鄭州冷卻塔的落水噪聲和其防治措施

1、冷卻塔（tǎ）落水噪聲的檢測

在距進風口底緣即一般倒t形塔基的水池（chí）邊沿5m 處，測高（gāo）點 1.2 m[1]，測得的（de）一些自然（rán）通風冷卻塔的實測（cè）噪聲及其頻譜。

2、冷卻塔落水噪聲的（de）聲源特性

聲（shēng）源屬性：噪聲源為（wéi）落水（shuǐ）區（qū）下的巨大圓形水（shuǐ）麵，為（wéi）塔內冷卻落水對池水.的大麵積連續的液體間撞擊產生的穩態水噪聲；是機械噪（zào）聲（shēng）、空（kōng）氣動力噪聲、電磁噪聲之外（wài）的一種（zhǒng）特殊噪聲。

落水撞擊瞬時速度：7-8 m/s[2]

聲源（yuán）聲級：80 db（a）左右。

頻譜（pǔ）：音頻分布呈高頻（1000－16 000 hz）及中頻（500－1000 hz）成分為（wéi）主（zhǔ）的（de）峰形曲線；峰值位於4 000 hz左（zuǒ）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（de）影響範圍

3.1 聲波的距離衰減規律

落水噪聲隨距（jù）離的衰減（jiǎn）特性符合半球麵波在傳播過程中隨著能量分布（bù）的擴大而衰減的規（guī）律，其“點聲源” 的距離衰（shuāi）減規律為距離每增（zēng）= 20 lg（r2 ／r1）＝6 db。

落水噪聲的聲源（yuán）為內置的一（yī）片（piàn）圓（yuán）形水麵，腔體內聲波通過進風（fēng）口向外傳播，所以可將進風口視為聲源邊（biān）緣，其龐大特殊的弧麵出（chū）聲口使“附近區域” 內的聲波並不立即按“點聲源” 的距離衰減規律衰減，在這個由近及遠的“附近區域（yù）”內存在（zài）著一個（gè）按“麵聲源”（聲波不衰減）及至“線聲源”（距離每增加一（yī）倍聲能衰減 3 db）的距離（lí）衰（shuāi）減規律的過渡（dù）區域，隻有當受聲點（diǎn）（測點）外移至可將冷卻塔的環形進（jìn）風口視為一個“點” 以外的後方（fāng），聲波才開始按“點聲源”的距離衰減規律衰減。於是，在 “點聲源”以外的範圍內，隻要知道某測點的聲級，便可（kě）根（gēn）據上（shàng）式求得任一點的聲（shēng）級。

3.2 冷卻（què）塔為“點聲源”的起（qǐ）始位置

根據（jù）已有（yǒu）距離衰（shuāi）減（jiǎn）實測資料，分析各起（qǐ）始位置d（視進（jìn）風口為聲源邊緣）的規律可知（zhī），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——冷卻塔麵積，m2。

以目前我國（guó）常見（jiàn）範圍的 2 000 m2（儀（yí）化電廠）－9 000 m2（吳徑（jìng）電廠）的冷卻塔為例（lì），其（qí）“點聲源”起始（shǐ）位置d點（以進風口底緣為起點），分別為11.18 m及 23.72 m。由此可見，設在離塔（以進風口底緣為（wéi）起點）25 m以（yǐ）外的噪聲（shēng）測點基本上都（dōu）可將所有的冷卻（què）塔視為“點聲源”。

3.3 冷卻塔噪聲影（yǐng）響範圍的（de）評估

冷卻塔（tǎ）噪聲聲（shēng）級（jí）的值（zhí）在工業噪聲中雖然並不算很大，而且其聲能同樣隨（suí）著距（jù）離每（měi）增加一倍而衰減 6 db（“點聲源”），但由於其聲源龐大，它的衰減起始距（jù）離較遠（25m），翻三番便已到了 200 m，相對於25m處也才降（jiàng）了 18 db，所以其影響範圍遠大於一般性（xìng）工業噪聲。仍以（yǐ） 2 000-9 000 m2 的冷卻塔（tǎ）為例，在（zài）25 m處（chù）（“點聲源” 以外測點（diǎn）、以進風（fēng）口底（dǐ）緣為起點）實測所得聲級分（fèn）別為（wéi）71.7及77.ldb（a），如按“點聲源”的距離衰減規律即距離每增加一倍聲能衰（shuāi）減 6 db計，則（zé） 50 m處的聲級應分（fèn）別為 65.7及 71.ldb（a）；100 m處的聲級應分別為 59.7及 65.ldb（a）；200 m處的（de）聲級應分別為（wéi）53.7 及 59.ldb（a），220 m處的聲級用（yòng）公式推算則應分別為52.9及58.3 db（a）。這就是噪聲影響範圍（wéi）（力度）的大致評估，它包含了目（mù）前常見的各類大小塔型範圍。借助（zhù）此法，我們便可根據（jù） 10－25 m處（chù）（各塔與其塔型大小相應的“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）的噪聲影響範圍（力度）。但這隻是一種理想條件（jiàn）下的簡便、粗略的評估方法，在實際廠況環境中，由於受 池水水（shuǐ）位變化、淋水密度變化、地表地形（xíng）、障礙物分布、塔群分布、風向風力、氣候氣溫及其它聲源的影響，各類冷卻塔噪聲的實際分布、衰減規律將會有所出人。據對吳徑電廠 9 000 m2 冷卻塔的落水噪聲進行（háng）的實測［4］，在（zài）距塔（tǎ） 220 m外的（de）受聲點所測得（dé）的噪聲值為55.4－58.3 db（a）（另（lìng）一次測試結果為 61.9 db（a），估計受（shòu）順風影響），與我們（men）以 25 m處（chù）實測聲級為依據推算 220 m 處為 58.3 db（a）的結果（guǒ）十（shí）分吻合。圖2表示冷卻塔噪（zào）聲的影（yǐng）響範圍。從圖2中可以看出，由（yóu）於（yú）冷卻塔聲源龐（páng）大（dà），在距進風口 10－25 m範圍內，噪聲級（jí）衰減很慢，其中“麵聲（shēng）源”距離範圍（wéi）內聲級（jí）衰減的理（lǐ）論值為零。但（dàn）對於尺（chǐ）度很小（1m 左右）的（de）一般性聲源，由於不存在（zài）“麵聲源”及“線聲源”的衰減形態，所（suǒ）以聲源的聲級一開始就按“點聲源”的（de）衰減速率迅速下降。

4、冷卻塔噪（zào）聲治理的基本途徑及治理方法

大（dà）型冷卻塔的（de）噪聲屬於中（zhōng）高頻穩態噪聲（shēng），聲源“標稱（chēng）聲級（jí）”在 80 db（a）左右，冷卻塔噪聲的治理目標（biāo）原則上應是將受噪聲幹擾的（de）受聲點噪聲級控製在相應於當地環境（jìng）的噪聲國家標準以內。

4.1 治理途徑

針對噪聲的發生（shēng）機理、傳播方式，可以把冷卻塔噪（zào）聲的治理歸結為（wéi）塔內、塔（tǎ）外兩條基本途徑，塔內以聲源的降噪治理為主；塔外則包含有（yǒu）傳聲途徑上的（de）聲波阻隔（隔聲）、聲波吸收（合沿程吸（xī）收衰減（jiǎn））以及（jí）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（wài）治理的主要手（shǒu）段，無論是塔內的聲源治理技（jì）術還是（shì）國（guó）外已有應用的塔外（wài）聲（shēng）波阻隔技術，在我國的應用還剛起步，因而都缺（quē）乏實踐應用經驗。下麵列表歸納（nà）並推薦幾種冷卻塔噪聲的（de）治理技術供工程參考（kǎo）選用，各自的特點、適用性。

4.2 塔內聲源的治理

dy-1型冷卻塔落（luò）水消能降噪聲裝置主要由“支承構架（jià）”及“落水消能降噪器”兩大部分組成。“支承構架”又可分（fèn）為漂浮式及固定式二種形式。“落水消能降噪器” 以（yǐ）六角蜂窩斜管為主體形式（shì），層高 18 cm，由豎向導人段、無聲擦貼斜段、粘滯減速斜（xié）段、疏散灑（sǎ）落挑流段等四（sì）個功能（néng）段組成。

4.2.3 材質選用

漂浮式落水（shuǐ）消能（néng）降噪裝置主要由采用擠拉、注塑（sù）或熱壓成型的塑（sù）料件或玻璃鋼件（受力件）構成。其材質特點是結（jié）構輕型、便於搬運、易於安裝、防腐耐（nài）用。

固（gù）定（dìng）式（shì）落水（shuǐ）消能降噪聲裝置上部的支承框架及降噪器的材（cái）質選用（yòng）與（yǔ）漂浮式相（xiàng）同，所不同的是其（qí）下部固定的主、次支承梁係是由型鋼構成的。經防腐處（chù）理的型鋼（q235）具有強度高、剛度好的特點。

4.2.4 降噪效果

在落（luò）差 h＝6 m、淋水密（mì）度 q＝8 t／（m2·h）標準試驗工況下，冷（lěng）卻塔模擬落（luò）水聲源與降噪裝置器的聲級及頻譜測（cè）試結（jié）果的對比參見圖 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（zhuāng）置，300 元／m2

4.3 塔外傳聲途徑的聲波阻隔

4.3.1 降噪原理（lǐ）

聲波在傳播過程中遇到障礙時，就（jiù）會發生（shēng）反射（shè）、透射和繞射三種現（xiàn）象。聲屏障就是在聲源與受聲（shēng）點之間插人一個設施，用以隔斷並吸收（shōu）聲源到達受聲（shēng）點的直達聲波，使部（bù）分聲波受（shòu）阻（zǔ）反射，部分聲波則經吸收衰減後通過屏體透（tòu）射（極小）和屏頂繞射等附加衰減（jiǎn）形式（shì）到達（dá）受聲點（diǎn），達到減輕受聲點的噪（zào）聲影響、取得降噪效（xiào）果的目的。

4.3.2 形式結（jié）構

聲屏障的結構可分為地上和（hé）地下二部分，地上部分為厚約 20 cm的屏蔽聲波的巨型、連續板式立麵（包括斜撐），其頂部為扇形吸聲體或內傾式遮簷（yán）；地下部分則為承重、抗傾覆（風荷載）的基礎。

屏障的高度及寬度原則上（shàng）以隔斷（duàn）聲（shēng）源到達受（shòu）聲點的直（zhí）達（dá）聲波為限度，一般來說，為提高屏蔽效果，屏障的高度（dù）通常不（bú）低於進風口高度的1.3倍；為避免（miǎn）影響（xiǎng）進風（fēng），屏障離進風口（kǒu）距離通常不小於進風口高度的2倍。

4.3.3 材質選用

聲屏障的地上（shàng）部分即屏蔽層可采用磚牆、薄鋼（gāng）板、鋁（lǚ）合金、玻璃鋼、聚碳酸脂塑料（liào）等耐老化（huà）。抗腐蝕材（cái）料（liào）；聲屏障的地下部分即基礎則以混凝土及鋼材為（wéi）主。

4.3.4 降噪效果

聲波（bō）遇到屏障發生的繞射現象會減弱聲屏障的隔聲作（zuò）用（yòng），而繞射能力與聲波的頻（pín）率有關，所以（yǐ）聲屏（píng）障的降噪效果與聲波的（de）頻率即波長的關係很大。聲屏障對於波長短（duǎn）、不易繞射的高頻波的屏蔽作用十分（fèn）顯著，可以在屏（píng）障後麵形成很長的聲影區；而對於波長、具有很強繞射能力（lì）的低頻波的屏蔽作用則十分有限。當然，也可以通過加高（gāo）屏障的辦法來削弱繞射聲波對（duì）受聲（shēng）點的（de）影響。由於聲屏障對高頻聲波（bō）產生明（míng）顯有效的屏蔽作用，而冷卻塔落水噪聲的（de）頻譜（pǔ）以中高頻成分為主，所以采用聲屏障隔斷並吸收冷卻塔聲源到達受聲點的直達聲波（bō）可以取得一定的降噪效（xiào）果。

聲屏障（zhàng）的降噪效果以聲影區中緊（jǐn）挨屏障的局部區域為可達 25 db（a）左右[3]，這對於以廠界（jiè）測試結（jié）果（guǒ）為達標依（yī）據的評價規則很解決問題；然而，聲影區以外的（de）降噪（zào）聲（shēng）級則由於中頻繞射聲波的（de）到達而有所反彈，但對於高頻波而言，衰（shuāi）減量（liàng）一般還可達到 10－15 db（a）[6]（不（bú）含距離衰減部分），然而由於冷卻塔（tǎ）落水噪聲中尚含有中頻成分，所以（yǐ）其降噪效果會（huì）有折扣。這樣，對於廠外受聲點來說，為（wéi）取得滿意（yì）的降噪效果，在不影響進風的前提下，尚應通過加大屏障高度調節之。