电厂冷却塔噪声治理技术应用研究

引言

工业化进程不断加快，环保要求日益提升，在此情形下，噪声污染渐渐成为社会瞩目的焦点，噪声既会影响劳动者的职业健康，又会给周边居民的生活质量以及自然环境带来不良影响，在电力行业当中，冷却塔是火电厂关键的降温设备，它在运行时会产生诸多落水噪声，这明显改变了厂界及其周边区域的声学环境。

1 冷却塔及其噪声现状

某发电厂装有 2 台 660MW 机组，配有两座自然通风逆流湿式冷却塔，每个冷却塔的淋水面积均为 10000 平方米，塔体属于典型的双曲线结构，内部用的是玻璃钢挡水板以及聚氯乙烯填料。冷却塔的循环水量可达到7.2×10 ⁴ m³/h，淋水密度为7.3m³/h·m²落差大约是 12 米，冷却塔距离最近的居民区大约 140 米。 实测数据显示，冷却塔下部白天噪声约为 84 ～ 86dB（A），在居民区位置白天噪声约为 65dB（A），按照《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348—2008），厂界需符合Ⅲ类功能区标准 （ 昼间 ⩽ 65dB（A），夜间≤ 55dB（A）），居民区则需符合Ⅱ类标准 （ 昼间≤ 60dB（A），夜间≤ 50dB（A）），因为冷却塔昼夜运行状态差别不大，所以噪声排放常常在夜间超标现象更为严重，显然，这家电厂冷却塔的噪声值大多超出国家标准，给周边居民区带来明显的环境影响，急需采取有效的治理措施。

两座冷却塔距居民区约 140 米，冷却塔下部白天噪声约为84dB（A） - 86dB（A），距离冷却塔 140 米处居民聚集区的白天噪声约为 65dB（A）。

2 冷却塔噪声测量

冷却塔运行时会产生的噪声包含循环水泵噪声，塔体结构噪声，水流噪声以及落水噪声等，其中落水噪声对厂界和周边环境的影响比较大，其所占的声能量比例较高，所以本研究把它当作重点监测对象，如果想要得到真实可靠的数据，噪声测量就用AWA6270 + 型频谱分析仪，这个仪器在做检测之前先经过标准声校准，它的采样间隔是 0.1 秒，而且要记录 ¹ 分钟的等效 A 声级，这样做可以减轻瞬态干扰给结果带来的影响，在测量的时候机组运行很稳定，气象状况也好，没有雨雪或者强风这样的天气，从而防止外部不良因素影响到数据的准确性。 测点的布置按照厂界以及居民区敏感点的原则来执行，测点 1 到 4 分别设置在靠近东厂界的不同地方，它们距离 1 号冷却塔的距离依次为 90 米，100 米，120 米和130 米，这些测点用来显示噪声在厂区内部的衰减状况。测点 5 位于距离冷却塔大约 140 米的地方，属于居民区范围，这个测点用以考察噪声给居民生活环境造成的影响，各个测点都要安排在距离地面 1.5 米的高度上，以此模仿人体接收到声音的位置，而且，为了剖析落水噪声的强度大小，又专门设置了一个测点，该点设立在冷却塔进风口外侧 1 米之处，其测量高度也是 1.5 米。 频谱分析包含63Hz 到 8kHz 这 8 个中心频带，如此一来就能全方位表现噪声的频谱特点。

3 计算模型及方法

本研究要精准考量自然通风冷却塔噪声给周边环境带来的影响，于是利用 Cadna/A 噪声预测与模拟软件创建计算模型，此软件

常被用于工业噪声，交通噪声以及城市综合噪声的研究当中，可以针对声源，流传途径以及受声点实施系统建模和计算。在形成模型时，研究对象是某电厂的两座双曲线型自然通风冷却塔，还有其周围的厂房以及距离 140 米远的居民住宅区，冷却塔主要的噪声源是落水噪声，这种噪声经由底部进风口向四面扩散，为了方便模拟，把冷却塔的进风口简化成环形声源边界，并用软件里的 Cylinder 模块执行几何建模。 声源输入方式选定 Spectrum 模式，按照现场实测频谱数据换算成单位面积声功率级，经模拟计算得出，冷却塔进风口 1 米处，距地面 1.5 米的声压级为 85.3dB（A），这与实测值相符合，表明建模较为合理。关于流传路径的设置，模型充分考虑了建筑物的反射，遮挡效应以及地形对声波的影响，厂区建筑物的高度和材质得以真实再现，并赋予对应的声学反射参数；而且，模拟区域设有局部 2 米起伏等高线，以此体现地势对声波流传的阻碍作用。

4 冷却塔降噪措施

自然通风冷却塔运行时存在噪声超标现象，单一治理手段很难达到国家规定的厂界及居民区噪声排放标准，本研究提出“降噪网 + 声屏障”联合降噪方案，从源头控制和流传路径削减两个方面共同治理，以此达成综合降噪的目的，第一，在噪声源治理上，落水噪声是冷却塔主要的噪声来源，其产生原理在于水滴从填料层下方自由落下时，动能与势能在接触水面的一刹那转变成冲击能量，并引发噪声，为了减轻水滴入水时的冲击，本研究利用了专门的降噪网技术，在冷却塔底部集水池上方设立两层网状结构，这两层网的总面积约为 23000 平方米，两层网之间的距离为 70 厘米，降噪网用低密度聚乙烯绳制成，并经由钢丝绳和外围支撑加以加固，形成起一个整体受力的框架。 水滴撞击降噪网的时候，部分动能会被损耗掉，而且会因为受到切应力的作用而分裂成更小的水滴，这样就能减小终端速度和入水动量，大幅缩减噪声的产生量，这种方法既可以径直减小声源的强度，又具备安装简单，结构稳固，保养便捷等长处，在噪声流传途径的治理方面，设置声屏障可以有效地阻隔直达声的辐射，本研究采用直立式声屏障，其设计高度为 5 米，总长度达 140 米，被安排在距离冷却塔进风口大约 ³ 米的地方，声屏障包含钢结构框架，橡胶密封件，复合吸隔声板以及混凝土基础这些部分。

结束语

研究表明，火电厂冷却塔采用声屏障与降噪网联合治理措施，可以有效地减小落水噪声，使得厂界和居民区的噪声值均符合国家标准，从而改良周边的声环境质量。

参考文献：

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