化工廠噪聲治理措施研究

胡南，胡偉

（華陸工程科技有限責(zé)任公司 管道室，西安710065）

1 引言

近年來，隨著現(xiàn)代化工行業(yè)的快速發(fā)展，化工廠的大型化，噪聲擾民問題愈發(fā)突出。因此，如何控制化工廠運行過程中的噪聲問題是設(shè)計及操作人員需要解決的難題。

2 化工企業(yè)噪聲成因分析

2.1 機械性噪聲

機械性噪聲是由于機械設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)動部件間的摩擦力、撞擊力或非平衡力，使機械部件等發(fā)聲體產(chǎn)生無規(guī)律振動而輻射出的噪聲。如發(fā)電機、壓縮機、離心泵等。還有一類是管道振動噪聲。如閥門的快速開關(guān)或泵的啟動與停止引起的水錘、流速的改變、流體通過節(jié)流孔時產(chǎn)生的高壓力降液體等。

2.2 噴射噪聲

噴射噪聲聲源研究表明，在高速氣流從管口噴出后，距離噴射口5～8D（D為管口直徑）的部分噴射出的氣流會剪切周圍的空氣并與之發(fā)生強烈的混合，隨著混合后逐漸向外擴散。在這一過程中會產(chǎn)生強烈的噪聲。

2.3 旋轉(zhuǎn)噪聲及渦流噪聲

旋轉(zhuǎn)噪聲是壓縮機、風(fēng)機等設(shè)備的葉輪高速旋轉(zhuǎn)時切割周圍氣體介質(zhì)，引起周圍氣體壓力脈動而形成。葉片在引起氣體壓力脈動的同時會切割氣流使其在葉片界面產(chǎn)生分裂，形成附面層及旋渦，這些渦流由于空氣本身的黏滯作用，又分裂成許多小渦流，從而擾動空氣形成壓縮與稀疏過程而產(chǎn)生噪聲，輻射出一種非穩(wěn)定的流動噪聲，常見于空冷器組。

2.4 電磁噪聲

電磁噪聲主要是由電磁場交替變化而引起的某些機械部件或空間容積振動而產(chǎn)生的噪聲。電機氣隙中存在各種次數(shù)、各種頻率的旋轉(zhuǎn)徑向電磁力波，它們分別作用在定子、轉(zhuǎn)子鐵心上，使定子鐵心和機座以及轉(zhuǎn)子出現(xiàn)周期性變化的徑向變形，即發(fā)生振動。

3 噪聲控制原理

大型化工廠完全消除噪聲源是不切實際的，因此，工廠噪聲治理往往從傳播途徑入手，在噪聲傳播的過程中削弱噪聲。

3.1 在空氣傳播的過程中削弱噪聲

在空氣傳播常采用吸音或者隔音手段削弱噪聲的傳播。吸音指當(dāng)聲音進入某種材料時因黏滯性和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，聲能轉(zhuǎn)化為熱能而導(dǎo)致聲音的消散和吸收。開孔材料常被用作吸音材料。常見的有開孔發(fā)泡材料、氈類制品、礦物棉、紡織材料等。當(dāng)需要處理低頻噪聲時，經(jīng)常需要采用共振原理做成各種共振吸聲結(jié)構(gòu)。當(dāng)聲波入射聲波投射在吸聲結(jié)構(gòu)上時，引起振動，其振動要克服本身的阻尼以及部分結(jié)構(gòu)之間的摩擦，會使部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而耗損。平面波在空間傳播到2種媒質(zhì)的交界面時，一部分聲波在原媒質(zhì)中產(chǎn)生反射波，另一部分聲波投射到界面另一側(cè)的媒質(zhì)中形成透射波。交界面的材料質(zhì)量越大，隔音性能越好。常見的材料包括重質(zhì)層材料、混凝土、鉛、金屬板、礦物填充的聚合物或乙烯基層材料[1]。

3.2 在固體傳播的過程中削弱噪聲

聲音通過固體傳播主要通過振動。減振主要考慮隔振及阻尼。隔振是通過降低振動強度來減弱固體聲傳播的技術(shù)。振動能量常以2種方式向外傳播產(chǎn)生噪聲：一部分直接向空氣輻射；另一部分振動能量通過與其相接觸的固體進行傳播。水泥地板、磚石結(jié)構(gòu)等是隔絕空氣聲的良好材料，但對固體聲幾乎沒有衰減。通過選取隔振材料或減振器將噪聲源和其他能高效傳播噪聲的結(jié)構(gòu)或部件分離可以減弱固體傳噪。常見的隔振材料包括發(fā)泡材料、彈簧、橡膠等。

阻尼作用可以衰減沿結(jié)構(gòu)傳遞的振動能量，減弱共振頻率附近的振動并降低結(jié)構(gòu)自由振動或沖擊引起的振動。常見的材料包括厚層材料、瀝青、特殊混合物和覆層材料。

4 化工廠的噪聲治理措施

4.1 隔聲罩的設(shè)置

噪聲污染集中區(qū)域常采用隔聲罩來減弱噪聲，隔離罩的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是重質(zhì)的，例如，混凝土或厚鋼板等。受限于現(xiàn)場的空間、機器的維修及隔聲罩的拆裝運等因素，隔離罩也多選擇金屬薄板并內(nèi)飾一定厚度的吸聲材料。根據(jù)插入損失的要求，計算隔聲罩結(jié)構(gòu)的隔聲量，再按實際情況選用。無孔實心結(jié)構(gòu)有經(jīng)驗公式[2]可以簡單地計算隔聲量。

式中，m為構(gòu)件的綜合面密度，指固定厚度的情況下，單位面積的重量；R為隔聲量，dB。

由式（1）和式（2）可看出面密度越大，其隔聲量越大。當(dāng)罩壁振動較大時，可在金屬板外表面或內(nèi)表面涂一些內(nèi)損耗系數(shù)較大的阻尼材料，如瀝青漿、石棉瀝青漿等。為防止固體傳聲，可在噪聲源下面安裝隔振器或鋪設(shè)隔振材料。在處理噪聲的實際問題中，會在隔聲罩罩壁上留一定的孔洞。大體積的發(fā)電機組的噪聲控制常采用全覆蓋一體的箱式隔聲罩。為滿足發(fā)電機組的溫控需求，需要搭配強制冷卻設(shè)備和一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高成本的散熱設(shè)備。為減少投資，有文獻記載，通過在廠房頂部鋪設(shè)吸音材料，音源處設(shè)置隔聲屏障等措施也取得了滿意的效果。如非必要，建議盡量采用開放式的隔音手段減少隔音罩的設(shè)置，避免帶來投資費用的增加及檢測維修的不便[3]。

4.2 管線噪聲控制

化工廠中與管道相關(guān)的噪聲是最主要的噪聲源。管系中的噪聲有閥門節(jié)流噪聲、氣穴噪聲、水錘聲、機械振動噪聲以及管線作為傳播介質(zhì)將輻射的噪聲。管系噪聲有以下幾種噪聲控制措施：在壓降較大的場合，更換低噪閥門；設(shè)置限流孔板；合理的控制流速；優(yōu)化管道走向，采用撓性連接[4]；設(shè)置管道隔聲支吊架，增加吸聲內(nèi)襯。由于管網(wǎng)噪聲輻射而形成復(fù)雜的分布式噪聲治理起來非常困難，單純對廠區(qū)內(nèi)高噪聲的動設(shè)備點聲源治理無法完全解決環(huán)境噪聲問題，也常采用管道包扎式降噪。各層的常規(guī)材料選用如表1所示。

表1 管道包覆材料選用

4.3 安裝消聲器

在化工設(shè)備的排氣管道上安裝消音器可以起到很好的降噪效果。常用的型號有擴散緩沖型消聲器及小孔型消聲器，降噪水平約30～35dB。選型時需注意，消聲器的排氣能力要與排氣放空相匹配。另外，當(dāng)系統(tǒng)中放空點很多時，可以在每個放空點上設(shè)置限流孔板，而在管網(wǎng)中共用一個消聲器。

5 結(jié)語

綜上所述，在噪聲控制中，綜合運用消聲、吸聲、隔聲、隔振等手段限制噪聲的傳播從而使得噪聲排放達到要求的關(guān)鍵是理解噪聲的傳播機理。只有從噪聲源頭出發(fā)，在其傳播的路徑上綜合考慮該噪聲的特性，采取合理的措施才能起到好的噪聲治理效果。