化工厂噪声治理措施研究

胡南，胡伟

（华陆工程科技有限责任公司 管道室，西安710065）

1 引言

近年来，随着现代化工行业的快速发展，化工厂的大型化，噪声扰民问题愈发突出。因此，如何控制化工厂运行过程中的噪声问题是设计及操作人员需要解决的难题。

2 化工企业噪声成因分析

2.1 机械性噪声

机械性噪声是由于机械设备在运转过程中，转动部件间的摩擦力、撞击力或非平衡力，使机械部件等发声体产生无规律振动而辐射出的噪声。如发电机、压缩机、离心泵等。还有一类是管道振动噪声。如阀门的快速开关或泵的启动与停止引起的水锤、流速的改变、流体通过节流孔时产生的高压力降液体等。

2.2 喷射噪声

喷射噪声声源研究表明，在高速气流从管口喷出后，距离喷射口5～8D（D为管口直径）的部分喷射出的气流会剪切周围的空气并与之发生强烈的混合，随着混合后逐渐向外扩散。在这一过程中会产生强烈的噪声。

2.3 旋转噪声及涡流噪声

旋转噪声是压缩机、风机等设备的叶轮高速旋转时切割周围气体介质，引起周围气体压力脉动而形成。叶片在引起气体压力脉动的同时会切割气流使其在叶片界面产生分裂，形成附面层及旋涡，这些涡流由于空气本身的黏滞作用，又分裂成许多小涡流，从而扰动空气形成压缩与稀疏过程而产生噪声，辐射出一种非稳定的流动噪声，常见于空冷器组。

2.4 电磁噪声

电磁噪声主要是由电磁场交替变化而引起的某些机械部件或空间容积振动而产生的噪声。电机气隙中存在各种次数、各种频率的旋转径向电磁力波，它们分别作用在定子、转子铁心上，使定子铁心和机座以及转子出现周期性变化的径向变形，即发生振动。

3 噪声控制原理

大型化工厂完全消除噪声源是不切实际的，因此，工厂噪声治理往往从传播途径入手，在噪声传播的过程中削弱噪声。

3.1 在空气传播的过程中削弱噪声

在空气传播常采用吸音或者隔音手段削弱噪声的传播。吸音指当声音进入某种材料时因黏滞性和热传导效应，声能转化为热能而导致声音的消散和吸收。开孔材料常被用作吸音材料。常见的有开孔发泡材料、毡类制品、矿物棉、纺织材料等。当需要处理低频噪声时，经常需要采用共振原理做成各种共振吸声结构。当声波入射声波投射在吸声结构上时，引起振动，其振动要克服本身的阻尼以及部分结构之间的摩擦，会使部分声能转化为热能而耗损。平面波在空间传播到2种媒质的交界面时，一部分声波在原媒质中产生反射波，另一部分声波投射到界面另一侧的媒质中形成透射波。交界面的材料质量越大，隔音性能越好。常见的材料包括重质层材料、混凝土、铅、金属板、矿物填充的聚合物或乙烯基层材料[1]。

3.2 在固体传播的过程中削弱噪声

声音通过固体传播主要通过振动。减振主要考虑隔振及阻尼。隔振是通过降低振动强度来减弱固体声传播的技术。振动能量常以2种方式向外传播产生噪声：一部分直接向空气辐射；另一部分振动能量通过与其相接触的固体进行传播。水泥地板、砖石结构等是隔绝空气声的良好材料，但对固体声几乎没有衰减。通过选取隔振材料或减振器将噪声源和其他能高效传播噪声的结构或部件分离可以减弱固体传噪。常见的隔振材料包括发泡材料、弹簧、橡胶等。

阻尼作用可以衰减沿结构传递的振动能量，减弱共振频率附近的振动并降低结构自由振动或冲击引起的振动。常见的材料包括厚层材料、沥青、特殊混合物和覆层材料。

4 化工厂的噪声治理措施

4.1 隔声罩的设置

噪声污染集中区域常采用隔声罩来减弱噪声，隔离罩的结构应当是重质的，例如，混凝土或厚钢板等。受限于现场的空间、机器的维修及隔声罩的拆装运等因素，隔离罩也多选择金属薄板并内饰一定厚度的吸声材料。根据插入损失的要求，计算隔声罩结构的隔声量，再按实际情况选用。无孔实心结构有经验公式[2]可以简单地计算隔声量。

式中，m为构件的综合面密度，指固定厚度的情况下，单位面积的重量；R为隔声量，dB。

由式（1）和式（2）可看出面密度越大，其隔声量越大。当罩壁振动较大时，可在金属板外表面或内表面涂一些内损耗系数较大的阻尼材料，如沥青浆、石棉沥青浆等。为防止固体传声，可在噪声源下面安装隔振器或铺设隔振材料。在处理噪声的实际问题中，会在隔声罩罩壁上留一定的孔洞。大体积的发电机组的噪声控制常采用全覆盖一体的箱式隔声罩。为满足发电机组的温控需求，需要搭配强制冷却设备和一个结构复杂、高成本的散热设备。为减少投资，有文献记载，通过在厂房顶部铺设吸音材料，音源处设置隔声屏障等措施也取得了满意的效果。如非必要，建议尽量采用开放式的隔音手段减少隔音罩的设置，避免带来投资费用的增加及检测维修的不便[3]。

4.2 管线噪声控制

化工厂中与管道相关的噪声是最主要的噪声源。管系中的噪声有阀门节流噪声、气穴噪声、水锤声、机械振动噪声以及管线作为传播介质将辐射的噪声。管系噪声有以下几种噪声控制措施：在压降较大的场合，更换低噪阀门；设置限流孔板；合理的控制流速；优化管道走向，采用挠性连接[4]；设置管道隔声支吊架，增加吸声内衬。由于管网噪声辐射而形成复杂的分布式噪声治理起来非常困难，单纯对厂区内高噪声的动设备点声源治理无法完全解决环境噪声问题，也常采用管道包扎式降噪。各层的常规材料选用如表1所示。

表1 管道包覆材料选用

4.3 安装消声器

在化工设备的排气管道上安装消音器可以起到很好的降噪效果。常用的型号有扩散缓冲型消声器及小孔型消声器，降噪水平约30～35dB。选型时需注意，消声器的排气能力要与排气放空相匹配。另外，当系统中放空点很多时，可以在每个放空点上设置限流孔板，而在管网中共用一个消声器。

5 结语

综上所述，在噪声控制中，综合运用消声、吸声、隔声、隔振等手段限制噪声的传播从而使得噪声排放达到要求的关键是理解噪声的传播机理。只有从噪声源头出发，在其传播的路径上综合考虑该噪声的特性，采取合理的措施才能起到好的噪声治理效果。