消聲器加隔聲棚復合結構對機械通風冷卻塔噪聲治理的有效性分析

    對不同安裝位置的冷卻塔，結合地理環境特點，采取了消聲器加隔聲棚方案對噪聲進行治理。不僅有效地降低了冷卻塔噪聲，而且改善冷卻塔進排風氣流組織，冷卻塔噪聲得到控制，冷卻效果得到提高。
    冷卻塔作為熱量交換設備，廣泛用于工業生產和商業領域中。近年來，隨著城市大量住房的建設，冷卻塔噪聲擾民事件頻繁發生。某企業的三臺冷卻塔，由于廠界噪聲超標（夜間Leq 58.8dB(A)），附近居民投訴，環保局下發整改通知書要求企業整改。經過治理，冷卻塔噪聲明顯下降，達到國家二類地區排放標準，得到居民認可，環保局驗收合格。  

   一、噪聲污染現狀   
    企業的三臺冷卻塔位于廠房與堡坎之間。場地寬8m長17.5m的低洼處，一字排列。四周地形高于冷卻塔，其中廠界一側為坡地，廠界距冷卻塔有10m，高差有12m；另三面,右面是廠房高喲9m，下側是堡坎高6.5m，上側是廠房（下部架空）高12m。（見圖1）冷卻塔通過水－空氣熱交換將熱量傳入大氣，使水得到降溫，水冷卻后的循環使用。該地區為二類地區執行國標GB12348-2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》中二類地區標準即：晝間≤60 dB(A) 夜間≤50 dB(A)。  
    通過對噪聲測量數據分析、對比，可以看出：晝間噪聲在標準允許的范圍內，夜間噪聲超標；由于地形的影響，居民樓4～6層噪聲值要高2～3 dB(A)（見表1）。 

表1 噪聲測試數據表

    二、工程分析     
    冷卻塔的噪聲主要是風機進排氣噪聲、滴水噪聲、風機、電機機械運行噪聲及水泵、管路閥門噪聲等。屬于以中低頻為主的噪聲，冷卻塔排風口及進風口是噪聲的主要排放口。以最不利的夜間噪聲為治理目標，按照NR-45噪聲評價曲線進行對比（見附表1），可以看出噪聲在低中頻250～1000Hz倍頻程出現峰值，高于NR－45值；低頻程低于NR-45值，高頻程約高于NR-45值。主要超高聲頻段在低中頻段，為治理的重點。  
    冷卻塔處于低洼處，四周山坡、建筑物均高于冷卻塔，形成反射面，噪聲向上空傳播。在居民樓4層以上測試時較廠界噪聲高出2～3 dB(A)。除了地形、工廠圍墻形成的聲屏障外，其地形的影響也是重要因素。  
    冷卻塔主要依靠機械通風冷卻循環熱水。水泵將循環熱水送到布水器中噴出，水沿著填料下淋落到水池。由風機將冷空氣引入與下淋的熱水接觸，進行熱交換，將水冷卻。冷卻塔的實質就是將水中的熱量轉遞到空氣中，帶走水中的熱量；因此，充分的、低溫的空氣對冷卻塔的熱交換效果有著重要意義，直接影響到冷卻塔的性能。本項目由于三個冷卻塔位于低洼處，受地形限制空氣擴散不好，噪聲治理時必須合理的組織空氣氣流。  
    冷卻塔設備安置在室外環境，受下雨、日照、灰塵等影響大；設備自身也會產生水汽。噪聲治理設施在材料選擇、結構設計、輔料使用中必須考慮防雨、防潮、耐紫外線、抗氧化、老化等。
  
    三、噪聲治理措施     
    通過工程分析可以得出以下結論：一是，中低頻噪聲超標值較高，噪聲敏感目標相對冷卻塔位置高，地形對噪聲的傳播有較大影響；二是，冷卻塔所處的位置本身已不利于空氣流通。
    針對上述情況，結合噪聲治理效果、設備功能、管理使用、操作維護、建設投資等多方面因素初步選擇聲屏障方案和隔聲棚加消聲器兩種方案。  
    聲屏障是冷卻塔噪聲治理中常用的技術，具有結構簡單，治理效果好，造價低，不影響設備使用維護的特點。但由于本項目冷卻塔處于低洼位置，敏感建筑（居民樓）位置較高，在設置聲屏障時需要很高的墻體才能使敏感建筑位于聲影區內，對空氣擴散也不利。這樣給制作、安裝，成本控制，視角美觀等方面帶來許多問題。因此不宜采用。 
    采用隔聲棚加排風消聲器的方案。噪聲治理方面，在三個冷卻塔的排風口上加消聲器，來限制排風口風機噪聲和氣流噪聲；在三個冷卻塔的上部位置加整體隔聲棚來限制進風口噪聲及其它噪聲。氣流組織方面，冷空氣由隔聲棚下部進入冷卻塔，熱交換后由上部排氣口通過消聲器排到大氣中，氣流得到合理的組織，冷卻塔冷卻效果得到保證（見圖2）。該方案技術重點在于消聲器，消聲器的性能直接影響到噪聲治理的效果和冷卻塔冷卻的效果。因此，對于冷卻塔排風口消聲器進行了專門設計。采用合理的技術參數：消聲量9～10 dB(A)，阻力≤10Pa；在結構上采用片式消聲器，消聲片可以拆卸便于安裝維修工作；材料上選用重量較輕，防銹、防水、防潮耐侯性好的鋁合金板作為主材，超細玻璃棉吸聲材料、透氣防水特殊防護面層等。消聲器消聲片可以拆卸，在冷卻塔更換風機、電機、填料時能夠方便地進行維護工作。隔聲棚采用壓型彩鋼瓦為隔聲材料，彩鋼瓦下鋪設吸聲材料。  

    四、治理效果與討論    
    在特殊的地形條件下采取了排風消聲器加隔聲棚的治理措施。
    實際工程實施后噪聲治理效果良好；在廠界及居民樓處測試值為49.9 dB(A) 、50.2 dB(A)經過修正以后（修正值46.9 dB(A)、47.2 dB(A)）全部達到國家二類地區夜間標準要求。業主及環保局驗收合格。冷卻塔設備附近的噪聲也由原來的74 dB(A)下降到61 dB(A)。  
    根據本項目冷卻塔噪聲特點，在冷卻塔排風口加裝消聲器；能夠有效降低噪聲，同時合理組織氣流，控制排風風速，使得冷卻塔的冷卻效果得到提升。  
    消聲器設計時要充分考慮消聲量和消聲器阻力的平衡；消聲器在結構上要考慮防水、檢修方便；材料的選取上考慮防水防潮、重量輕；耐侯性好等等。  
    隔聲棚設置在冷卻塔上部，有效地將冷卻塔進風口淋水聲、風機噪聲、水管閥門噪聲、塔體傳出的噪聲等等限制在隔聲棚下，同時將冷卻塔冷熱氣流分開，空氣不回流，從而使冷卻塔冷卻效果更好。