火力發電廠風機噪聲治理設計與效果

張 林

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火力發電廠風機噪聲治理設計與效果

張 林

福建省環保廳廢管中心

該文嘗試從火力發電廠噪聲衰減規律等方面分析，以福建某電廠噪聲治理的實踐及效果為基礎依據，針對最為重要的噪聲源為主要治理目標，提出其廠界環境噪聲達標的治理方法及要求。

燃煤發電機組 噪聲控制 風機

1 概況

火力發電廠廠界環境噪聲問題是電廠環保達標工作中的難點，這是由于火力發電廠影響場界的噪聲源為綜合噪聲源，涵蓋了汽輪機、鼓風風機、引風風機、吹掃及冷卻系統等等，具有構成復雜、疊加反射、范圍多變等特點。其中最大的噪聲源，從噪聲源強、車間及設備的平面布局來分析，大鼓風機和引風機由于一般安裝在室外，是對場界影響貢獻最大的噪聲源；而汽輪機噪聲由于安裝在機房內，雖然也比較大，但由于機房隔聲效果一般都比較好，因而對廠界影響不大。

2 噪聲治理設計

2.1 主要聲源分析

該火力發電廠位于福州市，新上一期兩臺2 ×66萬千瓦國產超超臨界燃煤發電機組，5號機組、6號機組機組運行時，廠界的噪聲值為63.2 dB（A），超過《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB12348-2008)3類標準的夜間標準，超標量為8.2 dB（A），同時風機噪聲值在106.1 dB（A），超過《工業企業設計衛生標準》(gbz1-2010)噪聲要求。

分析現有主要噪聲源，火力（燃煤）發電機組的聲源主要為風機類，如一次風機、送風機、引風機等，其噪聲以風機產生的空氣動力噪聲和驅動電機的電磁噪聲為主。

現針對各主要噪聲源分析如下。

2.1.1風機產生的空氣動力性噪聲

由旋轉噪聲和渦流噪聲組成，其頻率表達式分別為：

f ── 旋轉噪聲的基頻，Hz；

n ── 葉輪轉速，r/min；

z ── 葉片數。

fi ── 渦流噪聲的基頻，Hz；

K ── 斯脫路哈數；

V ── 氣體與葉片的相對速度，m/s；

D ── 氣體入射方向的物體厚度，m。

此部分噪聲分為進風噪聲和排風噪聲兩部分，一般來說，排風噪聲比進風噪聲高6～10 dB（A），所以應考慮的主要是排風噪聲。

2.1.2電機噪聲

電機噪聲主要包括電磁噪聲、風扇噪聲、電刷噪聲、軸承噪聲等。不平衡的電磁力是使電機產生電磁振動并輻射電磁噪聲的根源，是由定子與轉子各次諧波相互作用而產生的。

2.1.3一次風機、送風機噪聲分析

一次風機、送風機為沈陽鼓風機廠引進丹麥NOVENCO公司VARIAX大型軸流風機專有技術制造的動葉可調軸流通風機，主要由轉子總裝、軸承組、進氣箱、主體風筒、中導風筒、擴散器、液壓調節系統、自控調節系統、聯軸器、撓性聯接、底座和消聲器等組成。

一次風機、送風機距離東廠界約290m，由于2臺送風機、2臺一次風機均置于風機房內，距離較近，所以噪聲疊加較大，送風機旁噪聲值95.9dB(A)，一次風機旁噪聲值106.1 dB(A)，頻譜圖見圖1。

圖1 一次風機頻譜圖

圖2 送風機頻譜圖

從頻譜圖可以看出，一次風機和送風機噪聲特性呈寬頻帶特性，表現在：低頻和中頻在80dB（A）以上，峰值出現在 500Hz。

由于一次風機、送風機的噪聲頻譜表現在中低頻，故噪聲衰減比較慢。

2.1.4引風機噪聲源分析

#5、#6爐鍋爐的引風機是由成都電力機械廠生產的AN系列軸流通風機，主要由轉子組件、軸承組、機殼、進氣箱、擴壓器、調節系統等組成。檢修完成后的引風機，以機殼裝配(后導葉和葉輪外殼)為基準和固定端，進氣箱、集流器和前導葉為向前(近電機方向)熱膨脹滑動端，擴壓器和擴壓器芯筒為向后(遠電機方向)熱膨脹滑動端，引風機距東廠界約300m，風機旁噪聲值97.4dB(A)，頻譜圖見圖3。

圖3 引風機頻譜圖

從頻譜圖可以看出，引風機噪聲特性呈寬頻帶特性，同時中低頻特性明顯，峰值出現在160Hz。

由上面的分析可以得知，火力發電廠風機的頻譜主要表現在中低頻，是影響東廠界聲環境的主要原因。

2.2 影響超標設備和設計降噪量確定

2.2.1超標設備對廠界的影響

綜合以上噪聲源分析和現場聲源布置情況，通過進行設備近場測試，模擬識別，基于上述情況進行模擬計算，噪聲分布見圖4。

圖4 治理前噪聲分布圖

2.2.2項目的達標設計降噪量

根據該電力集團福州火力發電廠區域環境噪聲測試數據和《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB12348-2008)的3類標準中3類區的夜間限值≦55dB（A）。同時考慮《工業企業設計衛生標準》(gbz1-2010)噪聲要求，故設計降噪量為20～25 dB（A）。

2.3 降噪控制工程聲學設計

對露天和半露天布置的超標噪聲源設置必要的建筑隔聲維護結構，或對隔聲量不足或不能有效匹配的圍護結構從聲學角度予以必要的匹配。

單層均質墻板在不同頻率下的隔聲量（dB）一般參照以下經驗公式計算：

R=16lgM+14lgf-29

100～3150Hz的平均隔聲量（dB）一般參照以下經驗公式計算：

R=16lgM+8，M≥200kg/m2；

R=13.5lgM+14，M＜200kg/m2。

故在風機本體和進出風管道采用管道包扎降噪結構裝置來達到所需要的隔聲量，即根據需要噪聲量的大小、噪聲頻率的高低，采用隔聲、吸聲、阻尼等復合材料進行配制、結構組合。做風管和風機本體隔聲包扎時，需要注意縫隙的處理方式，考慮整體隔聲匹配。

考慮到檢修的方便快捷，將風管和風機本體上的檢修孔和膨脹節的隔聲板做成可快速拆卸式。

圖5 隔聲包扎示意圖

在風機電動機安裝隔聲間，隔聲間為鋼結構支撐，鋼結構為型鋼組合結構，主要型材為H型鋼。鋼立柱基礎為獨立土建基礎墩。隔聲板為內吸外隔復合結構隔聲板，吸隔聲板厚度100mm，整個隔聲間為可拆卸式。隔聲間設計強制通風散熱消聲系統。

3 效果評價及結論

火力發電廠噪聲綜合治理，首先要對治理對象展開分析，確認主要噪聲污染源。明確治理對象后，要充分識別必須治理聲源和可做可不做的聲源，針對不同的聲源采用適合的降噪方式來降低成本，從結構上創新，大量實踐應用各種類型建材材料。

通過該火力發電廠的治理實踐數據來看，采取以上方案措施后,在背景噪聲不影響的情況下，其廠區及周邊地面噪聲分布見圖6。

圖6 實施降噪措施后地面噪聲分布圖

從圖6可以看出，采用抓重要噪聲污染源的設計思路效果顯著，火力發電廠東側廠界噪聲可達到《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB12348-2008)的3類標準，即晝間低于65dB(A)，夜間低于55 dB(A)。風機近場的噪聲值低于85 dB(A)，效果良好。

[1] 馬大猷. 噪聲與振動控制工程手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2002.

[2] 中國建筑科學研究院建筑物理研究所. 建筑聲學設計手冊[M]. 北京：中國建筑工業出版社，1987.