郝广源，窦磊
（北京太阳宫燃气热电有限公司，北京 100028）
摘要：由于华北地区空气质量不佳，北京及周边地区的燃煤机组已逐渐被燃气-蒸汽联合循环机组替代，而燃气-蒸汽联合循环机组由于占地面积有限，循环水冷却塔也由火电机组的双曲线冷却塔替换为机力塔通风塔，燃气-蒸汽联合循环机组多位于城市中心或紧邻城市中心地带，厂界噪音排放多处于《工业厂界噪音排放标准》中I类或II类区域。本文详细介绍了一种新型消音器在某燃气-蒸汽联合循环机组的应用实例，对于其他同类型机组厂界噪音控制有一定的借鉴意义。
关键词：机力冷却塔；燃气-蒸汽联合循环；厂界噪音；消音器
1 新型消音器设计原理
1.1新型消音器与传统消音器结构对比
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图一 片式消声器与阵列式消声器对比图
两种消声器的构造见图一所示，阵列式消声器是在片式消声器基础上发展而来的新型消声器，在原理上两者都属于典型的阻性消声器。
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通过对截面进行几何分析理论对比，在任意尺寸条件下，如果要保持相同的流通比，阵列式结构的消声体的单元厚度恒大于片式结构的消声片，通道宽度恒小于片式结构的片间距，因此，采用阵列式结构，消声的频率范围比片式结构更宽，低频更低，高频更高；只要流通比不大于75%，其吸声周长恒大于片式结构，因此，在任何频率，其消声量都大于片式结构。在相同消声量前提下，阵列式消声器同流面积大于片式消声器，即其阻力系数小于片式消声器，阻力损失更小。同时，由于阵列式消声单元厚度也大于片式消声片的厚度，因此其低频消声性能还会优于片式消声器；阵列式消声器的片间距小于片式消声器，因此它的高频失效截至高于片式消声器，消声效果更好。
1.2消音器在机力冷却塔风机的螺旋风下的表现
对于轴流风机出风口，阵列式消声器还具有更显著的优势。根据轴流风机的工作原理，当轴流风机叶轮旋转时，气体从进风口轴向进入叶轮，受到叶轮上叶片的推挤而使气体的能量升高，然后流入导叶。导叶将偏转气流变为轴向流动，同时将气体导入扩压管，进一步将气体动能转换为压力能，最后引入工作管路，沿着风机的轴向流动。然而，在轴流风机的气流中，除了轴向运动之外，还有一部分垂直于轴向随着叶轮转动方向的方向分量，即气流具有一定的螺旋形，是螺旋式前进的。图二为轴流风机迹线图，图三为轴流风机螺旋气流在两种消声器中的比较。
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图三轴流风机螺旋气流在两种消声器中的比较
由上图可见，对于轴流式风机，阵列式消声器具有一定的自适应性能，能更好的适应螺旋风机的气流。在阵列式消声器内，气流可以在水平横向及垂直纵向2个方向流动，能够更好地与轴流风机的螺旋状气流走向达成“自适应”地匹配，能更好地顺应风机群复杂多变的气流组织走向，具有整流效果，对风机工作有利，因而在特定条件下比传统的片式消声器具有更小的阻力损失。而传统片式消声器将气流通道分割为多个细长的窄通道，气流只能沿着消声器方向流动，无法在垂直于消声片的方向流动。因此，当螺旋式气流遇到片式消声器时，其气流即被消声片“强制整流”，从螺旋式前进变成强迫顺流，相对于阵列式消声器即产生更大的阻力损失。
2 新型消音器应用实例
2.1 电厂背景介绍
北京某电厂位于北京市朝阳区太阳宫乡，电厂西侧为太阳公元住宅小区，北侧为太阳宫体育公园，东侧为临街，南侧为城市绿化带，旁边建有一所中学。电厂位于城市中心地带，厂界噪音排放区域划分为I类，要求厂界噪音日间小于55dB(A)，夜间小于45dB(A)。电厂配置了9台机力通风冷却塔，位于厂区东南侧，于厂界距离约10米左右，噪音排放压力较大。
2.2 机力冷却塔消音器设计
机力冷却塔单台风机风量为3000000m3/h，对应排风口规格为17.8m×17.8m，平均断面流速为2.6m/s。本项目设计在冷却塔排风口上方设置阵列式消声器，阵列式消声器平面布置见图一、图二所示，阵列式消声器由数量众多的消声单元组成，阵列单元的大小、数量和布置方式根据实际所需消声量、风量和允许阻力损失通过精确计算而确定。阵列式消声器设计消声量为34.0dB(A)，预计消声器出口1m处噪声值约为55dB(A)；设计阻力损失为20Pa；消声量与阻力损失均可满足要求。
冷却塔排风消声器采用分体模块化设计，将每台风机对应的阵列式消声器分为32个模块化阵列式消声器分体，每个阵列式消声器分体的外形尺寸约为4400×2200×3000（mm），消声器长度为3m。模块化消声器分体在工厂生产加工，整体运输到现场。现场安装以模块化消声器分体为整体构件，采用吊车整体运输和安装。
2.3 机力冷却塔消音器实施
阵列式消声器消声单元的部件全部采用LF21铝合金材质制作，消声单元外壳的孔板采用1.0mm铝板、骨架采用大于1.5mm铝型材。消声单元内填充优质的防潮离心玻璃棉板（容重32kg/m3），消声片吸声材料的外护面采用无碱憎水玻璃布。
防腐性能说明：（1）模块化阵列式排风消声器框架结构采用铝合金材质，并采用阳极氧化进行防腐处理。氧化膜级别AA20，通过阳极氧化产生的氧化膜，避免电化学均匀腐蚀作用。（2）铝合金焊接部分在焊接完成后对焊接部分（氧化膜破坏部分）进行工厂氟碳金属漆喷涂处理。喷涂对焊接部分起到防腐绝缘作用，避免电化学均匀腐蚀作用。（3）每台分体组装阵列式排风消声器设置4~6个立柱支撑点，支撑点底部设不锈钢板将支撑立柱与底部找平水泥砂浆以及混凝土梁隔离开，避免铝合金和其它材料之间产生的电偶腐蚀。（4）通过将立柱支撑点找平垫高，使消声器框架底部梁与原有混凝土梁隔开（高度约25mm），避免框架底部梁与混凝土梁缝隙小产生缝隙腐蚀。（5）由于现有钢结构梁采用镀锌处理，根据现场观察，基本未锈蚀，若现场局部锈腐，对局部锈腐部分进行除锈、涂环氧富锌底漆处理。（6）在工业大气状态，20年铝合金腐蚀量大约为0.1mm, 消声片孔板采用1.1mm铝板，腐蚀余量1.0mm，设计富余量足够。
3、结语
新型阵列式消声器的应用，提升了消声器的降噪性能，降低了阻力损失，改善电厂厂界噪音环境，同时降低了运行能耗，获得非常良好的环保和节能减排综合社会效益。
参考文献：
[1]张瑶.燃气-蒸汽联合循环机组检修研究[J].大众标准化,2020(13):37-38.
[2]刘强.某燃气-蒸汽联合循环机组节能降耗措施浅析[J].科技经济导刊,2019,27(16):140.
郝广源（1984- ），男，山西，中级工程师/炉化专业专工，从事锅炉、化学设备维护检修工作。