1 项目概况

某压缩空气储能电站拟建设1套非补燃式压缩空气储能发电系统，利用电网低谷电压缩运行8 h，在电网用电高峰期发电运行4 h。厂址周边环境如图1所示，由图1可知该电站厂址现状为农田，距离厂址最近的声环境保护目标(村庄)位于厂址东北方向330 m处。

图1厂址周边环境图

根据该电站环评批复要求，该电站厂界噪声执行GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》[4]的2类标准，即昼间不超过60 dB(A)，夜间不超过50 dB(A)；声环境保护目标执行GB 3096—2008《声环境质量标准》[5]的2类标准，即昼间60 dB(A)，夜间50 dB(A)，见表1所列。

表1电站噪声排放标准

目前厂区大部分高噪声设备为室内布置，但仍有压缩机进气口、压缩空气放空塔、透平低压排气塔、换热区管道、机械通风冷却塔等高噪声构筑物为室外布置，对厂界声环境产生较大影响，尤其是夜间压缩工况下对保护目标的噪声影响更为突出。因此，构建一套行之有效且经济可行的噪声治理方案有助于推进该电站的顺利验收和改善周边噪声环境。

2 噪声源分析

为明确降噪方案的实施重点，准确衡量降噪的预测效果，需要对全厂主要噪声源进行分析。根据该电站的工艺路线，可将该电站的主要噪声源划分为以下区域。

2.1 压缩机区域

压缩机区域的主要设备有压缩机组，其中重点噪声源有：压缩机本体噪声、压缩机进气口噪声、压缩机放空口噪声。压缩机本体设备噪声值为100 dB(A)～110 dB(A)；进气口和放空口为气流噪声，进气口处噪声值为90 dB(A)～110 dB(A)，放空口噪声值为115 dB(A)～125 dB(A)；噪声主要为中低频，噪声辐射能力强。

2.2 透平机区域

透平机区域的主要设备有透平发电机组，其中重点噪声源有：透平机噪声、发电机噪声、透平机末级低压排气噪声。透平机、发电机的本体噪声值为90 dB(A)～95 dB(A)，低压排气噪声值为100 dB(A)～110 dB(A)，噪声主要为中低频，噪声辐射能力强。

2.3 冷却塔区域

冷却塔区域布置有：机械通风冷却塔和循环水泵站，主要噪声源有：冷却塔淋水噪声、塔顶轴流风机噪声以及循环水泵噪声。其中，淋水噪声因其低频特性而衰减缓慢，是冷却塔区域噪声的主要组成部分。轴流风机在运行过程中会产生旋转噪声和涡流噪声，其中旋转噪声频谱主要呈现中低频特性，涡流噪声则以连续谱的形式出现，主要呈现中高频特性。冷却塔进风口噪声值为80 dB(A)～85 dB(A)，排风口噪声值约为85 dB(A)。循环水泵噪声值约为85 dB(A)，噪声呈中低频特性，衰减缓慢、传播距离远。

2.4 换热区

换热区噪声主要由空气管道传导的压缩机噪声、管道气动噪声、阀门噪声三部分叠加组成，其中压缩机噪声和阀门噪声权重较大，管道气动噪声权重较小。管道气动噪声为70 dB(A)～95 dB(A)，阀门噪声为85 dB(A)～120 dB(A)。

2.5 变压器区域

变压器区域的噪声主要由电磁噪声、空气动力性噪声及机械噪声组成。主变压器的声压级一般为70 dB(A)～75 dB(A)，辐射噪声主要集中在100 Hz～600 Hz频率的中低频段[6]。

3 噪声防治措施

该电站噪声治理的主要目标为厂界和声环境保护目标处的噪声达标，在此基础上兼顾厂内噪声对运行人员的职业健康影响。为达到降噪目标，本方案对上述高噪声区域开展针对性的降噪设计，方案的实施遵循“总平面布置优化—设备声源控制—区域重点防治”这一路线。

3.1 总平面布置优化

总平面布置优化作为降噪方案的初始环节，需在总平面设计阶段纳入考虑。电站总平面布置示意图如图2所示，通过合理的总平面布局，可以有效地将高噪声区域集中于厂区中心地带，利用距离衰减降低厂界处的噪声水平[7]，具体措施如下：

图2电站总平面布置示意图

1)该电站主厂房规划在厂区中部，可以确保主厂房噪声通过距离衰减减小对厂界的影响；

2)变压器布置在主厂房南侧，变压器产生的噪声在经过一定距离的自然衰减后，对厂界环境的影响相对较小；

3)机械通风冷却塔布置于厂区东北，在冷却塔进风口周边布置有水务综合楼等建筑，这些建筑物对进风口处的噪声起到了一定的屏蔽作用；

4)厂前区位于厂区东南角，距离换热区、机械通风冷却塔等主要噪声设备区较远，从而减少了主要噪声设备区运行时产生的噪声对办公区人员的干扰。

综上所述，通过优化总平面布置，有效降低了机组运行对厂界和人员的噪声影响。

3.2 设备声源控制

在确定总平面布置的前提下，通过实施设备噪声控制措施，进一步降低噪声源的产生。该电站在设备采购招标中，提出对设备噪声的要求，且要求供货商配置有效的隔声、消声装置。

3.2.1 压缩机声源控制

1)压缩机本体

压缩机设有厂家配套的隔声罩。通过采用多层复合隔声结构和内壁吸声处理，压缩机隔声罩的设计能够将设备外噪声值控制在85 dB(A)以内。

2)压缩机机组进气口

在压缩机机组进气口的管道内设置矩阵式消声器，设计消声量不低于30 dB(A)。

3)压缩机放空塔

压缩机放空管道通过放空消声塔排空，在放空塔内设置多层矩阵式和片式消声器[8]，能够有效降低高速放空气流产生的噪声，可确保放空塔出口噪声值不大于85 dB(A)。

3.2.2 透平机声源控制

1)透平机本体

透平机配备有厂家提供的隔声罩，确保透平外部1 m处噪声水平不超过85 dB(A)。

2)透平机低压排气

透平机设低压排气消声塔，消声塔内填充矩阵式消声器，排气噪声≤80 dB(A)。

3.2.3 机力通风冷却塔声源控制

本工程在厂区东北一字式布置3台机力通风冷却塔。冷却塔区域采用如下降噪措施：

1)冷却塔风机采用低噪声轴流风机及低噪声电机。冷却塔风机、电机均设计减振装置；

2)冷却塔进风口设计阵列式进风消声器，满足冷却塔进风口外1 m噪声≤60 dB(A);

3)冷却塔顶部设6 m高混凝土隔声围护，减少出风口和风机电机的噪声传播。

3.2.4 变压器声源控制

本项目在采购时选用低噪声变压器，主变噪声小于75 dB(A)。

3.3 区域重点防治

在实施了有效的设备声源控制措施之后，对于设备密集布置的区域，噪声源的叠加效应仍可能导致该区域的噪声水平过高。因此，对于噪声源高度集中的重点区域，必须采取针对性的防治措施。

3.3.1 主厂房噪声防治

主厂房是高噪声设备集中的区域，主厂房的建筑隔声在噪声传播过程中的控制至关重要。主厂房将采取以下降噪措施：

1)厂房采用轻质复合吸隔声墙体板，压型钢板吸隔声板复合降噪墙板系统安装后隔声量不低于35 dB(A);

2)主厂房通风口配置了消声型通风百叶窗，其结构从室外至室内气流方向依次为：铝合金防雨叶片、折板式消声器、铝合金调节叶片以及百叶风口，确保消音量达到20 dB(A);

3)主厂房顶部设消声型屋顶风机，风机外壳、出风口均设置吸声材料，消音量≥20 dB(A)。

3.3.2 换热区噪声防治

换热区的噪声源主要有空气管道和防喘阀、放空阀等阀门，以上声源同时与压缩机放空塔和进气口的噪声叠加，区域内声压级为90 dB(A)～110 dB(A)，对西侧和北侧厂界以及运行人员的职业健康均有较大影响。

换热区管道和设备布置复杂，声源众多且高度差异较大，噪声源强度高，因此成为压缩空气储能发电项目噪声治理的重难点，仅依靠设置声屏障难以满足噪声达标的需求。为了实现更好的降噪效果，拟对厂内高噪声管道及阀门采用阻尼隔声包裹，管道及阀门包裹的设计隔声量不小于25 dB(A)。具体思路如下：

1)根据《噪声与振动控制工程手册》[9]中管道和弯头噪声源强计算公式7.4-17、7.4-18，结合管道管径、流速等参数分别计算出全厂空气管道的气动噪声源强。

直管道气流再生噪声为：

式中：LWC为直风管的比声功率级，一般取10 dB;v为管内气流速度，m/s;S为管道断面积，m2。

弯头气流再生噪声：

式中：LWC为弯头的比声功率级，d B，其值可通过《噪声与振动控制工程手册》图7.4-12查得；f下为倍频程频带的下限频率，Hz, f为倍频程频带的中心频率，Hz;de为圆弯头直径，m;v为气流速度，m/s。

2)根据理论计算的气动噪声源强和管道布置，考虑与压缩侧和膨胀侧的噪声叠加，确定包裹管道清单见表2所列。以下管道设置隔声包裹后，声压级为70 dB(A)～85 dB(A)。

表2换热区高噪声管道包裹清单

3.3.3 其他区域噪声防治

循环水泵、空压机等噪声设备均室内布置，建筑采用钢筋混凝土结构，计权隔声量约44 dB(A)。采用隔声门、隔声窗，隔声量不小于35 dB(A)。

3.3.4 厂界噪声防治

在落实上述措施的基础上，为实现厂界噪声达标可采取以下两种方案：

1)方案一：在西侧和北侧厂界围墙内设置8 m高声屏障；

2)方案二：在换热区的西侧和北侧道路内设置15 m高声屏障。

两种方案从施工难度、工程造价、检修维护便利性和整体美观性等方面的比较结果见表3所列。

表3厂界噪声防治方案比选表

由表3可知，在满足厂界噪声达标的基础上，方案一的投资费用更低，施工难度更小，且运营期不影响换热区设备检修和消防，因此方案一为推荐方案。

该方案在西侧和北侧厂界围墙内设置8 m高的声屏障，用于阻挡换热区管路及压缩机进气、放空噪声。声屏障板的结构形式采用2.0 mm镀锌板背板+100 mm厚度48 kg/m3玻璃棉+平纹无碱憎水玻璃丝布+1.0 mm压型铝穿孔板护面板，骨架采用1.5 mm镀锌板制作。声屏障计权隔声量≥30 dB(A)。

综上所述，全厂采取的主要降噪措施有：压缩机进气口设消声器、放空管道设消声塔，机械通风冷却塔进风口设消声器、顶部设隔声围护，主厂房设隔声墙体和通风消声器，换热区高噪声管道设阻尼隔声包裹，厂界设声屏障。具体措施及对应区域详如图3所示。

图3该电站主要降噪措施示意图

4 SoundPLAN软件模拟

本研究采用SoundPLAN8.2软件对前述降噪方案进行了效果评估。首先，在软件中对厂区的主要建筑物进行三维建模，随后输入主要噪声源的源强数据，选取预测点和预测平面，最终输出噪声预测结果。

4.1 噪声源输入

基于现有同类型机组的设备噪声实测数据及制造商提供的技术资料，结合前述降噪措施，可对各噪声源在采取降噪措施前后的声源强度进行估算。将设备采取降噪措施后的声源强度作为SoundPLAN8.2模型的输入参数。本次软件模拟所采用的主要设备声源输入值及其声源输入形式详见表4所列。

表4主要设备声源输入值

4.2 噪声预测结果

将上述声源输入软件模型，并在东、南、西、北厂界围墙外1m、距离地面1.2 m处各设置测点N1～N4，在距离厂址最近的声环境保护目标处设置测点N5，在换热区噪声源密集处(消音塔、气液分离器和管道之间)设置测点N6。等声级图的计算面高度设为1.2 m。

计算输出的厂区50 dB(A)等声级图如图4所示，计算输出的各测点的噪声贡献值见表5所列(由于该项目环评报告未提供厂址噪声现状值，本文暂按贡献值进行分析)。由图表可知，该电站投运后厂界外1 m、距离地面高度1.2 m处的噪声可控制在50 dB(A)以下，能满足GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》2类标准要求；声环境保护目标N5处的噪声贡献值满足GB 3096—2008《声环境质量标准》2类要求；厂内测点N6处的噪声值满足GBZ 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》[10]中噪声限值不大于85 dB(A)的要求。

图4厂区50 dB(A)等声级图

表5噪声测点贡献值预测结果

综上所述，在采取降噪措施后该电站各厂界噪声均达GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》2类标准要求，声环境保护目标处的噪声符合GB 3096—2008《声环境质量标准》2类标准要求；同时厂内噪声可满足职业卫生的限值要求，厂区内噪声对运行人员的职业健康影响在可接受范围内。

5 结语

本文以某压缩空气储能电站为例，详细分析了压缩空气储能发电项目中主要噪声源分布及噪声源特性，提出一套针对压缩空气储能发电项目的噪声治理思路和典型降噪举措，系统阐述了“总平面布置优化—设备声源控制—区域重点防治”的噪声控制思路和详细措施，并利用SoundPLAN软件模拟预测了噪声控制措施实施后的预期效果。为压缩空气储能发电项目噪声治理方案的设计提供理论支持和指导。

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