大型电厂自然通风冷却塔噪声研究

摘要：随着电能需求量的增加，电厂建设越来越大型化，满足了日渐增长的用电需求。冷却塔噪声伴随冷却塔运行产生，一直以来，电厂设计及运行人员只关注冷却塔冷却能力，对冷却塔噪声关注较少。这是由于电厂一般位于远离人口居住区的偏远郊区，产生的噪声对周边环境影响较小，并且关于冷却塔噪声没有明确的设计规范，但随着人们对生活质量要求的提高以及日益严格的环保要求，冷却塔噪声问题已成为人们关注的焦点。

引言

燃煤火力发电厂作为大型工业企业,运转设备众多,其声环境影响较为严重。自然通风冷却塔作为火电厂的重要组成部分,其噪声源强高、分布广、频带宽,且往往布置于电厂厂界附近,是影响火电厂厂界噪声的主要因素。

1自然通风冷却塔噪声的基本状况

1.1自然通风冷却塔噪声类型

自然通风冷却塔在正常的工作下会产生淋水噪声、水泵噪声、输水管道和阀门振动噪声。其中淋水噪声是自然通风冷却塔的主要噪声源，也就是高速下落、大面积连续性的水滴与水面发生了碰撞，另外淋水噪音的产生还可能是因为有喷嘴洒水洒到填料上的声音，下落水滴互相碰撞的声音，当然这些对于噪声产生的影响极小所以完全可以忽略。淋水噪声会产生两种噪声机制：水滴与地面撞击时辐射出来的尖脉冲击声、水滴产生的气泡体积脉动所辐射出来的噪声。自然通风冷却塔的淋水噪声是属于高强度、连续性高的噪声，淋水噪声的噪音强度几乎可以说是昼夜无变化。若按照声音的频率分类那么自然通风冷却塔所产生的噪声属于中高频噪声，属于大环形面声源，频率可以达到800赫兹左右。自然通风冷却塔所产生的噪音声效等级可达80dB（A）以上。

1.2自然通风冷却塔噪声特性

自然通风冷却塔产生的噪声来源相当于暴风雨强度的数十倍，高密度水滴对于地底及钢板梁柱的大面积且连续的撞击，所以产生的噪声声源具有庞大、等级高、频带宽、传播距离远等特性，这也就会对周围的环境产生影响，噪声强度远远超过国家规定的标准。

另外进风口的面积较大导致了声源呈现了面声源的特性，靠近面声源的地方衰减值较小，随着传播距离的加大面声源就可以看作是线声源，随着距离的再次加大，线声源就可以看作是点声源了。可以这样说线声源与面声源的噪声衰减远小于点声源的衰减，这也就导致了自然冷却通风塔的噪声难以治理。此外噪声的传播介质是空气，所以噪声的传播速度为340m/s，当然了离噪声源越远的地方，受噪声的影响也就越小。

2自然通风冷却塔噪声产生的机理

火电厂自然通风冷却塔噪声主要有降水噪声、布水噪声、空气对流噪声等。

湿式自然通风冷却塔所产生的噪声主要是降水噪声，即水落到水池中产生的噪声。填料层处的水滴,在重力作用下,以加速度下落,其势能转化为动能。具有一定速度的水滴撞击集水池水面时,其中一部分动能转化为声能,向四周辐射尖锐的高频噪声。同时,水滴撞击集水池水面所产生气泡的体积脉动,也会辐射比较尖锐的噪声。降水噪声随着淋水量、淋水密度以及水滴质量、水降落高度的增大而增大,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。

冷却塔噪声还有喷嘴布水到填料上声音，进入塔内的空气对流都会产生噪声，下落水滴互相碰撞的声音等，但较之降水噪声要小得多。另外水温对噪声也有影响,因为水温影响水的表面张力,试验指出，水池水温水池水温每增加10℃,声压约减少1dB。

从发声机理上分析,自然通风冷却塔噪声的产生主要是由于高速下落的水滴击打水面引起的，其他喷嘴布水到填料上的声音、下落水滴互相碰撞的声音、空气对流噪声等这些影响极小可以忽略。

3大型电厂自然通风冷却塔噪声处理措施

3.1从设备方面入手解决

我国对于噪音的声效等级是有明确的标准的，GB12348-90《工业企业厂界噪声标准》中规定在工业区，昼间噪音分贝可达65dB（A）、而夜间可达55dB（A），在居民住宅区，昼间噪音分贝可达60dB（A）、而夜间可达50dB（A）。根据噪声的产生、特性以及传播方式，可以将噪声的治理化为三个环节：声源治理防止噪音产生、最大程度阻断噪声的传播、传播的过程中削弱噪声。在治理噪声之前要在几个确定的地点进行噪音的测试，近场测试、厂界处噪声测试和居民住宅处噪声测试，根据测试结果治理噪音。治理的过程中要从声源治理噪声，最重要的一点就是要从设备入手，只有从噪声产生的地方治理才能最大程度减少噪声的产生。首先是材料的选择，要选择材质耐用的，抗冲击的材料。一定要确保的是所选择的材料不可以产生共振，否则会大大影响降低噪音的效果。

另外在地底也要铺设一些缓冲材料如泡沫塑料物、聚氨酷泡沫塑料，缓冲材料可以用来减小高速下降的水滴与地底的撞击声。不只要有缓冲材料还要有吸声的材料，可以将噪声吸收并且转化为热能，这不仅可以减小噪声还能储备热能。对于吸声材料的要求是非常严格的，要进行综合考虑。吸声材料必须具备其他材料的所具备的特点，而且吸声材料一定要满足防火、防水、防潮、防蛀等要求，还要确保是无毒害的，不会损害人的健康。多孔吸声材料与离心棉是不错的选择。在冷却塔水面上也是可以安装落水消能降噪器的，此装置降低噪声的原理是消除声源形成的条件，避免下落的水珠对水面有直接的撞击，实现了降低噪音的目的。该装置由漂浮式支撑架和消声器两部分组成的。另外还应该从设备的结构入手，要保证设备的结构合理，保证消音性能长期不变，不能堆积造成堵塞，安装要简便，运行要可靠。

3.2从其他方面入手解决

结合一下《工业循环冷却水冷却设计规范》（GB/T50102-2003）的要求：自然通风冷却塔的进风口要与其他建筑保持一定的距离，净距离不应该小于塔的进风口的两倍高。因此，自然通风冷却塔周围的降噪措施也是可以采用声屏障。

声屏障是一种专门在噪声源和受声点之间所设的障板，它通常是针对某一特定声源和区域设计的。这种方法的降噪效果是在保持噪声源、地形地貌以及气候条件不变的情况下，在某个特定的位置上产生了声压级之差。噪声源在遇到声屏障是会有三种路径传播：从顶端与两侧绕射到达受声点；还有一部分直接穿过了声屏障；另外一部分则会发生反射。另外声屏障的设立要根据屏障本身的高度、位置等因素，除了这些因素还需将声屏障对于自然通风冷却塔的影响考虑进去。声屏障采用的是钢筋混凝土立柱，主立柱采用优质热轧H形钢，在H形钢立柱上部安装金属吸隔声板，该声板的主要材料为：无碱玻璃丝布和离心玻璃棉。

以上的方法是在自然通风冷却塔周围做相应的工作来降低噪声，当然也可以在居民住宅区附近设立绿化带进行隔音，在绿化带上种植高矮相间的灌木与落叶树木，据调查每十米的绿化带都可以降低噪音1-2dB（A），若是有较高的土坡，便可在土坡上种植绿化带，可以降低噪音3-4dB（A）。但是如果居民住宅区离工厂很近这种方法产生的效果就是微乎其微的了，但是距离较远的居民住宅区就会对降低噪音有一定的帮助。

结语

本文对于噪声的类型、特性、成因进行了分析，并且出了解决方法，从设备以及其他各个方面入手来解决问题。将噪声控制到18-19dB（A）便可以达到了国家规定的标准，不仅改善了厂区周围的环境也具有良好的社会效益。