陆用柴油电站的噪声及废气治理探讨
柴油电站是一台以上固定安装的柴油发电机组组成的电站,由于其集中固定安装的特点,决定了其噪声及废气与单台柴油发电机相比更为集中,产生的危害更大。在本文主要探讨陆用柴油电站。
1.柴油电站噪声的特点及控制途径
多台柴油发电机组在机房的有限空间内,混响严重产生噪声叠加,等效声级Leq可达130dB以上。柴油发电机组噪声的声源复杂:有内燃机的排气噪声、进气噪声、冷却风扇噪声、喷射噪声、燃烧噪声、机械噪声和电磁噪声等。虽然其发生的频率组分并不相同,但综合噪声源声源频率比较宽,声源强调以低频的声投射性最为突出。
柴油电站的噪声控制主要有一下途径:
控制噪声源:可以向业主建议购置低噪声柴油发电机组;建议完善设备维护保养制度,杜绝由于设备运行状况不佳导致噪声增大;改变柴油机冷却方式,减少冷却风扇噪声等。
切断传播途径:设置吸声结构,减少机房混响;增加围护构件的隔声量;控制发电机基础的固体传播;减少通风换气系统的噪声逃逸量;利用声源的指向性控制噪声等。
保护接受者:设置操作控制人员隔声操作控制室,对进入机房的操作人员配备个人防护用品等。
目前,工程上声学控制措施重点是放在切断噪声传播途径上。
2.减少混响的吸声处理
吸声是一种有效的阻断与减少声传播的措施,是一种最基本与最常用的措施。使用可以吸收声能的材料或结构装饰在机房内的壁面,或在室内空间悬挂空间吸声体,可以吸收噪声源发出的噪声射到上面的部分声能,使反射声减弱,接受者这时候听到的只是直达声和已减弱的混响声,使总噪声级降低。使用能吸收较高声能的材料或结构,可降低噪声6-10dBA。
3.围护构件的隔声处理
柴油电站以砖混结构的形式较为普遍,它虽具有良好的隔声性能,但是仍不能满足柴油电站的隔声量的要求。在设计中采用双腔共振复合式吸、隔声处理。即在原来墙体上增加一轻质墙体,轻质墙体与砖墙和屋顶楼板之间保留100mm以上的空腔,轻质墙体设计为双层不同厚度的隔音阻尼层板,中间空腔填充吸音材料。吊顶采用弹性吊筋,隔音阻尼层板上贴上隔音毡,外加吸声结构,隔音量可满足设计要求。
暴露在强声源中不能完全包覆于吊顶之上的梁及砼立柱,也是声波向上传播的主要固体“声桥”之一。为阻断或降低其“声桥”的作用,可用隔声毡包裹梁、柱,设置空腔,在隔音阻尼层板外加吸声结构。
设供维修人员正常进出使用带有内外两扇隔声门的声闸,将大型的隔声门设为常态关闭,紧贴大门在靠里加设吸隔音帘,仅在需要大型设备进出时方才开启。
将采光窗、观察窗设计成厚度较大,层次较多的隔音窗,或将两个隔音窗叠加。
对墙面、屋顶及地沟上的开孔、留孔穿管、地下电缆沟、控制线缆、输油管等进行隔声处理。
4.柴油发电机的基础隔振处理
柴油发电机的基础一般为钢筋混凝土结构,基础重量为机组总重的1.5-2倍。混凝土强度等级不低于C15级。基础应高出机房地面200-300mm,基础周围每边比机组底盘每边各长出200mm,基础与机房地面间留200mm的槽,槽内以细砂充填,槽的顶部以沥青水泥密封。基础与机房结构不得有刚性接连,基础与基坑底部之间铺设弹性减振材料,基础与机组底盘间要设减震器。
5.柴油电站进出风口的消声设计
柴油发电机在工作时转化为有效功的热量为30%-40%;其他是冷却介质、废气带走的热量及其它热量损失。柴油发电机要正常工作,产生大量的热量就要通过冷却系统、通风换气系统来带走,通风换气系统必不可少。但是通风换气系统的特点使之成为噪声控制的薄弱环节。如何在保证通风换气量的前提下选择适当的进出气膨胀室,进出风消音器,以控制噪声从进出气口往外扩散,这是柴油发电机房噪声控制的重点,也是难点。而进出风量取决于:机房冷却通风量、柴油机燃烧空气量、柴油机烟管排气量、机房空气换气次数等。在此基础上,根据消声装置结构确定进出风口的风速,以保证进出风顺畅。因为过高的风速会增加消音器的风阻,导致通风换气系统的压降和换气量不足,高速的风声也是新的噪声源,过低的风速会增加进出风口有效面积和消音膨胀室体积。
5.1 风冷式柴油发电机的冷却方式
柴油机发电时,需要冷却水将柴油机的发热量带走,风冷式柴油发电机通过柴油机所带动之风扇对水箱内高温的冷却水进行冷却,冷却后在回到柴油机不断循环。风冷系统的风扇轴功率较大,风量可达120m3/㎞.h-70m3/㎞.h.柴油机冷却风扇的出气量及相应的进气量也同时解决了柴油电站所需的柴油燃烧的新鲜空气量、为保持机房正常室温的冷却空气量、及排除机房中有害气体的流通空气量。但是,必须有与此风量的相匹配的进出风口面积多和消音膨胀室体积。如果在现场工况条件不能满足,又必须保证保证降噪要求的情况下,就应建议选择对风冷式柴油机发电机进行水冷改造。
5.2 风冷式柴油发电机的水冷改造
所谓柴油机的风冷改水冷,就是在建筑物外部设置立式冷却塔,将柴油机的热交换器冷却管内的高温冷却水泵到冷却塔进行冷却,冷却后送到热交换器的冷却管。柴油机的水温可以通过调节水阀的开启程度进行调整。柴油机风冷和水冷各有所长,应根据使用环境而选择。如机组需要搬迁,可选择风冷,若机组固定设置,则应选择水冷。因为拆卸了风扇和冷却水箱,可以减少了风扇的噪声,减少风扇所消耗的功率及大幅减少冷却风量。在天气炎热的地区,柴油机水温往往超出额定范围,从而造成柴油机高温运行,水冷工程可保证柴油机在最佳水温工作,能提高柴油电站的使用效率。
使用水冷式同时要考虑由于没有了冷却风扇的进、出气量,为保证作序的新鲜的流通及冷却额空气进气量,则在出风口应增加风机往外排风,由此会产生风机噪音。同时,建筑物外部设置的立式冷却塔也是一个多声源发声体,要注意选择冷却塔设置位置及采取降噪措施。
6.利用声源的指向性控制噪声
声音在介质中传播时,随传播的距离的增加所发生的衰减称作自然衰减。在实践中,可考虑选择柴油电站机房位置尽量远离噪声敏感点,同时,柴油发电机在机房内设置位置与进出气口要有屏蔽,柴油电站机房进出气口、门窗等隔声薄弱环节的设置要力求背离噪声敏感点。在柴油电站机房噪声逃逸的主要位置与噪声敏感点间应设置围墙、隔声屏或种植树木以阻断或屏蔽噪声的直达传播,增加测点与声源的距离。
7.柴油电站排气烟道及废气治理
柴油发电机组在运行时柴油燃烧后,在排烟口处烟气温度可达500℃左右,排气系统存在着急剧的温度变化,高温振动和强烈的排气噪声问题。柴油机排气噪声以中低频为主,声级可达100dB。柴油机组排气管均配备一个排气消声器,但仍达不到降噪要求,可将多台柴油发电机组的排烟管在机房内汇集至排烟膨胀母管,集中在排烟母管与烟道处理消音、热膨胀和保温,将烟气经由烟道引至废气处理设备进行除尘脱硫。
柴油电站工作时,会有部分烟气会从柴油机机体及排烟管的缝隙泄露出来,加之由于操作等原因而外泄的机油、柴油等与灼热的机体及空气接触而挥发,使机房空气中的有害气体不断增加。据化验,机房中有害气体成分主要是:一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、四氧化二氮以及甲醛、丙烯醛等,其中以一氧化碳及丙烯醛对人体的危害较大,在空气的允许浓度分别为0.03㎎/L和0.002㎎/L.因此柴油机电站必须进行通风,以排除有害气体,使其降至浓度允许以下。
我想说两句