基于Cadna/A的石化项目声环境影响研究

金永青 张祎达 田艇英 张锐 袁国清

（1.中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司；2.中国石油华北石化公司）

基于Cadna/A的石化项目声环境影响研究

金永青1张祎达1田艇英2张锐1袁国清1

（1.中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司；2.中国石油华北石化公司）

采用Cadna/A噪声预测软件模拟石化建设项目声环境影响，分别预测厂内和厂界噪声值。依据模拟结果，厂界处噪声超标，通过噪声优化设计，提出降噪解决措施，在不改变工艺流程设计和设备选型的情况下，依据噪声源的频谱特性、噪声强度及所处位置，可采取隔声、消声、吸声、隔振、阻尼减震等噪声治理措施。对降噪后厂区现场实测，结果满足G B 3096—2008《声环境质量标准》、G B 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》、G B Z1—2010《工业企业设计卫生标准》、G BZ 2.2—2007《工作场所有害因素职业接触限值第2部分：物理因素》等。

Cadna/A软件；石油化工；声环境仿真；噪声控制

0 引 言

在工业高速发展背景下，能源需求随之日益增长，石化项目新、改、扩建增多，化工过程设备呈现大型化，运转高速化趋势。大型生产设备的噪声污染问题日渐突出，其中机泵、风机、电机、加热炉等，噪声呈现宽频谱、高声级、声源多且复杂交错的特性［1］，对厂内一线生产人员和厂界周围环境影响不可忽视，这些情况对企业噪声排放和治理提出更高要求。

噪声环境影响评价在国内起步较晚，目前已在石油化工、航空、交通、建筑、电力等多个领域开展［2-10］。现有相关标准为H J 2.4—2009《环境影响评价技术导则声环境》、G B 3096—2008《声环境质量标准》、G B 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》、JT G B03—2006《公路建设项目环境影响评价规范》、G BZ1—2010《工业企业设计卫生标准》、G BZ 2.2—2007《工作场所有害因素职业接触限值物理因素》、G BZ/T 189.8—2007《工作场所物理因素测量噪声》等；自主开发软件有EIA N噪声环评助手软件和N oise system软件等。

国外方面，噪声环境影响评价技术相对发展成熟，制定标准有IS O标准9613 Part 1、2，C O N C A W E标准，德国V DI 2714，V DI 2720和DIN 18005标准，美国的O S H A标准，英国BS5228标准，日本JIS N oise Standards标准等；噪声预测软件有德国Cadna/A和SoundPL A N、丹麦LimaT M、法国M IT HR A、比利时Raynoise、英国Road N oise、美国IN M 6.1和F H W A软件等。

1 研究内容

某石化项目建设一座辅助生产车间，内配储运工艺装置等。生产厂房主体为单层门式钢架结构，平面为矩形，厂区控制标高根据周边地形条件定为5.59 m，主要建筑物标高定为5.89 m，建筑面积4 262 m2，室内外高差1.2 m。

为满足噪声排放和职业接触限值要求，降低设备运行产生的噪声污染，本文按照噪声传播理论模型，通过Cadna/A软件有效地分析，模拟噪声源辐射影响，计算出噪声源对石化建设项目厂内、厂界噪声值，确定噪声对环境影响程度，为建设项目噪声影响评价以及降噪优化提供理论依据。

1.1 声学理论

根据H J2.4—2009《环境影响评价导则声环境》声级计算方法［11-12］，

式中：Leqg为建设项目声源在预测点的等效声级贡献值，dB（A）；LPi为i声源在预测点产生的A声级，dB（A）；T为预测计算的时间段，s；ti为i声源在T时段内的运行时间，s。

预测计算时间段和声源在T时段内运行时间相同，噪声源叠加声级计算公式为：

式中：LP为声源的总A声级，dB（A）；LP1，LP2，LPn为单个噪声源的A声级，dB（A）。

声波在传播过程中经过一系列反射、散射等出现声能量衰减，根据H J 2.4—2009《环境影响评价导则声环境》户外声传播衰减包括几何发散、大气吸收、地面效应、屏障屏蔽、其他多方面效应引起的衰减［8-9］。

户外声传播衰减计算为：

式中：Adiv为几何发散引起的衰减；Aatm为大气吸收引起的衰减；Agr为地面效应引起的衰减；Abar为屏障引起的衰减；Amisc为其他多方面效应引起的衰减。

点声源的几何发散衰减公式：

式中：r1为预测点距离声源的距离；r0为声源参考点位置。

线声源的几何发散衰减公式：

空气吸收引起的衰减公式：

式中：a为大气吸收衰减系数。

1.2 主要噪声源

厂区内主要噪声源为1台空压机、3个齿轮泵与3台防爆轴流风机，空压机和齿轮泵位于室内，防爆轴流风机位于室外主要噪声源概况如表1所示，主要噪声源均以固定声源考虑，按A计权声级表示，分布如图1所示。此外，厂区内其他噪声源均不做考虑。

表1 厂区主要噪声源

1.3 软件建模

Cadan/A软件计算原理遵从IS O 9613—2：1996《Acoustics-Attenuation of Sound During

Propagation Outdoors-Part 2：General Method of Caculation》，此IS O 9613—2标准与我国公布的H J2.4—2009《环境影响评价导则声环境》中的《户外声传播衰减第2部分一般计算方法》等效，软件噪声计算结果可以采纳。

图1 厂内主要噪声源分布示意

建模过程要对大量关键信息进行参数设置，为保证仿真结果接近实际情况，室内、外声传播衰减涉及到几何发散、大气吸收、地面效应、屏障屏蔽、其他多方面衰减因素计算，设计过程在厂区三维图基础上设置声源信息、网格系数、昼夜声限值、墙体反射损失、吸声系数、墙厚度、屋顶材质特性、门窗位置、地面及地势信息、温度及湿度、厂界围墙材质信息、声传播路径绿化区信息等。考虑到室内工作人员职业健康安全，齿轮泵、空压机等主要设备噪声源设计按实际情况模拟成线声源；考虑到预测厂界噪声，室外风机按点声源考虑，整个生产厂房按面声源设计模拟。

通过计算得出厂区噪声辐射网格图，判断受关注噪声值是否超标，评价厂界噪声达标情况，为噪声控制方案提供相关依据。

1.4 仿真结果

依据厂内主要噪声源强度、分布情况、与厂界的位置关系等，使用Cadna/A软件进行声环境仿真分析，按生产区设备24 h连续运行，噪声幅值稳定，厂内、厂界噪声预测计算结果如图2、图3所示。

图2 厂区内噪声分布

图3 厂界噪声分布

2 降噪优化

噪声控制设计工作贯穿于建设工程项目不同设计阶段，建设项目工程竣工后，对于未满足噪声控制设计目标要求的部分，做出修改和补充设计。本工程对部分工艺设备和生产设施进行噪声控制，考虑厂内降噪措施的声环境影响，对实施降噪措施后进行仿真分析，使噪声排放达到标准，为项目设计及降噪措施应用提供依据，为厂区内员工提供舒适的工作和生活环境。

本厂区按G B 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》中所要求，声环境功能区为第3类声环境功能区［13］。各厂界噪声排放值满足G B 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》3类区域标准的限值要求，即昼间不大于65 dB（A），夜间不大于55 dB（A）的要求。同时满足G BZ 1—2010《工业企业设计卫生标准》、G BZ 2.2—2007《工作场所有害因素职业接触限值》的要求，即工作场所职业接触噪声限值为Leq85 dB（A）［14-15］。

计算结果显示东侧厂界噪声排放值高于GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》55dB（A），厂界处各个受关注点噪声预测值如表2所示。

表2 降噪前厂界处噪声预测值

2.1 噪声控制设计

本项目噪声控制设计原则在不改变工艺流程设计和设备选型的情况下，依据噪声源的频谱特性、噪声强度及所处位置，可采取隔声、消声、吸声、隔振、阻尼减振等噪声治理等措施。

经分析，由于空压机和防爆轴流风机靠东侧厂界较近，所以本设计针对空压机房和防爆轴流风机进行降噪优化设计，可达到噪声排放标准。

空压机运行时的噪声主要为中高频噪声，频带较宽，可对空压机房通过采用吸声、隔声、通风消声等噪声控制措施，实现声控制优化设计。空压机厂房原墙体、屋面均采用200 m m厚岩棉彩钢夹芯板，隔声量R w不低于25 dB（A），满足设计隔声量需求。为解决降噪问题，拟采取以下方法：

①在空压机厂房墙体内侧增加安装高效吸声模块，屋面安装吸声吊顶；

②在空压机厂房在纵墙上安装隔声采光窗，配置1樘隔声门；

③在空压机厂房通风口处安装阻抗复合型消声器。

在保证设计要求的消声量和通风情况下，为室外3台防爆轴流风机安装阻抗复合型消声器降低噪声排放，消声器的额定风量大于风机的实际风量，设计流速小于风机实际流速。

通过降噪措施确定噪声衰减量，利用Cadna/A软件模拟降噪设计后厂区的声环境影响，得出厂界处各个受关注点噪声预测值如表3所示，厂界处各个受关注点噪声预测值如图4所示，降噪设计前后厂界噪声排放值对比如图5所示。通过对噪声源强降噪控制，东侧厂界噪声明显下降，根据软件模拟，经过降噪设计后，厂界处噪声预测结果全部满足G B 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》，对比降噪设计前后东侧厂界测试点数据，模拟结果显示最高降噪量为6.7dB（A）。2.2现场实测

表3 降噪后厂界处噪声预测值

图4 厂界噪声分布

图5 降噪设计前后厂界噪声预测值对比

在不改变工艺流程和设备选型的原则下，运行噪声源设备，通过降噪措施处理后，厂界处各个受关注点实际测量结果如表4所示。

表4 厂界处噪声值

3 结 论

运用Cadna/A软件对项目噪声影响进行预测，根据噪声辐射图，对受关注点噪声值超标情况进行判断，进而完成降噪设计。由于考虑多个声衰减因素和软件本身数据库限制，在选择墙体特性等方面与实际情况有一定误差，可根据具体情况进行调整。依据仿真计算结果，采取相关降噪设计优化噪声影响，通过采取吸声、隔声和消声等措施，为厂区内工作人员提供耳罩等，对空压机和轴流风机进行噪声控制设计，减轻噪声影响，达到G BZ1—2010《工业企业设计卫生标准》、G BZ 2.2—2007《工作场所有害因素职业接触限值》和G B 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》等标准。

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［11］IS O 9613—2：1996 Acoustics-Attenuation of Sound during Propagation Outdoors-part 2：General Method of Calculation［S］.

［12］H J 2.4—2009环境影响评价导则声环境［S］.

［13］G B 12348—2008工业企业厂界环境噪声排放标准［S］.

［14］G B/Z 1—2010工业企业设计卫生标准［S］.

［15］G BZ 2.2—2007工作场所有害因素职业接触限值［S］.

（编辑 李娟）

10.3969/j.issn.1005-3158.2015.05.018

1005-3158（2015）05-0061-04

2014-10-31）

金永青，1989年毕业于河北建筑工程学院给排水专业，高级工程师，现在中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司从事国内外石油工业技术开发、科研及管理工作。通信地址：北京海淀区上地信息路8号CPE大厦中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司技术管理部，100085