大型煤氣化（IGCC）發(fā)電廠空分系統(tǒng)噪聲控制工程

聶美園

（上海新華凈環(huán)保工程有限公司，上海 200438）

1 項目概況

煤氣化發(fā)電廠是將潔凈的煤氣化技術(shù)與高效的燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來，即整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC），可實現(xiàn)煤的高效利用和污染物接近零排放的潔凈效果，其既有高發(fā)電效率，又有極好的環(huán)保性能，是一種有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。IGCC技術(shù)融合化工和電力兩大行業(yè)，具有發(fā)電效率高、環(huán)保性能好、二氧化碳處理相對成本較低等突出特點，是目前國際上被驗證的、能夠工業(yè)化的、最潔凈、最具發(fā)展前景的高效燃煤發(fā)電技術(shù)。

位于天津濱海新區(qū)的華能天津IGCC示范電站是中國第一座、世界第六座大型IGCC示范電站，是我國首座擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的250MW級IGCC電站，被列為國家潔凈煤發(fā)電示范工程，成為我國認真履行大國責任、積極應(yīng)對氣候變化的重要窗口，受到國內(nèi)外各界的廣泛關(guān)注。

煤氣化發(fā)電廠是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進動力系統(tǒng)，融合了化工和電力兩大行業(yè)技術(shù)特點，電廠系統(tǒng)主要包括空分、煤氣化、合成氣凈化、燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等主要系統(tǒng)。空分系統(tǒng)是煤氣化系統(tǒng)的重要組成部分，系統(tǒng)運行時設(shè)備和管道產(chǎn)生強烈的噪聲，嚴重影響工作人員的職業(yè)健康并造成環(huán)境噪聲排放。本文主要介紹該電廠的空分系統(tǒng)噪聲源特征、噪聲控制的措施及其效果。

該電站的系統(tǒng)原理見圖1。

圖1 天津華能IGCC示范電站系統(tǒng)原理圖

2 空分系統(tǒng)噪聲源特征

空分系統(tǒng)由空壓機、氮氣壓縮機、增壓機冷卻器及管道系統(tǒng)等組成，空氣在空分系統(tǒng)中通過壓縮、膨脹降溫、蒸餾等過程被分離成合格的氧氣和氮氣，再被輸送到煤氣化爐。

在空分廠房內(nèi)8m平臺安裝2臺空氣壓縮機，廠房地面1層有1臺氮氣壓縮機，并有大量配套設(shè)備和相連接的管道。壓縮機運行時，內(nèi)部會產(chǎn)生的很高壓力以及設(shè)備在運行時產(chǎn)生的沖擊與振動，都會產(chǎn)生強烈的噪聲。空分廠房的噪聲實測數(shù)據(jù)見下表。

空分系統(tǒng)噪聲實測數(shù)據(jù)

空分廠房室內(nèi)的設(shè)備噪聲頻譜見圖2～圖6。從噪聲頻譜曲線可看出，壓縮機噪聲頻譜以中高頻為主，噪聲主要集中在1000至4000Hz，峰值頻率為4000Hz。壓縮機電機噪聲也以中高頻為主，噪聲頻率集中在250至4000Hz，峰值頻率為1000Hz。管道噪聲峰值頻率也為1000Hz。

圖2 氮氣壓縮機噪聲頻譜曲線

圖3 空氣壓縮機噪聲頻譜曲線

圖4 空氣壓縮機電機噪聲頻譜曲線

圖5 空氣壓縮機入口空氣管道噪聲頻譜曲線

圖6 三級疏水器噪聲頻譜曲線

空分系統(tǒng)還包含進氣過濾系統(tǒng)、排氣放空系統(tǒng)，其中的排氣放空系統(tǒng)運行時，噪聲聲壓級可達到120dB（A），并存在強烈的低頻噪聲，噪聲污染非常嚴重。圖7為空分車間設(shè)備現(xiàn)場。

圖7 空分車間設(shè)備現(xiàn)場

3 噪聲控制設(shè)計與措施

空分系統(tǒng)噪聲控制包括進氣系統(tǒng)、排氣放空、管道隔聲包扎、機房降噪等。

3.1 進氣空氣過濾器

壓縮機進氣空氣過濾器位于機房外，進氣管道與機房內(nèi)的壓縮機相連，壓縮機強烈的噪聲從管道向外泄露。

空壓機的進氣量為25.3萬Nm3/h，進氣壓力97kPa、進氣溫度為26.5℃、轉(zhuǎn)速為4560r/min、功率為20 570kW。

空氣過濾器安裝在空分廠房的北側(cè)，與空分廠房相距約3.8m，與東廠界相距90m。空氣過濾器類似于一個鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑物，底層架空，二層和三層的下半部分是敞開的，上半部分是封閉的，內(nèi)部填有過濾材料。室外的空氣從下往上經(jīng)過空氣過濾器后通過管道進入空壓機。圖8為進氣空氣過濾器現(xiàn)場。

圖8 空分車間進氣過濾器

空氣過濾器地面處的噪聲級在105～107dB（A），樓梯三層處的噪聲級高達112dB（A）。空氣過濾器是露天安裝的，因此其噪聲基本無遮擋地往外傳播。由于空氣過濾器上部的噪聲較高，其傳播影響的范圍也更大。

噪聲控制設(shè)計在進氣過濾器外設(shè)置大隔聲間，將過濾器及相連管道整體罩在隔聲間內(nèi)，在隔聲間上設(shè)置進風(fēng)消聲器，同時隔聲間內(nèi)部進行吸聲處理，可同時滿足降噪與低阻力通風(fēng)的要求。

3.2 排氣放空

排氣放空管排氣量標準狀態(tài)下為26萬m3/h，排口管道直徑為1.0m，排氣時噪聲聲功率級可達到120dB（A），對鄰近的辦公樓及全廠區(qū)的影響嚴重。

排氣放空消聲器采用“多級節(jié)流+小孔噴注+阻性”復(fù)合式，有效外形尺寸為φ4000mm×4500mm，設(shè)計綜合消聲量達到35dB（A）以上，同時將噪聲峰值移頻至1600Hz以上，使得噪聲更易衰減。圖9為排氣放空消聲器構(gòu)造示意圖。圖10為竣工后的排氣放空消聲器與進氣過濾器隔聲間現(xiàn)場。

圖9 排氣放空消聲器構(gòu)造示意圖

圖10 竣工后的排氣放空消聲器與進氣過濾器隔聲間

3.3 管道與閥門降噪

空壓機房內(nèi)存在大量管道和閥門，管道內(nèi)部通過的高壓高速氣流，會產(chǎn)生強烈刺耳的氣流噪聲，其噪聲聲壓級可達102～107dB（A）。由于管道和閥門數(shù)量眾多，因此在室內(nèi)產(chǎn)生極嚴重的噪聲影響。

管道噪聲控制采用阻尼隔聲包扎的做法，即在原管道外采用阻燃阻尼隔聲氈+玻璃棉+鋁板的復(fù)合構(gòu)造，可降低管道高頻噪聲15～20dB（A），使空分車間內(nèi)的噪聲得到了顯著改善。圖11為管道阻尼隔聲包扎和閥門隔聲罩實施后現(xiàn)場。

圖11 管道阻尼隔聲包扎與閥門隔聲罩

3.4 廠房隔聲與通風(fēng)消聲

空分廠房的墻體為300mm厚的普通混凝土小型空心砌塊，其隔聲量大于45dB（A），屋頂采用的是多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，因此廠房內(nèi)的噪聲主要是通過門、窗和屋頂通風(fēng)器向外傳播的，實測窗外的噪聲級約達96dB（A）。

噪聲控制設(shè)計要求空壓機房所有的門窗都采用隔聲窗，計權(quán)隔聲量Rw≥35dB（A），降低噪聲對外的傳播。由于室內(nèi)設(shè)備的散熱量非常大，因此在廠房上設(shè)置多臺軸流風(fēng)機和風(fēng)機排風(fēng)消聲器，通過機械通風(fēng)確保室內(nèi)散熱，消聲器的消聲量≥30dB（A）。

4 結(jié)語

采取綜合降噪措施后，空分車間的室內(nèi)噪聲得到顯著改善，廠界的環(huán)境噪聲也得到了有效控制，滿足了廠界噪聲排放標準。排氣放空管安裝排氣放空消聲器后，排放的噪聲從原噪聲聲壓級約120dB（A）降低到噪聲聲壓級約90dB（A），且低頻噪聲基本被消除，排放噪聲以高頻噪聲為主，影響范圍和強度極大降低。

天津華能煤氣化電站示范工程是我國第一座煤氣化（IGCC）發(fā)電廠，示范工程對煤炭和電力工業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展具有深遠的意義，IGCC技術(shù)具有遠大的發(fā)展前景。空分系統(tǒng)是IGCC電廠重要的組織部分，也是IGCC電廠所獨有的系統(tǒng)，因此該項目噪聲控制工程對其他同類型的項目也具有借鑒意義，有助于我國IGCC技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。