Noise control measures for a combined cycle power plant in Egypt
李艳超 何 雯
Li Yanchao He Wen
青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司，山东青岛，266100
摘要：燃气-蒸汽联合循环电厂环保节能，大多安装在经济发达、人口稠密的大、中城市附近。电厂噪声源较多，噪声治理难度大，对周边环境影响较大。本文通过采用吸隔声墙体、消声器、声屏障等措施对相应区域进行噪声治理，厂界噪声达到了设计要求。
关键词：联合循环电站；噪声治理措施；噪声限值；降噪量
Abstract：Gas-steam combined cycle power plants are environmentally friendly and energy saving. Most of them are installed near large and medium cities with developed economy and dense population. There are many noise sources in the power plant, so it is difficult to control the noise, which has great influence on the surrounding environment. The noise control in the corresponding area is carried out by adopting sound-absorbing wall, muffler, sound barrier and other measures, and the noise level at the factory boundary will meet the design requirements.
Key words：Combined cycle power station; Noise control measures; Noise limited value; Noise reduction.
1 引言
天然气是高效清洁能源，燃气-蒸汽联合循环机组燃用天然气将极大地改善环境污染问题。燃用天然气产生微量粉尘。天然气几乎不含硫，因而几乎没有SO2排放。由于采用低氮燃烧器，NOX的排放也降到了极低程度 。又由于天然气成分中主要是CH4，烟气中的CO2的排放也大大减少。用燃气轮机及其联合循环装置来替代常规燃煤机组，是有效的改善了大、中城市环境污染最简捷的有效途径，但噪声对周边环境的影响仍然是极其突出的问题。
2 工程概况
该项目配置一组二拖一和一组一拖一蒸汽联合循环机组，燃机采用GE的9HA02。冷却方式为空冷。
该项目要求厂界外一米噪声不超过65dB(A)，露天设备外一米噪声不超过85dB(A)，燃机室内设备外一米噪声不超过90dB(A)，中央控制室内噪声不超过50dB(A)，其它车间及操作间内噪声不超过85dB(A)。厂界北侧和南侧有村庄，要求噪声不超过45dB(A)。
3 厂区主要噪声源噪声产生的机理
3.1燃气发电机组噪声
燃气发电机组噪声主要由排汽噪声、机械噪声、燃烧噪声、冷却风扇噪声、进风噪声、发电机噪声6类噪声源汇集而成的综合面声源。
a .发电机噪声
发电机噪声主要包括定子和转子之间的磁场脉动引起的电磁噪声，以及滚动轴承旋转所产生的机械噪声。
b.排气噪声
燃机排气噪声是一种高温、高速的脉动性气流噪声，是燃机噪声中能量最大的一种。
c.机械噪声和燃烧噪声
机械噪声主要是燃机各运动部件在运转过程中受气体压力和运动惯性力的周期变化所引起的震动或相互冲击而产生的。
d.冷却风扇和排风噪声
风扇噪声是由涡流噪声、旋转噪声以及机械噪声组成。排风噪声、气流噪声、风扇噪声、机械噪声会通过排风的通道传播出去。
e.燃机进风口噪声
燃机进风口噪声呈现高声压级和宽频特性，属于该类电厂众多噪声源中难治理噪声。
3.2蒸汽发电机组
蒸汽发电机组主要的噪声源包括：汽机本体噪声、发电机本体噪声、汽机辅机噪声、各类泵体噪声、蒸汽管线噪声、屋顶风机噪声。
3.3余热锅炉噪声
余热锅炉底层噪声区主要由给水泵产生的噪声及相关的阀门管道等节流噪声，中高频成分并不十分突出，属于宽频噪声。
余热锅炉顶层管道及阀门，因安装位置较高，其节流噪声对厂界影响较大。烟囱口的噪声为85dB(A)，且含有明显的低频成分，峰值在125Hz，绕射和穿透能力强，不易衰减，对周围环境影响较大。
3.4空冷岛噪声
空冷岛的噪声源主要包括风机的空气动力噪声、机械噪声。
空冷岛噪声源主要有如下特点：
a.风机的空气动力噪声主要由旋转噪声和涡流噪声两部分组成 。
b.风机的机械噪声主要是由于风机旋转部件的不平衡导致结构发生振动引起塔体表面辐射噪声。由于风机支架和塔体之间安装了减振器，机械噪声为次要声源。
3.5水泵房噪声
泵房噪声是由泵工作噪声和电机噪声引起的综合噪声源。作为电机噪声，主要有：空气动力性噪声、机械性噪声和电磁噪声三部分。
泵房噪声的特点：主要在泵房内，辐射声源较多，声源较为集中；噪声频带宽，声叠加效应明显。
3.6变压器噪声
变压器噪声是由本体结构设计、选型布局、安装、使用过程中，变压器本体及冷却系统产生的不规则、间歇、连续或随机引起的机械噪声及空气噪声总和。
变压器噪声的特点：主要是风机噪声较为明显；噪声主要集中在低频段，中高频段噪声较弱。
3.7天然气调压站噪声
调压站主要噪声源是压缩机组和调压模块，包括三大类：机械噪声、气动噪声、电磁噪声。
4噪声源分析
4.1厂区总平面布置图
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4.2主要声源噪声数据
燃气-蒸汽联合循环电厂噪声区主要有主厂房噪声区、余热锅炉底层给水泵噪声区、余热锅炉炉顶及烟囱噪声区、空冷岛噪声区、天然气调压站噪声区、天然气前置模块噪声区、变压器噪声区、辅助泵房噪声区等。
电厂主要设备的运行噪声水平（未降噪前）见下表：
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4.3厂区噪声模拟
根据已有的厂区总平面布置图以及噪声源经验数据，利用国际先进的噪声预测软件SoundPLAN7.4，对噪声治理之前噪声传播进行预测分析。下图中红色线表示65dB(A)达标线。
从下图可知，厂界的噪声值峰值85dB(A)左右，噪声值最低处在北侧厂界处为67dB(A)左右。由模拟图可见，空冷岛对厂界噪声影响较为严重，厂界噪声均超标，不给予治理，不能达到厂界外一米65dB(A)的要求。
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5 治理措施
5.1噪声治理方案
根据声学模拟的结果，针对主要噪声源区域进行噪声治理，具体方案如下：
a.主厂房区域
汽机机组主要的噪声源包括：汽机本体噪声、发电机本体噪声、汽机辅机噪声、各类泵体噪声、蒸汽管线噪声、屋顶风机噪声。
燃气机组噪声主要包括：燃机本体噪声、燃机进气噪声、燃机烟道扩散段噪声、燃机罩体通风口噪声。
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（2）对于燃机房和汽机房墙体向厂界辐射出的噪声，利用现有墙面檩条结构进行现场铺设降噪墙体，降噪墙体结构为复合吸隔声层（12mm水泥纤维压力板+48KG/m3玻璃棉+玻纤布+孔板），吸隔声墙体降噪量大于20dB。
（3）对于燃机房和汽机房屋面结构的设计需保证屋面隔声量与墙体隔声量匹配，屋面压型钢板内部安装轻质金属吸隔声模块（背板+48KG/m3玻璃棉+玻纤布+孔板）来提高屋面的隔声量，屋面的降噪量需大于20dB。
b.余热锅炉区域
余热锅炉布置在主厂房外，主要声源为余热锅炉过渡段、天然气前置模块，顶部汽包，锅炉给水泵。根据前期治理，余热锅炉噪声治理前外侧噪声值达到88dB（A），通过治理之前噪声分析，余热锅炉区域噪声主要对西侧厂界噪声贡献值较高。
由于余热锅炉区域噪声值较高，且声源面积较大，可通过在余热锅炉过渡段、余热锅炉本体外修建轻钢厂房来降低余热锅炉区域噪声，厂房高度达到锅炉顶部汽包区域。轻钢厂房墙面及屋面采用金属吸隔声模块结构（金属背板+48KG/m3玻璃棉+玻纤布+孔板）来提高隔声量。余热锅炉隔声房结构降噪量需达到20dB。
烟囱出口高度为60米，出口噪声可达到85dB(A)以上，辐射范围较广，如电厂周边有敏感点，常见的治理措施是在烟囱管道内安装排烟消声器。
c.空冷岛区域
空冷岛区域噪声包括空冷岛进风口噪声、排风口噪声。进排风口噪声主要为电机及风扇噪声。
（1）对于空冷岛进风口噪声，通过在进风口安装进风消声器来降低进风口噪声，进风消声器的降噪量为25dB。
（2）在空冷岛排风口区域四周安装声屏障，降噪量为25dB。
d.循环水泵房、化学水处理间、工业废水处理站区域
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e.控制室降噪
控制室内的噪声主要来源电厂内部噪声设备。由于设备噪声较高，故要使控制室内噪声值控制在50dB（A）以下，需通过将控制室设计成高隔声量隔声房结构来使控制室内噪声低于50dB（A）。
5.2噪声治理后模拟
根据设计方案的布置方式，利用国际先进的噪声预测软件SoundPLAN7.4，对噪声治理之前噪声传播进行预测分析。从下图声环境模拟结果来看，降噪方案实施后，厂界噪声均降至65dB(A)以下，符合厂界噪声治理目标的要求。
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6结语
1）大型燃气-蒸汽联合循环电厂虽然是高效的节能环保电厂，但若在人口稠密的地区建设，则应对其厂界噪声排放和周围声环境是否超标高度重视。
2）为满足厂界噪声和厂界外离厂界最近的敏感点的声环境达标，除了会对主设备外壳外一米的噪声保证值提出要求外，还会对燃气轮机进气口、进气道、主机罩壳通风机的排风口、排气扩散段外壳外一米、旁路烟囱出口、余热锅炉外壳外一米，余热锅炉炉顶，余热锅炉炉底给水泵组、余热锅炉烟囱出口、天然气调压站、天然气前置模块等提出噪声限值。
3）燃气-蒸汽联合循环发电工程在设计和建设过程中，还需要对主厂房、余热锅炉底层给水泵区、余热锅炉炉顶和烟囱、空冷岛、天然气调压站、天然气前置模块等设备和厂房采取噪声综合治理措施，使厂界和厂周围声环境达标。
参考文献：
[1]马大猷. 噪声与振动工程控制手册[M]. 北京：机械工业出版社，2002.
[2]张晓杰. 大型燃气电厂噪声综合治理技术探讨[J]. 电力科技与环保，2013，29（4）：52-53.
【作者简介】
姓名：李艳超 本科 中级工程师 工作单位：青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司 环保工程师