金康華,居國騰(浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司,浙江 紹興 312073)
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冷卻塔聲源降噪技術(shù)在電廠的應(yīng)用
金康華,居國騰
(浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司,浙江 紹興 312073)
摘要:通過對某電廠5500 m2逆流式自然通風(fēng)冷卻塔的噪聲特點(diǎn)和頻譜分析,以聲源降噪設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用實(shí)例,提出了一種冷卻塔噪聲治理的新辦法。
關(guān)鍵詞:冷卻塔;聲源降噪技術(shù);應(yīng)用。
我國基于實(shí)施環(huán)境保護(hù)基本國策和電力可持續(xù)發(fā)展的需要,提出了今后較長時間火電廠環(huán)境保護(hù)的相應(yīng)目標(biāo)。噪聲控制是其中的一項重要目標(biāo),要求城市(城郊)居民區(qū)附近電廠廠界噪聲達(dá)到現(xiàn)行GB12348 - 2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。
本文以某電廠5500 m2逆流式自然通風(fēng)冷卻塔噪聲治理相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),從聲源控制的角度出發(fā),通過分析和選擇降噪聲設(shè)備,提出了冷卻塔降低噪聲的辦法與措施。
2.1聲源特性
冷卻塔噪聲主要源于冷卻塔水池水面,塔內(nèi)冷卻水下落對池水的大面積連續(xù)性直接撞擊產(chǎn)生機(jī)械穩(wěn)態(tài)噪聲,落水撞擊瞬時速度達(dá)7~8 m/s,是機(jī)械噪聲、空氣動力噪聲、電磁噪聲之外的一種特殊噪聲。
表1為2013年8月15日某電廠在雙塔三泵兩機(jī)運(yùn)行工況下,采用AWA6228型多功能聲級計實(shí)測其#1冷卻塔噪聲頻譜和聲級的數(shù)據(jù)。測點(diǎn)位置:D1 - D8測點(diǎn)距冷卻塔進(jìn)風(fēng)口底部1 m,高1.5 m沿冷卻塔周邊均布;D9測點(diǎn)距塔邊50 m,高1.5 m的廠界控制點(diǎn);D10測點(diǎn)離塔邊25 m,高1.5 m。
表1 #1冷卻塔實(shí)測噪聲頻譜和聲級
續(xù)表1
根據(jù)表1中實(shí)測數(shù)據(jù)可以看出,其噪聲聲級達(dá)83~84 dB(A);頻譜特征以500~4000(Hz)的中、高頻成分為主,并以空氣為介質(zhì)向外以340 m/s速度傳播,隨著傳播距離的增加,約有3 dB(A)/10 m的梯度逐漸衰減。
2.2治理目標(biāo)
冷卻塔噪聲的治理目標(biāo)是將受聲點(diǎn)噪聲強(qiáng)度控制在當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求的國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。具體說,對于冷卻塔周圍區(qū)域,受聲點(diǎn)的噪聲強(qiáng)度可參照《國家二類混合區(qū)或三類工業(yè)集中區(qū)的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》控制。由于冷卻塔的噪聲屬于連續(xù)均衡、不分晝夜的穩(wěn)態(tài)噪聲,因而受聲點(diǎn)的噪聲強(qiáng)度控制一般應(yīng)以夜晚時段的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo),這樣位于上述區(qū)域的受聲點(diǎn)的噪聲強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)分別為50 dB(A)及55 dB(A)。然而對于夜晚無人區(qū)域的受聲點(diǎn),其噪聲強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)放寬,一般可以白天的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn),也就是以夜晚時段的噪聲標(biāo)準(zhǔn)放寬10 dB,即控制標(biāo)準(zhǔn)分別為60 dB(A)及65 dB(A)。
電廠大型冷卻塔的噪聲屬于中高頻、高強(qiáng)、穩(wěn)態(tài)噪聲,來源于塔中相當(dāng)于暴雨強(qiáng)度數(shù)十倍的高密度落水對池水的大面積連續(xù)性直接撞擊。由于其聲源龐大、聲功率級強(qiáng),頻帶寬、中低頻衰減小、傳播距離遠(yuǎn),對周圍環(huán)境的影響力度及影響范圍都比較大。國內(nèi)大多數(shù)電廠位于遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的地區(qū),周圍人口少,噪聲的危害也許并不顯得特別突出。但仍有部分電廠或熱電廠建在人口集中的地區(qū),其冷卻塔噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響較大,不能滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求。以某電廠廠界噪聲控制點(diǎn)D9為例,其受聲點(diǎn)噪聲強(qiáng)度超出了當(dāng)?shù)丨h(huán)境的噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)。
3.1治理的基本途徑
針對噪聲的發(fā)生機(jī)理、傳播方式可以把治理冷卻塔噪聲的基本途徑歸結(jié)為塔內(nèi)的聲源治理、塔外傳聲途徑上的聲波阻隔(隔聲)及聲波吸收(沿程在減)等三種方式。
3.2治理方法
根據(jù)噪聲控制的基本原理可以采用多種具體的噪聲治理方法。其中針對塔外傳聲途徑的聲波阻隔技術(shù)是目前國內(nèi)外常用的噪聲治理方法。主要有隔聲屏障法和消聲導(dǎo)流片法。
隔聲屏障一般安裝在距冷卻塔進(jìn)風(fēng)口大于冷卻塔進(jìn)風(fēng)口高度2倍的位置,屏障高度大于冷卻塔進(jìn)風(fēng)口高度,還要求受聲點(diǎn)(如廠界控制點(diǎn)和敏感點(diǎn))最好在地勢較低位置,在聲屏障的聲影區(qū)內(nèi)有較好的降噪效果,降噪量一般不超過15 dB(A)。對通風(fēng)影響不大,但對遠(yuǎn)處敏感點(diǎn)降噪效果較差,屬定向局部降噪工程措施,對聲屏障結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計要求高,占地面積較大。
消聲導(dǎo)流片一般局部安裝在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口,通過其吸聲作用,來減少冷卻塔噪聲對外界的影響。降噪量可以達(dá)到20 dB(A)以上。當(dāng)降噪量要求超過20 dB(A)時,它是較為可行的方法。由于該裝置減小了冷卻塔進(jìn)風(fēng)口的通風(fēng)面積,會不同程度地導(dǎo)致冷卻塔的冷卻效率下降,出塔水溫提高,不利于節(jié)能。
為了消除以上不利因素,采用著眼于塔內(nèi)聲源的治理技術(shù)無疑是一種治本冷卻塔降噪辦法,尤其對于缺乏塔外治理空間條件的電廠更具有應(yīng)用價值。
3.3塔內(nèi)聲源治理降噪原理
在冷卻塔內(nèi)落水直接撞擊水面之前,將落水先在斜面上以無聲擦貼的接觸形式實(shí)現(xiàn)緩沖消能減速。它隔斷了冷卻塔落水對水面的直接沖擊,經(jīng)無聲擦貼、粘滯減速,挑流分離、疏散灑落等消能形式的過渡,取得消減落水沖擊噪聲的治理效果,是針對塔內(nèi)聲源降噪治理的新技術(shù)。
為了實(shí)施塔內(nèi)聲源降噪,某電廠安裝使用了落水降噪裝置。該裝置由降噪器、托架以及支撐結(jié)構(gòu)三部分組成。降噪器采用PVC平片熱壓成型粘結(jié)組裝成蜂窩型組管構(gòu)形,組管自上而下由垂面、斜面和曲面三段組合,形成由豎向?qū)攵?、無聲擦貼斜段、粘滯減速斜段、疏散灑落挑流段四個功能段。
該技術(shù)主要是采用了密集、多種、分段消能的方式,在有限的高度內(nèi)有效地消減水滴下落的沖擊能量,下落水滴在降噪器中經(jīng)過導(dǎo)流、擦貼、滯留、挑流、疏散等分段作用后,落入集水池,達(dá)到消能降噪的目的。圖1為安裝在冷卻塔內(nèi)水面上的DY - I型落水降噪裝置。
圖1 DY-I型落水降噪裝置
采用落水消能技術(shù)一般能降低冷卻塔噪聲8 - 15 dB(A)左右,是一種從聲源處治理有效的降噪新方法??梢赃x用PVC材料,利用該材料耐疲勞、抗沖擊,耐腐蝕、抗冰凍、抗老化,不易結(jié)垢,自潔性好的材料特性;該降噪裝置安裝簡便、運(yùn)行可靠、維修容易,不影響冷卻塔的進(jìn)風(fēng)以及冷卻效率。
5.1冷卻塔同一測點(diǎn)降噪效果分析
為了測試落水降噪裝置安裝后的實(shí)際降噪效果,在電廠#1冷卻塔周圍選定了8個檢測點(diǎn)(Z1 - Z8),其中Z3作為廠界控制點(diǎn),距塔邊50 m,見圖2。
圖2 #1冷卻塔噪聲檢測點(diǎn)布置圖
以#1冷卻塔同一測點(diǎn)(Z5)在安裝降噪裝置前后的實(shí)測數(shù)據(jù)為例,分析相關(guān)降噪效果,見圖3。
圖3 降噪裝置安裝前、后Z5點(diǎn)的對比
目前噪聲評價主要有A聲級、等效聲級、累積百分聲級等。因A聲級測量的結(jié)果與人耳對聲音的響度感覺相近似,且通常用于評價寬頻帶穩(wěn)態(tài)噪聲,因此冷卻塔落水噪聲評價選用A聲級評價。一般噪聲測試儀器都具備A計權(quán)擋位,可以直接測量聲級為A聲級,也可以由測得的頻帶聲壓級計算出A聲級,其計算式為:
式中:LpA為A聲級, dB(A); Lpi為第i個頻帶的聲壓級,dB;ΔLAi為相應(yīng)頻帶的A計權(quán)修正值。
根據(jù)圖3數(shù)值比較,落水降噪裝置對冷卻塔噪聲頻帶中250~8000 Hz的中高頻成分消能作用明顯,而冷卻塔的噪聲頻譜特征是以中高頻為主,因此降噪效果明顯。
5.2冷卻塔不同測點(diǎn)效果分析
以某電廠#1冷卻塔在安裝落水降噪裝置前后在不同測點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)為例,分析相關(guān)降噪效果,以及降噪量存在差異的原因。環(huán)保部門分別于2014年7月14日(安裝前)和10月24 日(安裝后)對#1冷卻塔周圍選定的8個檢測點(diǎn)進(jìn)行噪聲檢測,見表2。
表2 #1冷卻塔不同測點(diǎn)降噪量 dB(A)
由測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可知 :對#1冷卻塔噪聲治理最大達(dá)到12 dB(A)以上。對各測點(diǎn)的效果分析如下:
(1) Z4、Z5測點(diǎn)背離#2冷卻塔及主機(jī)房,受外界環(huán)境噪聲影響較小,較真實(shí)地反映了落水降噪裝置的降噪效果為12 dB(A)以上。
(2) Z6測點(diǎn)受主機(jī)房噪聲影響,降噪量略有減少在11~11.5 dB(A)左右。
(3) Z7測點(diǎn)正對主機(jī)房受其噪聲影響較大,降噪量在10.6~11.1 dB(A)之間。
(4) Z8測點(diǎn)緊鄰水泵房,同時受未治理#2塔的強(qiáng)噪聲的疊加干擾,降噪量在9.3~9.6 dB(A)之間。
(5) Z1、Z2、Z3測點(diǎn)均沿廠界布置,其中Z1測點(diǎn)受#2塔干擾疊加降噪量10.4 dB(A),且距塔邊最近,衰減較少;Z2測點(diǎn)無疊加干擾,且距塔邊稍遠(yuǎn),噪聲級可降至59.9 dB(A);Z3測點(diǎn)作為廠界控制點(diǎn),因距塔邊50 m,經(jīng)衰減后已接近背景噪聲。
由此可以看出,#1冷卻塔在使用落水降噪裝置進(jìn)行噪聲治理后,廠界噪聲已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
綜上所述,冷卻塔噪聲的聲源治理方案效果明顯,但它僅是廠界噪聲治理的一個重要方面,還必須通過對廠界其他噪聲聲源點(diǎn)的綜合治理才能真正達(dá)到保護(hù)和改善生活和生態(tài)環(huán)境,保障人體健康的目標(biāo)。該降噪技術(shù)方案在北方地區(qū)冬季有掛冰現(xiàn)象時,不宜采用,較為適合南方地區(qū)使用。
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Application of Noise Reduction Technology in Cooling Tower to Power Plant
JIN Kang-hua, JU Guo-teng
(Zhejiang Zheneng Shaoxing Binhai Thermo Power Co.,Ltd., Shaoxing 312073, China)
Abstract:Based on the noise analysis of characteristics and frequency spectrums in a 5500 m2 Reverse Flow Natural-Ventilation Cooling Tower of Power Plants. By an application example of noise control equipment and technology,A new method for noise control of the cooling tower is proposed.
Key words:cooling tower;technology of noise control;application.
中圖分類號:TM621
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B
文章編號:1671-9913(2016)01-0030-03
* 收稿日期:2015-08-19
作者簡介:金康華(1964-),男,杭州人,工程師,長期從事火力發(fā)電廠熱動、機(jī)械等技術(shù)管理工作。