上海中廣通環(huán)保科技有限公司
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冷卻塔是在循環(huán)供水系統(tǒng)中用來降低水溫(一般為4-6℃，工業(yè)中，高溫冷卻塔水溫可降為10-15℃)的機(jī)械設(shè)備。其工作原理是：冷卻塔底部集水池中的冷卻水靠重力流下，水泵將它送入冷凝器，吸收制冷劑冷凝時(shí)放出的熱量，此熱水由冷凝器中排出送入冷卻塔頂部，灑成水滴經(jīng)填料流下。熱水下落時(shí)與較冷的氣流接觸，進(jìn)行熱交換，此時(shí)一部分水被蒸發(fā)，大部分得到冷卻回流到集水池。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工廠、飯店、賓館、辦公樓、歌舞廳如雨后春筍般建立起來，尤其南方天氣炎熱期長，要中央空調(diào)制冷就必須安裝冷卻塔。在一些工廠集中區(qū)，竟出現(xiàn)一棟樓有十幾、二十幾只冷卻塔的現(xiàn)象。在一些商住混合區(qū)，企業(yè)無法置于樓頂或放在本層面空間，只能放在地面，出風(fēng)口的強(qiáng)噪聲和熱氣往往干擾得居民無法安寧。所以冷卻塔的噪聲問題成為環(huán)境投訴的熱點(diǎn)。
一、冷卻塔噪聲源分析
冷卻塔主要有自然通風(fēng)式、機(jī)械通風(fēng)式和噴射式三種，常見多為逆流機(jī)械通風(fēng)式冷卻塔。逆流機(jī)械通風(fēng)式冷卻塔包括風(fēng)機(jī)、減速機(jī)、布水器、塔身、填料等部分。風(fēng)機(jī)置于塔頂作排風(fēng)用包括電極和葉片。減速機(jī)把葉片的高速旋轉(zhuǎn)減為低速旋轉(zhuǎn)，以增加冷空氣與熱水的熱交換時(shí)間布水器是鉆孔合金管，隨葉片一起旋轉(zhuǎn)，使熱水均勾下落。塔身通常為玻璃鋼制作，質(zhì)地輕，耐腐蝕。塔體內(nèi)填料為改性PVC斜波板，起到增加接觸面、提髙水冷卻效率作用。
(一)冷卻塔噪聲聲源的組成
經(jīng)分析和頻譜測試，冷卻塔噪聲產(chǎn)生于以下幾個(gè)方面。
1.風(fēng)機(jī)噪聲
它是機(jī)械通風(fēng)式冷卻塔最主要的噪聲源，該噪聲是空氣動(dòng)力性噪聲，包括湍流噪聲和旋轉(zhuǎn)噪聲。根據(jù)空氣動(dòng)力性噪聲源的理論分析可知，湍噪聲的聲強(qiáng)與氣流相對速度的六次方成正比，也與葉片形狀等有關(guān)，具有連續(xù)的頻譜特性。旋轉(zhuǎn)噪聲是葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)形成脈動(dòng)產(chǎn)生的，它與葉片數(shù)、氣體流量、靜壓等有關(guān)，它的頻譜呈窄帶的低、中頻特性。
2.淋水噪聲
它是冷卻塔的淋水裝置下落水時(shí)與下塔底盤中積撞擊產(chǎn)生，其噪聲巧落水高度、單位時(shí)間內(nèi)的水流量有關(guān)，-般僅次于風(fēng)機(jī)噪聲，且呈高頻特性，當(dāng)風(fēng)機(jī)噪聲降低后，淋水噪聲則占主導(dǎo)地位。
3.減速機(jī)和電機(jī)噪聲
減速機(jī)噪聲主要是齒輪產(chǎn)生噪聲;電機(jī)噪聲則是電磁噪聲和機(jī)械噪聲，這兩類噪聲源對周圍環(huán)境影響一般可以忽略。
4.水泵噪聲
水泵安置在冷卻塔附近，用于循環(huán)冷卻水，時(shí)常和水管共振發(fā)出高頻噪聲。如果該噪聲強(qiáng)度較大，則需要一起治理。
(二)冷卻塔噪聲的特點(diǎn)
大型冷卻塔的噪聲屬于中、高頻穩(wěn)態(tài)噪聲，來源于塔中相當(dāng)于暴雨強(qiáng)度數(shù)十倍的高密度落水對池水的大面積連續(xù)性直接撞擊。由于其聲源龐大，聲功率級強(qiáng)，頻帶寬，中頻衰減小，傳播距離遠(yuǎn)，對周圍環(huán)境的影響力度及影響范圍非同一般。
冷卻塔噪聲的治理目標(biāo)原則上應(yīng)是將受聲點(diǎn)噪聲級控制在相應(yīng)于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的噪聲國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。具體來說，對于冷卻塔周圍有降噪要求的區(qū)域，受聲點(diǎn)的噪聲級可參照《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096—93>中的二類混合區(qū)或工業(yè)集中區(qū)的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)加以控制。此外，由于冷卻塔的噪聲屬于連續(xù)均衡、不分晝夜的穩(wěn)態(tài)噪聲，因而受聲點(diǎn)的噪聲控制一般應(yīng)以夜晚時(shí)段的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，這樣位于上述二類區(qū)域的受聲點(diǎn)的噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)就分別為50dB(A)及55dB(A)。然而對于夜晚無人的受聲點(diǎn)，其噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)可適當(dāng)放寬，建議以白天的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，也就是可提升(放寬)10dB，分別為60dB(A)及65dB(A)。
大型冷卻塔的噪聲屬于中、高頻穩(wěn)態(tài)噪聲，其特性如下。
?、俾曉磳傩浴?nèi)冷卻水下落對池水的大面積連續(xù)的液體間撞擊產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)水噪聲;是主要的三大類工業(yè)噪聲成因(機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力性噪聲、電磁噪聲)之外的一種特殊噪聲。屬(弧形)面聲源，其近距離的衰減特性介于面聲源與線聲源之間。
②淋水水滴撞擊蓄水池水面的瞬時(shí)速度為7-8m/s;冷卻塔噪聲傳播速度為340m/s。
③聲源聲級—冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處噪聲在85dB左右，且沿冷卻塔的高度方向噪聲值變化不大。
二、冷卻塔噪聲處理方法
降低冷卻塔噪聲的最根本措施是從噪聲源著手，研制低噪聲、超低噪聲冷卻塔。消聲器、聲屏障以及隔振等亦是可采用的有效方法。
(―)研制低噪聲、超低嗓聲冷卻塔
降低風(fēng)機(jī)噪聲是冷卻塔降噪的關(guān)鍵。主要措施包括以下幾種。
?、贉p小葉片腳周速度。目前國內(nèi)外廣泛使用的低噪聲冷卻塔，其葉片圓周速度多數(shù)小于35m/s。
?、跍p小葉片上湍流邊界層厚度。它與葉片型線葉片負(fù)載、流線與葉片之夾角等因素有關(guān)。應(yīng)對有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇。
?、酆侠斫M織氣流，優(yōu)化葉片流型。
?、懿捎貌Ａт撊~片。由于增加了材料阻尼，亦有利于減振降噪。
要降低淋水噪聲，降低落水高度、減小水流量均受熱工性能限制，唯一辦法是在落水撞擊的材料選擇上著手。在塔底鋪一層軟質(zhì)、滲水性好的泡沫塑料，以有效降低淋水噪聲。
(二)更換部分冷卻塔部件
由于對低噪聲產(chǎn)品宣傳不夠、價(jià)格過髙、甚至非進(jìn)口產(chǎn)品不買等原因，大多數(shù)場合選用的不是低噪聲冷卻塔.導(dǎo)致其噪聲非治不可，當(dāng)要求降噪M不大于10dB(A)時(shí)，簡單的辦法還是更換部分冷卻塔部件。例如把低噪聲冷卻塔的核心部件——低噪聲風(fēng)機(jī)全套換上去，塔底裝上透水降噪材料。這種降噪方法工期短，效果顯著。但實(shí)際應(yīng)用困難不少：一是要有備件供應(yīng)，尺寸和性能需符合原塔要求;二是持有方的觀念要改變，剛剛買來一臺新塔，有的還是進(jìn)口貨，突然要?jiǎng)哟笫中g(shù)，還要出—筆相當(dāng)?shù)母难b費(fèi)用，總覺難以接受;三是治理人員勢必要承擔(dān)改造后的風(fēng)險(xiǎn)，萬一有其他的不測，難以負(fù)以全責(zé)。
(三)排風(fēng)口安裝消聲器
逆流式冷卻塔排風(fēng)口噪聲是由風(fēng)機(jī)引起的，想把排風(fēng)口噪聲降低10多個(gè)分貝，宜采用阻力損失小、消聲量大的片式消聲器。它應(yīng)具有下列一共特點(diǎn)：第一，阻力損失要小，—般要求在幾個(gè)毫米水柱之內(nèi)，否則會降低冷卻效果，甚至導(dǎo)致治理失敗;第二，消聲片中所用吸聲材料應(yīng)具有防潮特性’特別是在排風(fēng)口’總是會有水滴溢出，否則時(shí)間一長其消聲量會嚴(yán)重下降;第三，排風(fēng)口流速可髙達(dá)l0m/s，安裝消聲器后，內(nèi)部氣流通道總截面比冷卻塔原排風(fēng)口面積還要大，使流速降低，從而提高消聲量，降低阻力損失，這是消聲器設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。
(四)進(jìn)風(fēng)口安裝消聲器或隔聲屏
—般情況進(jìn)風(fēng)口噪聲低于排風(fēng)口噪聲不到10dB(A)。進(jìn)風(fēng)口噪聲除淋水噪聲外，主要是風(fēng)機(jī)噪聲，而且是從塔內(nèi)經(jīng)填料傳至進(jìn)風(fēng)口外，并非從排風(fēng)口塔外傳到該處，這由測量沿路徑聲壓級的變化很容易證實(shí)。因此，在排風(fēng)口噪聲有效控制后’進(jìn)風(fēng)口噪聲不會降低，還得采取獨(dú)立的降噪措施。
進(jìn)風(fēng)口噪聲降幅-般不大于lOdB(A)，可采用片式消聲器，消聲片制成楔形’按福射狀排列，撕需消聲來設(shè)計(jì)該片式消聲器各個(gè)雜，由于進(jìn)風(fēng)口面積比排風(fēng)口大,故流速比排風(fēng)口小。安裝片式消聲器后，流速可允許略有增加。在塔體高出周圍居民樓群或受噪聲污染的居民樓在塔的一側(cè)等特殊情況下,進(jìn)風(fēng)口，用聲屏障就能滿足降噪要求，這樣可使裝置簡化、施工方便，有時(shí)進(jìn)風(fēng)口亦可用阻性消聲通道，例如將冷卻塔排風(fēng)口以下設(shè)計(jì)成隔聲室，再在隔聲室某些位置開進(jìn)風(fēng)孔，此時(shí)只要設(shè)計(jì)簡易的消聲通道就能滿足降噪要求。
(五)風(fēng)機(jī)采用雙速電機(jī)
白天氣溫較高或冷卻塔滿負(fù)荷時(shí)，電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。到了夜間氣溫較低或要求的冷卻能力降低時(shí)，電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，使噪聲級大大減低，又可節(jié)能。這種設(shè)計(jì)能適應(yīng)白天和夜間不同的
廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)。
(六)隔振和隔聲措施
冷卻塔常安裝在樓頂?shù)孛嫔希话闶遣豁氉鞲粽窕A(chǔ)的。但風(fēng)機(jī)的低頻振動(dòng)在固體結(jié)構(gòu)中可遠(yuǎn)距離傳播。產(chǎn)生的低頻結(jié)構(gòu)聲會對某些超靜房產(chǎn)生足夠的影響，采用隔振基礎(chǔ)就可解決此問題?，F(xiàn)在亦有不少冷卻塔受各種條件的限制，直接裝在地面上，風(fēng)機(jī)的低頻振動(dòng)可通過地面作遠(yuǎn)距離、近似無衰減的傳播，并在傳播過程中產(chǎn)生噪聲。這種結(jié)構(gòu)聲很難在傳播途中予以降低，從而導(dǎo)致邊界噪聲達(dá)不了標(biāo)，此時(shí)亦基礎(chǔ)。
冷卻塔附帶設(shè)備主要是指冷凍機(jī)和水泵。冷凍機(jī)噪聲較低，又安置在機(jī)房內(nèi)，裝上隔聲門就可以了。水泵置于室外，其噪聲級使邊界超標(biāo)時(shí)有發(fā)生，采用非全封閉隔聲罩?？蓾M足要求。進(jìn)、出水管受水泵震動(dòng)產(chǎn)生高頻噪音，采用可曲饒橡膠接頭即可達(dá)到減振目的。
