冯晶晶，尤坤运，黄青青

（1.上海申能奉贤热电有限公司，上海 200000；2.上海环境保护有限公司，上海 200000）

前言

随着工业的发展，机力通风冷却塔已广泛应用于电力、钢铁、石油化工等工业企业中，特别是燃气电厂中大型机力通风冷却塔应用最多。由于运行期间需要大量气流进行热交换，冷却塔都是露天布置。大型机力通风冷却塔的大功率风机、大体量淋水等都会产生高噪声，将不可避免地对周边环境[1]产生影响。

1 大型机力通风冷却塔的噪声特性

从工作原理上，机力通风冷却塔的主要噪声可分为两大类：轴流风机的噪声、淋水噪声。

1.1 轴流风机的噪声

噪声主要来源于冷却塔顶部大直径轴流风机叶片高速转动产生的空气动力性噪声，该部分噪声主要与风的一次方和压头的二次方成正比。同时，伞齿轮减速机以及由于现场安装精度和风叶系统动平衡误差，也产生一定的旋转机械噪声和振动激励的结构噪声，电机本身也会产生一定的电磁噪声和机械噪声。机力塔的风机噪声通常在86～95dB（A）之间。机力通风冷却塔风机噪声频谱见图1。

图1 机力通风冷却塔风机噪声频谱图（排风口45°方向1m处）

式中：f─旋转噪声的基频（Hz）；n─叶轮转数；z─叶片数。

式中：fi─涡流噪声的基频；K─斯脱路哈数；V─气体与叶片的相对速度（m/s）；D─气体入射方向的物体厚度（m）。

噪声分为两部分：进风噪声和排风噪声。排风噪声通过顶部风口直接向外传播，进风噪声则透过填料层向下传播，并最终通过进风口向外传播。

2.2 淋水噪声

淋水噪声主要为下落的循环冷却水溅落到底部蓄水池产生的水流冲击噪声，噪声大小与淋水密度、落水高度成正比，也与塔内的通风速度有关，淋水噪声通常在83～88dB（A）。机力通风冷却塔淋水（风机关闭）噪声频谱图见图2；机力冷却塔淋水（风机开启）噪声频谱图见图3。

图2 机力通风冷却塔淋水（风机关闭）噪声频谱图

图3 机力通风冷却塔淋水（风机开启）噪声频谱图

从以上频谱图可看出，机力通风冷却塔的风机噪声以中低频成分最为突出，而淋水噪声主要是中高频成分。由图3可看出风机开启时，风机噪声部分透过冷却塔填料层后也通过进风口反向传播，因此进风口噪声中低频部分同样突出。

2 大型机力通风冷却塔的降噪思路

大型机力通风冷却塔的降噪方法主要是从声源和传播途径处着手治理。

声源上的治理可采取以下措施：1）采用超静音风叶；2）对风机动力系统进行隔振处理；3）蓄水池内加装落水消声材料。

传播途径上可采取多种措施，如冷却塔整体加装隔声罩，冷却塔的进风口加装进风消声器，排风口加装排风消声器，冷却塔加装声屏障等措施。

健全的法律法规是金融风险防控的前提，目前对大数据的应用仍有很大的法律空白，国家应顺应形势的发展，出台行之有效的适应大数据发展的法律法规，让大数据在法律体制的保护下防范金融风险，为其保驾护航，这样大数据才能发挥出其应用的功效。

2.1 采用超静音风叶

风机噪声是机力塔最主要的噪声源，其噪声与常规叶片速度的6次方成正比，因此降低风机噪声的对策之一是降低风机转速，但同时要确保风机风量风压，从而保证热工性能，这就要用到超静音风叶。

超静音风机在设计选型时一般需要考虑以下因素：叶片形状与面积；风机的风压和风量（不降低或有所增大）；风机的转速；风机的叶型及数量；风机减速比的选配；风机的支撑结构；电机的驱动功率。

采用超静音风叶可以获得很好的降噪效果，一般可取得8～12dB（A）的降噪量。这也符合环保领域最为提倡和优先考虑的声源降噪技术理念。超静音风叶工程案例见图4。

图4 超静音风叶工程案例图

2.2 风机动力系统隔振处理

对风机动力系统进行隔振处理，隔振效率≥90%，减振系统产生的扭角≤0.03°。

冷却塔风机系统在运转时会产生较大的振动，振动向塔体传递，诱发塔体向外辐射结构噪声。结构噪声中既有很强的低频，又有减速机激励的300多Hz中低峰值，治理难度大，因此从源头上对风机系统进行隔振处理可以有效降低结构噪声的辐射。隔振系统设计时，除了要保证隔振效率和避免高频失效问题，还应控制风机系统自身的振动幅度，确保风机稳定运转。隔振系统工程案例见图5。

图5 机力通风冷却塔塔风机隔振系统

2.3 落水消声

落水噪声主要是指从高空下落的冷却水与集水池中的水撞击而产生的噪声，整个过程是高处的冷却水在重力的作用下势能转化为动能，当下落与集水池里的水撞击时，其中一部分动能便转化为声能进行传播，产生宽频带的水击噪声[3]。

根据落水噪声的产生原理，在蓄水池底部加装消声装置，形式为：斜板式落水消声、蜂窝式落水消声、PVC管阵加金属丝网（尼龙网）落水消声等[4]。目前较为常用的落水消声装置为PVC填料蜂窝式落水消声装置，降噪效果好且结构轻便，不会对水质产生影响（见图6）。

图6 蜂窝式落水消声装置

2.4 冷却塔加装隔声罩和消声器

当冷却塔紧靠厂界或敏感点时，如噪声超标量高，一般需整体加装隔声罩对冷却塔进行封闭，在传播途径上将噪声进行阻断。隔声罩切断了冷却塔的进风和排风通道，因此隔声罩须配套进风消声器和排风消声器，并配备隔声门便于人员检修。

消声器通常采用插片式和阵列式（见图7、图8），片厚和间距根据冷却塔的风量、风速以及所需的降噪量设计。

图7 冷却塔进风消声器（片式）

图8 冷却塔排风消声器（阵列式）

2.5 冷却塔加装声屏障

考虑到安装空间和造价问题，声屏障（见图9）也是冷却塔降噪的一种有效措施。根据声屏障的降噪原理和冷却塔的噪声频谱分析，若声屏障的高度、位置、范围设置合理，声屏障也可以获得良好的降噪效果，且不影响冷却塔的通风。

图9 冷却塔声屏障

2.6 降噪措施整体效果分析（见表1）

表1 降噪措施效果分析

3 项目案例

3.1 上海某热电工程冷却塔项目概况

该项目工程拟建设2×400MW级（F级）燃气—蒸汽联合循环热电联产机组，机组的最大发电功率为458.4+466.7（MW），额定工况发电功率为420.7+430.1（MW），年供热量571万GJ，热电比0.34。电厂循环水采用二次循环冷却系统。由于场地限制，冷却塔的布置紧邻厂界，严重影响厂界的声环境（见图10）。厂界噪声排放需要满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB 12348—2008）的3类标准限值要求，即昼间噪声声级≤65dB（A）、夜间≤55dB（A）。

图10 冷却塔平面位置图

3.2 治理前模拟分析

该工程由于是新建项目，具体噪声值无法测量，需参考同类型机组，结合声学模拟，进行降噪分析。噪声预测分析采用德国Cadna/A计算软件，采取噪声控制措施前的计算结果见图11、图12。

图11 全厂3D模型图

图12 冷却塔1.5m高水平声场模拟图（治理前）

由预测结果可知，冷却塔如不进行噪声治理，则各厂界的噪声均超标〔对照夜间标准限值，即55dB（A）〕，超标情况为：1）东厂界：最大超标量18dB（A）以上；2）西厂界：最大超标量11.9dB（A）以上；3）南厂界：最大超标量6dB（A）以上；4）北厂界：最大超标量22.4dB（A）以上。

3.3 治理方案

该冷却塔降噪治理共提出了3种治理方案，方案一：北侧进风口加消声器+南侧进风口加声屏障+北厂界内侧加声屏障+东厂界局部加声屏障+出风口加消声器（见图13）；方案二：进风口加消声器+出风口加消声器（见图14）；方案三：进风口加消声器+出风口加消声器，冷却塔北侧加装声屏障（见图15）。

图13 方案一的降噪剖面图

图14 方案二的降噪剖面图

图15 方案三的降噪剖面图

通对过冷却塔的降噪效果、热工性能以及经济性进行整体对比分析，最终，确定采用方案三。

具体措施如下：1）进风消声器南北两侧深度均为2000mm，降噪量不低于20dB（A）；2）顶部出风消声器深度为1000mm，降噪量不低于12dB（A）；3）冷却塔北侧距离约10m处，加装一道10000mm高声屏障,降噪量不低于15dB（A）；4）冷却塔的进排风消声器均采用阵列式消声器，通风面积大于片式消声器，阻力损失较小；5）除雾口加装进风消声器；6）排风筒上部设置缓流区，降低出风口风速，减小阻力损失。

利用Cadna/A噪声模拟分析软件，对采取噪声控制措施后的环境噪声进行预测计算，结果见图16。由预测结果可知，冷却塔进行噪声治理后，各厂界的噪声值均低于55dB（A），满足达标要求〔对照夜间标准限值，即55dB（A）〕。

图16 冷却塔1.5m高水平声场模拟图（治理后）

3.4 冷却塔的消声及阻力损失计算

冷却塔的进排风加装消声器后消声效果及压力损失见表2。冷却塔安装消声器后，进排风总的压力损失为28.9Pa，小于冷却塔的预留压力损失50Pa，对冷却塔的整体进风效果基本不会产生影响。

表2 冷却塔进排风加装消声器后的消声效果

4 结论

本文阐述了大型机力通风冷却塔的噪声特性，提出了现有冷却塔噪声治理的几种措施，包含低噪声风叶、风机系统隔振处理、落水消声、设置隔声罩并配合进排风消声器、加装声屏障等措施。通过实际案例分析，根据工程实际情况并结合Cadna/A预测软件模拟分析，采用多种降噪措施，最终实现了项目完全达标的要求，并为其他项目的冷却塔噪声治理提供了借鉴。