dB(A)[3]；全廠周邊環(huán)境敏感點要滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3096-2008中的2類聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)限值的要求，即白晝噪聲級≤60 dB(A)，夜間≤50 dB(A)[4]。

3 噪聲控制方案

3.1 噪聲源識別及廠界噪聲測量

采用聲學(xué)照相機(jī)及噪聲儀對廠界及周邊敏感點進(jìn)行噪聲源識別和背景、廠界及敏感點的噪聲測量，測點布置及噪聲源識別情況如圖1、2所示[5]，廠界噪聲測試結(jié)果如表1所示。

Fig1 Noise source identification with acoustic camera

表1 廠界噪聲測點聲壓級

3.2 建立噪聲模型并進(jìn)行預(yù)測分析

根據(jù)噪聲源信息及廠內(nèi)建筑的信息，通過德國Cadna/A環(huán)境噪聲模擬軟件建立廠區(qū)建筑和噪聲源模型，按照聲源聲功率級及建筑和周圍環(huán)境的聲學(xué)特性進(jìn)行噪聲模擬，為此建立如圖2所示的電廠聲學(xué)模型，并通過廠界實測的噪聲數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行校正，校正后得到治理前的廠區(qū)噪聲地圖，如圖3所示。

圖3 治理前噪聲地圖

Fig.3 Noise map before noise control

聲源對廠界6個接受點的噪聲貢獻(xiàn)進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示(篇幅所限，其它聲源數(shù)據(jù)沒有列出)。由表2可見，全區(qū)多個測點噪聲超標(biāo)，且測點1和測點6超標(biāo)最為嚴(yán)重。

表2 聲源對廠界接收點的貢獻(xiàn)

3.3 噪聲平衡計算

根據(jù)噪聲源對廠界噪聲的貢獻(xiàn)值和場界噪聲限值進(jìn)行平衡計算，據(jù)此確定每個聲源所需的降噪量，結(jié)果如表3所示。由表3可見，鍋爐排氣口所需降噪量最高，達(dá)45 dB，廠房需要達(dá)到42 dB的隔聲量，調(diào)壓站已經(jīng)達(dá)標(biāo)，無需安置降噪設(shè)備。

表3 聲源所需降噪量

由于測點1和測點6超標(biāo)最為嚴(yán)重，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，在主廠房和冷卻塔靠近廠界區(qū)域設(shè)置聲屏障，以降低廠房和冷卻塔噪聲控制的費用，從而降低噪聲治理的總費用。在軟件中對聲屏障的設(shè)置進(jìn)行模擬，以確定聲屏障的長度、高度和具體位置。設(shè)置聲屏障后，進(jìn)一步確定聲源所需的降噪量，結(jié)果如表4所示。經(jīng)噪聲治理后模擬效果如圖4所示。由表4可見，廠區(qū)大部分區(qū)域噪聲在55 dB以下。

表4 優(yōu)化后聲源所需降噪量

3.4 噪聲治理效果預(yù)測

根據(jù)計算結(jié)果，將計算所需的降噪量輸入到噪聲預(yù)測軟件中進(jìn)行模擬，計算噪聲方案實施后廠界噪聲聲壓級，結(jié)果如表5所示。由表5可知，所選優(yōu)化方案可以滿足廠界的噪聲標(biāo)準(zhǔn)，而廠區(qū)噪聲聲壓級分布也能夠達(dá)到圖4所示的治理效果。說明整個廠區(qū)噪聲均得到了有效控制。

表5 廠界噪聲聲壓級

4 降噪效果實測

廠區(qū)南側(cè)設(shè)置10 m高、280 m長的聲屏障，廠房采用隔聲板封閉，以確保35 dB的隔聲量，燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組排氣口安裝排氣消聲器，消聲量為15 dB。余熱鍋爐四周采用隔聲屏障封閉，并在頂部設(shè)置排氣放空消聲器，消聲量不低于40 dB。冷卻塔頂部采用隔聲屏障加進(jìn)出風(fēng)消聲措施，在頂部安裝排風(fēng)消聲器，電機(jī)采用小型隔聲罩并選用進(jìn)風(fēng)消聲百葉進(jìn)行通風(fēng)，而在冷卻塔底部選用進(jìn)風(fēng)消聲器，進(jìn)排風(fēng)消聲器消聲量均為20 dB。天然氣調(diào)壓站因布置在廠區(qū)內(nèi)部，周圍有建筑物遮擋，因此不需做降噪處理。給水泵、循環(huán)水泵等因在泵房內(nèi)部，僅需要考慮泵房門窗的隔聲量以及泵的通風(fēng)散熱即可。

采用上述噪聲治理措施后，對廠區(qū)及廠界噪聲進(jìn)行了現(xiàn)場實測，其結(jié)果如表6所示。由表6可知，對該電廠進(jìn)行噪聲綜合治理后，其廠界噪聲均能達(dá)標(biāo)。

表6 廠界噪聲實測聲壓級

5 結(jié)語

本文通過對某燃?xì)怆姀S的噪聲控制實例進(jìn)行分析，探討了燃?xì)怆姀S內(nèi)主要噪聲源、噪聲控制目標(biāo)及治理方案，并通過噪聲實測驗證了治理方案的準(zhǔn)確性和可行性，可供同類電廠噪聲控制設(shè)計參考。

[1] 劉世忠, 支曉斌. 低噪聲應(yīng)急內(nèi)燃機(jī)電站環(huán)境設(shè)計[J]. 聲學(xué)技術(shù), 2007, 26(4): 687-690.

LIU Shizhong, ZHI Xiaobin. Environmental design for low noise emergency power plant using internal combustion engines[J]. Technical Acoustics, 2007, 26(4): 687-690.

[2] 馬大猷. 噪聲與控制工程手冊[M]. 北京: 北京機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.

[3] 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部. GB12348-2008工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2008.

[4] 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部. GB3096-2008聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2008.

[5] 薛瑋飛, 陳進(jìn). 噪聲源識別的混合波疊加法及其數(shù)值仿真研究[J]. 聲學(xué)技術(shù), 2007, 26(3): 455-459.

XUE Weifei, CHEN Jin. Noise source identification based on combined wave superposition and numerical simulation[J].Technical Acoustics, 2007, 26(3): 455-459.

Analysis of a noise control project for a gas-steam combined cycle power plant

TAO Xiao-guang

(Shanghai Shenhua Acoustics Equipment Co., Ltd., Shanghai 200070, China)

Combined cycle power plant has got widespread attention by many countries because of the advantages in efficiency, environmental protection, water saving, limited area and short construction period. But the noise pollution is a prominent problem for gas turbine power plant. This paper gives a brief introduction of the noise sources and noise levels in the plant boundaries identified by an acoustic camera. Also, the characteristics of the noise sources are analyzed and the acoustic models of noise sources are established for simulation.The acoustic influences of the noise sources on the test points in the plant boundary are calculated and the corresponding acoustic solutions are designed according to the calculation. The final result of the design has been checked through tests and shows that the acoustic specification for environmental protection is achieved. This discussion could be a reference of noise control project for similar gas-steam combined cycle power plant.

gas turbine; steam turbine; cycle combined; noise control; acoustic simulation;design-construction.

TB535

A

1000-3630(2015)-03-0243-04

10.3969/j.issn1000-3630.2015.03.011

2014-12-05;

2015-02-06

陶曉光(1981－), 男, 浙江金華人, 工程師, 研究方向為電廠噪聲工程等設(shè)計及施工。

陶曉光, E-mail: 87033847@qq.com