冷卻塔聲源降噪技術在電廠的應用

金康華，居國騰(浙江浙能紹興濱海熱電有限責任公司，浙江 紹興 312073)

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冷卻塔聲源降噪技術在電廠的應用

金康華，居國騰
(浙江浙能紹興濱海熱電有限責任公司，浙江 紹興 312073)

摘要：通過對某電廠5500 m2逆流式自然通風冷卻塔的噪聲特點和頻譜分析，以聲源降噪設備和技術應用實例，提出了一種冷卻塔噪聲治理的新辦法。

關鍵詞：冷卻塔；聲源降噪技術；應用。

1　概述

我國基于實施環境保護基本國策和電力可持續發展的需要，提出了今后較長時間火電廠環境保護的相應目標。噪聲控制是其中的一項重要目標，要求城市(城郊)居民區附近電廠廠界噪聲達到現行GB12348 - 2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》的要求。

本文以某電廠5500 m2逆流式自然通風冷卻塔噪聲治理相關數據為基礎，從聲源控制的角度出發，通過分析和選擇降噪聲設備，提出了冷卻塔降低噪聲的辦法與措施。

2　冷卻塔的噪聲及治理目標

2.1聲源特性

冷卻塔噪聲主要源于冷卻塔水池水面，塔內冷卻水下落對池水的大面積連續性直接撞擊產生機械穩態噪聲，落水撞擊瞬時速度達7～8 m/s，是機械噪聲、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運行工況下，采用AWA6228型多功能聲級計實測其#1冷卻塔噪聲頻譜和聲級的數據。測點位置：D1 - D8測點距冷卻塔進風口底部1 m，高1.5 m沿冷卻塔周邊均布；D9測點距塔邊50 m，高1.5 m的廠界控制點；D10測點離塔邊25 m，高1.5 m。

表1　#1冷卻塔實測噪聲頻譜和聲級

續表1

根據表1中實測數據可以看出，其噪聲聲級達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

冷卻塔噪聲的治理目標是將受聲點噪聲強度控制在當地環保要求的國家標準以內。具體說，對于冷卻塔周圍區域，受聲點的噪聲強度可參照《國家二類混合區或三類工業集中區的環境噪聲標準》控制。由于冷卻塔的噪聲屬于連續均衡、不分晝夜的穩態噪聲，因而受聲點的噪聲強度控制一般應以夜晚時段的噪聲標準為目標，這樣位于上述區域的受聲點的噪聲強度控制標準分別為50 dB(A)及55 dB(A)。然而對于夜晚無人區域的受聲點，其噪聲強度控制標準可適當放寬，一般可以白天的噪聲標準為準，也就是以夜晚時段的噪聲標準放寬10 dB，即控制標準分別為60 dB(A)及65 dB(A)。

電廠大型冷卻塔的噪聲屬于中高頻、高強、穩態噪聲，來源于塔中相當于暴雨強度數十倍的高密度落水對池水的大面積連續性直接撞擊。由于其聲源龐大、聲功率級強，頻帶寬、中低頻衰減小、傳播距離遠，對周圍環境的影響力度及影響范圍都比較大。國內大多數電廠位于遠離城鎮的地區，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，其冷卻塔噪聲對周圍環境產生的影響較大，不能滿足環保標準的要求。以某電廠廠界噪聲控制點D9為例，其受聲點噪聲強度超出了當地環境的噪聲控制標準。

3　噪聲控制的常用方法

3.1治理的基本途徑

針對噪聲的發生機理、傳播方式可以把治理冷卻塔噪聲的基本途徑歸結為塔內的聲源治理、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是目前國內外常用的噪聲治理方法。主要有隔聲屏障法和消聲導流片法。

隔聲屏障一般安裝在距冷卻塔進風口大于冷卻塔進風口高度2倍的位置，屏障高度大于冷卻塔進風口高度，還要求受聲點(如廠界控制點和敏感點)最好在地勢較低位置，在聲屏障的聲影區內有較好的降噪效果，降噪量一般不超過15 dB(A)。對通風影響不大，但對遠處敏感點降噪效果較差，屬定向局部降噪工程措施，對聲屏障結構抗風設計要求高，占地面積較大。

消聲導流片一般局部安裝在冷卻塔進風口，通過其吸聲作用，來減少冷卻塔噪聲對外界的影響。降噪量可以達到20 dB(A)以上。當降噪量要求超過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風口的通風面積，會不同程度地導致冷卻塔的冷卻效率下降，出塔水溫提高，不利于節能。

為了消除以上不利因素，采用著眼于塔內聲源的治理技術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用價值。

3.3塔內聲源治理降噪原理

在冷卻塔內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現緩沖消能減速。它隔斷了冷卻塔落水對水面的直接沖擊，經無聲擦貼、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，是針對塔內聲源降噪治理的新技術。

4　落水降噪裝置

為了實施塔內聲源降噪，某電廠安裝使用了落水降噪裝置。該裝置由降噪器、托架以及支撐結構三部分組成。降噪器采用PVC平片熱壓成型粘結組裝成蜂窩型組管構形，組管自上而下由垂面、斜面和曲面三段組合，形成由豎向導入段、無聲擦貼斜段、粘滯減速斜段、疏散灑落挑流段四個功能段。

該技術主要是采用了密集、多種、分段消能的方式，在有限的高度內有效地消減水滴下落的沖擊能量，下落水滴在降噪器中經過導流、擦貼、滯留、挑流、疏散等分段作用后，落入集水池，達到消能降噪的目的。圖1為安裝在冷卻塔內水面上的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。可以選用PVC材料，利用該材料耐疲勞、抗沖擊，耐腐蝕、抗冰凍、抗老化，不易結垢，自潔性好的材料特性；該降噪裝置安裝簡便、運行可靠、維修容易，不影響冷卻塔的進風以及冷卻效率。

5　落水降噪裝置應用效果

5.1冷卻塔同一測點降噪效果分析

為了測試落水降噪裝置安裝后的實際降噪效果，在電廠#1冷卻塔周圍選定了8個檢測點(Z1 - Z8)，其中Z3作為廠界控制點，距塔邊50 m，見圖2。

圖2　#1冷卻塔噪聲檢測點布置圖

以#1冷卻塔同一測點(Z5)在安裝降噪裝置前后的實測數據為例，分析相關降噪效果，見圖3。

圖3　降噪裝置安裝前、后Z5點的對比

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態噪聲，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為相應頻帶的A計權修正值。

根據圖3數值比較，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的檢測數據為例，分析相關降噪效果，以及降噪量存在差異的原因。環保部門分別于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個檢測點進行噪聲檢測，見表2。

表2　#1冷卻塔不同測點降噪量 dB(A)

由測量數據統計結果可知 ：對#1冷卻塔噪聲治理最大達到12 dB(A)以上。對各測點的效果分析如下：

(1) Z4、Z5測點背離#2冷卻塔及主機房，受外界環境噪聲影響較小，較真實地反映了落水降噪裝置的降噪效果為12 dB(A)以上。

(2) Z6測點受主機房噪聲影響，降噪量略有減少在11～11.5 dB(A)左右。

(3) Z7測點正對主機房受其噪聲影響較大，降噪量在10.6～11.1 dB(A)之間。

(4) Z8測點緊鄰水泵房，同時受未治理#2塔的強噪聲的疊加干擾，降噪量在9.3～9.6 dB(A)之間。

(5) Z1、Z2、Z3測點均沿廠界布置，其中Z1測點受#2塔干擾疊加降噪量10.4 dB(A)，且距塔邊最近，衰減較少；Z2測點無疊加干擾，且距塔邊稍遠，噪聲級可降至59.9 dB(A)；Z3測點作為廠界控制點，因距塔邊50 m，經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行噪聲治理后，廠界噪聲已達到標準要求。

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的綜合治理才能真正達到保護和改善生活和生態環境，保障人體健康的目標。該降噪技術方案在北方地區冬季有掛冰現象時，不宜采用，較為適合南方地區使用。

參考文獻：

[1]郝艷紅，黃成群，傅毓赟．火電廠環境保護[M]．北京：中國電力出版社，2008．

[2]李曉蕓，雷應奇，龐力平．火電廠環境管理[M]．北京：中國水利水電出版社，2006．

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

文獻標志碼：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，長期從事火力發電廠熱動、機械等技術管理工作。