基于CadnaA软件的火电厂噪声预测研究

姜　凌

(中国辐射防护研究院，太原　030006)

基于CadnaA软件的火电厂噪声预测研究

姜凌

(中国辐射防护研究院，太原030006)

【摘要】噪声影响预测是火电厂环境影响评价的重要组成部分。本文通过分析火电厂噪声源的特点，采用CadnaA噪声预测软件建立火电厂噪声预测模型，对某火电厂噪声影响分布情况进行模拟研究。应用中发现厂界预测点网格计算结果的预测值与直接计算的预测值有时会出现有一定差距，在有的案例中差别较大，可能影响到对厂界达标的判断。这在应用CadnaA进行噪声预测中是非常需要关注的。初步的研究表明，一般情况下对同一模型来说网格越细越接近直接计算结果，但造成这一结果的原因有待于进一步研究。

【关键词】CadnaA；火电厂；噪声预测；环境影响评价

中图分类号：X21

文献标识码：码：A

文章编号：号：1673-288X(2015)05-0098-04

Abstract：Noise impact prediction is an important part of environmental impact assessment of thermal power plant.Based on the characteristics analysis of thermal power plant noise sources，a noise prediction model of a thermal power plant was established using CadnaA noise prediction software，and the noise levels distribution of the thermal power plant was simulated and studied in this paper。It is found that sometimes the prediction obtained from noise levels calculation on grids at predefined receiver points is different from the prediction from direct noise level calculation；and sometimes the calculation error is so large that it could confuse our judgment whether the noise at plant boundary could meet the standard and whether the noise reduction measures are reasonable.It is very important to pay attention to the occurrence when we use CadnaA software to prediction noise impact.Preliminary research suggests that for the same model the finer the grid is，the closer the predictions are to the direct calculation results，and reasons for this result need to be further studied.

Keywords：CadnaA；Fossil Fuel Power Plants；Noise Prediction；Environmental Impact Assessment

作者简介：吉木色，助理工程师，硕士，主要从事大气污染防治与规划

随着环保要求的逐步提高，火电厂运行中噪声对外环境的影响越来越受到关注，本文以某2×350MW火电厂为例，利用噪声软件CadnaA建立电厂噪声模型并对其在正常运行工况下对厂界的噪声影响进行预测，旨在通过这个案例研究为类似的噪声预测工作提供参考。

1火电厂噪声排放的一般特点

火电厂的噪声主要来源于各种设备设施和管道系统，大型高强度的噪声源较多，种类较多，从声源特征上可分为空气动力性噪声、机械性噪声和电磁性噪声。空气动力性噪声主要来自各种风机、空压机、锅炉、凝汽器等，具有高、中、低各类频谱成份，其中电厂锅炉排汽、吹扫噪声为超高强噪声。机械性噪声：主要来自汽轮机、石灰石湿磨机、碎煤机、各类电机、水泵、浆液泵等，这类噪声以中、低频为主；电磁性噪声主要来自发电机、电动机、变压器等电器设备。

火电厂的噪声源虽多，但分布相对集中，主要分布在汽机房、锅炉房、脱硫系统、循环冷却水系统和输煤系统中。除循环冷却水系统的噪声源外，其它系统的噪声源一般为室内布置。一般火电厂项目的大部分高强噪声源都集中在以汽机房、锅炉房为核心的厂房内，循环冷却水系统的主要噪声源是冷却水塔式淋水噪声或空冷风机噪声，都是室外布置，并且为了更好地达到换热的需求，布置通常都靠近厂界。根据火电项目对配电装置选型，变压器可能为室外或室内布置。脱硫系统的主要噪声源通常分布在炉后烟囱附近，新机组一般都会将脱硫系统使用的风机和泵类集中设计在室内，老机组个别会出现布置在室外的情况。根据输煤系统的布局特点，其主要噪声源分布也相对分散，主要需要关注的三个部分：卸煤、堆取煤设备位于煤场及附近；碎煤机通常单独布置在煤场去往主厂房的输煤线路上的某处，根据碎煤设施的配置可能有1～2个碎煤机室；项目如果设有磨煤机，通常位于主厂房内。

火电厂噪声源的分布还有另外一个特点，就是部分大型噪声源的位置较高，比如直接空冷机组的空冷风机，350MW机组的空冷平台一般都达到30m以上。350MW机组的主厂房高32m左右，一般为三层建筑，各层噪声源的分布均有其各自的特点。

汽机房运转层的噪声由汽轮机、发电机、励磁机、给水泵等产生、350MW汽轮发电机组为98～108dB(A)，汽动给水泵组的噪声为86～96dB(A)。锅炉房的主要噪声源是磨煤机、送风机、排粉风机以及烟风道等，锅炉房运转层噪声一般达到87～94dB(A)，磨煤机噪声105～117dB(A)，送风机100～121 dB(A)，引风机88～106dB(A)。锅炉进风口可达95dB(A)以上。火电厂目前常用的石灰石-石膏法脱硫系统的主要噪声源是吸收剂制备设备、循环泵和风机等，湿磨机的噪声约为80～90dB(A)，浆液循环泵75～85dB(A)，氧化风机80～90dB(A)，密封风机90～95dB(A)。循环冷却水系统主要噪声源包括循环水泵、冷却塔或空冷平台等，项目对主辅冷却系统的选型不同，除循环水泵以外的声源的种类会有很大的不同。机械通风辅机冷却塔的噪声强度大约在75dB(A)左右，辅机干冷塔的噪声强度一般在80dB(A)左右。间接空冷机组配套的间接空冷塔的噪声在火电厂中基本可以忽略，外围1m处的噪声一般在55dB(A)以下；但如果是三塔合一的间冷塔，外围1m处的噪声可能达到60～65dB(A)，某些工况下甚至更高；直接空冷机组配套的空冷平台安装有数十台轴流风机，其产生的噪声不容忽视，以目前的技术采用超低静音风机可以控制在距离平台150m远1.5m高处噪声值小于50dB(A)，如果厂内布局合理，外围环境不敏感，控制在55dB(A)目前更为常见；有关资料显示，湿冷机组配套的自然通风冷却塔淋水噪声在塔边吸风口高度的2/3处噪声值最高可达84～85dB(A)。输煤系统的主要噪声源有碎煤机、煤筛、煤磨等，煤磨主要分钢球磨和立磨，钢球磨噪声较大一般为100～110dB(A)，中速磨噪声相对较小但也有90～100dB(A)。

火电厂声源的数量与种类多数在项目的可研工程方案确定后就不会大的变化了，在环评过程中噪声源发生变化主要发生与环保措施相关的部分。比如脱硫系统的噪声源数量与种类取决于采取的脱硫方案，即便是同一种工艺，由于项目要求的效率不同，声源的数量可能发生较大的变化，这部分噪声源往往是在烟气环保措施最后确定后才能固定下来；采用直接空冷的火电机组，空冷风机的声强控制要求往往需要根据噪声预测结果做最后的确定。

2软件特点

CadnaA系统是一套基于ISO9613标准方法、利用WINDOWS作为操作平台的噪声模拟和控制软件。 Cadna A软件广泛适用于多种噪声源的预测、评价、工程设计和研究，以及城市噪声规划等工作，其中包括工业设施、公路和铁路、机场及其它噪声设备。该软件理论基础与《环境影响评价导则—声环境》要求相一致，且功能强，界面友好，操作方便，可直观展现噪声源的分布、项目的建筑特征和地形特征及预测结果，作为我国声环境影响评价可选的工具软件之一，最初多用于交通噪声预测，因其操作界面友好、计算模拟功能较强，近年在工业企业噪声预测中的应用也逐渐增多。

3某火电厂噪声预测及分析

这里以某2×350MW直接空冷机组的噪声预测为例，分析研究CadnaA软件的应用。

3.1　项目概况

某2×350MW直接空冷机组为新建项目，建设2台350MW超临界燃煤发电直接空冷机组，配套建设循环流化床锅炉，同步安装烟气脱硫、脱硝装置。其厂址周边较为空旷，300m内没有居民分布。因此噪声评价中主要关注机组建成后的厂界达标问题。

3.2　模型建立

3.2.1地形参数的选择

由该厂址地形较为平坦，为减少建模和预测时间，本次研究中地面全部按0m取值。

3.2.2主要设施模型建立

根据项目可行性研究报告所能提供的主要建构筑物的平面和剖面设计参数，并参考其它同等规模已建成机组的其它建筑和设施高度，建立其平面图纸所确定的所有可能对噪声源的分布和传播产生影响的设施模型。厂界暂按没有实体围墙建模。

3.2.3噪声源的筛选优化

独立的火电厂都属于大型的工业项目，其生产设备众多，不仅种类多，数量也多，虽然各种设施在运行过程中均有不同程度的噪声，但不加筛选逐一列出其实是没必要的，对于位于同一建筑物中的噪声不加以整合单独预测也是不合适的。因此本次研究对噪声源做了以下的筛选和优化。

(1)因为建筑内强度较低噪声源发出的的设备噪声会很被建筑所阻隔，对外界没有明显影响，尤其是周边有其它高噪设施的情况下。因此本次研究不会单独考虑强度在70dB以下的室内声源。

(2)虽然相对于厂界的距离，每个噪声源都可以当做是点源，但对于声源众多、分布复杂的建筑来说，仅用单一的点源做预测，源强是明显偏小的，特别是一些管道噪声源是难以简化为点源的。因此对于内部声源众多、分布复杂的有门窗的建构筑物，根据门窗的分布及相对于厂界的距离将内部的噪声源分层等效为位于门窗处的立面源或点源。

(3)对于室外的噪声源则根据不同的结构型式做不同的等效处理。

本项目为直接空冷机组，空冷风机是以群组的形式分布在空冷平台上，风机均为水平布置。一般等效为一个或多个水平面源，根据以往的预测经验，等效数量越多，预测结果越接近实际水平。本次研究按空冷风机的设计数量进行等效。

本项目辅机冷却系统选用的是机力冷却塔。机力冷却塔的噪声主要来自水水滴击打大面积水面产生的淋水噪声。虽然淋水面是平面的，但噪声是从机力塔两侧的吸风口传出来的，因此可以将淋水噪声等效为两个立面源。另外机力塔顶部的风机也有一定的噪声，可以按定向的面源处理。

3.2.4地面吸收

软件默认的地面吸收G值为1，相当于柔软的地面，对于工业企业，内部用地多为建筑物和硬化的场地、路面所占，因此建议将总体的G值取0，厂内单独的大片绿地和厂外地面可根据实际情况取0～1间的值。

3.2.5厂界设定

本项目可研设计给出了明确的厂界位置，但未给出具体的形式，鉴于目前很多新建的电厂在厂界特别是厂前区都倾向采用围栅式围墙，模型中厂界按不设置实体围墙进行初步设定。

3.3　噪声预测评价

选定计算区域，利用软件的网格计算功能进行网格计算，得到噪声贡献等值线图，如图1所示。

图1　我国整车VOC挥发整体现状统计

设置关心点，利用关心点噪声直接计算功能进行预测，得到厂界关心点和敏感目标的预测值。

4结果和讨论

(1)预测结果表明，厂界未设置实体围墙或隔声墙的情况下，东部有部分厂界超出《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)2类标准(当地环保部门要求执行的标准)，不满足噪声排放要求。因此环评要求本项目在厂界设置实体围墙，部分厂界设置隔声墙，做到厂界达标。但由于本项目采用直接空冷系统，空冷平台的存在使得本项目同时做到厂界达标和厂界外围区域全部达到2类标准存在较大难度。这不仅需要项目采用静音效果更好的空冷风机、在空冷平台加装进一步的降噪设施、还可能需要在部分厂界设置高于10m的隔声墙，这从技术上和经济上均不是十分合理。目前其厂址周边较为空旷，300m内没有居民分布，厂界外围区域超标暂不会造成噪声污染，因此环评建议项目应尽快落实超标区域的土地规划情况，必要时申请建立噪声防护区。

(2)在预测过程中发现，本项目在厂界未设置实体围墙或隔声墙的情况下，直接计算得到的关心点预测值与网格计算得到的同一坐标的预测值近似；但当厂界设置了围墙的情况下，直接计算得到的关心点预测值与网格计算得到的同一坐标的预测值有一定的差距，如表1所示。在做过的其他火电项目中也出现过类似的现象，差距大的时候某些边界点可能达到10dB以上。然而进一步的模拟计算研究发现，上述计算偏差的产生并不是单纯的围墙或隔音墙的设置造成的。

表1　网格计算与直接计算噪声值比较(以2013年为基准)

(3)通过多次的不同方案的试算发现，上述差距的大小与网格的大小、建筑与声源的布局、隔声墙的位置、地形等因素均有关系，其中预测网格的影响较为明确，即网格越细，一般情况下网格计算结果越接近直接计算结果。其它因素的影响较为复杂，需要在今后的应用中继续研究。

(4)在不明原因的情况下，计算偏差的出现是不可避免的，需要在噪声预测中予以关注，因为预测结果可能影响到对环评厂界达标的判断，以及对措施有效性的判定。相关软件公司的建议是以直接计算做为预测结果较为可靠。另外，在误差比较大的这种情况下，用等值线图表达的厂界达标情况可能与直接计算的数值不一致，建议必要时进行局部的细化修正。

参考文献：

[1]DataKustik GmbH.Introduction to CadnaA.Greifenberg，Germany：DataKustik GmbH，2011，494.

[2]环境保护部环境工程评估中心.建材火电类环境影响评价[M].北京：中国环境科学出版社，2012，459.

[3]王本君，宋晓东，崔清洁.火电厂设备噪声监测及降噪研究[J].电力勘测设计，2010，3：48-51.

Research on Noise Prediction in Thermal Power Plants Based

on CadnaA Software

JIANG Ling

(China Institute for Radiation Protection，Taiyuan，030006，China)

《环境与可持续发展》简介

环境保护部主管和环境保护部环境与经济政策研究中心主办的《环境与可持续发展》(原《环境科学动态》，CCSCI来源期刊，全国中文核心期刊)于1976年创刊，现已加入“中国学术期刊(光盘版)全文收录期刊”、“中国期刊全文数据库(CJFD)全文收录期刊”、“万方数据-数字化期刊群全文收录期刊”、“中国学术期刊综合评价数据库(CAJCED)统计源期刊”、“中文科技期刊数据库(全文版)收录期刊”。

2011年6月第三期本刊改版并定位为“国家级政策指导性学术期刊”，依据从环境保护的视角报道可持续发展理论与实践办刊宗旨，创新设置“理论战略探索”、“政策专题研究”、“法律法规研讨”、“典型案例解析”、“研究动态瞭望”、“研究成果报道”、“生态文明之窗”等栏目。本刊底蕴深厚尤其自2011年改版以来一直发挥集中选题的宣传优势，提前发布选题，开展征稿组稿，期刊学术质量显著提高。据知网《中国学术期刊影响因子年报(自然科学与工程技术(2014版)》，我刊学术影响因子显著大幅度提高。由2011年0.831和2012年1.030，提高到2013年逼近2.000大关，为1.971，名列环境保护部主管期刊第一名。在全国收录环境科学类66种期刊中排位第6名，其中2012年位列全国第18名，2011年第29名，2010年第33名。

2015年本刊紧紧围绕中共中央国务院《关于加快推进生态文明建设的意见》要求，以全面建成小康社会、全面深化改革、全面依法治国、全面从严治党的战略布局为统领，重点以深化生态文明体制改革和加快建立生态文明制度体系，建设美丽中国为议题，策划选题。2015年拟重点选题：生态文明制度体系、大气环境质量管理、机动车污染防治、水污染防治、土壤污染与修复、环境外交、环境与健康、农村环境保护、环境风险防范与应急管理、固体废弃物环境管理、环境产业、污染减排重点以及环境与贫困等。请各界人士能予以关注并不吝赐稿，同时欢迎相关单位及课题组协办专栏或者专刊。

项目资助：乌鲁木齐经济圈生态环境安全阈值与空间管制分区研究(201309063)

引用文献格式：吉木色.于情景分析的城市大气污染物减排潜力研究[J].环境与可持续发展，2015，40(5)：102-105.