机械通风冷却塔降噪技术方案.docx
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机械通风冷却塔降噪技术方案
北京热电厂大型机械通风冷却塔
降噪技术方案
常州市科慧制冷设备有限公司
2006-3-15
目录
1.概况
2.方案编制依据
3.冷却塔性能简介
4.冷却塔噪声测试及分析
5.冷却塔噪声治理的难点和特点
6.采取的主要降噪技术措施
7.预期效果
北京热电厂大型机械通风冷却塔塔群
降噪技术方案（初稿）
1、概况：
北京热电厂拟购置10台大型机械通风冷却塔。
每台冷却水量4200m3/h，总冷却水量为42000m3/h。
10台冷却塔一列布置，外形尺寸长×宽×高约为183000×20000×19500（mm），系钢筋混凝土和型钢混合结构。
冷却塔距厂界最近处按40m考虑。
按规定，本项目地处噪声功能区为1类，厂界处噪声要求昼间≤50dB（A），夜间≤45dB（A）。
虽然该项目所选定的冷却塔已属于低噪声型，但因冷却塔冷却水量大，距厂界又较近，冷却塔体积又较庞大，其噪声会使厂界超标。
通过同类冷却塔的类比调查、测试以及本项目安装现场声衰减的设计计算，为确保厂界全面达标而提供如下降噪技术方案供抉择。
2、方案编制依据：
2.1中华人民共和国环境噪声污染防治法（1996年10月29日第八届全国人民代表大会常务委员会第二十二次会议通过，1997年3月1日起施行）；
2.2国家标准GB12348-90《工业企业厂界噪声标准》；
2.3国家标准GB3096-93《城市区域环境噪声标准》；
2.4北京某项目提供的有关图纸资料；
2.54200m3/h大型机械通风冷却塔设计参数及安装使用要求。
3、冷却塔性能简介：
大型机械通风冷却塔型号为CNTC-4200型钢混结构逆流式冷却塔；
单台总循环水量（单塔处理水量）4200m3/h；
进塔水温43℃，出塔水温33℃，干球温度30℃，进风口湿球温度26.4℃；
风机直径ø9140mm，设计风量269×104m3/h，大气压力100.1KPa。
配用电机功率200KW。
单台冷却塔占地面积长×宽约为16800×16800（mm），至上部平台的高度约为16000（mm）。
10台冷却塔组合为一体后，其外形尺寸长×宽×高约为183000×20000×19500（mm）。
4、同类冷却塔噪声实测及分析：
4.1单台CNTC-4200型冷却塔噪声
冷却塔噪声由四部分组成，第一是风机电机噪声；第二是风机减速箱和轴流风机噪声；第三是冷却塔淋水噪声；第四是电机、风机振动引起的风筒及挡水板等结构辐射的二次噪声，又称结构噪声或固体噪声。
对同类型安装于电厂的冷却塔实测其噪声值如下：
①风机电机噪声（近场测试）：
风机电机置于冷却塔上平台风筒的外侧，通过长轴、联轴器、减速箱带动风机运转。
在距风机电机1.0m，离上平台高1.2m处实测电机噪声为93dB（A），其倍频程频谱特性列于表1（频谱特性曲线详见图1）。
电机噪声包含电磁噪声、轴承机械噪声和风扇排风噪声，由表1和图1可知，风机电机噪声系宽频带噪声，中低频声较高，中频500Hz声音比较突出。
表1冷却塔噪声频谱特性
测点位置（工况）
A计权声级dB（A）
倍频程中心频率（Hz）
63
125
250
500
1000
2000
4000
声压级（dB）
风机电机噪声（距电机1.0m，离上平台高1.2m）
93
85
80
87
87
84
74
70
风机减速箱和轴流风机噪声（风筒出口1.0m处）
94.2
91
90
88
89
82
70
68
淋水噪声（冷却塔下部进风口处距塔体1.0m，离地高1.5m）
84.2
75
81
80
82
82
76
74
冷却塔结构噪声（挡水板外1.0m）
78
78
78
78
78
78
78
78
单台冷却塔噪声（风机、淋水同时开放，在标准测点处即当量直径r＝19m处）
68
75
72
64
62
65
63
64
8台冷却塔同时开动，厂界处噪声（相距约48m）
68.5
70
59
60
61
59
58
57
②风机减速箱和轴流风机噪声（近场测试）：
风机减速箱和直径为ø9140（mm）轴流风机安装于上平台风筒内，在风筒内不好测试其噪声。
在风筒外1.0m处，离平台高1.2m，风筒外噪声为87.9dB（A）。
在风筒上部出风口1.0m处，离上平台高约4.8m处，实测轴流风机出风口处噪声为94.2dB（A），其频谱特性列于表1和图1。
风机减速箱产生的是机械噪声，轴流风机产生的主要是气流噪声，风机的转速为127rpm，风筒出口风速约为10m/s，风机噪声主要是500Hz以下的低频声，声级都在88dB以上，波长长，声级高，难衰减，因而传播的很远，是噪声治理的难点之一。
③冷却塔流水噪声（近场测试）：
冷却塔淋水噪声是由填料段落下的水冲击水池面而产生的，通过冷却塔下部进风口传出。
水滴到达水面的速度一般大于9.4m/s，进风口的高度为4.2m左右。
在距冷却塔进风口1.0m，离地高1.5m处，在上部轴流风机不开动的情况下，实测淋水噪声为84.2dB（A），其频谱特性列于表1和图1。
淋水噪声主要是中高频声，500～4000Hz声级均在74dB以上，高频声波长短，易衰减。
虽然近处声级较高，但距离较远处，声级衰减快。
④冷却塔结构噪声（近场测试）：
电机风机开动时由于不平衡而引起的振动产生二次噪声，内筒壳体有振感，当风机和淋水同时开动时，在冷却塔挡水板外1.0m处，实测噪声为78dB（A），88dB（C）。
4.2多台冷却塔噪声叠加计算
多台冷却塔同时开动，其噪声叠加总声级Lp总可按下式计算：
Lp总＝10lg（100.1Lp1+100.1Lp2+……100.1LpN）（dB）
式中Lp1、Lp2……LPN为每一台冷却塔的噪声级。
若多台冷却塔型号规格和噪声水平都一样，则N台叠加总声级Lp总按下式计算：
Lp总＝Lp+10lgN（dB）
本项目10台冷却塔相同，单台若为Lp＝80dB（A）的话，10台同时开动噪声叠加后总声级Lp总为90dB（A）。
当然还应扣除距离衰减影响，阻挡物影响等因素。
4.3冷却塔距离衰减计算
冷却塔安装于厂区内，距厂界或厂外居民住宅敏感点都会有一定距离。
按冷却塔噪声特性，周围环境背景噪声等，可以事先估算出冷却塔噪声传至这些敏感点处的噪声级。
由于冷却塔体积庞大，发声部位多，情况比较复杂，为简化计算，可按下式进行预测计算：
Lp＝Lp0-10lg
-⊿L（dB）
式中Lp——预测点处声级（厂界或居民住宅处）
Lp0——声源在r0处距离的声级
r——预测点与声源之间的垂直距离
r0——距声源的距离，一般取r0＝1m
⊿L——各种附加衰减量，包括空气吸收、遮挡物、地面效应等引起的声衰减量。
4.4冷却塔标准测点处噪声级
国家标准GB7190-1997规定，冷却塔噪声标准测点应在冷却塔当量直径Dm处，Dm＝1.13
，a×b为冷却塔的长×宽。
本项目冷却塔a×b＝16.8×16.8（m），Dm＝19m。
单台冷却塔开动，在当量直径Dm即19m处实测其噪声为68dB（A），其频谱特性列于表1和图2。
从频谱特性来看，冷却塔噪声呈宽频带特性，低、中、高频噪声均在64dB以上，既有淋水的中高频声，也有风机的低中频声。
若多台冷却塔同时开动，其噪声叠加会增加5～8dB（A），即在标准测点处噪声为73dB（A）以上。
4.5厂界处噪声
对某电厂该电厂16台4500m3/h冷却塔进行测试，其中8台距厂界约48m，当8台冷却塔同时开动时，在厂界处实测噪声为68.5dB（A），76.5dB（C），频谱特性列于表1和图2。
4.6冷却塔降噪要求
综上所述，用户要求厂界处噪声昼间≤50dB（A），夜间≤45dB（A），若周围无其它噪声源干扰的话，冷却塔噪声还是比较稳定的，昼间和夜间声级相当。
目前本项目冷却塔安装距离为40m，在40m厂界处噪声应≤45dB（A）。
同规格、同容量、安装情况差不多的徐州某电厂类比调查结果表明，若不采取更严格的降噪措施，40m厂界处的噪声将高达58dB（A）左右，超标18dB（A）。
因此，冷却塔多台开动，设计要求其综合降噪量应≥18dB（A），分摊到单个冷却塔各发声部位，设计要求：
风机电机降噪量应≥20dB（A）；
风机减速箱和轴流风机降噪量应≥20dB（A）；
淋水声降噪量应≥18dB（A）。
5、冷却塔噪声治理的难点和特点：
CNTC-4200型冷却塔已属于中温型低噪声型冷却塔。
5.1该冷却塔本身已采取了不少降噪措施，为低噪声风机，低噪声减速箱等，在声源发声部位再采取措施十分困难；
5.2冷却塔本身是一个系统工程，体积庞大，发声部位多，声源呈立体分布，低频声和固体传声明显。
从理论上来说，降低低频声是十分困难的；
5.3冷却塔是连续运行工况，发声部位相互牵连，难以进行声源识别，不易实施针对性的措施；
5.4噪声治理措施必须首先保证冷却塔的热工性能和正常运行，阻力损失应在允许的范围内。
5.5冷却塔的维护保养和检修均有一定要求，噪声治理对策应满足这些要求；
5.6冷却塔安装位置距厂界太近，超标较多，从而增加了噪声治理的难度。
6、采取的主要降噪技术措施
6.1风机电机隔声吸声措施
电机消声罩示意图
安装于冷却塔上平台，风筒边上的风机电机一般是敞开安装的，对风机电机加装可拆卸式隔声罩可有效地控制其噪声向外传播。
采用隔声吸声板拼装结构，隔声吸声板总厚度为100（mm）左右，外侧为钢板隔声结构，内侧为铝合金穿孔板结构，中间填装防潮离心玻璃棉吸声材料，用PVF薄膜包覆，钢板内侧涂阻尼涂料。
隔声罩上开设小型检修门，预留进出风口，并装进出风消声器，以便电机通风散热。
每台风机电机加装一个隔声罩，隔声罩外形尺寸约为3000×2000×2500（mm）。
6.2冷却塔风机出风消声器
为降低冷却塔减速箱和轴流风机噪声，在冷却塔风筒上部加装出风消声器。
出风消声罩示意图
出风消声器外形尺寸长×宽×高约为10500×10500×2000（mm），原风机风筒直径约为ø9200（mm），在风筒和出风消声器之间加装一节圆变方过渡段，过渡段高约为1000（mm），风筒高约为2000（mm）。
在每台冷却塔风机出风口处加装一个出风消声器，出风消声器体积为220.5m3，过渡段的体积约为110m3。
消声插片详图
出风消声器的消声量可按别洛夫公式进行框算：
⊿L＝φ（α）
l（dB）
式中：
⊿L——消声量（dB）
φ（α）——消声系数，它与吸声材料的吸声系数有关的数值
P——气流通道断面周长（m）
S——气流通道的横截面积（m2）
l——消声器的有效长度（m）
由于冷却塔内有水、水汽排出，风速又比较高，还有振动，不宜采用阻性玻璃纤维作为消声器内吸声材料。
比较先进的技术是采用中科院资深院士马大猷教授发明的微穿孔板吸声结构，按冷却塔风机频谱特性，安装使用要求专门设计计算消声器消声插片的材质厚度、空腔尺寸、长度、微穿孔板的板厚、孔径、穿孔板率等，以得到最佳的声阻、抗阻和消声量。
若能通过声学实验室的实测验证最好。
在类似工程中我们已应用过微穿孔板消声器，消声插片的厚度可在50～200（mm）间变化，空腔可以是1～3个，穿孔板可用铝合金板或不锈钢板制作。
在板厚<1.0mm，孔径≤1.0mm的板上穿以微孔，后部留有空腔即构成了微穿孔板吸声结构，穿孔率为1～3％。
消声片内不再填装任何吸声材料。
微穿孔板消声器不怕水、不怕汽、耐潮湿、耐腐蚀、防火、轻巧、耐高速气流冲击、无二次污染，成本略高。
出风消声器外壳可以是外隔内吸式复合结构，外部采用100（mm）厚彩钢夹芯板拼装
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