(福能(貴州)發(fā)電有限公司 貴州六盤水 553408)
噪聲治理一直是工業(yè)界的一個治理難題。SoundPLAN軟件自1986年由Braunstein Berndt GmbH軟件設(shè)計師和咨詢專家頒布以來,迅速成為德國戶外聲學(xué)軟件的標(biāo)準(zhǔn),并逐漸成為世界關(guān)于噪聲預(yù)測、制圖及評估領(lǐng)先軟件。SoundPLAN是包括墻優(yōu)化設(shè)計、成本核算、工廠內(nèi)外噪聲評估、空氣污染評估等的集成軟件。目前SoundPLAN的銷售范圍已覆蓋超過25個國家,有3500多個用戶,是噪聲評估界使用最廣泛的軟件。
當(dāng)前,隨著國家“五位一體”的戰(zhàn)略部署生態(tài)文明建設(shè)加快,國家環(huán)保政策嚴(yán)格執(zhí)行。項目環(huán)境影響評價一般是在項目未建設(shè)前進(jìn)行的評價,由于建設(shè)項目投產(chǎn)運行后各種新環(huán)境因素的產(chǎn)生和影響,噪聲治理成為迫在眉睫要解決的問題。上海申華聲學(xué)裝備有限公司陶曉光在 《火力發(fā)電廠全廠噪聲治理研究》中用德國環(huán)境噪聲模擬軟件Cadna/A建立模擬模型進(jìn)行研究[1]。 本文在前人研究的基礎(chǔ)上[1-6],對某電廠利用SoundPLAN軟件進(jìn)行模擬研究。
某電廠2×660 MW超臨界W火焰爐機組,電廠東、西、南三面環(huán)山,北臨河流,地勢中部地段為緩坡,總體地勢平坦開闊。廠區(qū)周圍居民點分布分散,周邊情況示意圖見圖1。
該電廠廠界噪聲執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348—2008)3 類標(biāo)準(zhǔn)[7],即廠界噪聲晝 65 dB,夜間 55 dB;敏感點噪聲執(zhí)行《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096—2008)聲環(huán)境功能區(qū)2類標(biāo)準(zhǔn)[8],即廠界噪聲晝間60 dB,夜間50 dB。
廠界噪聲監(jiān)測現(xiàn)狀數(shù)據(jù)見表1,共15個點,敏感點噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2,廠區(qū)主要輔助設(shè)備噪聲見表3。
使用SoundPLAN軟件對噪聲現(xiàn)狀情況進(jìn)行模擬分析。噪聲區(qū)域按照治理功能區(qū)進(jìn)行劃分,即主廠房區(qū)域、鍋爐區(qū)域、爐后區(qū)域、輔助區(qū)域。
表1 廠界噪聲現(xiàn)狀監(jiān)測值 單位:dB
表2 敏感點噪聲現(xiàn)狀監(jiān)測值 單位:dB
表3 主要設(shè)備噪聲現(xiàn)狀監(jiān)測值 單位:dB
該電廠主廠房區(qū)域配置建設(shè)有變壓器、汽機房、除氧間、煤倉間等,其中變壓器處于緊鄰汽機房室外露天布置,汽機房主要有汽輪發(fā)電機組及其配套輻射設(shè)備設(shè)施,煤倉間有給煤機、磨煤機組等高噪聲源設(shè)備。根據(jù)這些設(shè)備及其建構(gòu)筑物在電廠主廠區(qū)布置方位及主要噪聲源噪聲特性,在噪聲控制措施實施之前,只對主廠房區(qū)域設(shè)備運行噪聲對周邊環(huán)境噪聲輻射影響進(jìn)行聲場模擬,模擬結(jié)果見圖2,其余區(qū)域的模擬方法一樣,不再列出。
由圖2可知,主廠房區(qū)域設(shè)備運行時對周圍臨近廠界構(gòu)成噪聲輻射影響,直接導(dǎo)致臨近西北側(cè)和西南側(cè)廠界噪聲超出標(biāo)準(zhǔn)限值要求;主廠房區(qū)域設(shè)備運行時對電廠西北側(cè)廠界仡佬寨及西南側(cè)廠界外包包腳敏感點噪聲輻射影響不容忽視,直接影響到敏感點噪聲值超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值;考慮主廠房區(qū)域噪聲對電廠本期工程臨近西側(cè)廠界及西北側(cè)、西南側(cè)廠界外敏感點噪聲影響的同時,考慮電廠本期工程其他噪聲源對該廠界及敏感點噪聲輻射疊加,本次單獨針對主廠房對敏感點噪聲控制應(yīng)不小于15.0 dB(A)。
該電廠鍋爐區(qū)域主要有鍋爐本體、蒸汽管道、閥門、鍋爐排汽、鍋爐風(fēng)機機組等主要噪聲源,鍋爐本體及鍋爐風(fēng)機均處于室外露天布置;鍋爐僅一次風(fēng)機和送風(fēng)機的排風(fēng)管道局部做阻尼隔聲包扎處理(保溫包裹)。根據(jù)鍋爐區(qū)域在電廠主廠區(qū)布置方位及該區(qū)域噪聲源分布及噪聲源噪聲特性,在噪聲控制措施實施之前,只考慮鍋爐區(qū)域噪聲源噪聲,對周圍環(huán)境噪聲輻射影響進(jìn)行聲場模擬分析,①廠界:鍋爐區(qū)域設(shè)備聲能量大,運行時對周圍環(huán)境構(gòu)成一定程度直接噪聲輻射影響,直接影響臨近東側(cè)、西側(cè)、北側(cè)局部廠界噪聲值超標(biāo),其中西側(cè)局部廠界超標(biāo)影響量高達(dá)12.1 dB(A);②敏感點:鍋爐區(qū)域設(shè)備運行噪聲對廠界外噪聲敏感點均構(gòu)成一定噪聲輻射影響,特別是直接導(dǎo)致西北側(cè)廠界仡佬寨、西南側(cè)包包腳局部噪聲貢獻(xiàn)值均超出標(biāo)準(zhǔn)限值要求。
該電廠鍋爐爐后區(qū)域主要有除塵器、引風(fēng)機組、脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機、脫硫磨機及石膏排出泵等主要噪聲源,其中脫硫系統(tǒng)設(shè)備等布置在循環(huán)泵氧化風(fēng)機房及脫硫綜合樓室內(nèi),均處于室內(nèi)布置,除塵器及引風(fēng)機組處于室外露天布置。根據(jù)爐后引風(fēng)機在電廠主廠區(qū)布置方位及噪聲特性,只考慮電廠本期工程爐后區(qū)域噪聲源噪聲,對周圍環(huán)境噪聲輻射影響進(jìn)行聲場模擬比較分析:①鍋爐爐后區(qū)域設(shè)備運行時工作噪聲主要影響范圍為東側(cè)廠界、北側(cè)廠界及西側(cè)廠界局部噪聲值超標(biāo),其中東側(cè)廠界噪聲超標(biāo)約6.0 dB(A),北側(cè)廠界噪聲超標(biāo)約 6.0 dB(A),西北側(cè)廠界超標(biāo)量約 8.0 dB(A),西南側(cè)廠界超標(biāo)量約5.0 dB(A);②鍋爐爐后區(qū)域設(shè)備運行噪聲還對東側(cè)廠界外瓦房寨和西北側(cè)廠界外仡佬寨以及西南側(cè)廠界外包包腳敏感點構(gòu)成局部一定量超標(biāo)影響。
輔助區(qū)域主要有水處理系統(tǒng)、除灰渣系統(tǒng)、煤炭儲運系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)等,其中水處理各水泵組均處于泵房或處理間室內(nèi)布置,除灰系統(tǒng)空壓機處于機房室內(nèi)布置,收塵風(fēng)機處于灰?guī)鞄祉斒彝饴短觳贾?,輸煤系統(tǒng)翻車機、碎煤機、除塵風(fēng)機、煤炭輸運驅(qū)動及傳動設(shè)備等亦基本處于室內(nèi)布置。根據(jù)輔助系統(tǒng)區(qū)域在電廠主廠區(qū)布置方位及該區(qū)域主要噪聲源噪聲特性,只考慮輔助系統(tǒng)設(shè)備噪聲對周圍環(huán)境噪聲輻射影響進(jìn)行聲場模擬分析:①電廠本期工程輔助系統(tǒng)主要靠廠區(qū)中部偏東分布,設(shè)備運行時主要對臨近東側(cè)側(cè)和西側(cè)廠界局部構(gòu)成噪聲輻射超標(biāo)影響;②輔助系統(tǒng)設(shè)備工作噪聲對電廠本期工程敏感點噪聲輻射影響較小。
冷卻塔區(qū)域主要有1#自然通風(fēng)冷卻塔、2#自然通風(fēng)冷卻塔、循環(huán)水泵、排水泵等噪聲源,其中冷卻塔露天布置,水泵機組處于泵房室內(nèi)布置,降噪工程對冷卻塔采取了噪聲控制措施。根據(jù)電廠本期工程冷卻塔區(qū)域設(shè)備在電廠主廠區(qū)布置方位及該區(qū)域主要噪聲源噪聲特性,以及采取噪聲控制措施實施之后采取的數(shù)據(jù),只對電廠本期工程配套2座自然通風(fēng)冷卻塔噪聲對周邊環(huán)境噪聲輻射影響進(jìn)行聲場模擬:①冷卻塔運行時對東側(cè)廠界、西南側(cè)廠界及包包腳區(qū)域構(gòu)成噪聲輻射,直接影響臨近廠界及周圍環(huán)境噪聲值超標(biāo);②冷卻塔噪聲對電廠東側(cè)廠界單獨貢獻(xiàn)約為62.1 dB(A),對西南側(cè)廠界單獨貢獻(xiàn)約為61.9 dB(A),對西南側(cè)外敏感點包包腳單獨貢獻(xiàn)57.2 dB(A),均超出廠界噪聲排放限值3類夜間標(biāo)準(zhǔn)和敏感點2類夜間標(biāo)準(zhǔn)限值要求。
根據(jù)電廠噪聲源布置及噪聲概況分布情況,在噪聲控制措施實施之前對全廠區(qū)噪聲聲場模擬,模擬結(jié)果見圖3。由圖3可以看出:①電廠本期工程高噪聲區(qū)域主要集中于主廠房區(qū)域、鍋爐風(fēng)機區(qū)域、爐后區(qū)域及冷卻塔區(qū)域,該區(qū)域設(shè)備運行時對周圍環(huán)境構(gòu)成直線噪聲輻射;②對東側(cè)廠界噪聲環(huán)境影響的主要因素為冷卻塔淋水噪聲及鍋爐區(qū)域-爐后區(qū)域-輔助區(qū)域系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施工作噪聲;③對北側(cè)廠界噪聲環(huán)境影響的主要因素為主廠房區(qū)域、鍋爐區(qū)域、爐后區(qū)域的設(shè)備設(shè)施工作噪聲;④對西北側(cè)廠界噪聲環(huán)境影響的主要因素為主廠房區(qū)域、鍋爐區(qū)域及爐后區(qū)域系統(tǒng)設(shè)備工作噪聲;⑤對西南側(cè)噪聲環(huán)境影響的主要因素為冷卻塔淋水噪聲、主廠房區(qū)域-鍋爐區(qū)域-爐后區(qū)域系統(tǒng)設(shè)備工作噪聲;⑥對敏感點包包腳、仡佬寨和瓦房寨均不同程度的噪聲輻射影響。
如不對電廠生產(chǎn)發(fā)電噪聲源設(shè)備設(shè)施實施噪聲控制措施,則有:①電廠廠界噪聲均不同程度超出《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348—2008)3類標(biāo)準(zhǔn)要求晝間 (6∶00—22∶00)≤65 dB(A),夜間(22∶00—6∶00)≤55 dB(A)的噪聲限值要求,其中尤以主廠房、鍋爐區(qū)域、爐后區(qū)域系統(tǒng)對西北側(cè)廠界噪聲超標(biāo)最為嚴(yán)重,西北側(cè)廠界超標(biāo)量高達(dá)18.3 dB(A),西南側(cè)廠界有約15.0 dB(A)噪聲超標(biāo)量,東側(cè)廠界噪聲超標(biāo)量約為10.0 dB(A),北側(cè)廠界有約6.9 dB(A)的超標(biāo)量;②電廠廠界外敏感點噪聲環(huán)境均不同程度超出 《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096—2008)2 類晝間(6∶00—22∶00)≤60 dB(A),夜間(22∶00—6∶00)≤50 dB(A)的夜間限值標(biāo)準(zhǔn)要求,仡佬寨受影響最為嚴(yán)重,其超標(biāo)量高達(dá)約20 dB(A),包包腳超標(biāo)量約14 dB(A),瓦房寨超標(biāo)量約 5.0~10.0 dB(A)不等,必須進(jìn)行治理。
噪聲從傳播途徑分為空氣動力噪聲、機械噪聲和電磁噪聲。從以上分析可知,電廠的噪聲源主要是空氣動力噪聲和機械噪聲。要開展噪聲治理,必須從源頭上將噪聲的傳播途徑限制和降低到一定范圍,從而減少噪聲向廠區(qū)周邊傳播的途徑。因此,治本先治源。從工藝布局上——要盡量將高噪聲源布置于室內(nèi),同時布置于遠(yuǎn)離敏感點方向,將低噪聲建筑物布置在靠近敏感點廠界方向;從聲源上——選用低噪聲設(shè)備或結(jié)構(gòu)改造降低聲源噪聲;從傳播途徑上——采取隔、消、吸、阻尼減振等降噪措施;從接收點上——采取勞動保護(hù)耳塞、住宅隔聲門窗等措施。
按照治源思想,根據(jù)電廠工藝流程劃分各噪聲控制區(qū)域,對各區(qū)域噪聲進(jìn)行評估并確定其降噪量。根據(jù)電廠總平面布置,將噪聲源分為冷卻塔區(qū)域、主廠房區(qū)域、鍋爐區(qū)域、爐后區(qū)域、輔助系統(tǒng)區(qū)域等五個功能區(qū)域。
(1)噪聲在每個頻率的分布值均不相同,有的在特定的頻率段出現(xiàn)噪聲峰值,設(shè)計時有針對性的對噪聲源的主要特征進(jìn)行重點考慮,針對噪聲源的主要噪聲特點著重考慮布置吸聲材料。
(2)對各區(qū)域噪聲源依據(jù)不同的降噪量設(shè)計不同的控制措施。
(3)針對不同的噪聲源類型設(shè)計不同的控制措施。 對集中布置在廠房內(nèi)的群體噪聲源,采取廠房墻體隔聲輔以吸聲和阻尼的方法,即根據(jù)廠房的隔聲量要求進(jìn)行透聲和漏聲的隔聲匹配,提高廠房的整體隔聲量,并在廠房內(nèi)進(jìn)行阻尼和吸聲處理,以增加隔聲結(jié)構(gòu)的低頻隔聲量并減輕隔聲壓力,同時減小廠房內(nèi)的混響聲。對空氣動力性噪聲如風(fēng)機進(jìn)排口噪聲,排汽(氣)噪聲,以及鍋爐煙囪排口噪聲設(shè)計配置針對性的消聲器。
(4)對于機械、電磁噪聲以及管道的流體噪聲或節(jié)流噪聲采取隔聲間或隔聲屏障措施。
根據(jù)噪聲控制思路區(qū)域的劃分以及SoundPLAN軟件的模擬,結(jié)合現(xiàn)場設(shè)計如下方案。
主廠房區(qū)域主要建設(shè)有汽機發(fā)電機組及磨煤機組兩大高噪聲源設(shè)備。由于設(shè)備處于汽機房、煤倉間建構(gòu)筑物室內(nèi)布置,建構(gòu)筑物對設(shè)備運行噪聲向周圍環(huán)境直線傳播具有較好阻隔作用,噪聲主要透過墻面門窗、進(jìn)排氣空洞等薄弱環(huán)節(jié)漏聲向周圍臨近廠界輻射,主廠房西側(cè)近鄰本期工程西北側(cè)和西南側(cè)廠界圍墻,宜根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取相應(yīng)措施予以控制。汽機房北側(cè)、西側(cè)、南側(cè)墻面安裝吸隔聲層,增大汽機房墻面隔聲量,墻面內(nèi)側(cè)設(shè)計安裝吸隔聲板,有效阻隔汽輪發(fā)電機組工作噪聲向外輻射量,減小汽機房室內(nèi)混響;汽機房北側(cè)、西側(cè)和南側(cè)墻面進(jìn)出門更換設(shè)計為隔聲門;汽機房北側(cè)、西側(cè)和南側(cè)墻面采光窗更換設(shè)計為隔聲窗;汽機房西側(cè)進(jìn)風(fēng)口通風(fēng)百葉更換為進(jìn)風(fēng)消音器;汽機房頂部通風(fēng)器安裝排風(fēng)消音器。
電廠鍋爐區(qū)域主要建設(shè)有鍋爐及鍋爐風(fēng)機設(shè)備,均處于室外露天布置,整體具有體積龐大、設(shè)備高度高、噪聲級高、聲能量巨大、輻射范圍廣、影響距離遠(yuǎn)等特點?,F(xiàn)場鍋爐區(qū)域風(fēng)機設(shè)備除一次風(fēng)機、送風(fēng)機排風(fēng)口管道實施阻尼隔聲包扎處理外,再無其他與噪聲控制相關(guān)的措施。風(fēng)機本體及(或)管道進(jìn)行阻尼隔聲包扎,包扎選用DX-6低頻阻尼板+DGZ-3.0低頻隔聲氈+50 mm、48 kg/m3玻璃棉+DGZ-2.0低頻隔聲氈+50 mm、120 kg/m3巖棉+0.8 mm壓型護(hù)面鋼板進(jìn)行。鍋爐一次風(fēng)機、送風(fēng)機及驅(qū)動電機整體設(shè)計安裝組合式隔聲罩。
爐后區(qū)域分布有除塵器、引風(fēng)機及脫硫系統(tǒng)設(shè)備,其中除塵器和引風(fēng)機處于室外露天布置。雖然低溫省煤器、煙道已做保溫包扎,但引風(fēng)機組聲能量大,又鄰近本期工程東側(cè)局部廠界,風(fēng)機及電機設(shè)備運行噪聲仍對臨近廠界有一定輻射影響;脫硫系統(tǒng)漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機、球磨機及石膏排出泵位于除塵器與石灰石制漿樓之間,建構(gòu)筑物有一定的直線輻射阻隔作用,但是仍存漏聲現(xiàn)象,應(yīng)采取相應(yīng)措施予以治理。引風(fēng)機區(qū)域吸隔聲板封閉形成封閉隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu),阻隔減小引風(fēng)機工作噪聲對周圍環(huán)境的直線輻射量。氧化風(fēng)機區(qū)域吸隔聲板封閉形成封閉隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu),阻隔減小引風(fēng)機工作噪聲對周圍環(huán)境的直線輻射量。漿液循環(huán)泵區(qū)域吸隔聲板封閉形成封閉隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu),阻隔減小引風(fēng)機工作噪聲對周圍環(huán)境的直線輻射量。
電廠本期工程輔助系統(tǒng)建設(shè)水處理系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備設(shè)施,其中水處理設(shè)備位于廠區(qū)西側(cè),噪聲源設(shè)備基本處于室內(nèi)布置;除灰系統(tǒng)空壓機位于鍋爐與煤倉間之間布置。雖然聲能量較高,但是周邊鍋爐機組及主廠房能起到很好的阻隔作用,灰?guī)焓諌m風(fēng)機處于露天布置,且安裝高度較高,對周圍環(huán)境噪聲輻射明顯;輸煤系統(tǒng)處于廠區(qū)中部,緊鄰鍋爐機組西側(cè),距離西側(cè)廠界有一定距離,碎煤機等高噪聲源處于室內(nèi)布置。本著節(jié)約成本投資的原則,本次輔助區(qū)域噪聲控制只針對噪聲輻射影響較大的設(shè)備實施一定降噪措施。工藝樓頂部斗提機設(shè)計安裝隔聲罩;工藝樓收塵風(fēng)機設(shè)計安裝隔聲罩;工藝樓更換隔聲門窗;灰?guī)焓諌m風(fēng)機設(shè)計安裝隔聲罩;輸煤綜合樓更換隔聲門窗;轉(zhuǎn)運站更換隔聲門窗;空壓機房更換隔聲門窗;碎煤機室更換隔聲門窗;脫水車間真空泵管道設(shè)計安裝消音器。
電廠本期工程東側(cè)廠界外有居民敏感點瓦房寨,距東廠界最近距離約80 m,考慮敏感點及東側(cè)廠界噪聲達(dá)標(biāo),宜采取相關(guān)噪聲控制措施。電廠西南廠界主要影響噪聲源為冷卻塔區(qū)域、主廠房區(qū)域、鍋爐區(qū)域及爐后區(qū)域。西南廠界外有居民敏感點包包腳,相距西南廠界約20 m,且地勢高于西南廠界圍墻高度,考慮敏感點及西南側(cè)廠界噪聲達(dá)標(biāo),宜采取相關(guān)噪聲控制措施。電廠西北廠界主要影響噪聲源為主廠房區(qū)域、鍋爐區(qū)域及爐后區(qū)域。西北廠界外有居民敏感點仡佬寨,相距西南廠界約10 m,且地勢高于西南廠界圍墻高度,考慮敏感點及西南側(cè)廠界噪聲達(dá)標(biāo),宜采取相關(guān)噪聲控制措施。東側(cè)廠界設(shè)置吸隔聲屏障270 m。西南側(cè)廠界設(shè)置吸隔聲屏障280 m。西北側(cè)廠界設(shè)置隔聲屏障250 m。
利用SoundPLAN聲學(xué)模擬軟件對方案降噪控措施實施后進(jìn)行模擬預(yù)測分析,降噪效果預(yù)測見圖4。
由模擬預(yù)測圖分析可知,電廠2×660 MW工程實施降噪措施后:在排除背景噪聲影響情況下,電廠各側(cè)廠界噪聲環(huán)境及廠界外敏感點噪聲環(huán)境均有很好改善效果,廠界噪聲基本可以滿足電廠廠界噪聲環(huán)境 《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348—2008)中3類限值要求,同時對廠界外包包腳、仡佬寨和瓦房寨敏感點噪聲影響亦可以達(dá)到《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096—2008)2類標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)噪聲限值要求。
工程實施后,現(xiàn)場對噪聲進(jìn)行監(jiān)測,廠界噪聲監(jiān)測結(jié)果見表4,敏感點噪聲監(jiān)測結(jié)果見表5。
表4 廠界噪聲現(xiàn)狀監(jiān)測值
由表4、表5可看出:廠界噪聲滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348—2008)3 類標(biāo)準(zhǔn)要求,即晝間(6∶00—22∶00)≤65 dB(A),夜間(22∶00—6∶00)≤55 dB(A)。 敏感點聲環(huán)境現(xiàn)狀滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096—2008)2類標(biāo)準(zhǔn)要求,即晝間(6∶00—22∶00)≤60 dB(A),夜間(22∶00—6∶00)≤50 dB(A)。
通過對某電廠2×660 MW機組新建工程的噪聲概況分析,利用SoundPLAN噪聲軟件進(jìn)行了模擬分析,按照治本先治源的思想進(jìn)行噪聲控制治理措施設(shè)計。通過工程實踐,驗證了噪聲治理達(dá)到預(yù)期效果,可作為其他同類型火力發(fā)電廠噪聲治理或SoundPLAN軟件應(yīng)用參考。