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摘要：分布式能源站因其能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点而受到社会的广泛关注，但分布式能源站毗邻用电场所的特性，使噪声达标成为其环境保护的关键问题。本文简述某产业园分布式能源站项目噪声控制的设计过程，通过对噪声源的分析，并建立声学模型进行仿真计算，最终提出声学设计方案。
关键词：燃气发电机；余热溴化锂机；分布式能源站；噪声控制；声学仿真
中图分类号：G267 文献标识码：A
ANALYSIS OF A NOISE CONTROL PROJECT FOR
A DISTRIBUTED ENERGY STATION
Cao Wei
(IAC Dongguan Acoustics Equipment Company Limited, Dongguan523718, China)
Abstract: Distributed energy station has got widespread attention by community because of efficiency, environmental protection, safety, load shifting and good economic returns. The distributed energy station adjacent to the characteristics of electricity place, making noise standard become the key problems of environmental protection.. this paper briefly describes the industrial park distributed energy station project design of noise control process, through the analysis of noise sources, and establish the acoustic model for the simulation calculation. The acoustic design scheme is put forward in the end.
Key words: Gas turbine generators; Waste heat lithium bromide machine; Distributed energy station; Noise control; Acoustic simulation
0引言
天然气分布式能源站以天然气为原料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式[1]。因为与传统集中式供能方式相比，天然气分布式能源站具有对电网和天然气管网的双重削峰填谷的作用，不仅会增加能源供应的安全性，还具有清洁环保等特点，而受到国际的广泛应用。
某产业园建筑以办公、商业、酒店为主，具有较集中的冷、热、电、生活热水需求，所以建设天然气冷、热、电三联供的分布式能源站是最理想的选择。由于产业园内以高档商住和办公功能为主，所以对环境噪声要求非常严格。产业园响应国家的三同时政策，在设计阶段，已充分考虑分布式能源站的噪声危害，首先将主机构建于产业园地下，将辅助散热和冷却设备安置于办公楼CD座顶楼，并对噪声进行治理，防止噪声对周围环境的影响。本项目由2台GE JMS620燃气发电机组、余热溴化锂机组、直燃机和配套的散热冷却系统组成。本文对项目的噪声治理方案进行分析，可以作为同类型分布式能源站设计的参考。产业园布置如图1所示：
1噪声控制目标
产业园分布式能源站24小时连续运转，因此昼夜执行的噪声控制目标应按照夜间标准来执行，根据当地法规，夜间噪声不得高于50dB(A)。由于该分布式能源站位于产业园内，所以特要求酒店室内，夜间噪声不得高于35dB(A)，办公楼室内，夜间噪声不得超过40 dB(A) [2]。
图1 产业园布置图
A-G：商业办公楼 H、I：酒店
2分布式能源站噪声源分析
分布式能源站所有设备分两部分布置，一部分布置于地下内燃机室和直燃机室内，另一部分布置于CD座楼顶，下面分别予以介绍。
2.1分布式能源站地下部分噪声源
该项目燃气发电机组为2台颜巴赫的JMS620燃气发电机，单台额定出力3.3MW，噪声为宽频噪声，隔声罩外1m处测量，声压级为85dB(A)。其噪声可分为空气动力噪声、燃烧噪声、机械噪声、排气噪声和振动噪声。进、排气、排烟和散热器(CD座楼顶)引起的空气动力性噪声；机械噪声包括气缸内燃烧所形成的压力振动通过缸盖、机体向外辐射的燃烧噪声和活塞对缸套的撞击、配气机构、喷气系统等运动部件产生的撞击振动噪声 [3]。机组工作时，废气从排气门高速冲出，沿排气歧管，最后从尾管排入大气，形成排气噪声。其中排气噪声最大，往往比发动机主机噪声高15dB(A)左右，其次分别是燃烧噪声和机械噪声、散热器噪声、进气噪声。
余热溴化锂机组噪声主要由燃气发电机出口的排放噪声和气流穿过锅炉内部受热面产生的卡门涡旋噪声和湍流噪声产生，余热溴化锂机组向外辐射的噪声主要为本体向外辐射的宽频噪声及排气放空产生的高频噪声。锅炉本体噪声为80dB(A)，排气放空噪声在110dB(A)-120dB(A)之间。
各类水泵，燃气电站内主要有给水泵、凝结水泵和循环水泵，噪声值在75-85dB(A)之间，均布置在能源站内。
机力通风冷却塔噪声主要为顶部排风风扇和电机的噪声以及下部的淋水噪声。其中淋水噪声以中高频为主，能量主要集中在1000Hz-4000Hz频率范围内[3]。
变压器，燃气电站变压器噪声相对其他设备较低，1m远测得声压级为70dB(A)。主要是电磁噪声和风扇的空气动力噪声。该部分设置在地下能源站内。
3 噪声控制设计
3.1噪声源识别及厂界噪声测量
首先对厂界及周边敏感点采用声学照相机及声级计进行噪声源识别和背景噪声、厂界噪声及敏感点噪声的测量。由于该项目为新建项目，并且实行三同时制度，并且产业园内建筑环境要求，远高于产业园边界的要求，所以设计中，以达到敏感建筑的要求为准设计。此步骤为改造项目必不可少，在此列出以供设计参考[4]。声学照相机测试及效果如图2所示：
图2 声学照相机噪声源识别
3.2 建立噪声模型并进行预测分析
根据噪声源信息及产业园建筑的信息，建立产业园的建筑和噪声源模型，按照声源声功率级及建筑和周围环境的声学特性进行噪声模拟 (如果是改扩建项目，则需要通过厂界噪声的数据对模型进行校正) 。
图3 治理前噪声地图
采用预测软件计算整个产业园地面部分的噪声等级分布地图，并针对商业办公楼及产业园内各酒店进行绘制立体噪声等级地图。
3.3 噪声平衡計算
根据噪声源对敏感建筑物噪声贡献值和噪声限值进行平衡计算，确定每个声源所需的降噪量如表一所示：
表一 声源所需降噪量
3.4 噪声治理效果预测
根据计算结果，将计算所需的降噪量输入到噪声预测软件中进行模拟，计算噪声控制实施后各敏感建筑室外噪声声压级，如表二所示：
表二 敏感建筑噪声声压级
经过噪声模拟计算和成本分析，确定最优方案可以满足敏感建筑物的噪声标准，产业园区及CD座噪声声压级分布如图4 治理后噪声地图所示，整个厂区周边的噪声均得到了有效控制。
图 4 治理后噪声地图
4 噪声控制措施综述
燃气发电机组配置原厂隔声罩，保证隔声罩外1m处噪声值在85dB(A)以内；燃气发电机组安装一级排气消声器，预热溴化锂机组配置一级排气消声器，以确保综合有55dB(A)的降噪量；能源站内，所有门需要配置隔声门，隔声量不低于50dB(A)；能源站泄爆孔安装隔声板，隔声量不低于50dB(A)；能源站地下室内通风系统安装消声器和消声百叶，降噪量不低于54dB(A)；地下分布式能源站室内墙面铺设吸声体。冷却塔顶部采用排风消声器，电机采用小型隔声罩并选用消声百叶进行通风。底部选用进风消声器，进风消声器消声量为15dB，排风消声器消声量25dB(A)。给水泵，循环水泵等均在能源站内部，仅需要考虑能源站门窗的隔声量以及泵的通风散热即可[4]。
本文对分布式能源站的噪声控制的设计过程进行了简单的介绍，由于分布式能源站布置形式及采用机组不尽相同，站内噪声源也非常复杂，在此不能完整描述，仅提供以上设计过程以供参考。
[1] 发改能源[2011]2196,关于发展天然气分布式能源的指导意见[S]，2011.1
[2]GB 12348-2008,工业企业厂界环境噪声排放标准[S].
[3]马大猷，等 . 噪声与振动控制工程手册[M]. 北京：机械工业出版社，2002. 926-933.
[4] Philippe Lefebvre . noise survey & acoustic products design [R]. 里尔：IAC-SIM，2013. 5-32.
关键词：燃气发电机；余热溴化锂机；分布式能源站；噪声控制；声学仿真
中图分类号：G267 文献标识码：A
ANALYSIS OF A NOISE CONTROL PROJECT FOR
A DISTRIBUTED ENERGY STATION
Cao Wei
(IAC Dongguan Acoustics Equipment Company Limited, Dongguan523718, China)
Abstract: Distributed energy station has got widespread attention by community because of efficiency, environmental protection, safety, load shifting and good economic returns. The distributed energy station adjacent to the characteristics of electricity place, making noise standard become the key problems of environmental protection.. this paper briefly describes the industrial park distributed energy station project design of noise control process, through the analysis of noise sources, and establish the acoustic model for the simulation calculation. The acoustic design scheme is put forward in the end.
Key words: Gas turbine generators; Waste heat lithium bromide machine; Distributed energy station; Noise control; Acoustic simulation
0引言
天然气分布式能源站以天然气为原料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式[1]。因为与传统集中式供能方式相比，天然气分布式能源站具有对电网和天然气管网的双重削峰填谷的作用，不仅会增加能源供应的安全性，还具有清洁环保等特点，而受到国际的广泛应用。
某产业园建筑以办公、商业、酒店为主，具有较集中的冷、热、电、生活热水需求，所以建设天然气冷、热、电三联供的分布式能源站是最理想的选择。由于产业园内以高档商住和办公功能为主，所以对环境噪声要求非常严格。产业园响应国家的三同时政策，在设计阶段，已充分考虑分布式能源站的噪声危害，首先将主机构建于产业园地下，将辅助散热和冷却设备安置于办公楼CD座顶楼，并对噪声进行治理，防止噪声对周围环境的影响。本项目由2台GE JMS620燃气发电机组、余热溴化锂机组、直燃机和配套的散热冷却系统组成。本文对项目的噪声治理方案进行分析，可以作为同类型分布式能源站设计的参考。产业园布置如图1所示：
1噪声控制目标
产业园分布式能源站24小时连续运转，因此昼夜执行的噪声控制目标应按照夜间标准来执行，根据当地法规，夜间噪声不得高于50dB(A)。由于该分布式能源站位于产业园内，所以特要求酒店室内，夜间噪声不得高于35dB(A)，办公楼室内，夜间噪声不得超过40 dB(A) [2]。
图1 产业园布置图
A-G：商业办公楼 H、I：酒店
2分布式能源站噪声源分析
分布式能源站所有设备分两部分布置，一部分布置于地下内燃机室和直燃机室内，另一部分布置于CD座楼顶，下面分别予以介绍。
2.1分布式能源站地下部分噪声源
该项目燃气发电机组为2台颜巴赫的JMS620燃气发电机，单台额定出力3.3MW，噪声为宽频噪声，隔声罩外1m处测量，声压级为85dB(A)。其噪声可分为空气动力噪声、燃烧噪声、机械噪声、排气噪声和振动噪声。进、排气、排烟和散热器(CD座楼顶)引起的空气动力性噪声；机械噪声包括气缸内燃烧所形成的压力振动通过缸盖、机体向外辐射的燃烧噪声和活塞对缸套的撞击、配气机构、喷气系统等运动部件产生的撞击振动噪声 [3]。机组工作时，废气从排气门高速冲出，沿排气歧管，最后从尾管排入大气，形成排气噪声。其中排气噪声最大，往往比发动机主机噪声高15dB(A)左右，其次分别是燃烧噪声和机械噪声、散热器噪声、进气噪声。
余热溴化锂机组噪声主要由燃气发电机出口的排放噪声和气流穿过锅炉内部受热面产生的卡门涡旋噪声和湍流噪声产生，余热溴化锂机组向外辐射的噪声主要为本体向外辐射的宽频噪声及排气放空产生的高频噪声。锅炉本体噪声为80dB(A)，排气放空噪声在110dB(A)-120dB(A)之间。
各类水泵，燃气电站内主要有给水泵、凝结水泵和循环水泵，噪声值在75-85dB(A)之间，均布置在能源站内。
机力通风冷却塔噪声主要为顶部排风风扇和电机的噪声以及下部的淋水噪声。其中淋水噪声以中高频为主，能量主要集中在1000Hz-4000Hz频率范围内[3]。
变压器，燃气电站变压器噪声相对其他设备较低，1m远测得声压级为70dB(A)。主要是电磁噪声和风扇的空气动力噪声。该部分设置在地下能源站内。
3 噪声控制设计
3.1噪声源识别及厂界噪声测量
首先对厂界及周边敏感点采用声学照相机及声级计进行噪声源识别和背景噪声、厂界噪声及敏感点噪声的测量。由于该项目为新建项目，并且实行三同时制度，并且产业园内建筑环境要求，远高于产业园边界的要求，所以设计中，以达到敏感建筑的要求为准设计。此步骤为改造项目必不可少，在此列出以供设计参考[4]。声学照相机测试及效果如图2所示：
图2 声学照相机噪声源识别
3.2 建立噪声模型并进行预测分析
根据噪声源信息及产业园建筑的信息，建立产业园的建筑和噪声源模型，按照声源声功率级及建筑和周围环境的声学特性进行噪声模拟 (如果是改扩建项目，则需要通过厂界噪声的数据对模型进行校正) 。
图3 治理前噪声地图
采用预测软件计算整个产业园地面部分的噪声等级分布地图，并针对商业办公楼及产业园内各酒店进行绘制立体噪声等级地图。
3.3 噪声平衡計算
根据噪声源对敏感建筑物噪声贡献值和噪声限值进行平衡计算，确定每个声源所需的降噪量如表一所示：
表一 声源所需降噪量
3.4 噪声治理效果预测
根据计算结果，将计算所需的降噪量输入到噪声预测软件中进行模拟，计算噪声控制实施后各敏感建筑室外噪声声压级，如表二所示：
表二 敏感建筑噪声声压级
经过噪声模拟计算和成本分析，确定最优方案可以满足敏感建筑物的噪声标准，产业园区及CD座噪声声压级分布如图4 治理后噪声地图所示，整个厂区周边的噪声均得到了有效控制。
图 4 治理后噪声地图
4 噪声控制措施综述
燃气发电机组配置原厂隔声罩，保证隔声罩外1m处噪声值在85dB(A)以内；燃气发电机组安装一级排气消声器，预热溴化锂机组配置一级排气消声器，以确保综合有55dB(A)的降噪量；能源站内，所有门需要配置隔声门，隔声量不低于50dB(A)；能源站泄爆孔安装隔声板，隔声量不低于50dB(A)；能源站地下室内通风系统安装消声器和消声百叶，降噪量不低于54dB(A)；地下分布式能源站室内墙面铺设吸声体。冷却塔顶部采用排风消声器，电机采用小型隔声罩并选用消声百叶进行通风。底部选用进风消声器，进风消声器消声量为15dB，排风消声器消声量25dB(A)。给水泵，循环水泵等均在能源站内部，仅需要考虑能源站门窗的隔声量以及泵的通风散热即可[4]。
本文对分布式能源站的噪声控制的设计过程进行了简单的介绍，由于分布式能源站布置形式及采用机组不尽相同，站内噪声源也非常复杂，在此不能完整描述，仅提供以上设计过程以供参考。
[1] 发改能源[2011]2196,关于发展天然气分布式能源的指导意见[S]，2011.1
[2]GB 12348-2008,工业企业厂界环境噪声排放标准[S].
[3]马大猷，等 . 噪声与振动控制工程手册[M]. 北京：机械工业出版社，2002. 926-933.
[4] Philippe Lefebvre . noise survey & acoustic products design [R]. 里尔：IAC-SIM，2013. 5-32.