簡(jiǎn)析冷卻塔的落水噪聲和其防治措施

1、冷卻塔落水噪聲的檢測(cè)

　　在距進(jìn)風(fēng)口底緣即一般倒t形塔基的水池邊沿5m 處，測(cè)高點(diǎn) 1.2 m[1]，測(cè)得的一些自然通風(fēng)冷卻塔的實(shí)測(cè)噪聲及其頻譜。

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(duì)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(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲、電磁噪聲之外的一種特殊噪聲。

　　落水撞擊瞬時(shí)速度：7-8 m/s[2]

　聲源聲級(jí)：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(xiàn)；峰值位于4 000 hz左右。

　　聲速：c＝340 m／s。

　　波長(zhǎng)：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(guò)程中隨著能量分布的擴(kuò)大而衰減的規(guī)律，其“點(diǎn)聲源” 的距離衰減規(guī)律為距離每增= 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(guò)進(jìn)風(fēng)口向外傳播，所以可將進(jìn)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(diǎn)聲源” 的距離衰減規(guī)律衰減，在這個(gè)由近及遠(yuǎn)的“附近區(qū)域”內(nèi)存在著一個(gè)按“面聲源”（聲波不衰減）及至“線(xiàn)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(guò)渡區(qū)域，只有當(dāng)受聲點(diǎn)（測(cè)點(diǎn)）外移至可將冷卻塔的環(huán)形進(jìn)風(fēng)口視為一個(gè)“點(diǎn)” 以外的后方，聲波才開(kāi)始按“點(diǎn)聲源”的距離衰減規(guī)律衰減。于是，在 “點(diǎn)聲源”以外的范圍內(nèi)，只要知道某測(cè)點(diǎn)的聲級(jí)，便可根據(jù)上式求得任一點(diǎn)的聲級(jí)。

3.2冷卻塔為“點(diǎn)聲源”的起始位置

　　根據(jù)已有距離衰減實(shí)測(cè)資料，分析各起始位置d（視進(jìn)風(fēng)口為聲源邊緣）的規(guī)律可知，視冷卻塔為“點(diǎn)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(guó)常見(jiàn)范圍的 2 000 m2（儀化電廠(chǎng)）－9 000 m2（吳徑電廠(chǎng)）的冷卻塔為例，其“點(diǎn)聲源”起始位置d點(diǎn)（以進(jìn)風(fēng)口底緣為起點(diǎn)），分別為11.18 m及 23.72 m。由此可見(jiàn)，設(shè)在離塔（以進(jìn)風(fēng)口底緣為起點(diǎn)）25 m以外的噪聲測(cè)點(diǎn)基本上都可將所有的冷卻塔視為“點(diǎn)聲源”。

3.3冷卻塔噪聲影響范圍的評(píng)估

　　冷卻塔噪聲聲級(jí)的值在工業(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(diǎn)聲源”），但由于其聲源龐大，它的衰減起始距離較遠(yuǎn)（25m），翻三番便已到了 200 m，相對(duì)于25m處也才降了 18 db，所以其影響范圍遠(yuǎn)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(diǎn)聲源” 以外測(cè)點(diǎn)、以進(jìn)風(fēng)口底緣為起點(diǎn)）實(shí)測(cè)所得聲級(jí)分別為71.7及77.ldb（a），如按“點(diǎn)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(jì)，則 50 m處的聲級(jí)應(yīng)分別為 65.7及 71.ldb（a）；100 m處的聲級(jí)應(yīng)分別為 59.7及 65.ldb（a）；200 m處的聲級(jí)應(yīng)分別為53.7 及 59.ldb（a），220 m處的聲級(jí)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(píng)估，它包含了目前常見(jiàn)的各類(lèi)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(diǎn)聲源”起始位置）以遠(yuǎn)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)所得聲級(jí)，評(píng)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(jiǎn)便、粗略的評(píng)估方法，在實(shí)際廠(chǎng)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(lèi)冷卻塔噪聲的實(shí)際分布、衰減規(guī)律將會(huì)有所出人。據(jù)對(duì)吳徑電廠(chǎng) 9 000 m2 冷卻塔的落水噪聲進(jìn)行的實(shí)測(cè)［4］，在距塔 220 m外的受聲點(diǎn)所測(cè)得的噪聲值為55.4－58.3 db（a）（另一次測(cè)試結(jié)果為 61.9 db（a），估計(jì)受順風(fēng)影響），與我們以 25 m處實(shí)測(cè)聲級(jí)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(jìn)風(fēng)口 10－25 m范圍內(nèi)，噪聲級(jí)衰減很慢，其中“面聲源”距離范圍內(nèi)聲級(jí)衰減的理論值為零。但對(duì)于尺度很?。?m 左右）的一般性聲源，由于不存在“面聲源”及“線(xiàn)聲源”的衰減形態(tài)，所以聲源的聲級(jí)一開(kāi)始就按“點(diǎn)聲源”的衰減速率迅速下降。

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(biāo)稱(chēng)聲級(jí)”在 80 db（a）左右，冷卻塔噪聲的治理目標(biāo)原則上應(yīng)是將受噪聲干擾的受聲點(diǎn)噪聲級(jí)控制在相應(yīng)于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的噪聲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?nèi)。

4.1治理途徑

　針對(duì)噪聲的發(fā)生機(jī)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(kuò)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(wú)論是塔內(nèi)的聲源治理技術(shù)還是國(guó)外已有應(yīng)用的塔外聲波阻隔技術(shù)，在我國(guó)的應(yīng)用還剛起步，因而都缺乏實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。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(diǎn)、適用性。

4.2塔內(nèi)聲源的治理

　　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?！爸С袠?gòu)架”又可分為漂浮式及固定式二種形式?！奥渌芙翟肫鳌?以六角蜂窩斜管為主體形式，層高 18 cm，由豎向?qū)硕巍o(wú)聲擦貼斜段、粘滯減速斜段、疏散灑落挑流段等四個(gè)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)輕型、便于搬運(yùn)、易于安裝、防腐耐用。

固定式落水消能降噪聲裝置上部的支承框架及降噪器的材質(zhì)選用與漂浮式相同，所不同的是其下部固定的主、次支承梁系是由型鋼構(gòu)成的。經(jīng)防腐處理的型鋼（q235）具有強(qiáng)度高、剛度好的特點(diǎn)。

4.2.4降噪效果

　　在落差 h＝6 m、淋水密度 q＝8 t／（m2·h）標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)工況下，冷卻塔模擬落水聲源與降噪裝置器的聲級(jí)及頻譜測(cè)試結(jié)果的對(duì)比參見(jiàn)圖 3 [5]。降噪器削去了落水聲源的高頻成分。采用飄浮式落水消能降噪裝置，260元／m2，固定式落水消能降噪裝置，300 元／m2

4.3塔外傳聲途徑的聲波阻隔

4.3.1降噪原理

　　聲波在傳播過(guò)程中遇到障礙時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射、透射和繞射三種現(xiàn)象。聲屏障就是在聲源與受聲點(diǎn)之間插人一個(gè)設(shè)施，用以隔斷并吸收聲源到達(dá)受聲點(diǎn)的直達(dá)聲波，使部分聲波受阻反射，部分聲波則經(jīng)吸收衰減后通過(guò)屏體透射（極?。┖推另斃@射等附加衰減形式到達(dá)受聲點(diǎn)，達(dá)到減輕受聲點(diǎn)的噪聲影響、取得降噪效果的目的。

4.3.2形式結(jié)構(gòu)

　　聲屏障的結(jié)構(gòu)可分為地上和地下二部分，地上部分為厚約 20 cm的屏蔽聲波的巨型、連續(xù)板式立面（包括斜撐），其頂部為扇形吸聲體或內(nèi)傾式遮檐；地下部分則為承重、抗傾覆（風(fēng)荷載）的基礎(chǔ)。

　　屏障的高度及寬度原則上以隔斷聲源到達(dá)受聲點(diǎn)的直達(dá)聲波為限度，一般來(lái)說(shuō)，為提高屏蔽效果，屏障的高度通常不低于進(jìn)風(fēng)口高度的1.3倍；為避免影響進(jìn)風(fēng)，屏障離進(jìn)風(fēng)口距離通常不小于進(jìn)風(fēng)口高度的2倍。

4.3.3材質(zhì)選用

　　聲屏障的地上部分即屏蔽層可采用磚墻、薄鋼板、鋁合金、玻璃鋼、聚碳酸脂塑料等耐老化?？垢g材料；聲屏障的地下部分即基礎(chǔ)則以混凝土及鋼材為主。

4.3.4降噪效果

　　聲波遇到屏障發(fā)生的繞射現(xiàn)象會(huì)減弱聲屏障的隔聲作用，而繞射能力與聲波的頻率有關(guān)，所以聲屏障的降噪效果與聲波的頻率即波長(zhǎng)的關(guān)系很大。聲屏障對(duì)于波長(zhǎng)短、不易繞射的高頻波的屏蔽作用十分顯著，可以在屏障后面形成很長(zhǎng)的聲影區(qū)；而對(duì)于波長(zhǎng)、具有很強(qiáng)繞射能力的低頻波的屏蔽作用則十分有限。當(dāng)然，也可以通過(guò)加高屏障的辦法來(lái)削弱繞射聲波對(duì)受聲點(diǎn)的影響。由于聲屏障對(duì)高頻聲波產(chǎn)生明顯有效的屏蔽作用，而冷卻塔落水噪聲的頻譜以中高頻成分為主，所以采用聲屏障隔斷并吸收冷卻塔聲源到達(dá)受聲點(diǎn)的直達(dá)聲波可以取得一定的降噪效果。

　　聲屏障的降噪效果以聲影區(qū)中緊挨屏障的局部區(qū)域?yàn)榭蛇_(dá) 25 db（a）左右[3]，這對(duì)于以廠(chǎng)界測(cè)試結(jié)果為達(dá)標(biāo)依據(jù)的評(píng)價(jià)規(guī)則很解決問(wèn)題；然而，聲影區(qū)以外的降噪聲級(jí)則由于中頻繞射聲波的到達(dá)而有所反彈，但對(duì)于高頻波而言，衰減量一般還可達(dá)到 10－15 db（a）[6]（不含距離衰減部分），然而由于冷卻塔落水噪聲中尚含有中頻成分，所以其降噪效果會(huì)有折扣。這樣，對(duì)于廠(chǎng)外受聲點(diǎn)來(lái)說(shuō)，為取得滿(mǎn)意的降噪效果，在不影響進(jìn)風(fēng)的前提下，尚應(yīng)通過(guò)加大屏障高度調(diào)節(jié)之。