鄭 鵬 徐 偉 陳 昊 鮑化坤 徐建炎

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

0 前言

“雙碳”政策推動(dòng)垃圾分類、資源化以及新能源環(huán)衛(wèi)市場(chǎng)快速發(fā)展。相比填埋處理，垃圾焚燒發(fā)電作為主流的垃圾處理方式可更顯著地減少碳排放，因此垃圾焚燒替代垃圾填埋的進(jìn)程將會(huì)加速，再疊加城鎮(zhèn)化率、垃圾清運(yùn)量、無(wú)害化處理量提升等因素，預(yù)計(jì)“十四五”垃圾焚燒市場(chǎng)規(guī)?；虺? 000億元。

我國(guó)已投產(chǎn)和待建設(shè)的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目眾多。垃圾焚燒處理項(xiàng)目的環(huán)境敏感性十分突出，需要妥善應(yīng)對(duì)“鄰避效應(yīng)”。在項(xiàng)目規(guī)劃、建設(shè)及生產(chǎn)中，如何確定噪聲源特征，有效控制全廠區(qū)域噪聲成為擺在建設(shè)者眼前的新課題。

本文以江西某已投產(chǎn)的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目為例，對(duì)廠區(qū)噪聲源進(jìn)行分析，進(jìn)行降噪治理，使噪聲達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，有效降低噪聲對(duì)廠區(qū)周邊環(huán)境的影響，保證工人職業(yè)健康，為類似項(xiàng)目的噪聲治理提供參考。

1 噪聲源分析

垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目晝夜不間斷運(yùn)行，根據(jù)環(huán)評(píng)要求，廠界噪聲排放應(yīng)滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348—2008)中的2類標(biāo)準(zhǔn)，即晝間≤60 dB(A)，夜間≤50 dB(A)；周邊敏感點(diǎn)應(yīng)滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096—2008)中的2類聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，即晝間≤60 dB(A)，夜間≤50 dB(A)。項(xiàng)目所處位置周圍較為空曠，300 m內(nèi)無(wú)居民分布，廠界外圍環(huán)境不敏感。

垃圾焚燒廠由綜合主廠房、綜合水泵房、污水處理站，廠前區(qū)的辦公樓、宿舍樓5個(gè)建筑單體組成。廠區(qū)噪聲超標(biāo)會(huì)影響廠內(nèi)西北角設(shè)宿舍樓員工休息，該處為重點(diǎn)噪聲防護(hù)區(qū)。所涉及5個(gè)區(qū)域范圍的噪聲源匯總?cè)鐖D1所示。

如圖2所示，綜合主廠房由焚燒車間、凈化車間、發(fā)電車間及輔助設(shè)備間組成。主廠房?jī)?nèi)部噪聲的聲級(jí)較高，噪聲經(jīng)廠房屋頂、門窗、墻體等各個(gè)部位逐漸向外部輻射。主廠房范圍噪聲主要來(lái)源于以下幾個(gè)部分：

1)焚燒車間。焚燒爐與附屬的設(shè)備范圍，噪聲主要由一次風(fēng)機(jī)與二次風(fēng)機(jī)、一次與二次風(fēng)機(jī)的風(fēng)道等各種設(shè)備混合產(chǎn)生。噪聲覆蓋高中低全頻帶，以低頻噪聲最為明顯，63 Hz以下有峰值出現(xiàn)，實(shí)測(cè)噪聲參數(shù)值為83.7 dB(A)。

2)凈化車間。引風(fēng)機(jī)的管道噪聲為渦流噪聲。實(shí)測(cè)噪聲參數(shù)值為74 dB(A)。

3)發(fā)電車間。包括汽輪機(jī)本體、輔機(jī)的噪聲，勵(lì)磁機(jī)排風(fēng)口、主機(jī)的冷油器、除氧裝置水位的調(diào)節(jié)站、鍋爐給水泵機(jī)組、汽水管道等各種設(shè)備的混合噪聲，覆蓋高中低全頻帶，以低頻噪聲最為明顯，63 Hz以下有峰值出現(xiàn)，實(shí)測(cè)噪聲參數(shù)值為105.9 dB(A)。

4)綜合主廠房?jī)?nèi)部輔助設(shè)備間?？諌赫緝?nèi)螺桿壓縮機(jī)等設(shè)備噪聲主要由機(jī)械噪聲、電機(jī)噪聲、儲(chǔ)氣罐噪聲、閥門噪聲構(gòu)成，實(shí)測(cè)噪聲參數(shù)值為104 dB(A)。

綜合主廠房以外的廠區(qū)內(nèi)部其余輔助車間范圍噪聲由綜合水泵房與冷卻塔的噪聲構(gòu)成。

1)循環(huán)水泵范圍噪聲主要由空氣動(dòng)力的噪聲與機(jī)械噪聲構(gòu)成，其中空氣動(dòng)力的噪聲因不穩(wěn)定、高速的氣流與物體之間相互作用而形成。泵房?jī)?nèi)實(shí)測(cè)噪聲參數(shù)值為83.5 dB(A)。

2)污水處理站羅茨風(fēng)機(jī)噪聲主要由設(shè)備進(jìn)出氣口氣流噪聲、機(jī)殼及軸承機(jī)械噪聲、基礎(chǔ)振動(dòng)輻射噪聲組成，實(shí)測(cè)噪聲參數(shù)值為110.3 dB(A)。

廠房外機(jī)械通風(fēng)冷卻塔裝置的噪聲主要由風(fēng)機(jī)噪聲空氣對(duì)流、冷卻塔內(nèi)淋水與水面撞擊聲音等構(gòu)成，經(jīng)冷卻塔裝置進(jìn)風(fēng)口逐漸向四處輻射傳播。在冷卻塔裝置之外1 m位置實(shí)測(cè)噪聲參數(shù)值為83 dB(A)。設(shè)備布置于露天環(huán)境中，通過(guò)聲波衍射形式逐漸向外部輻射，對(duì)附近的宿舍樓影響較大。

2 噪聲治理

按照項(xiàng)目環(huán)保要求，改善工作環(huán)境，消化吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，借鑒國(guó)內(nèi)同類企業(yè)隔音降噪的成功經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠區(qū)內(nèi)突出的噪聲源進(jìn)行治理(圖2)。治理原則主要有：

1)采取的噪聲治理措施需達(dá)到降噪設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2)充分利用現(xiàn)有設(shè)施及場(chǎng)地，布局合理、緊湊。

3)噪聲治理不能影響設(shè)備巡檢、維修，不能占用安全消防通道。

4)治理措施具有較長(zhǎng)使用壽命，選材具有防火、防腐等特性。

2.1 汽輪機(jī)房、空壓站等廠房降噪措施

1)人員聚集的主控室在設(shè)計(jì)時(shí)考慮遠(yuǎn)離汽輪機(jī)房、空壓站布置，以增加噪聲傳播距離來(lái)減少噪聲對(duì)人員的影響。

2)在汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層及空壓站圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)壁面進(jìn)行吸聲處理，廠房墻體內(nèi)壁骨架采用輕鋼龍骨，護(hù)面板采用穿孔吸聲板、材質(zhì)鋁板或鍍鋅板，內(nèi)部50 mm空腔(圖3)，可以有效地加強(qiáng)維護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲效果[1]。

墻體吸聲處理后的最大吸聲降噪量按式(1)計(jì)算：

(1)

其中，ΔLpmax為最大吸聲降噪量，dB(A);R1為墻體處理前隔聲量，dB(A)；R2為墻體處理后隔聲量，dB(A)；α1為墻體處理前吸聲系數(shù)；α2為墻體處理后吸聲系數(shù)。

3)空壓站盡量少設(shè)或不設(shè)門窗，采用雙層中空不等厚玻璃制作的窗體，以減少噪聲外溢。廠房采用強(qiáng)制進(jìn)氣、排氣通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)口增設(shè)內(nèi)含吸聲材料的進(jìn)、排風(fēng)消音器。

2.2 冷卻塔進(jìn)風(fēng)降噪措施

2.2.1 降噪材料選擇

降噪材料選擇聚合微粒降噪材料。精選特定目數(shù)的無(wú)機(jī)顆粒，如天然砂粒、礦渣顆粒等，在其表面均勻地覆蓋一層極薄的膠凝溶劑，形成的具有特定角形系數(shù)的覆膜微粒即為聚合微粒降噪材料。在外力作用下，覆膜層固化，微小顆粒如同被焊接般聚合在一起，微粒之間天然地形成了大量不規(guī)則的、相互連通的微小孔隙。在聚合工藝中，通過(guò)精確地調(diào)控微粒粒徑級(jí)的配比與聚合，確定內(nèi)部孔隙的大小及排列方式，由此可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)并制備具有不同聲學(xué)特性的降噪產(chǎn)品。這種微粒聚合產(chǎn)品強(qiáng)度高、防火、防潮、抗凍、耐老化，且因采用綠色膠凝材料，無(wú)任何有害揮發(fā)物，是綠色環(huán)保的聲學(xué)材料。

2.2.2 消聲量計(jì)算

消聲材料的消聲量計(jì)算公式如下：

(2)

其中，ΔL為消聲量，dB(A)；φ(α)為消聲系數(shù)；L為消聲器有效長(zhǎng)度，mm；b為消聲器片間距，mm。其中吸聲系數(shù)在不同頻率下的選擇參考圖4。

2.2.3 進(jìn)、排風(fēng)口降噪結(jié)構(gòu)

進(jìn)、排風(fēng)口降噪結(jié)構(gòu)選擇聚合微粒吸聲板、磚(圖5)，其規(guī)格通常為：1 200 mm×600 mm×(8～10)mm，消聲系數(shù)NRC：0.85～0.95(設(shè)置空腔深40～100 mm)。降噪結(jié)構(gòu)由金屬骨架、金屬隔板及封頭組成，采用50 mm厚的巖棉作吸聲材料是最理想的選擇[2]。

2.3 污水處理站羅茨風(fēng)機(jī)降噪措施

羅茨風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲主要由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲構(gòu)成。根據(jù)噪聲的頻譜分析，噪聲特點(diǎn)為低頻寬帶(圖6)。

風(fēng)機(jī)噪聲治理通常可以采用消聲、吸聲、隔聲等多種方法[3]。由于羅茨風(fēng)機(jī)未安裝在獨(dú)立的車間內(nèi)，可采取安裝隔音罩隔斷噪聲傳播途徑的方法降低噪聲(圖7)。為了達(dá)到較好的降噪效果，隔音罩內(nèi)留出設(shè)備體積2倍以上空間，以便于設(shè)備的操作及檢修。同時(shí)在隔音罩上設(shè)置進(jìn)、排風(fēng)消聲器，以保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)良好的通風(fēng)。

3 噪聲治理要求

針對(duì)廠房?jī)?nèi)部各個(gè)區(qū)域噪聲敏感點(diǎn)及其對(duì)廠界噪聲的貢獻(xiàn)值，采取不同的降噪實(shí)施方案，降噪效果要求如下：

1)汽輪機(jī)房。汽水管道做好保溫層包扎，廠房圍護(hù)敷設(shè)吸音板，隔聲量應(yīng)超過(guò)30 dB(A)。

2)空壓站。車間門窗需用專業(yè)的隔聲門窗，廠房圍護(hù)敷設(shè)吸音板，車間下方進(jìn)風(fēng)口處需設(shè)消聲百葉，實(shí)際消聲量應(yīng)超過(guò)30 dB(A)。

3)冷卻塔范圍。冷卻塔裝置側(cè)的水池之外1 m位置設(shè)進(jìn)風(fēng)消聲器，實(shí)際消聲量應(yīng)超過(guò)15 dB(A)。理想情況下，機(jī)力通風(fēng)冷卻塔整體降噪量應(yīng)達(dá)30 dB以上[4]。

4)污水處理站羅茨風(fēng)機(jī)。設(shè)隔聲罩，對(duì)于該隔聲罩，應(yīng)著重考慮設(shè)備散熱及檢修，頂部需設(shè)風(fēng)機(jī)消聲器與強(qiáng)制排風(fēng)的風(fēng)機(jī)，底部需設(shè)進(jìn)風(fēng)消聲器，隔聲量應(yīng)超過(guò)25 dB(A)。

5)由于廠區(qū)有幾處重點(diǎn)噪聲源貢獻(xiàn)，改造之前雖將宿舍布置在遠(yuǎn)離生產(chǎn)廠區(qū)的角落，并和冷卻塔保留了50 m左右的距離，但依然存在噪聲超標(biāo)的情況，隔聲量應(yīng)超過(guò)30 dB(A)。

6)由于距離冷卻塔較近，改造前廠界噪聲超出規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行冷卻塔進(jìn)排風(fēng)口消聲后，隔聲量應(yīng)超過(guò)15 dB(A)。

4 噪聲治理效果

由于發(fā)電廠建設(shè)于郊區(qū)，周圍無(wú)敏感點(diǎn)，廠區(qū)內(nèi)宿舍樓需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)噪聲，因此通過(guò)聲學(xué)模擬系統(tǒng)軟件進(jìn)行精細(xì)化的建模分析?？紤]到發(fā)電廠總平布置已確定，結(jié)合廠址的地形條件及建構(gòu)物實(shí)際分布情況，使用德國(guó)DataKustik公司Cadna/A噪聲模擬軟件的聲學(xué)模型[5]，將冷卻塔設(shè)備實(shí)際噪聲功率及聲學(xué)模擬各項(xiàng)參數(shù)輸入系統(tǒng)中，圍繞廠界及周邊環(huán)境噪聲，開(kāi)展聲學(xué)模擬。針對(duì)廠界及宿舍樓敏感點(diǎn)，反復(fù)校正其噪聲數(shù)據(jù)以及相應(yīng)模擬參數(shù)，對(duì)比治理前后的噪聲(圖8)。

由圖8可知，實(shí)施降噪措施后，西側(cè)圍墻處噪聲從41.3 dB(A)降為38.2 dB(A)，宿舍監(jiān)測(cè)點(diǎn)噪聲從56.2 dB(A)降為48.3 dB(A)。

降噪措施實(shí)施前后，各噪聲源實(shí)測(cè)噪聲對(duì)比見(jiàn)表1。從表1可以看出，實(shí)施降噪措施后，各噪聲源的噪聲都達(dá)到了治理要求。

表1 降噪措施實(shí)施前后的噪聲對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

在低碳環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念下，通過(guò)實(shí)施降噪措施將重要的噪聲控制在合理范圍內(nèi)，加強(qiáng)生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目隔音降噪能力，是不斷完善“鄰避效應(yīng)”問(wèn)題治理機(jī)制的需要，對(duì)推進(jìn)環(huán)保類項(xiàng)目順利實(shí)施具有重大現(xiàn)實(shí)意義。