燃气电厂直接空冷机组噪声治理及预测评价

郭欣

（山西省电力勘测设计院，山西太原030001）

燃气电厂直接空冷机组噪声治理及预测评价

郭欣

（山西省电力勘测设计院，山西太原030001）

阐述了燃气电厂噪声的主要来源，结合山西省某采用直接空冷机组的燃气电厂的工程实例，提出了采用直接空冷机组的燃气电厂噪声治理的措施，针对直接空冷系统提出了在直接空冷风机下部装设导流消音装置和挡风墙内装设消音板的噪声控制技术，并利用噪声预测软件对燃气电厂全厂噪声进行了预测和评价。

燃气电厂；直接空冷；噪声治理；噪声预测评价

0 引言

嘉节燃气热电项目为国内首个将直接空冷系统应用于燃气电厂的项目，本项目地处太原市中心，拟选厂址东隔排洪渠与嘉节村相望，东距嘉节村70～90m；厂址规划场地北边缘距嘉节村小学操场围墙22～77m，距小学教学楼最近的距离为106m；规划场地以北约270m为高层住宅小区。社会环境对电厂厂界噪声的达标要求和电厂对环境噪声的影响程度都十分关注。如果整个电厂的噪声控制不当，不但会造成厂界噪声超标，更重要的是会发生噪声扰民现象，因而难免发生噪声环境纠纷事件。因此，燃气电厂的噪声控制是一个难点，也是燃气电厂设计的重点之一，同样也是燃气电厂能否建设成一个真正民生工程的重要指标。

1 直接空冷系统燃气电厂的主要噪声源

燃气电厂的主要噪声源包括：主厂房内的大型设备，如蒸汽轮机、汽机发电机、燃机发电机、燃气轮机、余热锅炉、空压机、各类水泵；锅炉各排汽、燃机进气；主厂房外其他大型设备如空冷凝汽器风机组、蒸发冷却器风机、变压器等[1]。

2 直接空冷系统燃气电厂的噪声治理

声音是由物体振动而产生的，物体振动产生的声能，通过周围机制向外界传播，并且被感受目标所接受。在声学中，把声源、介质、接收器称为声音的三要素。

一般设计上应主要从声源和传播途径上采取控制噪声的措施，以使环境噪声达到规定要求。而从敏感目标即受体上采取免受噪声影响的措施（如敏感目标安装隔声门窗或隔声通风窗）只是不得已的选择。

2.1 设备选型的噪声控制

噪声控制设计首先从设备选型入手，即声源上控制噪声。设备选型是噪声控制的重要环节，在设备招标中应要求设备制造厂家对高噪声设备采取减噪措施，如对高噪声设备采取必要的消声、隔声措施，以达到降低设备噪声水平的目的。

2.2 直接空冷凝汽器噪声控制

2.2.1 布置形式

通过将直接空冷系统布置为小直径、多单元形式，使单个风机组噪声降低，以减小整个风机群的噪声水平。

国外有多台联合循环电站采用直接空冷的机组已投运，如英国瑞·豪斯（Rye House）电厂、英国彼得伯勒（Peterborough）电厂、比利时布鲁吉（Brugge）电厂、美国米软特（Mirant）电厂等，这些电厂的设计和运行为国内联合循环电站采用直接空冷系统提供了可以借鉴的经验，也为城市区域建设直接空冷系统用于联合循环电站的噪声控制提供了较为丰富的经验。

2.2.2 风机组低噪音控制

2.2.2.1 优化叶片的流线和宽度

理想的叶片流线可使空气流经叶片时尽可能保持层流状态；合理的叶片宽度可使同性能、同功耗下得到较小的叶片不同截面的圆周线速度，从而降低风机噪声。

选择符合风机特性的风筒入口的空气流入射角，以尽可能使风筒入口处的空气流态处在层流状态；提高风筒和叶片的光洁度。

目前，应用于直接空冷系统的国内外宽叶型风机的噪声的标准声压级均可达到70 dB（A）以下，如国外的Howden、Cofimco和国内保定惠阳螺旋桨厂、申海集团公司等厂家生产的风机。

2.2.2.2 齿轮箱噪声控制

齿轮箱降低噪声的措施，可以通过采用密闭箱体使伞齿轮（即锥形齿轮，用于相交轴之间的传动）之间的传动机械噪声降至最低；通过采用先进技术制造的伞齿轮和轴承表面光洁的齿轮箱等措施降低噪声。

2.2.2.3 电机噪声控制

电机产生的噪声原因主要有电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声。

电机定、转子绕组中存在着主波磁势与各次谐波磁势，它们相互作用可以产生一系列的力波，而极对数越多，该力波越小，噪声越低。

机械噪声包括轴承噪声、因转子不平衡而产生的噪声及装配偏心而引起的噪声。在很多情况下，机械噪声往往成为电机噪声的主角。可以通过招标选择质量较好的低噪声电机。

电机的空气动力噪声是由旋转的转子及随轴一起旋转的冷却风扇造成空气的流动与变化所产生的。流动愈快、变化愈剧烈，则噪声越大。选择极对数多的电机其转速越低，其产生的空气动力噪声越低。

在电机外设置消音罩可减少电机产生的机械噪声。

2.2.3 空冷平台下部地面状况

声波是可以反射的，置于空冷平台上、垂直地面的风机组产生的声波会向四周发散，其中很重要的一个方向是朝向地面的发散。若地面状况有利于声波反射，则增加了周围的噪声，风机组发散向四周的声波将获得增强。若将平台下部地面设置为减弱噪声反射的地面，则噪声传播可得到抑制。

2.2.4 挡风墙内设消音板

平台上的声波向上传播过程中会“越过”挡风墙声屏障传至远方，通过对挡风墙的改造设计可以弱化声波的传播影响。挡风墙内侧设置铝合金多孔吸音板[2]，起到了减弱噪声的效果。

2.2.5 在空冷风机下部加装导流消音器

空冷凝汽器的噪声主要由流体力学声、机械噪声和电磁噪声组成，由空冷凝汽器机构所致，在声能传播中有一定的指向性，在空冷凝汽器平台上部有散热器，可以对噪声起到一定的阻声和消声作用，空冷凝汽器平台挡风墙加消音装置后，也起到了较好的隔声和消声作用。因此，空冷凝汽器平台噪声有一定的向下指向性，在空冷风机下部加装导流消音装置，一方面可以降低气流产生的噪声，一方面可以起到消声、隔声效果。效果的好坏，取决于导流消音装置型式，一般讲，导流消音装置长度越长效果越好，孔径越小效果越好，效果好则阻力大。鉴于国内尚没有针对直接空冷系统的噪声治理实例，在工程应用时，需要根据消声的要求，进行数模研究和实物研究，做到既能满足噪声治理要求，又能满足工程基本要求。

2.3 主机设备降噪措施

蒸汽轮机、燃气轮机均安装在主厂房内，采用隔音罩以减少振动噪声的传播。根据厂房内混响场计算，厂房内距墙1 m处声压级为80～85 dB（A）。经过计算，为保证厂界噪声达标，厂房的隔声量应为30～35 dB（A）。为了提高厂房的隔声量和防止机组振动引起厂房墙体产生固体声对周围环境的影响，因此在厂房设计时采用钢结构，墙体可采取下述隔声方案：采用三层钢板，板中间夹岩棉。主厂房选用隔声量≥40 dB（A）的隔声门窗，屋顶同时考虑室内强制通风和隔声的需要采用钢筋混凝土结构，以确保厂房外1m处声压级可控制在50 dB（A）。

两个燃机进气口安装专用大风量阻性片式消声器[3]，降噪效果30 dB（A），且还在吸风口周边设置高度、厚度足够的隔、吸声屏障。

水平烟道和余热锅炉外表面采用内侧附有阻尼和吸声隔热材料的隔声结构封闭，并对余热锅炉及烟囱进一步采用隔声厂房封闭，以确保厂房外1m处声压级控制在50 dB（A）。

在余热锅炉排气放空的排气口安装压力放空消声器，降噪效果45 dB（A）。

2.4 调压站降噪措施

调压站燃气放散管道设置消音器，噪声控制在65～75 dB（A）。增压机布置在调压站内，并安装隔音罩以减少振动噪声的传播。

2.5 辅助生产设施降噪措施

给水泵房、热网站、空压机房、启动锅炉房、化学水车间均采用隔声厂房封闭，室外1m处声压级可控制在50 dB（A）。

2.6 主变压器降噪措施

采用低噪音主变压器，且采用半封闭隔声围护结构，降噪效果为20 dB（A）。

2.7 辅机机力通风冷却塔降噪措施

辅机冷却系统采用干式蒸发器机力通风冷却塔，蒸发冷却器风机采用低噪音风机，蒸发冷却器进风口加百叶窗，在蒸发冷却器四周设置隔音墙。

2.8 绿化和优化总平面

加强厂区绿化，可起到消声防噪、防尘、固尘、净化空气、美化环境的综合作用。

合理规划总平面布局，将生产区、办公区、生活区分开布置，使高噪声设备尽可能远离噪声敏感区，也可起到消声防噪的作用。

2.9 采取措施后设备噪声水平

采取上述措施后，嘉节燃气热电项目中主要设备的噪声水平见表1。

3 环境影响预测分析

3.1 预测模式

嘉节燃气热电项目设备运行噪声影响预测采用德国Soundplan计算机辅助软件。

Soundplan软件采用的方法是几何声学模拟方法中的声线追踪法和镜像虚声源法。Soundplan软件中室外声场的模拟是基于ISO9613—1:1993《声学户外声传播衰减第1部分：大气声吸收的计算方法》和ISO9613—2《声学户外声传播衰减第2部分：一般计算方法》来完成的，而且我国已将此标准等效为国家标准，即GB/T1724.1—2000和GB/T17247.2—1998。因此Soundplan软件中室外声场模拟计算和我国标准中的声波传播计算方法是完全一致的。

3.2 环境影响评价批复的噪声标准

环保部门为本项目批复的噪声标准为：电厂北侧、东侧厂界达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348—2008）2类标准即昼间60 dB（A）、夜间50 dB（A）；南侧、西侧厂界达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348—2008）4类区标准即昼间70 dB（A）、夜间55 dB（A），敏感点（厂址北侧的嘉节小学和东侧的嘉节村）达到《声环境质量标准》（GB3096—2008）1类区标准即昼间55 dB（A）、夜间45 dB（A）。

表1 主要设备的运行噪声水平

3.3 噪声影响预测与评价

嘉节燃气热电项目为国内首个将直接空冷系统应用到燃气电厂的项目，而直接空冷系统由于其设备噪声源强且所处位置较高，因此成为全厂噪声治理的难点和重点。为掌握对直接空冷系统采取噪声治理措施前后，电厂对周边地区声环境质量的影响状况，分别对直接空冷系统未采取噪声治理措施和采取噪声治理措施后1.5m高度处的噪声贡献进行了预测。

未对直接空冷系统采取噪声治理措施，1.5m预测高度处的各向厂界噪声为：东厂界噪声42 dB（A）、北厂界噪声55 dB（A）、西厂界噪声51 dB（A）、南厂界噪声60 dB（A）。其中东厂界噪声均能满足昼间60 dB（A）、50 dB（A）的要求；北厂界噪声昼间能满足60dB（A）的要求，但夜间噪声超标5dB（A）；西厂界噪声均能满足昼间70 dB（A）、夜间55 dB（A）的要求；南厂界噪声昼间能满足70 dB（A）的要求，但夜间噪声超标5 dB（A）。1.5m预测高度处，设备运行噪声对附近敏感区域嘉节村的影响在43dB（A）以下，对嘉节村小学的影响在48dB（A）以下，对嘉节村的噪声可满足昼间55 dB（A）、夜间45 dB（A）的要求，对嘉节小学的噪声昼间能满足55 dB（A）的要求，但夜间超标3 dB（A）。

对直接空冷系统采取噪声治理措施后，1.5m预测高度处的各向厂界噪声为：东厂界噪声42 dB（A）、北厂界噪声46 dB（A）、西厂界噪声42 dB（A）、南厂界噪声53 dB（A）。其中东、北厂界噪声均能满足昼间60 dB（A）、夜间50 dB（A）的要求，西、南厂界噪声均能满足昼间70 dB（A）、夜间55 dB（A）的要求。1.5m预测高度处，设备运行噪声对附近敏感区域嘉节村的影响在40 dB（A）以下，对嘉节村小学的影响在43 dB（A）以下，敏感区的噪声均可满足昼间55 dB（A）、夜间45 dB（A）的要求。

4 结论和建议

近年来，随着我国能源结构的调整，国家鼓励和支持利用清洁能源发电，为响应国家能源政策，今后在北方缺水地区将会建设一大批采用直接空冷系统的燃气电厂。由于直接空冷系统噪声源高、频率低，控制燃气电厂噪声的难度将更高。

本文分别从声源和传播途径两个方面提出了燃气电厂的噪声治理措施，特别针对直接空冷系统提出了在直接空冷风机下部装设导流消音装置和挡风墙内装设消音板的噪声控制技术。在采取噪声治理措施后，经噪声预测分析可知，嘉节燃气热电项目的厂界噪声和敏感点噪声均能满足环评所批复的噪声限值要求，为采用直接空冷系统的燃气电厂噪声治理提供了重要的技术支持。

鉴于国内尚没有针对直接空冷系统的噪声治理实例，在工程应用时，需要根据消声的要求，对导流消音装置进行数模研究和实物研究，做到既能满足噪声治理要求，又能满足工程基本要求。

［1］李培英.燃气—蒸汽联合循环电厂噪声治理探讨［J］.电力勘测设计，2003（1）：64-68.

［2］雷平和.600MW机组直接空冷系统风机群噪声问题［J］.中国电力，2004（37）：60-62.

［3］何语平.大型燃气—蒸汽联合循环发电工程的噪声控制［J］.中国电力，2001（34）：17-21.

Noise Control and Forecast Evaluation of Direct Air-cooling Unit in Gas-fired Power Plant

GUO Xin
（Shanxi Electric Power Exp loration&Design Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

The sourcesof thenoiseaboutgasplantswereelaborated.Based on theoperatingsituation ofagas-fired plantwith direct air-cooling unit，somemethodswere put forward for noise control of the gas plantswith directair-cooling unit，and itwas proposed to install flow guide sound arrester under air-cooling fan and to install noise reduction plate inside the wind-break wall.What ismore，noise-forecastsoftwarewasadopted to forecastand evaluate the noise ofgas-fired plants.

gas-fired plants；directair-cooling；noise control；noise forecastand evaluation

TB535

B

1671-0320（2014）01-0065-04

2013-08-18，

2013-10-09

郭欣（1981-），女，山西介休人，2003年毕业于华北电力大学环境工程专业，工程师，从事电力环保工作。