机力通风冷却塔的降噪分析

机力通风冷却塔的降噪分析

郝艳峰 丁金磊

北京京能未来燃气热电有限公司 北京市 102209

摘要：机力通风冷却塔目前被广泛应用在钢铁、电力、以及化工等相关企业，机力冷却塔在正常运行的情况下通常会产生一定程度的噪声污染，严重影响了周边的环境。这种噪声问题在业内已经引起很多人们的关注。本文结合机力通风冷却塔发出噪声的特点，分析可能存在的噪声源，提出针对降噪能够切实可行的有效措施，为机力通风冷却塔的降噪控制工作提供思路，以供参考。

关键词：机力通风冷却塔；噪声源；控制；降噪

前言：随着我国工业的快速发展，机力通风冷却塔在石油化工和电力等企业广泛应用，由于冷却塔通常在室外露天布置。大功率的风机运转、淋水系统等产生极大的噪声，所以针对冷却塔的降噪工作尤为重要。通常机力通风冷却塔的设备在进行设计和安装过程中，要重点考虑设施设备的降噪达标要求，并及时进行优化和调整。此外针对机力通风冷却塔的降噪工作顺利开展，对促进环保具有重要意义。

一、机力通风冷却塔

（一）工作原理

所谓“机力通风冷却塔”就是通过电机带动风机转动向外抽取热气流式的冷却塔。一般在大型电厂内的冷端系统中，机力通风冷却塔是其重要的组成部分，在运作时，冷却塔的冷却效率通常会影响整个凝汽器的真空数值，从而对整个电厂的热力系统内的循环热效率产生一定程度的影响^[1]。因为，冷却塔是维持汽轮机出口背压，并使热力系统实现朗肯循环，直接影响着机组和电厂的热经济性和运行可靠性^[2]。因此，需要熟练的掌握机力通风冷却塔的工作原理。冷却塔在工作时，利用自下而上的流动空气，来冷却流动的水，再经过循环泵传送至凝汽器里。在蒸汽轮机内形成蒸汽后，经过冷却变成冷凝水，然后再送回至锅炉中进行加热再利用。没有冷却塔，从汽轮机中出来的蒸汽就无法被冷却成冷凝水送回锅炉重新利用，从而导致汽机发电后的尾气余热无法建立循环，残余热力也无法回收利用。

（二）主要特点

由于机力通风冷却塔通常采用风机来实现通风，因此完全不需要建筑像自然通风塔那种高大的风筒。在尺寸上缩小，成本便也会有所降低。但是机力通风冷却塔因为使用风机驱动，所以需要消耗大量的电能，从而导致运行费用支出较大，并且在运行过程中会产生大量噪声。但由于风机能够有效的调节风量，至使通风冷却塔在任何气候条件下，都能够处于一个比较稳定的工作状态。并且与自然通风塔相比，冷却塔风机运作时产生的抽力非常大，能够有效的保证冷却水与湿空气温度持平，从而使运作效率有效的得到提高。

二、冷却塔的噪声源

（一）淋水噪声

淋水噪声主要由于水的重力势能与冷却塔填料以及集水池撞击时产生的噪声，分为中频和高频噪声，是循环水在蓄水区中下落所产生的冲击声。通常经过通风冷却塔下面的进风口传出。通风速度决定噪声大小，同时淋水的密度和高度对噪声也具有一定影响。淋水噪声通常在 83~88dB（A）^[3]。

（二）空气动力性噪声

从产生噪声的机理来看，空气动力性噪声主要由旋转噪声（气压脉动）和涡流噪声（紊流噪声）组成。主要是由于空气流动时产生相互作用而产生的噪声，按照发出噪声的位置，空气动力性噪声包括进风噪声、排风噪声。进风噪声是通过填料层由上向下传播，最后到达进风口向外传播；而排风噪声与进风噪声不同，主要由顶部风口直接向外传播。

（三）机械噪声

机械噪声则是由冷却塔的电机产生，当电机转动工作时便发出噪声，同时设备上的传动部件也会发出一定程度的噪声。

（四）振动噪声

当机力通风冷却塔运作时，电机、风机运转起来导致冷却塔顶部以及塔内壁振动，从而产生噪声。

三、机力通风冷却塔的降噪思路

机力通风冷却塔的降噪方法主要是从声源和传播途径处着手治理^[3]。在处理声源方面，通常可以三种措施：在蓄水池内安装消声材料、对进出排风进行降噪处理、隔振处理风机系统。而在传播途径方面能够采用多种措施，主要是在冷却塔安装隔声罩，或在进风和排风口处设置消声器，利用声屏障来达到降噪的目的。

（一）淋水降噪

首先淋水噪声是由于水的势能自上而下冲击蓄水池表面所产生的噪声。按照原理，冷却水在高处向下坠落产生动能，落在蓄水池里撞击，产生宽频带的水击噪声^[3]。因此，可以在蓄水池内安装消声装置，一般要求消声量大于 25dB( A) 。目前PVC填料的蜂窝式消声装置被广泛使用，这种降噪装置不仅结构轻便而且降噪效果良好。

（二）进排风口降噪

对于进风噪声和排风噪声，通常可以通过安装消音装置来达到降噪的目的。一般可以设置隔声墙，在机力通风冷却塔进风口和排风口处安装消声装置可以获得很好的降噪效果，此外还可以在墙体设置减振吸声装置。通过分析和评测，其设置的消声装置的降噪量基本达到 36 dB( A) 左右。

（三）风机风叶降噪

风机噪声是冷却塔的主要噪声源，由于是低频噪声，对冷却塔周围也有一定影响。通常可以采用超静音风叶达到风机降噪的目的。降噪量基本达到8~12dB（A），与目前环保领域倡导的声源降噪技术理念相符合

^[4]。因其噪声与常规叶片速度的6次方成正比，因此可以采用降低风机转速，但同时要确保风机风量、风压，从而保证热工性能，这就要用到超静音风叶。在使用超静音风叶时，通常要考虑几个重要因素：冷却塔电机驱动功率；风机转动的速度、风量、风压和支撑结构；风叶的大小和形状、风机减速比的选配等。

（四）风机系统的隔振处理

由于机力通风冷却塔的风机在工作时，通常会造成较大振动，从而影响整个塔体振动，导致冷却塔向外发出结构噪声。而对风机运转的动力系统采用隔振的处理方式，能够使隔振效率达到90%以上。在结构噪声中包含既低频噪声，同时还有减速机300以上Hz噪声，因此给降噪工作带来了很大的困难。而从源头上，针对风机系统采用隔振方式进行处理，能够有效的减少结构噪声带来的辐射^[5]。在采用隔振系统时，要重点关注高频失效以及隔振效率的问题。不仅需要控制风机本身的振动频率，同时还要确保风机能够正常平稳的运转。

（五） 冷却塔加装声屏障

当冷却塔噪声超标严重时一般可以采用加装声屏障来降低噪声。通过分析噪声频谱，结合声屏障使用的降噪原理，只要声屏障设置合理的位置、高度和范围，不仅能够保证冷却塔正常通风，同时达到良好的降噪效果。此外在传播途径上，冷却塔降噪可以采用消声器、隔声罩的方式，目前经过测试也是一种行之有效的措施。隔声罩能够将冷却塔封闭，切断了进排风通道，有效的阻断噪声。

结语：总之，随着机力通风冷却塔运行过程中产生的噪声影响越来越大，降噪工作受到越来越多的重视。而实际上，因为企业在现场运转噪声源比较复杂，再结合周围建筑进行运算，降噪工程通常会结合经验和预测进行设计。因此，在具体设计降噪方案和措施的过程中，应结合实际情况确保措施具有针对性和有效性，尽量避免控制噪声实施工程出现反复补救的现象。

参考文献

[1]杜乐.某大型火电厂机力通风冷却塔降噪措施设计[J].环境与发展,2020,3208:80-81.

[2]许成录,孙永胜. 大型燃气机组冷却塔降噪设计分析[J]. 城市建设理论研究(电子版),2019(16):78-79.

[3]冯晶晶,尤坤运,黄青青.电厂大型机力通风冷却塔噪声控制浅析[J].中国环保产业,2019,10:32-36.

[4]李春太.机力通风冷却塔噪声控制[J].中国环保产业,2019,10:44-49.

[5]周兴东,苏中地. 机械通风冷却塔气动噪声的抑制研究[J]. 中国计量大学学报,2019,30(02):166-173.