垃圾焚烧发电厂机械通风冷却塔噪声治理技术研究_蔡小琼

第32卷第12期2009年12月

Science&Technology

Vol.32No.12

32卷Dec.第2009

垃圾焚烧发电厂机械通风冷却塔噪声治理技术研究

蔡小琼1，王伯光1*，石雷1，卢庆谱2，熊孟清3，黄晓鹏3

（1.暨南大学环境工程系，广东

广州510632；2.广州市环境监测中心站，广东

广州

510170）

广州510030；

3.广州市环卫局固体废弃物管理中心，广东

摘

要：针对城市典型垃圾焚烧发电厂机械通风冷却塔的噪声污染问题，采用现场实际测量方法分析了冷却塔的主要噪声源和频谱特

性，研究了冷却塔的淋水噪声、风机、电机噪声的治理技术方案。淋水噪声的治理包括塔内降噪与塔外声波阻隔两条途径，塔内治理采用落水消能降噪导流装置，塔外治理采用交错式吸声隔声屏衰减技术。风机和电机噪声的治理分别采取双层微穿孔板消声器和复合式百叶隔声屏该方案的淋水噪声塔内降噪、塔外声波阻隔、风机及电机噪声的噪声削减量分别为6.1、16.2、15~18、14.6dB，冷却塔整体噪声削法。结果表明，

治理效果良好。减量为15.1~16.1dB，

关键词：发电厂；机械通风冷却塔；频谱特性；噪声治理中图分类号：X701

文献标志码：A

doi:10.3969/j.issn.1003-6504.2009.12.034

文章编号：1003-6504(2009)12-0146-05

TreatmentTechnologyofNoisefromMechanicalVentilating

CoolingTowerofWasteIncinerationPowerPlant

CAIXiao-qiong1，WANGBo-guang1*，SHILei1，LUQing-pu2，XIONGMeng-qing3，HUANGXiao-peng3

（1.DepartmentofEnvironmentalEngineering，JinanUniversity，Guangzhou510632，China；

2.GuangzhouEnvironmentalMonitoringCentre，Guangzhou510030，China；3.GuangzhouMunicipalSolidWasteAdministrationCentre，Guangzhou510170，China）

Abstract：Noisepollutionfrommechanicalventilatingcoolingtowerofmunicipaltypicalwasteincinerationpowerplantwasstudied，withanalysisofmainnoisesources，producingmechanismsandspectralcharacteristics.Fallingwaternoisedecayofinsidetowerdenoisetogetherwithsoundwaveobstructingoutsidetower，fannoisemufflingtechnologywithdouble-microperforated-panelmuffler，andelectricmotorsoundinsulationusingmultipleshuttersoundbarrierwereadoptedtostudycontrolproposalofnoisefromfallingwater，fanandelectricmotor.Resultsshowedthatnoisereductionwas15.1~16.1dB，withfavorableeffects.

Keywords：powerplant；mechanicalventilatingcoolingtower；spectralcharacteristics；noisetreatment

随着我国城市规模的迅速发展，固体废弃物排放

数量急剧增长，近些年来垃圾焚烧发电正在成为固体废弃物处置与资源综合利用的一种新方法。但是，由此而带来的噪声污染问题也越来越引起人们的关注。其中庞大的循环水冷却塔具有噪声辐射大和较靠近厂界等特征，成为导致电厂厂界噪声超标的重要原因。

循环冷却塔按通风方式可分为自然通风冷却塔、机械通风冷却塔和混合通风冷却塔。目前对冷却塔的噪声治理研究主要集中在自然通风冷却塔上。国外

[1]

声器等技术进行噪声治理[1－2]，但关于大型机械通风冷却塔噪声污染综合防治研究的报道仍较为少见。国内中小型机械通风冷却塔的消声降噪技术研究起步较但大型机械通风冷却塔噪声的防早，正日趋完善[3－5]，治技术研究在我国尚较为薄弱，而目前急剧增加的城市发电厂越来越多地采用大型机械通风冷却塔进行生产[6]。为此本文以广州李坑垃圾焚烧发电厂的大型机械通风冷却塔为例，旨在分析其噪声源特征，探讨其噪声污染治理技术与应用效果。1

工程概况

广州李坑垃圾焚烧发电厂位于广州市白云区太

的垃圾焚烧发电厂一般占地较大，且远离对环境敏感的居民区、保护区，因而对冷却塔噪声的限制要求也不高[1－2]。虽然一些电厂对冷却塔噪声采用隔声墙和消

收稿日期：2009-06-25；修回2009－07－15基金项目：广东省自然科学基金项目（A7005937）

作者简介：蔡小琼（1985-），女，硕士研究生，研究方向为噪声污染控制理论与技术，（手机）[1**********]（电子信箱）[email protected]；*通讯作者，（。

第12期蔡小琼，等垃圾焚烧发电厂机械通风冷却塔噪声治理技术研究

表1

序

号

147

和镇永兴村，该厂的两台NH-3500型机械通风冷却塔位于厂区的西南面，是造成厂界噪声超标的主要原因之一。两塔占地面积为30×15m，单塔循环水量为

2

冷却塔噪声源及厂界噪声的测量结果

设备停机

(dB)昼

夜///

设备运行设备运行(扣(dB)除背景)(dB)昼

夜

昼70.676.870.664.149.759.947.647.2

夜69.576.469.963.447.856.546.446

70.669.576.876.470.669.9

Table1Measurednoiseofcoolingtowerandplantboundary

测点位置

3500m3/h，每塔顶部配有风量为206.3×104m3/h的LF-85ⅡA型轴流风机，直径为8.53m，转速为700~

900RPM，风机用功率为135/36kW的YD315L1-8/4W型电机驱动。冷却塔距西侧、西南侧、东南侧厂界分别是60、80、54m。2006年，在冷却塔西面进风口设了一道隔声型隔声屏，一定程度上降低了冷却塔噪声，但距离进风口太近，影响通风，而且无吸声效果，降噪效果不佳。冷却塔东面、顶部排风口没有做降噪处理，东面进气口的噪声通过东面的山坡（人工挖凿切面）反射回西面厂界，而其顶部排风口的噪声向上辐

发射，通过衍射辐射到距厂界一定距离的环境敏感区。

电厂的南侧目前已有人居住，西北侧距厂界较近即有零散的居民。据当地居民反映，昼间发电厂的噪声影响相对较小，但夜间发电厂的低频噪声已严重影响了睡眠。根据城市周边村镇规模膨胀的规律和发电厂自身扩建的需要，若不对发电厂噪声加以控制，可以预见不久的将来发电厂噪声扰民情况将更加严重。2

冷却塔噪声状况及声源分析

1冷却塔西侧(隔声屏)外2m50.32345678

冷却塔东侧2m冷却塔顶(电机外1m)东南侧界外1m西南门外1m西侧界外1m西南界外150m正西界外300m

50.247.6

49.847.264.163.447.847.551.749.849.346.859.956.547.646.449.147.444.743.649.2

48

为了掌握冷却塔的噪声特性及厂界噪声情况，我们对该冷却塔进行多次噪声测定，噪声测点布置如图1所示，点1~3是声源测点，点4~6位于厂界，点7、8位于环境敏感区。

在厂界这些存在低频噪声的场合，即使等效A声级达

标，也使受干扰者感觉烦恼，引起环保投诉[10]。

由于东南侧厂界超标最为严重，固只要该点噪声值达标，则其他点均能达标，最后确定冷却塔的总降噪量为13.4dB。

2.2冷却塔噪声源分析

机械通风冷却塔的主要噪声源为进风口淋水噪声和出风口风机噪声，其次为电机噪声[11]。2.2.1淋水噪声

淋水噪声是冷却塔进风口噪声的主要来源，属于高强度稳态噪声，其音级强度几乎昼夜无变化。淋水噪声随着淋水量、淋水密度以及水滴质量、水力高度的增大而增大，并与塔内风速有关，因为向上的气流使水滴的下落速度减小。噪声频谱表现为中高频特性，并且随着集水池水深的增加，向低频方向移动[12]。喷嘴布水到填料上以及进入塔内的空气对流都会产生噪声，但较之淋水噪声要小得多[12]。

图2为冷却塔东侧2m处测得的噪声频谱图，通过其频率曲线与对应NR曲线相对比，可知该冷却塔进风口处的噪声的频率特性为高、低频。

2.1

测量结果及分析

本电厂所在区域属于工业、居住混杂区，应执行工业企业厂界噪声标准（GB12348-90）中的Ⅱ类区标准[7]，即昼间60dB，夜间50dB。

由监测结果表1可知，昼间只有东南侧厂界超标4.1夜间东南侧、西侧厂界分别超标13.4、6.5dB。正西dB；

界外300m的监测数据虽未超标，但也在一定程度上低频噪声的产生、传播及

受到了电厂低频噪声的影响。

[8－9]。

风机噪声

风机噪声主要包括空气动力噪声和机械噪声，其中又以空气动力性噪声为主[13]。空气动力性噪声包括

。

2.2.2

148

噪声。受条件限制，未能进行现场实测（需在冷却塔出风口上方45°方向，距离风筒5m处进行实测）。根据有轴流风机以中频关经验估算，其噪声应在85dB左右。噪声为主[13]，气流含水率高，治理起来有一定的难度。2.2.3

电机噪声

电机噪声主要包括旋转噪声、电磁噪声、空气动力性噪声、机械噪声等，其中空气动力性噪声是电机噪声中的主要成分[14]。图3测点是电机外1m，由图3可知电机噪声主要呈中低频特性

。

第32

卷

33.1

冷却塔噪声治理措施淋水噪声治理

表2

针对淋水噪声的发生机理、传播方式可以把治理

冷却塔淋水噪声的基本途径归结为塔内的声源降噪治理、塔外传声途径上的声波阻隔、声波吸收以及距

其中以声波阻隔辅以声波吸收为塔外离衰减等环节。

治理的主要手段，也是目前国外常用的治理方法[15]。3.1.1塔内降噪

塔内降噪措施是根据斜面消能减噪原理，在集水池水面上铺设落水消能降噪导流装置，使冷却塔落水直接撞击水面之前，先在斜面上以无声擦贴的接触形式实现缓冲减速，隔断冷却塔落水对水面的直接冲击，

粘滞减速、挑流分离、疏散洒落等消能形经无声擦贴、

式的过渡，取得消减落水冲击噪声的治理效果[16]。

这种方法不会影响进风量，适用于缺乏塔外治理空间条件的冷却塔，而且特别适合广州这种气候温

不易结冰的地区使用。暖、

本例中使用的落水消能降噪导流装置主要由飘浮式支承架及消声器两部分组成。消声器以六角蜂窝斜管为主体形式，材质为优质无毒、不易老化、耐酸耐碱、轻

飘浮框架质耐压的乙丙共聚烯。飘浮式支承架由浮体、

并作防腐和支承栅等3种组件通过结点卡座组装而成，

处理。安装时将漂浮框架通过万向连接卡座进行连续拼接直至将全塔水面覆盖严密，铺设方式详见表2。

降噪设施及材料

Table2Noisereductionfacilitiesandmaterials

序号123

4

治理对象降噪设施规格降噪量参考值[13](dB)

淋水噪声塔落水消能降噪乙丙共聚烯六角蜂窝斜管，管径50mm，层高18cm，斜角60°，分2层，层间空气层10～15(对整体降噪的内降噪导流装置10cm，底层悬空于水位上方10cm。贡献为3～4dB)[17]

1mm的冷轧钢板+6mm厚GE隔音PC板+50mm厚美国陶氏吸声组件+铝合金穿孔

淋水噪声塔交错式吸声隔

孔径5mm，穿孔率＝25%。/(A段隔声屏吸声走廊处为铝合10～20面板，穿孔面板厚1mm，

外声波阻隔声屏+吸声砖

金穿孔面板+50mm厚美国陶氏吸声组件+铝合金穿孔面板)。

双层微穿孔板

板厚0.8mm，穿孔率2+1%，空腔深度D1=80mm、D2=120mm。孔径0.8mm，风机噪声15~20

消声器

有效消声长度500mm。厚75mm，密度48kg/m3的防潮离心玻璃棉板，片距100mm，

护面层：0.2mm的无碱玻璃纤维布+PVF耐候膜+防雨穿孔镀锌钢板。镀锌钢板厚>15消声百叶

1mm，孔径6mm，穿孔率≥23%。电机噪声

厚1mm的冷轧钢板+100mm密度为20kg/m3的防水超细玻璃棉毡+0.2mm的无碱玻

小声屏障10~15

孔径6mm，穿孔率≥23%。璃纤维布+护面防雨穿孔镀锌钢板。镀锌钢板厚1mm，

塔外声波阻隔

消声治理是塔外治理的主要手段之一，是在冷却塔周围安装通风消声器，该方式消声性能较好，但带来的后果是影响冷却塔的通风效果，使循环水温度升高。本例中冷却塔允许最大压力损失仅8.5Pa，需要充分的

由于隔声屏通风环境，不能对其采取封闭的消声措施。

对高频声波有明显有效的屏蔽作用，而淋水噪声的频谱以高频噪声为主，固分别在塔的东、西两侧设置3段

并拆除西侧原有隔声屏。交错式L型吸声隔声屏，

隔声屏的设置如图4~5所示，距塔体较近的隔声屏距离塔体进风口5m。前后两列隔声屏相距2m，交。隔声屏每段由上下

3.1.2

两部分组成：上部为7.3m高的带45°折檐式吸声隔声屏，下部为1m高的吸音砖墙，用钢结构支架连接，基础为条形钢筋砼基础，直接座落在天然地基上。隔声

表3。屏材质参数详见表2、

落水噪声的声源为内置的圆形水面，将声源边—进风口视为线声源，隔声屏的插入损失根据下缘——式[13]计算，结果为18.2dB。3π)（dB）（1）4arctg

式中t=40fδ≤1；f为声波频带（Hz）；δ为声程

3c

差（m）；c（m/s）。

ΔLd=10lg(

姨

第12期蔡小琼，等垃圾焚烧发电厂机械通风冷却塔噪声治理技术研究

表3

吸声材料吸声系数

空腔深

度(mm)000D1=80D2=120

下述频率(Hz)的吸声系数[**************].130.550.800.750.940.930.900.960.961.221.351.100.97

0.93

0.64

0.15

149

Table3Acousticabsorptivityofsoundabsorptionmaterials

吸声材料名称

美国陶氏吸声组件(DOW聚乙烯泡沫)

防水超细玻璃棉毡离心玻璃棉板PVF覆面双层微穿孔板孔径0.8mm，板厚0.8mm

厚度

(mm)5010075/

体积密度穿孔率(kg/m3)(%)322048/

///2+1

1250.060.250.540.48

40000.63/0.900.13

备注混响室混响室混响室混响室

复合式组的正常散热，隔声屏及消声百叶距电机1m。

百叶隔声屏材质参数详见表2、表3。

吸声型隔声屏障单元设计隔声量为25dB。

绕射衰减根据点声源声屏障的插入损失公式[13]计算：

（C）C3δKmet（dB）ΔLd=101g3+（3）式中C2＝20，包括地面反射的影响；C3＝1，单独绕射；Kmet为气象影响的修正因子，当δ>0，Kmet＝expδ（abc/2δ）δ。-消声百叶设计消声量为20dB，消声量根据公式（2）计算。

δδ

4降噪措施效果

风机噪声、电机噪声和淋水噪声的整体噪声按下式[13]叠加：

Lp=101gΣ10

i=1n

0.1Lpi

(dB)（4）

冷却塔降噪措施实施前后噪声声级变化如表4所示，治理结果已达到13.4dB降噪量的要求。

表4冷却塔降噪措施前后噪声声级变化

Table4Noiselevelchangeofbeforeandafternoisereduction

冷却塔单元

采取的降噪措施

治理前噪治理后噪实测降噪

声(dB)量(dB)声(dB)

6.116.215~18

14.6

为避免投射声的影响，形成有效的声影区，隔声屏对噪声透射的隔声量比声影区的声衰减量应至少大10dB[18]，固隔声单元隔声量确定为29dB。3.2风机噪声治理

双层微穿孔板消声器重量轻、消声频带宽、耐高温、耐蒸汽，阻损小，适合于高速气流、潮湿的风机排风筒。本例中设计消声器的消声量为15dB，消声器结构参数详见表2、表3。

微穿孔板消声器的消声量根据下式[14]计算：ΔLd=φ（α）·（）·L（dB）（2）

S

式中：α为吸声系数；φ（α）为消声系数；P为消声器通道周长（m）；L为消声器的有效长度（m）；S为消）。声器通道截面积（m23.3电机噪声治理

在电机的两侧、顶部设置半封闭式吸声隔声屏

进风口

集水池风机电机冷却塔整体

落水消能降噪导流装置76.4~76.870.3~70.7

交错式隔声屏双层微穿孔板消声器复合式百叶隔声屏

/

70.3~70.754.1~54.38567~7069.9~70.655.3~56.0

88.9~89.372.8~74.215.1~16.1

本降噪方案施工完成后，经环保部门在厂界规定点监测，昼间噪声从原来的64.1dB降至52.2dB，夜间

达到了《城市区域噪声从原来的63.4dB降至48.1dB，

环境噪声标准》中Ⅱ类混合区昼间≤60dB，夜间≤50dB的要求，业主和居民都十分满意。5

结论与建议

（1）塔内治理是治本的措施，本例中采用的漂浮式落水消能降噪导流装置投运后能适应池水水位的

降噪效果不受水位变化，随水位的涨落而同步起伏、

在冬季变化的影响。但该装置只适用于非冰冻地区，

。

150

（2）塔外治理目前国内外均有采用，对于场地较小，离敏感点较近的，可采用消声装置方案，但对冷却塔冷却效果的影响应有充分的分析论证。当场地条件允许的条件下应尽可能考虑采用隔声屏障辅以吸声设施的措施。设置隔声屏时应尽量不影响冷却塔的通风散热功能，并要求具有强大的耐腐蚀、防水功能。本例中的交错式隔声屏对此作了充分考虑，隔声屏采用的美国陶氏组件具有良好的防潮、防火、耐腐蚀的性能，而且吸音隔音性能非常稳定。

（3）排风消声器设计应综合考虑消声量、消声频带，尽可能采用压损小的消声器，如微穿孔板消声器。

本文案例中采用塔内降噪与塔外声波阻隔相结

双层微穿孔板消声器风机噪合的淋水噪声衰减技术、

声消声技术和复合式百叶隔声屏电机噪声隔声技术对冷却塔噪声进行了治理，噪声总削减量为15.1~16.1dB，取得了良好的降噪效果。

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