多台大型冷却塔噪声综合治理

冷却塔是空调制冷或循环用水中的常用设备，尤其是机械通风式冷却塔广泛应用于石油、化工、船舶、汽车、制药、食品、纺织、机械制造、冶金、高级宾馆、酒店等领域。上海某公司大型冷冻站房、试验中心等使用的冷却塔，冷却水量一般在千吨以上，其噪声对周围环境带来污染，有的是使厂界噪声超标，有的是影响到居民住宅，引起投诉。通过调查、测试、设计计算、预测评价、方案论证、施工设计、具体施工安装直至达标验收等全过程，对上述几十台大型冷却塔因地制宜，采取了隔声、吸声、消声、隔振等综合治理措施，全面达到了相关标准规定，取得了满意的效果。

1  冷却塔噪声污染状况

1.1  某公司一期工程冷冻站房冷却塔噪声

某公司一期工程冷冻站房其规模在国内排列前茅，在冷冻站房的屋顶上安装了15台大型冷却塔(详见图1)，每台冷却水量为1020m ³ /h，分两排组合，北侧一排由8台冷却塔拼装而成,外形尺寸长×宽×高约为68000×8500×10650mm，南侧一排由7台冷却塔拼装而成，外形尺寸长×宽×高约为59500×8500×10650mm。每台上部风机直径为Φ4270mm，风量约50万m ³ /h，电机功率37.5kW。

在未加噪声治理措施前，于冷却塔上部风机出风口45°方向、测距1.0m，噪声为91dB(A)；于冷却塔下部风机出风口1.0m,离地高1.5m处噪声为78dB(A)，详见表1。15台冷却塔同时开动，在距冷却塔约100m的西北侧厂界处昼间噪声为65dB(A)，在距冷却塔约400m的西北角大片六层楼居民住宅的五楼窗外1.0m处，昼间噪声为60.2dB(A)，夜间噪声为55.6dB (A)。按规定，本地区执行国家标准GB3096-1993《城市区域环境噪声标准》2 类区标准，即昼间噪声≤60dB(A)，夜间噪声≤50dB(A)。在居民住宅处夜间噪声超标约6dB(A)，居民有投诉。

1.2 某公司扩建工程冷冻站房冷却塔噪声

某公司扩建工程在冷冻站房的东侧安装了一排7组大型冷却塔(详见图2)。每组冷却塔冷却水量为2000m ³ /h，总冷却水量为14000m ³ /h。冷却塔外形尺寸长×宽×高约为80000×14000×9300mm。为降低冷却塔噪声，每组冷却塔用4台风机组成，风机直径约为Φ5200mm，风量41万m ³ /h，风叶转速125r/min，电机功率15kW。

表1　1020m ³ /h冷却塔噪声频谱特性

         

注：冷却塔下部进风口处淋水噪声中还包括了一部分上部风机倒灌下来的噪声以及壳体辐射的结构噪声。

         

图1 一期工程冷冻站房大型冷却塔平剖面图

         

图2　扩建工程冷冻站房大型冷却塔平剖面图

鉴于该站房为新建工程，要求冷却塔本身应采取降噪措施。冷却塔供应商承诺，该型冷却塔在风机出风口处45°方向、测距一倍塔径(Df为5m)噪声为68dB(A)，在冷却塔当量直径(Dm为13m)处噪声为60dB(A)。由于种种原因，未达到上述承诺。

冷却塔安装就绪后，单台开动，在Df处实测值为73.4dB(A)，在Dm处实测值为70.9dB(A)。在距冷却塔约30m的东厂界处昼间噪声为66.2dB(A)，夜间为65. 1dB(A)。按国家标准GB12348-1990《工业企业厂界噪声标准》Ⅲ类区考核，昼间超标1.2dB(A)，夜间超标10.1dB(A)。

1.3 某试验中心冷却塔噪声

在某试验中心西侧安装了3台冷却塔，冷却水量计1500m ³  /h，一字排开(详见图3)。外形尺寸长×宽×高约为28000×8500×9000mm。上部出风口噪声为84dB (A)，下部进风口噪声为79dB(A)。

在距冷却塔约100m外有大片小高层居民住宅，在十楼窗外夜间噪声为60.6dB (A)，超过2类区标准10.6dB(A)，居民有投诉。

         

图3　某试验中心冷却塔平剖面图

2  采取的主要技术措施

2.1  降噪量的设计计算

无论是新安装的冷却塔还是已有的冷却塔，在采取降噪措施前均应根据冷却塔本身的噪声、标准要求、距敏感点距离以及周围环境情况等进行预测、估算，确定达标需要的降噪量。鉴于冷却塔体积庞大，声源呈立体分布，频带又较宽，往往距敏感点又较近，因此一般应按线声源或面源模式进行框算。

线源模式的计算公式如下：

         

面源模式的计算公式如下。设l和h分别为声源的长和高，r为测点至声源中心的距离(单位均为m)。

         

         

若有多台冷却塔同时开动,其噪声叠加的模式如下：

L _总 = 101g(10 ^0.1Lp1 +10 ^0.1Lp2 +  ?? )10 ^0.1L _pn  )

式中L _p1 、L _p2 、L _pn 为每个声源的声压级，L _总 为叠加后的总声压级。

2.2 一期工程冷冻站房大型冷却塔噪声治理(详见图1)

鉴于冷却塔淋水声系高频声，随距离增加很快就衰减掉了，传至400m外敏感点处主要是冷却塔风机的低频声，因此治理的重点确定为对冷却塔风机加装出风消声器(详见图4)。单台冷却塔出风消声器外形尺寸长×宽×高约为4950×4950 ×3700mm。消声器外框采用彩钢夹芯板拼装，内部消声插片为微穿孔板结构(详见图5)，每片消声插片长×宽×高约为1240×150×1450mm，片间距150-200mm。消声插片厚为80-150mm，不等腔，两面微穿孔板的厚度、空腔尺寸、穿孔孔径、穿孔率等按设计要求计算确定(2)(3)。消声插片为活络结构，可沿导向件插入和抽出，安装维修方便。

2.3  扩建工程冷冻站房冷却塔噪声治理(详见图2)

冷却塔风机、电机、减速器等选用低噪声型，风机叶片为低噪声阔叶片，材质铝合金。电机为变频型，减速器为低噪声小振动结构。本型冷却塔与同吨位的普通型相比，噪声低5-8dB(A)。

在冷却塔上部风机出风口处安装微穿孔板出风消声器，单台出风消声器外形尺寸长×宽×高约为5200×5200×2000mm，共28只出风消声器，结构与2.2节基本相同，详见图4、5。

         

冷却塔下部设置开口型隔声吸声屏障,呈“┌”型，距冷却塔进风口约1.7m，沿原有护栏边安装，隔声吸声屏障长×宽×高约为83400×14800×4500mm。在隔声吸声屏障下部开设一条长×宽约为80000×600mm进风口，详见图2。

在冷却塔与隔声吸声屏障之间加装一道隔声吸声挡板，形成一个进风消声道,以取代进风消声器。

隔声吸声挡板长×高×厚约为80000×1400×100mm，与隔声吸声屏障之间间距约500mm。

在冷却塔与东厂界之间适当进行绿化，以进一步降低冷却塔噪声影响。

2.4  某试验中心冷却塔噪声治理(详见图3)

在冷却塔边上设置一道大型隔声吸声屏障，利用平台缺口进风，不专门设置冷却塔出风消声器和进风消声道。隔声吸声屏障长×宽×高约为28000×10500 ×11000mm，隔声吸声屏障顶部比冷却塔出风口高出约3000mm。

3  治理效果及简要结论

3.1 采取上述各项措施后现场实测情况

冷却塔出风消声器消声量(插入损失)为15-20dB(A)；进风消声器消声量为15dB (A)左右；隔声吸声屏障在声影区内降噪量(内外声级差)为8-10dB(A)；进风消声道综合消声量约为10dB(A)左右。

3.2 上述3处冷却塔综合治理效果详见表2

表2　冷却塔噪声治理效果一览表

         

3.3 以往为确保冷却塔制冷效果，一般将冷却塔安装于屋顶上或距厂界较近的角落处，这给冷却塔噪声治理带来困难，建议在总图布置上尽量将冷却塔远离厂界或居民住宅等敏感点处，同时选用低噪声或超低噪声冷却塔。

3.4 因地制宜有针对性地对冷却塔采取降噪措施，一般敏感点在距冷却塔200m外，可以不考虑冷却塔淋水噪声影响，重点解决冷却塔风机噪声。

3.5  冷却塔的通风条件及阻力损失要求比较严格，应通过框算或实测综合确定冷却塔降噪量。冷却塔设备检修较频繁，治理措施应便于设备维修和保养，外观也应与原有建筑相协调。

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