声屏障在化工行业的应用
摘 要:化工行业噪声源多，声级高，防火、防爆、防腐、防风险等要求特别严格。采用常规噪声控制措施受到许多限制，而采用隔声吸声屏障降噪有一定效果。本文以上海几个化工企业为例，论述了隔声吸声屏障的设计、应用及效果。
关键词:化工行业;隔声吸声屏障;降噪;效果
1 前言
近年来化工行业发展迅速，在总体规划上虽然化工企业相对集中，尽量远离居民住宅等敏感目标，但众多老化工企业由于历史的原因，距居民住宅较近，化工设备又往往是日夜不停地运行，其噪声给周围环境带来污染，使厂界或居民住宅区噪声超标，成为急待解决的问题之一。
化工企业噪声治理的设计咨询、施工安装、测试验收等工作，需针对化工行业的特点，主要采取安装隔声吸声屏障、管道隔声包扎、小型设备加装隔声罩等技术措施，可取得较满意的效果。
2 化工行业噪声治理的特点和难点
（1）化工行业的设备体积较高大，有的甚至可达数层楼房高，噪声源多，声级高，往往呈立体分布，情况比较复杂。化工设备大多为敞开安装，因而设备本身难以采取降噪措施。
（2）化工行业对防火、防爆、防腐、防水、防潮、防霉、防蛀、防冻等要求特别高。必须采用与常规噪声治理措施不同的结构和材料，噪声治理难度大。
（3）化工行业多数采用管道输送物料，管道、料仓、支架等均为钢结构，都是刚性联接，动力发声设备通过这些结构产生的固体传声十分强烈，低频声很丰富，难衰减，在很远的地方就能听到“嗡嗡嗡”的低频管道噪声。
（4）化工行业对防腐蚀、防尘、防二次污染要求严格，多数采用不锈钢、玻璃钢、无纤维散落的隔声吸声材料，成本高、难加工。
（5）化工行业动力设备（多数为发声设备）的通风散热要求较高，通风装置、电气装置要求防火、防爆。设备检修也比较频繁，安全措施周全。噪声控制装置最好是可以拼装的结构，大修时可拆去，大修完成后可再拼装，性能不应变化。
（6）化工行业在总图布置上往往将辅助生产设备（如冷却塔、水泵房、变电站、锅炉房等）安装于厂边处，距厂界噪声考核验收点很近，这也给噪声控制带来困难，若移位，几乎不可能，若治理，费用很高。
3 声屏障设计简介
针对化工行业噪声治理的特点，较难采用常规的隔声、吸声、消声、隔振、阻尼减振的方法进行控制，而采用在噪声传播途径上设置声屏障，使敏感点处于声屏障的声影区，就成为化工行业降噪的主要技术措施之一。
在自由声场中，隔声吸声屏障的降噪量R（dB）可按下式进行计算：R = 10lgN +13;式中: N=2/λ（A+B-d）；N—菲聂尔数（无量纲）；A—声源至屏障顶端的距离（m）；B—屏障顶端至接受者的距离（m）；d—声源至接受者之间的直线距离（m）；λ——声波波长（m）。也可参照国家环保部行业标准《声屏障声学设计和测量》（HJ/T90-2004）给出的计算公式进行设计计算。
4 声屏障典型案例
4.1 上海某丙烯酸有限公司大型隔声吸声屏障
该案例为公司技术改造项目，配置了8台大型冷却塔，一字排列于厂区北围墙边，其中4台为混凝土特大型机力冷却塔，单台冷却水量为4000t/h，另外4台为钢结构冷却塔，单台冷却水量为1900t/h，总冷却水量为23,600t/h。8台冷却塔外形尺寸长×宽×高约为95×17×16（m）。冷却塔距北厂界围墙只有8m。冷却塔噪声传至北厂界围墙处为76dB（A）。
该公司在北厂界处还安装了一套丙烯酸装置，这套装置由各种储罐、水泵、真空泵、压缩机、蒸馏塔、钢平台、钢支架、各种管道等组成，整套装置长×宽×高约为100×35×15（m），距北厂界围墙约15m。丙烯酸装置昼夜运行，其噪声传至北厂界处高达75dB（A）。
按规定本地区执行国家标准《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB-12348-2008）3类区规定，要求厂界围墙处昼间噪声≤65dB（A），夜间噪声≤55dB（A）。大型冷却塔使北厂界昼间噪声超标11dB（A），夜间超标21dB（A）。丙烯酸装置使北厂界昼间噪声超标10dB（A），夜间超标20dB（A）。
治理方法为在北厂界原砖砌围墙的内侧设置了两段大型隔声吸声屏障。其中一段设在大型冷却塔和北围墙之间，隔声吸声屏障长×高约为120×7（m），距原砖砌围墙约0.5m。该段声屏障设置好后，在北围墙处屏障声影区内的噪声由治理前的76dB（A）降为58dB（A），降噪18dB（A）。
另一段大型隔声吸声屏障设置在丙烯酸装置和北围墙之间，隔声吸声屏障长×高约为132×7（m），距原砖砌围墙约0.5m。
该公司设备及声屏障平面布置如图1所示。大型隔声吸声屏障的实景照片如图2所示。
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4.2 上海某溶剂有限公司两段隔声吸声屏障
该公司以汽油、煤油、柴油为原料生产脱芳烃环保溶剂产品，年产量6万t。生产装置长×宽×高约为72×42×40（m），全敞开结构，噪声源有热煤炉、热油泵、缓冲罐、机泵、压缩机、调节阀、空冷装置等。在距该套装置20m范围内为防火区，不得安装任何阻挡物。生产装置距南厂界约40m，距西南角厂界约80m，厂界外20m处有大片二层楼居民住宅。本地区也系3类区（即工业区）。
在南厂界原有砖砌围墙的内侧设置一段长×高约为60×5.5（m）的隔声吸声屏障，距南围墙约0.5m。在西南厂界原有砖砌围墙的内侧设置一段长×高约为（27+36）×5.5（m）的隔声吸声屏障，距围墙约0.5m。
在设置隔声吸声屏障的同时，对调节阀、缓冲罐、蒸馏塔进行工艺调整，对空冷装置、机泵等进行维修、保养、润滑处理，对明露的管道进行隔声包扎，在调节阀处加装小型隔声罩，这样使声源处的噪声降低了8～10dB（A）。
经综合治理，南厂界处噪声由治理前的67dB（A）降为53.2dB（A），降噪13.8dB（A）。西南角厂界处噪声由治理前的69dB（A），降为53dB（A），降噪16dB（A）。昼夜均达到了3类区标准规定。该项目已于2009年7月通过了清洁生产审核验收。
该溶剂有限公司隔声吸声屏障平面示意图如图3所示，安装就绪后的声屏障照片如图4所示。
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4.3 上海某聚氨酯事业部三段隔声吸声屏障
该事业部将辅助生产设备冷却塔、消化装置、聚醚车间泵房等置于厂区东、北、南厂界处，2台1500t/h冷却塔外形尺寸长×宽×高约为20×10×16（m），距东厂界约15m，未治理前东厂界处噪声为67dB（A）。一套消化装置外形尺寸长×宽×高约为40×20×20（m），距北厂界约20m，未治理前北厂界噪声为63dB（A）。聚醚车间泵房长×宽×高约为32×20×12（m），距南厂界约15m，未治理前南厂界噪声为69dB（A）。
在东厂界处设置了一段“一”字型大型隔声吸声屏障，长×高约为60×7（m）。在屏障外花格围墙处实测冷却塔噪声影响，已由治理前的67dB（A）降为54dB（A），降噪13dB（A）。
在北厂界处设置了一段“┌”型隔声吸声屏障，长×高约为（10+220）×4.5（m）。在屏障外砌砖围墙上进行测试，消化装置噪声对北厂界的影响已由治理前的63dB（A）降为55dB（A），降噪8dB（A）。
在南厂界处设置了一段“一”字型大型隔声吸声屏障，长×高约为70×4.5（m），对水泵加装隔声罩。在屏障外花格围墙处测试，聚醚车间泵房噪声对南厂界的影响已由治理前的69dB（A）降为56dB（A），降噪13dB（A）。按规定进行背景噪声影响修正后，该事业部厂界噪声昼夜均达到了3类区标准规定。该项目已正常运行，用户比较满意。
图5为该聚氨酯事业部三段隔声吸声屏障平面布置示意图。图6为厂区东侧立于冷却塔与绿化带之间的声屏障照片。
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5 结语
（1）在化工行业采用大型隔声吸声屏障降噪措施，对原有设备性能无影响，符合防火、防爆要求，也方便设备的操作、维修和保养，较受欢迎。
（2）隔声吸声屏障的长度和高度，应根据监测点（敏感点）的降噪要求，通过计算确定。一般5～7m高的隔声吸声屏障在声影区有8～15dB（A）的降噪效果。
（3）隔声吸声屏障所用材料的选择，应满足室外耐候性以及化工行业的特殊要求。声屏障的型钢立柱、横梁、支架、地脚、混凝土基础等应满足抗风（台风）载荷、抗地震等要求。
参考文献：
[1] 马大猷. 噪声与振动控制工程手册[M]. 北京：机械工业出版社，2002。
[2] 吕玉恒，王庭佛. 噪声与振动控制设备及材料选用手册[M]. 北京：机械工业出版社，1999。
[3] 周澄，吕玉恒，冯苗峰. 特大型机力冷却塔降噪设计及效果[J].中国电厂设备，2008（6）。
作者介绍：
吕玉恒1，冯苗锋1，黄青青1，姚玉明2
1.中船第九设计研究院工程有限公司
2.上海佳榈环保设备有限公司
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