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解決方案
冷卻塔的落水噪聲及其防治措施
作者：倪季良 （國家電力公司 西北電力設(shè)計院，陜西 西安 710032）
供稿單位： 青島達標環(huán)境工程有限公司
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發(fā)布時間：2008-8-12
應(yīng)用領(lǐng)域：
摘要：根據(jù)冷卻塔噪聲的實測結(jié)果，就冷卻塔噪聲的成困、性質(zhì)及其治理方法進行了分析。冷卻塔的噪聲可視為點聲源，其治理方法可分為塔內(nèi)和塔外兩條途徑。塔內(nèi)治理可采用冷卻塔落水消能降噪裝置，塔外治理可采用聲屏障方法。
關(guān)鍵詞：冷卻塔；噪聲；治理；綜述
中圖分類號：TU991.42 文獻標識碼：A 文章編號：1009－2455（2003）03－0055－04
近年來，冷卻塔噪聲對周圍環(huán)境的影響已越來的引起人們的重視，開始出現(xiàn)了整治冷卻塔噪聲污染的呼聲，妥善處理好冷卻塔噪聲對周圍環(huán)境的影響問題正逐步成為全社會的共識。
1 冷卻塔落水噪聲的檢測
在距進風(fēng)口底緣即一般倒T形塔基的水池邊沿5m 處，測高點 1.2 m[1]，測得的一些自然通風(fēng)冷卻塔的實測噪聲及其頻譜見圖1。
2 冷卻塔落水噪聲的聲源特性
聲源屬性：噪聲源為落水區(qū)下的巨大圓形水面，為塔內(nèi)冷卻落水對池水.的大面積連續(xù)的液體間撞擊產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)水噪聲；是機械噪聲、空氣動力噪聲、電磁噪聲之外的一種特殊噪聲。
落水撞擊瞬時速度：7-8 m/s[2]
聲源聲級：80 dB（A）左右。
頻譜：音頻分布呈高頻（1000－16 000 HZ）及中頻（500－1000 HZ）成分為主的峰形曲線；峰值位于4 000 HZ左右。
聲速：c＝340 m／S。
波長：λ＝C／f；1.36m（250 Hz）～O.02 m（1 000 HZ），以0.085 m（4 000 HZ）為主。
3 冷卻塔落水噪聲的影響范圍
3.1 聲波的距離衰減規(guī)律
落水噪聲隨距離的衰減特性符合半球面波在傳播過程中隨著能量分布的擴大而衰減的規(guī)律，其“點聲源” 的距離衰減規(guī)律為距離每增加一倍聲能衰減 6 dB。用公式表達即為[3]：
L1－L2= 20 lg（r2／r1）
式中：L1，L2——離聲源邊緣由近及遠二個測點的聲級值，dB；
r２／r1——遠、近二個測點分別到聲源邊緣的距離之比。
當 r２／r1＝2時，lg（r2／r1）＝0.3010，于是 L1－L2= 20 lg（r2 ／r1）＝6 dB。
落水噪聲的聲源為內(nèi)置的一片圓形水面，腔體內(nèi)聲波通過進風(fēng)口向外傳播，所以可將進風(fēng)口視為聲源邊緣，其龐大特殊的弧面出聲口使“附近區(qū)域” 內(nèi)的聲波并不立即按“點聲源” 的距離衰減規(guī)律衰減，在這個由近及遠的“附近區(qū)域”內(nèi)存在著一個按“面聲源”（聲波不衰減）及至“線聲源”（距離每增加一倍聲能衰減 3 dB）的距離衰減規(guī)律的過渡區(qū)域，只有當受聲點（測點）外移至可將冷卻塔的環(huán)形進風(fēng)口視為一個“點” 以外的后方，聲波才開始按“點聲源”的距離衰減規(guī)律衰減。于是，在
“點聲源”以外的范圍內(nèi)，只要知道某測點的聲級，便可根據(jù)上式求得任一點的聲級。
3.2 冷卻塔為“點聲源”的起始位置
根據(jù)已有距離衰減實測資料，分析各起始位置D（視進風(fēng)口為聲源邊緣）的規(guī)律可知，視冷卻塔為“點聲源”的起始位置D可用下式估算：
D＝A1/2/4
式中：A——冷卻塔面積，m2。
以目前我國常見范圍的 2 000 m2（儀化電廠）－9 000 m2（吳徑電廠）的冷卻塔為例，其“點聲源”起始位置D點（以進風(fēng)口底緣為起點），分別為11.18 m及 23.72 m。由此可見，設(shè)在離塔（以進風(fēng)口底緣為起點）25 m以外的噪聲測點基本上都可將所有的冷卻塔視為“點聲源”。
3.3 冷卻塔噪聲影響范圍的評估
冷卻塔噪聲聲級的絕對值在工業(yè)噪聲中雖然并不算很大，而且其聲能同樣隨著距離每增加一倍而衰減 6 dB（“點聲源”），但由于其聲源龐大，它的衰減起始距離較遠（25m），翻三番便已到了 200 m，相對于25m處也才降了 18 dB，所以其影響范圍遠大于一般性工業(yè)噪聲。仍以 2 000-9 000 m2 的冷卻塔為例，在25 m處（“點聲源” 以外測點、以進風(fēng)口底緣為起點）實測所得聲級分別為71.7及77.ldB（A），如按“點聲源”的距離衰減規(guī)律即距離每增加一倍聲能衰減 6 dB計，則 50 m處的聲級應(yīng)分別為 65.7及 71.ldB（A）；100 m處的聲級應(yīng)分別為 59.7及 65.ldB（A）；200 m處的聲級應(yīng)分別為53.7 及 59.ldB（A），220 m處的聲級用公式推算則應(yīng)分別為52.9及58.3 dB（A）。這就是噪聲影響范圍（力度）的大致評估，它包含了目前常見的各類大小塔型范圍。借助此法，我們便可根據(jù) 10－25 m處（各塔與其塔型大小相應(yīng)的“點聲源”起始位置）以遠測點實測所得聲級，評估各種塔型（單塔）的噪聲影響范圍（力度）。但這只是一種理想條件下的簡便、粗略的評估方法，在實際廠況環(huán)境中，由于受 池水水位變化、淋水密度變化、地表地形、障礙物分布、塔群分布、風(fēng)向風(fēng)力、氣候氣溫及其它聲源的影響，各類冷卻塔噪聲的實際分布、衰減規(guī)律將會有所出人。據(jù)對吳徑電廠 9 000 m2 冷卻塔的落水噪聲進行的實測［4］，在距塔 220 m外的受聲點所測得的噪聲值為55.4－58.3 dB（A）（另一次測試結(jié)果為
61.9 dB（A），估計受順風(fēng)影響），與我們以 25 m處實測聲級為依據(jù)推算 220 m 處為 58.3 dB（A）的結(jié)果十分吻合。圖2表示冷卻塔噪聲的影響范圍。從圖2中可以看出，由于冷卻塔聲源龐大，在距進風(fēng)口 10－25 m范圍內(nèi)，噪聲級衰減很慢，其中“面聲源”距離范圍內(nèi)聲級衰減的理論值為零。但對于尺度很小（1m 左右）的一般性聲源，由于不存在“面聲源”及“線聲源”的衰減形態(tài)，所以聲源的聲級一開始就按“點聲源”的衰減速率迅速下降，如圖2左側(cè)第一條粗虛線所示。
4 冷卻塔噪聲治理的基本途徑及治理方法
大型冷卻塔的噪聲屬于中高頻穩(wěn)態(tài)噪聲，聲源“標稱聲級”在 80 dB（A）左右，冷卻塔噪聲的治理目標原則上應(yīng)是將受噪聲干擾的受聲點噪聲級控制在相應(yīng)于當?shù)丨h(huán)境的噪聲國家標準以內(nèi)。
4.1 治理途徑
針對噪聲的發(fā)生機理、傳播方式，可以把冷卻塔噪聲的治理歸結(jié)為塔內(nèi)、塔外兩條基本途徑，塔內(nèi)以聲源的降噪治理為主；塔外則包含有傳聲途徑上的聲波阻隔（隔聲）、聲波吸收（合沿程吸收衰減）以及距離衰減（聲能擴散）等三種方式。其中以聲波阻隔輔以聲波吸收為塔外治理的主要手段，無論是塔內(nèi)的聲源治理技術(shù)還是國外已有應(yīng)用的塔外聲波阻隔技術(shù)，在我國的應(yīng)用還剛起步，因而都缺乏實踐應(yīng)用經(jīng)驗。下面列表歸納并推薦幾種冷卻塔噪聲的治理技術(shù)供工程參考選用，各自的特點、適用性參見表1。
4.2 塔內(nèi)聲源的治理
4.2.1 降噪原理
采用DY—l型冷卻塔落水消能降噪裝置[5]。該裝置采用斜面消能減噪聲原理——在冷卻塔落水直接撞擊水面之前，使落水先在斜面上經(jīng)無聲擦貼、粘滯減速、挑流分離、疏散灑落等消能形式的過渡，取得消減落水沖擊噪聲的治理效果，是針對塔內(nèi)聲源源頭的一項治理技術(shù)。
4.2.2 形式結(jié)構(gòu)
DY-1型冷卻塔落水消能降噪聲裝置主要由“支承構(gòu)架”及“落水消能降噪器”兩大部分組成。“支承構(gòu)架”又可分為漂浮式及固定式二種形式。“落水消能降噪器” 以六角蜂窩斜管為主體形式，層高 18 cm，由豎向?qū)硕巍o聲擦貼斜段、粘滯減速斜段、疏散灑落挑流段等四個功能段組成。
4.2.3 材質(zhì)選用
漂浮式落水消能降噪裝置主要由采用擠拉、注塑或熱壓成型的塑料件或玻璃鋼件（受力件）構(gòu)成。其材質(zhì)特點是結(jié)構(gòu)輕型、便于搬運、易于安裝、防腐耐用。
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