消声器加隔声棚复合结构对机械通风冷却塔噪声治理的有效性分析

    对不同安装位置的冷却塔，结合地理环境特点，采取了消声器加隔声棚方案对噪声进行治理。不仅有效地降低了冷却塔噪声，而且改善冷却塔进排风气流组织，冷却塔噪声得到控制，冷却效果得到提高。
    冷却塔作为热量交换设备，广泛用于工业生产和商业领域中。近年来，随着城市大量住房的建设，冷却塔噪声扰民事件频繁发生。某企业的三台冷却塔，由于厂界噪声超标（夜间Leq 58.8dB(A)），附近居民投诉，环保局下发整改通知书要求企业整改。经过治理，冷却塔噪声明显下降，达到国家二类地区排放标准，得到居民认可，环保局验收合格。  

   一、噪声污染现状   
    企业的三台冷却塔位于厂房与堡坎之间。场地宽8m长17.5m的低洼处，一字排列。四周地形高于冷却塔，其中厂界一侧为坡地，厂界距冷却塔有10m，高差有12m；另三面,右面是厂房高哟9m，下侧是堡坎高6.5m，上侧是厂房（下部架空）高12m。（见图1）冷却塔通过水－空气热交换将热量传入大气，使水得到降温，水冷却后的循环使用。该地区为二类地区执行国标GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》中二类地区标准即：昼间≤60 dB(A) 夜间≤50 dB(A)。  
    通过对噪声测量数据分析、对比，可以看出：昼间噪声在标准允许的范围内，夜间噪声超标；由于地形的影响，居民楼4～6层噪声值要高2～3 dB(A)（见表1）。 

表1 噪声测试数据表

    二、工程分析     
    冷却塔的噪声主要是风机进排气噪声、滴水噪声、风机、电机机械运行噪声及水泵、管路阀门噪声等。属于以中低频为主的噪声，冷却塔排风口及进风口是噪声的主要排放口。以最不利的夜间噪声为治理目标，按照NR-45噪声评价曲线进行对比（见附表1），可以看出噪声在低中频250～1000Hz倍频程出现峰值，高于NR－45值；低频程低于NR-45值，高频程约高于NR-45值。主要超高声频段在低中频段，为治理的重点。  
    冷却塔处于低洼处，四周山坡、建筑物均高于冷却塔，形成反射面，噪声向上空传播。在居民楼4层以上测试时较厂界噪声高出2～3 dB(A)。除了地形、工厂围墙形成的声屏障外，其地形的影响也是重要因素。  
    冷却塔主要依靠机械通风冷却循环热水。水泵将循环热水送到布水器中喷出，水沿着填料下淋落到水池。由风机将冷空气引入与下淋的热水接触，进行热交换，将水冷却。冷却塔的实质就是将水中的热量转递到空气中，带走水中的热量；因此，充分的、低温的空气对冷却塔的热交换效果有着重要意义，直接影响到冷却塔的性能。本项目由于三个冷却塔位于低洼处，受地形限制空气扩散不好，噪声治理时必须合理的组织空气气流。  
    冷却塔设备安置在室外环境，受下雨、日照、灰尘等影响大；设备自身也会产生水汽。噪声治理设施在材料选择、结构设计、辅料使用中必须考虑防雨、防潮、耐紫外线、抗氧化、老化等。
  
    三、噪声治理措施     
    通过工程分析可以得出以下结论：一是，中低频噪声超标值较高，噪声敏感目标相对冷却塔位置高，地形对噪声的传播有较大影响；二是，冷却塔所处的位置本身已不利于空气流通。
    针对上述情况，结合噪声治理效果、设备功能、管理使用、操作维护、建设投资等多方面因素初步选择声屏障方案和隔声棚加消声器两种方案。  
    声屏障是冷却塔噪声治理中常用的技术，具有结构简单，治理效果好，造价低，不影响设备使用维护的特点。但由于本项目冷却塔处于低洼位置，敏感建筑（居民楼）位置较高，在设置声屏障时需要很高的墙体才能使敏感建筑位于声影区内，对空气扩散也不利。这样给制作、安装，成本控制，视角美观等方面带来许多问题。因此不宜采用。 
    采用隔声棚加排风消声器的方案。噪声治理方面，在三个冷却塔的排风口上加消声器，来限制排风口风机噪声和气流噪声；在三个冷却塔的上部位置加整体隔声棚来限制进风口噪声及其它噪声。气流组织方面，冷空气由隔声棚下部进入冷却塔，热交换后由上部排气口通过消声器排到大气中，气流得到合理的组织，冷却塔冷却效果得到保证（见图2）。该方案技术重点在于消声器，消声器的性能直接影响到噪声治理的效果和冷却塔冷却的效果。因此，对于冷却塔排风口消声器进行了专门设计。采用合理的技术参数：消声量9～10 dB(A)，阻力≤10Pa；在结构上采用片式消声器，消声片可以拆卸便于安装维修工作；材料上选用重量较轻，防锈、防水、防潮耐侯性好的铝合金板作为主材，超细玻璃棉吸声材料、透气防水特殊防护面层等。消声器消声片可以拆卸，在冷却塔更换风机、电机、填料时能够方便地进行维护工作。隔声棚采用压型彩钢瓦为隔声材料，彩钢瓦下铺设吸声材料。  

    四、治理效果与讨论    
    在特殊的地形条件下采取了排风消声器加隔声棚的治理措施。
    实际工程实施后噪声治理效果良好；在厂界及居民楼处测试值为49.9 dB(A) 、50.2 dB(A)经过修正以后（修正值46.9 dB(A)、47.2 dB(A)）全部达到国家二类地区夜间标准要求。业主及环保局验收合格。冷却塔设备附近的噪声也由原来的74 dB(A)下降到61 dB(A)。  
    根据本项目冷却塔噪声特点，在冷却塔排风口加装消声器；能够有效降低噪声，同时合理组织气流，控制排风风速，使得冷却塔的冷却效果得到提升。  
    消声器设计时要充分考虑消声量和消声器阻力的平衡；消声器在结构上要考虑防水、检修方便；材料的选取上考虑防水防潮、重量轻；耐侯性好等等。  
    隔声棚设置在冷却塔上部，有效地将冷却塔进风口淋水声、风机噪声、水管阀门噪声、塔体传出的噪声等等限制在隔声棚下，同时将冷却塔冷热气流分开，空气不回流，从而使冷却塔冷却效果更好。