浅谈城市燃气电厂噪声治理

发表时间:2021/8/11   来源:《电力设备》2020年第34期   作者:梁昕
[导读] 摘要:受制于废水、废气、废渣等因素,越来越多的城市采用燃气热电冷联供电厂,噪声达标成为能否实现绿色环保电厂的关键。

        (身份证号码:44010219850827xxxx  广东粤华发电有限责任公司广州市  510000)
        摘要:受制于废水、废气、废渣等因素,越来越多的城市采用燃气热电冷联供电厂,噪声达标成为能否实现绿色环保电厂的关键。本文以广东黄埔电厂噪声治理项目为例,介绍了城市燃气电厂噪声治理的思路、方法、达到的效果以及推广意义。
        城市燃气电厂治理主要包括几方面:合理设置总体工艺布局,降低高噪声源对厂界和敏感点的直接影响;开发、采购低噪声设备,从源头上控制噪声值;根据环评批复要求、设备噪声值、工艺布置等,采用先进的噪声预评测软件,依靠丰富的建模经验和专业的声学数据库,对噪声治理前后进行声学模拟计算;通过区域划分等措施,对噪声治理进行系统考虑;制定经济合理的降噪措施,开发采用新的降噪技术和设备,在进行实验验证后应用于噪声治理工程中。
        通过上述措施的实施,广东黄埔电厂顺利通过环保局验收,成为国内为数不多达到I类标准的城市燃气电厂,为城市燃气电厂噪声治理提供了可供借鉴的经验。
        关键词:城市燃气电厂,噪声治理,思路,方法,达标
        绪论
        近期,大气污染中PM2.5相关的问题成为环境治理的重点。据国家生态环境部的数据,燃煤电厂对于PM2.5的影响较大,而燃气电厂在大气污染和水污染方面都达到了很好的效果。因此,国内有条件的大中城市煤改气的工作陆续提上议事日程,燃气电厂的发展呈现出迅速增加的趋势
        本文作者希望通过对亲身参与的广东黄埔电厂噪声治理项目的介绍,探讨城市燃气电厂噪声治理的思路与方法, 以此总结出可供借鉴的成功经验,推广应用于其它类似项目。
        一、城市燃气电厂噪声治理的必要性
        经济不断发展的同时,社会对环境保护的重视程度也在加大。由于燃煤电厂废气、废水、废渣等的影响,越来越多的城市电厂更替为清洁能源的燃天然气电厂,且多采用热、电、冷联供方式。出于对供热、供冷输送半径经济性的考虑,城市燃气电厂离市中心不会太远,其周边住户较多,会出现噪声扰民现象。因此,解决好噪声污染问题,达到环评批复要求,就成为城市电厂实现绿色环保电厂的关键之一。
        二、城市燃气电厂噪声治理的思路与方法
        本文将结合广东黄埔燃气电厂噪声治理进行分析,探讨城市燃气电厂噪声治理的思路与方法。黄埔电厂位于广州黄埔区庙头村,距离市区中心约30公里,西濒珠江,东接广州经济技术开发区,南靠西窖涌、隔珠江与番禺区化龙镇相望,北依庙头村。电厂周围是广州市工业发展的重点地区,有广州石油化工总厂、广州本田汽车厂、黄埔新港、文冲船厂、珠江钢铁厂等重点企业。
        本项目厂界噪声排放需满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB12348-2008中的1类标准限值要求,即昼间≤55dB(A)、夜间≤45dB(A),达标难度非常大。噪声治理的思路如下文所述。
        表:  工业企业厂界环境噪声排放限值

        注:⑴夜间频发噪声的最大声级超过限值的幅度不得高于10dB(A);
        ⑵夜间偶发噪声的最大声级超过限值的幅度不得高于15dB(A)。
        表:结构传播固定设备室内噪声排放限值(等效声级)

        表:结构传播固定设备室内噪声排放限值(倍频带声压级)

        黄埔电厂在厂界外200米内无声环境敏感目标,500米内的声环境敏感目标见表2.7-1。
        表:  声环境敏感目标基本情况一览表

        相关敏感目标执行《声环境质量标准》(GB3096-2008)中2类标准。
        表: 环境噪声限值

        1、合理设置总体工艺布局
        城市燃气电厂噪声控制,在工艺总图布局阶段即开始规划,可以减少噪声治理的后续工作量。在设计阶段合理设置总体工艺布局,可以有效降低噪声源对厂界和敏感点的影响。在满足工艺要求的前提下,总体布局应满足以下要求:首先,高噪声源设备应布置在厂区中心,远离敏感点及对应厂界;同时,应将低噪声值的高大建筑设置在靠近厂界处,使厂界处于其声影区内。
        广东黄埔燃气电厂总平面布置图如下:

        图:广东黄埔电厂总体布置图
        在广东黄埔燃气电厂总体布置中:首先,将高噪声值的燃机、汽机主厂房布置在厂区中央;其次,将噪声值低的办公楼、GIS楼、化水楼等置于厂区内靠外侧位置,靠近厂界,起到高大声屏障的作用。
        2、采用低噪声设备
        低噪声设备的开发与应用是城市燃气电厂噪声治理的基础环节,低噪声设备是指通过工艺、材料、零部件、结构、传动等方面的改进,使其噪声值比原有同类设备的噪声值低3~10dB(A)以上的设备。电厂工艺设备采购时,应尽量采取低噪声设备,这点需要业主的积极配合。
        广东黄埔电厂工艺设备在采购时,对各设备噪声值均提出较高的要求,在设备出厂前委托专业第三方进行测试验证,对于必须在实际运行工况下测量的,则对设备厂家同规格型号设备进行实地测试。
        最终,设备的噪声值均有不同程度的下降。本项目中低噪声设备的应用,证明城市电厂低噪声设备的开发与应用是可行的。
        表:厂区主要设备噪声参考值表

        3、声学软件预评测
        综合预评价分析包括:公式计算预评价;计算机模拟预评价;类比分析预评价。公式计算预评价和类比分析预评价是常用的预评价分析方式,而声学软件模拟预评价分析则是计算机技术发展以后出现的,其模拟结果吻合度高,且十分直观。声学软件模拟是在电厂建筑布局(平面、立体)的基础上,进行科学的建模,结合声源数据,由专门声学模拟软件进行声学计算。软件模拟结果成功与否主要取决于两个方面:噪声基础数据和软件建模经验,这两方面都需要长期的专业积累。噪声基础数据库对于声源数据缺乏的新建电厂尤为重要,应详细包括电厂各种声源设备的源强、声源频谱等。噪声基础数据库的建立,需要长期相似工程中相同声源设备声源数据的采集、积累。而软件建模经验,则更需要工程师深厚的声学知识基础和长期的软件成功使用经验。
        在广东黄埔电厂噪声治理项目中,采用了国际先进的噪声模拟分析软件SoundPLAN对治理前后噪声状况进行模拟,模拟结果与工程完工后实测结果比较吻合。
        4、系统考虑噪声控制
        (1)系统设计理念
        城市燃气电厂是一个复杂的多专业性的生产工艺流程系统,工艺流程的不同引起其频谱与声功率级也不相同,每一个系统流程都有他的声学特征,并相互传播叠加影响。常规的设计往往把设计重点放在解决明显超标声源对象上,这种设计方法的缺陷是只见树木不见森林,在局部考量上降噪效果明显,而整体考量结果却不尽人意。系统设计着重解决了常规设计方法的明显不足,采用系统噪声控制设计方法,对不同系统声场之间及本系统内的显性声源与隐性声源、超标声源与叠加超标声源进行系统定量设计。
        (2)噪声区域划分
        通过对城市燃气电厂中各功能区域的划分,将各功能系统作为独立的又相互影响的噪声区域进行预分析、评价计算。据此将发电厂分成5个噪声区域,分别为主厂房区域(燃机、汽机)、余热锅炉区域、燃气调压区域、变压器区域、综合水泵房等辅助车间区域。
        (3)系统地进行声源分析
        对各个区域进行声源分析,为针对性采取降噪措施提供依据,以便在噪声治理时对不同区域采取科学合理的不同措施。
        主厂房区域包括燃机厂房、汽机厂房和集中控制楼,该区域噪声主要包括:
        燃机本体噪声、燃机进风口及进风口管道噪声、燃机辅机噪声、汽机本体噪声、汽机辅机噪声、屋顶风机噪声等。
 
        图:热电厂燃机示意图(带罩壳)
 
        图:热电厂汽机示意图(带罩壳)
 
        图:热电厂汽机示意图(带罩壳)
 
        图:燃机本体噪声(罩壳外1m处)频谱示意图
 
        图:汽机本体噪声(罩壳外1m处)频谱示意图
        由燃机和汽机本体噪声频谱图可以看出,燃机和汽机本体噪声频谱均呈现高声压级和宽频带特性。
 
        图:燃机进风口噪声(2m处)频谱示意图
        由燃机进风口噪声频谱图可以看出,燃机进风口低频特性明显,在中高频区域也有较明显的峰值。由于工艺性限制等因素,属于难治理声源。
        燃机与汽机是主厂房区域主要噪声源,还有辅助设备等会通过墙体透声或通过门、窗、通风口一起向外传播;室外声源(如燃机进风口、屋顶风机等)还直接向外界辐射噪声,这都会对周边厂界声环境产生影响。
        参照上述频谱分析方法,对燃气电厂各个区域进行系统的声源分析,则能为全厂声源治理提供科学依据。
        5、制定科学、经济的降噪措施
        降噪措施遵循经济合理的原则,同时保证设备工艺、结构、外观、检修、防火等不受降噪措施影响。
        (1)确定合理降噪量
        城市燃气电厂噪声治理在保证效果的同时,也必须考虑其经济性。科学合理地确定降噪量是保证噪声治理经济性的基础,降噪量过高则过度设计,降噪量低则不能保证效果。
        广东黄埔电厂降噪项目降噪量的确定,主要是通过声学模拟软件模拟结果进行确定,同时根据丰富的工程经验进行修证,并最终经过专家评审确定。
        (2)制定科学的降噪措施
        降噪方法总体上可以分为隔声、吸声、消声、阻尼、减振等措施。明确降噪量后,根据前文进行的声源分析为不同声源制定针对性的降噪措施。
        主厂房区域降噪措施
        墙体采用复合隔吸声墙体;主厂房进、排风设置消声器;门、窗设置隔声门窗;燃机进风口女儿墙内侧设置高效吸声结构;所有孔洞缝隙进行隔声封堵;尽量减小各项措施之间的降噪量差距,同时尽量减小隔声量低的部分占总面积的百分比,各项降噪措施降噪量合理匹配。
        余热锅炉区域
        余热锅炉区域整体进行紧身封闭,墙体开发采用轻质复合隔吸声墙体;进、排风设置消声器;门、窗设置隔声门窗;所有孔洞缝隙进行隔声封堵;烟囱设置专门的烟囱消声器;排汽放空设置排汽放空消声器。
        变压器区域
        设置隔吸声屏障,同时保证安全带电距离,检修位置处声屏障采用可拆卸方式;通道设置隔声门。
        调压站区域
        设置隔吸声屏障,隔吸声屏障采用复合隔吸声板,同时设置对外隔声大门。
        其它辅助车间
        其它辅助车间设置于土建结构内,因此只需做好通风、门、窗降噪。门、窗设置隔声门、窗;进、排风设置进、排风消声器。
        (3)试验验证
        研发不等于冒险,对于研发采用的新材料、新技术、新装置,需经过实验验证,合格后方能应用于实际工程。广东黄埔燃气电厂降噪项目中所采用的新技术及新装置都经过了大量的实验验证,成功后方应用于工程中。
        三、治理效果
        广东黄埔燃气电厂按上述思路、方法进行噪声控制治理后,达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)中规定I类标准,达到《声环境质量标准》(GB3096-2008)中2类标准。该项目目前已经通过环保局噪声环保验收,填补了国内空白。
        结论
        采用正确的思路、科学的方法、合理的措施,城市燃气电厂噪声治理完全可以达到环评批复要求。将城市燃气电厂噪声治理的成功经验进行推广,可以杜绝城市燃气电厂周边居民投诉,促进社会和谐,具有较高的社会意义和经济意义。
        参考文献
        [1]马大猷.噪声与振动控制工程手册.北京:机械工业出版社,2002.9.
        [2]《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)
        [3]《声环境质量标准》(GB3096-2008)

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