熱電廠主廠房聲環(huán)境研究及工程應(yīng)用

郭朝選，張铻，王霞

(中國(guó)輻射防護(hù)研究院，山西太原030006)

熱電廠主廠房聲環(huán)境研究及工程應(yīng)用

郭朝選，張铻，王霞

(中國(guó)輻射防護(hù)研究院，山西太原030006)

熱電廠主廠房?jī)?nèi)重點(diǎn)聲源屬于中高強(qiáng)度聲源，分布范圍廣、種類復(fù)雜、輻射面廣、直接和疊加超標(biāo)聲源多，在工程實(shí)踐中，必須對(duì)各類聲源噪聲特性進(jìn)行分析，探尋各類聲源與廠界噪聲和敏感點(diǎn)的直接或間接關(guān)系，以便有針對(duì)性地對(duì)重點(diǎn)聲源提出有效治理措施。依據(jù)主廠房噪聲控制設(shè)計(jì)原則，通過(guò)對(duì)主廠房噪聲聲源進(jìn)行系統(tǒng)的分析計(jì)算，提出有針對(duì)性的治理措施，使主廠房的噪聲達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，對(duì)某種已工程驗(yàn)證的隔聲結(jié)構(gòu)型式及隔聲量進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，以便于在類似工程中使用。

主廠房;聲學(xué)性能;噪聲控制

0 引言

當(dāng)前，在我國(guó)電力工業(yè)中，熱電廠仍然是主要的電力來(lái)源，隨著城市和農(nóng)村城鎮(zhèn)化的發(fā)展，多處熱電廠附近已成居民居住區(qū)，成為熱電廠噪聲控制所面臨的的重大挑戰(zhàn)［1］。熱電廠影響廠界的噪聲源很多，本文針對(duì)主廠房?jī)?nèi)噪聲源進(jìn)行噪聲控制設(shè)計(jì)，主廠房區(qū)域包括燃機(jī)廠房、汽機(jī)廠房和集中控制樓，該區(qū)域噪聲主要包括:燃機(jī)本體噪聲、燃機(jī)進(jìn)風(fēng)口及進(jìn)風(fēng)口管道噪聲、燃機(jī)輔機(jī)噪聲、汽機(jī)本體噪聲、汽機(jī)輔機(jī)噪聲、風(fēng)機(jī)噪聲等。

基于上述原因，本文結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)主廠房聲源進(jìn)行系統(tǒng)的分析計(jì)算，提出合理可靠的降噪措施，為工程應(yīng)用提供借鑒。

1 主廠房聲源特性分析

1.1 噪聲排放及周圍聲環(huán)境執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

目前，熱電廠廠界噪聲執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348－2008)［2］;熱電廠區(qū)各功能區(qū)聲環(huán)境執(zhí)行《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096－2008)［3］。按照區(qū)域使用功能特點(diǎn)和環(huán)境質(zhì)量要求劃定功能區(qū)，噪聲源特性分析計(jì)算和控制措施設(shè)計(jì)應(yīng)以各功能區(qū)噪聲環(huán)境限值作為控制目標(biāo)。

1.2 噪聲源特性分析

熱電廠主廠房?jī)?nèi)重點(diǎn)聲源屬于中高強(qiáng)度聲源，具有分布范圍廣、種類復(fù)雜、輻射面廣、直接或間接疊加超標(biāo)聲源多等特點(diǎn)，必須對(duì)各類聲源噪聲特性進(jìn)行詳細(xì)分析，探尋各類聲源與廠界噪聲和敏感點(diǎn)噪聲的相關(guān)關(guān)系，有針對(duì)性地對(duì)重點(diǎn)聲源提出相應(yīng)的有效控制措施［4］。

熱電廠主廠房區(qū)域包括燃機(jī)廠房、汽機(jī)廠房和集中控制樓，該區(qū)域噪聲主要包括:燃機(jī)本體噪聲、燃機(jī)輔機(jī)噪聲、汽機(jī)本體噪聲、汽機(jī)輔機(jī)噪聲以及風(fēng)機(jī)噪聲等。

以某熱電廠主廠房治理案例為基礎(chǔ)，各噪聲源能級(jí)見(jiàn)表1和表2。

表1 主要噪聲源設(shè)備噪聲值

表2 主要噪聲源聲級(jí)頻譜值

從燃機(jī)和汽機(jī)本體噪聲頻譜可以看出，燃機(jī)和汽機(jī)本體噪聲頻譜均呈現(xiàn)中高聲壓級(jí)和寬頻帶特性。從風(fēng)機(jī)噪聲頻譜可以看出，燃機(jī)進(jìn)風(fēng)口低頻特性明顯，在中高頻區(qū)域也有較明顯的峰值。

綜上所述，燃機(jī)和汽機(jī)是主廠房區(qū)域主要噪聲源，還有輔助設(shè)備等會(huì)通過(guò)墻體透聲或通過(guò)門、窗、通風(fēng)口一起向外傳播;室內(nèi)聲源還直接向外界輻射噪聲，這都會(huì)對(duì)周圍聲環(huán)境產(chǎn)生影響。

2 主廠房噪聲控制措施及分析計(jì)算

2.1 主廠房噪聲控制方案設(shè)計(jì)原則

(1)滿足電廠的生產(chǎn)、安全等要求;

(2)工藝成熟，維護(hù)方便;

(3)設(shè)計(jì)上要考慮安全，防止二次污染;

(4)吸聲材料應(yīng)選用環(huán)保、吸聲系數(shù)高的新型材料;

(5)符合電廠行業(yè)安全和消防相關(guān)規(guī)范;

(6)降噪方案實(shí)施后不得影響設(shè)備運(yùn)行;

(7)降噪工程整體外觀應(yīng)與廠區(qū)系統(tǒng)協(xié)調(diào)。

2.2 主要噪聲控制措施

(1)汽機(jī)房?jī)?nèi)安裝輕質(zhì)多層復(fù)合吸隔聲墻體，汽機(jī)廠房門窗更換為隔聲門窗;

(2)燃機(jī)房?jī)?nèi)安裝輕質(zhì)多層復(fù)合吸隔聲墻體，燃機(jī)廠房門窗更換為隔聲門窗;

(3)進(jìn)風(fēng)口安裝進(jìn)風(fēng)消聲器，外加防雨百葉;

(4)管道輻射噪聲處進(jìn)行隔聲包扎處理;

(5)輔機(jī)、風(fēng)機(jī)區(qū)域安裝復(fù)合吸隔聲板進(jìn)行封閉處理，并保證封閉區(qū)域通風(fēng)。

2.3 噪聲源聲學(xué)性能計(jì)算

主廠房各噪聲源處安裝相應(yīng)隔聲吸聲結(jié)構(gòu)后，它的隔聲效果就不僅僅是由主廠房的本體結(jié)構(gòu)決定，還要受到隔聲構(gòu)件、門、進(jìn)排風(fēng)消聲器、管道等的隔聲、消聲效果影響，而這些影響還是重要的因素。因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算主廠房聲學(xué)性能時(shí)應(yīng)考慮這些因素，下面具體分析。

(1)主廠房?jī)?nèi)聲級(jí)

主廠房?jī)?nèi)聲級(jí)Lp1的求?。?］，單個(gè)聲源倍頻帶的計(jì)算:

N個(gè)聲源i倍頻帶的疊加:

內(nèi)蒙古地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量首要污染物主要以顆粒物(PM10和PM2.5)污染為主，所以選取顆粒物作為檢驗(yàn)分析對(duì)象。對(duì)顆粒物的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)做對(duì)比分析，來(lái)判斷模式預(yù)報(bào)的可靠性。由于內(nèi)蒙古區(qū)域面積較大，地形地貌復(fù)雜，沙漠、草原、森林依次分布，環(huán)境空氣質(zhì)量特點(diǎn)較為明顯，選取了具有代表性的6個(gè)城市呼和浩特、包頭、巴彥浩特、赤峰、通遼、海拉爾作為檢驗(yàn)分析對(duì)象。

式中:Lw為聲源的倍頻帶聲功率級(jí)。

(2)隔聲板平均隔聲量

隔聲板平均隔聲量計(jì)算公式［1］:

式中:△R為空氣層附加隔聲量。

(3)綜合隔聲量R

式中:Sn隔聲構(gòu)件n的面積;各構(gòu)件組合后的面積;τn隔聲構(gòu)件n的透射系數(shù);Rn的隔聲量。

(4)等效室外聲源聲功率級(jí)

已知廠房外靠近墻面處某點(diǎn)的倍頻帶聲壓級(jí)Lp(r0)時(shí)，相同方向預(yù)測(cè)點(diǎn)位置的倍頻帶聲壓級(jí)Lp(r)可按下式計(jì)算:

預(yù)測(cè)點(diǎn)的A聲級(jí)LA(r)可利用8個(gè)倍頻帶的聲壓級(jí)按下式計(jì)算:

式中:Lpi(r)為預(yù)測(cè)點(diǎn)(r)處，第i倍頻帶聲壓級(jí);△Li為i倍頻帶A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)修正值，dB;A為倍頻帶衰減，dB;Adiv為幾何發(fā)散引起的倍頻帶衰減，dB; Aatm為大氣吸收引起的倍頻帶衰減，dB;Abar為聲屏障引起的倍頻帶衰減，dB;Amisc為其他多方面效應(yīng)引起的倍頻帶衰減，dB［5］。

(6)消聲器的消聲量

式中:φ(a0)為與吸聲材料系數(shù)a0有關(guān)的消聲系數(shù);a0正入射吸聲系數(shù);P消聲器的通道周長(zhǎng)，m;S消聲通道面積，m2;l為消聲器的有效長(zhǎng)度，m。

綜合以上因素，考慮各聲源聲級(jí)及廠界噪聲限值，某熱電廠主廠房墻體設(shè)計(jì)隔聲量為55dB(A)，隔聲門窗設(shè)計(jì)隔聲量為50dB(A)，進(jìn)風(fēng)消聲器消聲量為30dB(A)，排風(fēng)消聲器消聲量為30dB(A)，復(fù)合吸聲隔聲構(gòu)件隔聲量為50dB(A)，其廠房的綜合設(shè)計(jì)降噪量如下表3。

表3 主廠房各措施綜合設(shè)計(jì)降噪量

2.4 降噪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主廠房的降噪主要采取隔聲措施，如輕型隔聲結(jié)構(gòu)［6］。下面介紹使用在某熱電廠主廠房隔聲項(xiàng)目中的一種隔聲結(jié)構(gòu)，其插入損失為55dB，可使用該種結(jié)構(gòu)作為車間墻體，車間內(nèi)隔聲吸聲結(jié)構(gòu)體，也可作為隔聲屏障或制作隔聲封閉室。具體隔聲結(jié)構(gòu)的組成見(jiàn)圖1，隔聲結(jié)構(gòu)的隔聲量見(jiàn)表4。

2.5 噪聲治理效果

根據(jù)降噪方案，各治理措施實(shí)施后，在正常工況下(無(wú)對(duì)空排汽、運(yùn)輸大車及施工機(jī)械)，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，利用軟件進(jìn)行聲場(chǎng)模擬，主廠房對(duì)廠界噪聲貢獻(xiàn)值均達(dá)到設(shè)計(jì)限值以下。

表4 隔聲結(jié)構(gòu)的隔聲性能

圖1 輕型隔聲結(jié)構(gòu)示意

3 結(jié)語(yǔ)

熱電廠的聲源多分布廣，是目前噪聲治理的難點(diǎn)，只有通過(guò)全廠的綜合治理，才能達(dá)到環(huán)評(píng)要求。其中熱電廠又以主廠房聲源最為復(fù)雜，本文在完成了噪聲測(cè)試、重點(diǎn)聲源分析、超標(biāo)量確定、治理措施設(shè)計(jì)和降噪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作內(nèi)容的基礎(chǔ)上，在保證設(shè)備正常運(yùn)行、維檢修及外觀效果的同時(shí)，達(dá)到降噪要求，為熱電廠主廠房降噪設(shè)計(jì)提供參考。

［1］鐘祥璋.建筑吸聲材料與隔聲材料［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［2］GB 12348－2008，工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］GB 3096－2008，聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［4］李耀中，李東升.噪聲控制技術(shù)(第二版)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社2010.

［5］馬大猷.噪聲與振動(dòng)控制工程手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［6］魏志勇，葛佩聲.工業(yè)噪聲與振動(dòng)控制技術(shù)［M］.北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2010.

Research and application of acoustic environment in thermal power plant main power house

The key noise sources of the main power house is high intensity sound sources，wide distribution，complex types，wide radiation，having many excessive sources，must be carried out the detailed analysis of noise characteristics of all kinds of sound source，to find out the direct or correlative relationship between all kinds of noise sources and factory bound noise and sensitive points noise，and then put forward corresponding effective governance measurces for the key noise and intractable noise.It shows that based on the main power house noise control design principles，through the analysis and calculation of main power house noise source system，then put forward the targeted control measures which make the noise of the main workshop meet relevant national standards.At the sometime，the article brief introduction to some have engineering verification of sound insulation structure and sound insulation in order to apply to the same engineeing in the future.

main power house;acoustics feature;noise pollution control

X591

B

1674－8069(2016)05－041－03

2016-02-17;

2016-03-29

郭朝選(1982-)，男，山西運(yùn)城人，漢族，助理研究員，主要從事噪聲與振動(dòng)控制工程技術(shù)研究及應(yīng)用工作。E－mail: guozx112@163.com