范建英

摘 要：文章敘述了天然氣壓縮機(jī)增壓工程降噪廠房的噪聲、輕鋼、通風(fēng)設(shè)計(jì)問題，可為工作實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：增壓工程降噪廠房、輕質(zhì)多層結(jié)構(gòu)的吸隔聲體、通風(fēng)散熱計(jì)算

中圖分類號：TH45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）23-0178-03

1 設(shè)計(jì)總論

1.1 設(shè)計(jì)概述

1.1.1場站環(huán)境

銅鑼?shí){氣田長興氣藏增壓工程降噪廠房建設(shè)在重慶市渝北區(qū)銅12井站內(nèi)。

本增壓站新安裝的壓縮機(jī)組為一臺成都天然氣壓縮廠生產(chǎn)的ZTY470機(jī)組，設(shè)備未安裝運(yùn)行。站內(nèi)有值班室、職工宿舍等設(shè)施，職工宿舍距降噪房僅75 m，是此站最大的敏感點(diǎn)，增壓站外四周均有農(nóng)舍，離壓縮機(jī)組間距不等，最近一戶為110 m。增壓機(jī)離廠界很近，僅2.2 m。

ZTY470增壓機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲對周圍聲環(huán)境影響很大，是該站主要噪聲源，其噪聲嚴(yán)重影響到站內(nèi)職工工作和休息，同時(shí)也嚴(yán)重影響到場站附近農(nóng)戶生產(chǎn)和生活，因此必須對增壓機(jī)組進(jìn)行噪聲治理，使增壓站周圍工作生活環(huán)境達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

1.1.2 噪聲治理環(huán)境分析

①場站職工的宿舍在站內(nèi)，增壓機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲對其影響很大，其是該站最大噪聲敏感點(diǎn)，必須對增壓機(jī)進(jìn)行噪聲治理及對其門窗進(jìn)行改進(jìn)，使其工作生活環(huán)境達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

②距離增壓站廠界圍墻四周均有農(nóng)戶，增壓機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲及低頻振動對其影響也很大，都是噪聲治理達(dá)標(biāo)控制的敏感點(diǎn)。

③增壓機(jī)降噪機(jī)房距廠界距離約2.2 m左右，發(fā)動機(jī)消聲器產(chǎn)生的噪聲對此側(cè)廠界達(dá)標(biāo)影響很大，治理費(fèi)用將加大。

1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

設(shè)計(jì)依據(jù)為：西南油氣田分公司重慶氣礦地建部提供的《銅鑼?shí){氣田長興氣藏增壓工程巖土工程勘察報(bào)告》；西南油氣田分公司重慶氣礦地建部提供的《銅鑼?shí){氣田長興氣藏增壓工程場站總平面布置圖》；ZTY 470天然氣壓縮機(jī)的工況參數(shù)。

1.3 遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范

設(shè)計(jì)所遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范如下：《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》；《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》；GB 12348《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》；GB 12349《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲測量標(biāo)準(zhǔn)》；GB 50034-2004《建筑照明設(shè)計(jì)規(guī)范》；GB 50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》；SH 3063-1999《石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》；GB 50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》；GB 50011-2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》；GB 50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》；GB 50019-2003《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》；GB 10070-88《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》。

1.4 設(shè)計(jì)范圍

設(shè)計(jì)范圍為主體工程和配套工程，主體工程包括新建一座輕鋼廠房及在輕鋼房的基礎(chǔ)上安裝降噪體及設(shè)備。配套工程包括與主體工程配套的電氣、報(bào)警、通風(fēng)散熱、安全、防雷等工程。

2 降噪廠房設(shè)計(jì)

增壓站降噪工程是在滿足天然氣增壓站的生產(chǎn)和安全要求的前提下，采用彩鋼圍護(hù)-輕鋼結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)降噪廠房，結(jié)構(gòu)體系采用門式剛架，圍護(hù)采用巖棉彩鋼夾芯板，車間內(nèi)設(shè)置10 T單梁吊車。

本工程建筑面積為198 m2，檐口高度9 m，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，具有良好的抗腐蝕、抗振、抗變形能力。結(jié)構(gòu)安全等級為二級，耐火等級為二級，抗風(fēng)能力達(dá)到7級以上，抗震設(shè)防烈度為7度，屋面防水等級三級。

在輕鋼結(jié)構(gòu)上安裝吸隔聲墻體、進(jìn)、排氣消聲器，進(jìn)排氣通道，防爆通風(fēng)設(shè)備，電氣控制系統(tǒng)及安全防爆系統(tǒng)等。

本降噪工程是將建筑設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)、降噪、減振、通風(fēng)散熱、電氣、防火防爆防雷等設(shè)計(jì)合理運(yùn)用，對增壓機(jī)組進(jìn)行綜合降噪治理。

2.1 降噪設(shè)計(jì)

2.1.1 降噪房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

①降噪設(shè)計(jì)原理和依據(jù)。

其一，噪聲的傳播特性。聲波在空氣中傳播存在衰減、反射、折射、繞射和干涉現(xiàn)象，只有當(dāng)噪聲源、介質(zhì)、接收者三因素同時(shí)存在時(shí)，噪聲才對聽者形成干擾。噪聲的控制從其三因素的關(guān)系可以從三個方面來采取措施：治理噪聲源；在傳播途徑上降低噪聲；接收點(diǎn)防護(hù)。本工程是按甲方要求采取在噪聲傳播途徑上實(shí)施降噪措施，達(dá)到降噪及阻斷噪聲遠(yuǎn)傳的目的。

其二，噪聲的控制原理。噪聲的控制原理就是在噪聲達(dá)到耳膜前采用阻尼、隔聲、吸聲、個人防護(hù)和建筑布局等綜合措施，降低聲源的振動，或者將傳播中的聲能吸收掉，或者設(shè)置障礙，使聲音全部或部分反射。

其三，本增壓站降噪設(shè)計(jì)及依據(jù)。

機(jī)房消聲結(jié)構(gòu)。廠房按降噪需求設(shè)計(jì)消聲結(jié)構(gòu)，應(yīng)用吸聲、隔聲和消聲技術(shù)，有效地降低廠房內(nèi)噪聲和壓縮機(jī)組的外傳噪聲量。機(jī)房四周墻體的外墻彩鋼巖棉夾芯板的內(nèi)側(cè)采用吸聲系數(shù)為0.8的吸聲材料組成的吸聲結(jié)構(gòu)，形成外墻吸隔聲墻；機(jī)房內(nèi)墻體為輕質(zhì)多層結(jié)構(gòu)的吸隔聲體；在降噪廠房左墻安裝大型進(jìn)氣消聲器，作為自然進(jìn)風(fēng)的進(jìn)氣通道。

吸隔聲量的確定。ZTY 470機(jī)組的噪聲及分頻數(shù)據(jù)如圖1所示。

從頻譜圖中可以看出，整體式壓縮機(jī)組的低頻段噪聲值偏高，20～63 Hz的噪聲值最高，達(dá)到105 dB以上，中頻段噪聲值也在80 dB以上；噪聲值明顯超標(biāo)。降噪房作為一面聲源，按達(dá)到環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)二類要求：晚間50 dB來確定降噪量，圖中顯示A聲級為為92.9 dB（A），設(shè)計(jì)時(shí)我們?nèi)〗翟敫袈暳繛?2.9 dB（A）來進(jìn)行分析計(jì)算。通過優(yōu)化形成了復(fù)合型吸隔聲墻體，在內(nèi)外墻體間加中間空氣層，中間空氣層可以附加隔聲量。

此復(fù)合型墻體隔聲量我們通過實(shí)驗(yàn)可知：

在20 Hz時(shí)為31.1 dB，1 kHz時(shí)能達(dá)到63.5 dB，4 kHz時(shí)能達(dá)到42.5 dB，總的A聲級隔聲量為44.9 dB（A），因此采用此復(fù)合型吸隔聲墻體可完全滿足該工程隔聲量需42.9dB（A）的降噪要求。

低頻減振。內(nèi)墻用吸隔聲模塊代替平鋪吸隔聲材料，增加輕鋼及骨架的鋼度，降低低頻能量對吸隔聲墻的激振作用。增加隔聲材料，降低低頻波的外傳能量。外墻用高容重隔聲板取代以往彩鋼瓦棱板加吸聲材料的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，降低低頻能量對隔聲墻的激振作用。為達(dá)到更好的治理效果，從發(fā)動機(jī)消聲器上還可進(jìn)行低頻消聲設(shè)計(jì)。

②降噪設(shè)計(jì)效果。

雖然低頻噪聲的影響是環(huán)境監(jiān)測法規(guī)中的一個管理空白，但我們在本增壓站的降噪設(shè)計(jì)時(shí)，考慮現(xiàn)實(shí)中低頻擾民的情況，采取重點(diǎn)治理低頻振動聲波的措施。

通過采用以上的降噪設(shè)計(jì)，該增壓站的整體減振降噪指標(biāo)滿足：GB 12348-90《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》二類標(biāo)準(zhǔn)，即白天≤60 dB（A），夜間≤50 dB（A）。

2.2 機(jī)房通風(fēng)散熱設(shè)計(jì)

2.2.1 現(xiàn)場情況

銅鑼?shí){氣田長興氣藏增壓工程降噪廠房內(nèi)安裝有1臺ZTY 470壓縮機(jī)，熱源是壓縮機(jī)和發(fā)動機(jī)以及空冷器的散放熱。

2.2.2 通風(fēng)散熱要求

在夏天最惡劣的溫度條件下，壓縮機(jī)房內(nèi)溫度不高于環(huán)境溫度5℃（廠房內(nèi)測量點(diǎn)在距熱源2 m處）。

2.2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)

GB 50019-2003《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》；《簡明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊》（中國建筑工業(yè)出版社）；《供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊》（中國建筑工業(yè)出版社）；《供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)》（重慶大學(xué)出版社）。

2.2.4 壓縮機(jī)房通風(fēng)散熱方式

壓縮機(jī)房通風(fēng)散熱采取自然進(jìn)風(fēng)進(jìn)氣消聲器+房頂安裝風(fēng)機(jī)消聲器強(qiáng)制排風(fēng)，空冷器熱風(fēng)用導(dǎo)流罩直接導(dǎo)出機(jī)房的方式。

2.2.5 壓縮機(jī)機(jī)房散熱、通風(fēng)計(jì)算

按照降噪房內(nèi)布置1臺ZTY 470壓縮機(jī)，結(jié)合壓縮機(jī)和空冷器廠家提供的相關(guān)資料對壓縮機(jī)房的通風(fēng)散熱及換氣次數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算內(nèi)容包括：壓縮機(jī)機(jī)房散放熱量、通風(fēng)量、事故通風(fēng)計(jì)算和換氣次數(shù)計(jì)算及排氣管隔熱計(jì)算等，具體詳見《降聲房散熱通風(fēng)計(jì)算書》。

2.2.6 事故通風(fēng)設(shè)計(jì)

當(dāng)壓縮機(jī)組運(yùn)行時(shí)，空冷器的排風(fēng)量大于事故通風(fēng)量。因此，當(dāng)室內(nèi)存在有泄漏可燃?xì)怏w達(dá)到1%時(shí)，由空冷器將可燃?xì)怏w排出室外。

室內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w濃度報(bào)警裝置與排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)鎖，當(dāng)壓縮機(jī)組停止運(yùn)行時(shí)并且可燃?xì)怏w泄漏濃度達(dá)到1%時(shí)，全面啟動排風(fēng)系統(tǒng)，可以排除事故。由于機(jī)組輻射熱的風(fēng)量大于事故風(fēng)量，因此按事故風(fēng)量考慮排風(fēng)機(jī)。

通風(fēng)換熱次數(shù)：

根據(jù)GB 50350-2005《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄K“站場內(nèi)建筑物的通風(fēng)方式及換氣次數(shù)”表中“天然氣壓縮機(jī)房的余熱及有害氣體的換氣次數(shù)為8～10次/時(shí)，計(jì)算通風(fēng)量時(shí)，房間高度大于6 m時(shí)按6 m計(jì)算，事故通風(fēng)應(yīng)按房間實(shí)際高度計(jì)算……”。

為夏天惡劣天氣條件及事故通風(fēng)考慮，我們在房頂設(shè)計(jì)4臺風(fēng)機(jī)。如果4臺全部啟動可實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換熱次數(shù)9 500×4/1 580=24.1次/h。

2.2.7 室內(nèi)溫度控制

要求廠房內(nèi)的室內(nèi)溫度≤43 ℃，在夏天惡劣天氣條件下室內(nèi)外溫差不大于5 ℃。因此按此目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

主要熱源的處理：增壓機(jī)空冷器的熱風(fēng)通過導(dǎo)流罩排出壓縮機(jī)房外；發(fā)動機(jī)消聲器置于機(jī)房外，其外表散發(fā)的熱量不影響機(jī)房內(nèi)的溫度；增壓機(jī)排氣管采用隔熱隔聲罩處理，既隔聲又隔熱，經(jīng)計(jì)算可知包管周圍的房間溫度為39.5 ℃（具體詳見《降聲房散熱通風(fēng)計(jì)算書》），從而降低室內(nèi)的溫度。

從計(jì)算書可知，房間的余熱為132.75 kW，房間所需風(fēng)量為147 000 m3/h，根據(jù)通風(fēng)散熱公式可計(jì)算出室內(nèi)外溫差為3.8 ℃（具體詳見《降聲房散熱通風(fēng)計(jì)算書》），滿足“在夏天惡劣天氣條件下室內(nèi)外溫差不大于5 ℃”的要求。

2.2.8 結(jié)論

此壓縮機(jī)降噪房采取自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)和降噪型導(dǎo)流罩導(dǎo)風(fēng)的方式進(jìn)行通風(fēng)換熱，其通風(fēng)量能滿足壓縮機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)、安全及房內(nèi)溫度實(shí)現(xiàn)報(bào)警自控，満足規(guī)范要求。

3 結(jié) 語

經(jīng)過治理后完全滿足GB 12348—90《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》二類標(biāo)準(zhǔn)，即白天≤60 dB（A），夜間≤50 dB（A）的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 50019-2003，采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].