从物理角度看,噪声是由声源作无规则和非周期性振动产生的声音。从环境保护角度看,是指那些人们不需要的、令人厌恶的或对人类生活和工作有妨碍的声音。噪声不仅有其客观的物理特性,还依赖主观感觉的评定。而人们常说的工业噪声主要来自生产和各种工作过程中机械振动、摩擦、撞击以及气流扰动而产生的声音。城市中各种工厂的生产运转以及市政和建筑施工所造成的噪声振动,其影响虽然不及交通运输噪声广,但局部地区的污染却比交通运输严重得多。因此,这些噪声振动对周围环境的影响也应予重视[1, 2]。川西北气矿甲醇厂以构建环境友好型企业为目标,利用新技术、新方法对厂界噪声在2006年4月进行了立项治理。
中国石油西南油气田公司川西北气矿甲醇厂位于江油市城区东北方向,距城区6 km~7 km。厂区东面丘陵山丘上有一排一至二层高的农户住宅,是甲醇厂主要噪声敏感点区域,南侧为丘陵土山,西临农田, 北面紧邻江油至剑门关二级公路。
(1) 甲醇厂主要噪声源集中于生产装置区,且已形成混响区。其主要噪声源为生产装置管路中高速气流和两相管路所引起的管道振动噪声、节流阀、分离器、引风机、压缩机、驰放气等生产装置(主要噪声源位置见图 1所示)。其中CO2压缩装置噪声直接导致厂大门至厂东面厂界和敏感点噪声超标。燃料气过滤器、造气鼓风机、烟气回收二氧化碳鼓风机、冷却塔产生的噪声导致西北面对应厂界噪声超标。受厂生产装置噪声的影响,厂东面厂界、冷却塔对面南面厂界、北面厂界均超过《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-2008)中的Ⅲ类标准。敏感点(图 1中“△”所示处)环境噪声夜间超过《城市区域环境噪声标准》(GB3096-2008)中的Ⅲ类标准、昼间部分区域略超过上述标准。
(2) 扩能技改后新增的主要声污染源为8个变压吸附塔高压气流噪声,其噪声在85 dB(A)~100 dB(A)。
在不影响生产的条件下,能否对部分产生噪声的工艺设备和工艺路线进行改造,如选用降噪性节流阀和对管路中的高速气体进行分级减压等,以降低其噪声。甲醇厂主要噪声源为生产装置管路中高速气流冲刷管壁和两相管路所引起的管道振动噪声,且已形成混响区。即使对某些噪声源进行工艺改造降噪,也不会对整个生产厂区声环境产生较大影响。而驰放气节流阀PV-1406、燃料气节流阀PV-1206本身产生的噪声分别为: 83.2 dB(A)、79.6 dB(A),而生产装置噪声在85 dB(A)~100 dB(A),节流阀噪声值相对并不算太大。并且节流阀非常昂贵(每只约20万元),为降噪更改其型号没有必要。对鼓风机噪声从噪声源来治理目前尚没有根本性的方法。从工艺降噪角度来看,最有意义的便是对燃料气分离器的处理,如为避免气流垂直混合,在管道配置上可采用支管倾斜45度的方式降低混合气扰动噪声; 对进入分离器的气流进行消声处理等措施。而这些降噪的想法要应用于实际生产,还要经过许多实验过程,并且都要在停工情况下才能进行,所以在工况下采取工艺降噪暂不考虑。
声屏障是一种设于声源和被保护地区(或噪声敏感点)之间的声学屏障板,它是降低噪声对被保护区域局部环境污染的重要措施之一,当噪声源发出的声波遇到声屏障时,它将沿着四条路径传播(见图 2):一部分越过声屏障顶端绕射到达受声点; 一部分穿透声屏障到达受声点; 一部分在声屏障壁面上产生反射; 另外还有一部分声波被声屏障吸收; 声屏障的插入损失主要取决于声源发出的声波沿这四条路径传播的声能分配[3]。
当噪声遇到声屏障后,只有部分声能越过声屏障达到它的背面,在其背面形成声影区,声屏障设计的基本原则是应使受声点(噪声敏感点)处于声影区内,使声屏障能够挡住声源的直达声,吸收或反射大部分声能,使透射和绕射声能尽量减少,从而满足有效、安全、经济、美观的原则; 且声屏障的安装在生产情况下同样能进行。
根据甲醇厂的声源位置、产生噪声对周边的影响以及吸声罩和吸声屏障插入损失的计算,选择安装了声屏障A(声屏障A位于甲醇厂扩能技改后新增的8个变压吸附塔旁,呈L形布置),目的是控制装置区噪声向甲醇厂办公区传递,改善甲醇厂办公区、东北面厂界和敏感点、西北面1号门附近厂界和敏感点声环境。声屏障B(包括B1、B2、B3三部分,其中声屏障B1位于开工锅炉与压缩机之间,与位于压缩机房后侧的声屏障B3呈Γ形布置; 声屏障B2位于压缩机房东墙)设置于甲醇厂扩能工程新增的CO2压缩机房旁和整个装置区东北侧。CO2压缩机产生的噪声高达102 dB(A),且厂房也未封闭,该处产生的噪声对东北侧厂界和敏感点影响很大,设置声屏障B控制CO2压缩机产生的噪声向东北面厂界和敏感点传递以改善甲醇厂东北面厂界和敏感点声环境。声屏障C设置于装置区西北面主控及变配电房和机修顶部,并连成一整体,这样既满足噪声控制技术要求,又不影响装置区的操作和交通,而且利用已有建筑物,减少吸声屏体体面积,降低造价。声屏障E安装于新增凉水塔正对面,新增凉水塔水流产生的噪声达92.7 dB(A),声屏障能吸收凉水塔水流产生噪声的部分声能,并控制噪声的传播路径,声屏障E与声屏障C连成一整体既美观又降噪,达到降低厂界南北面噪声的效果。
对主要声源设备,安装了围住造气鼓风机的吸声罩A',根据鼓风机进气口的进气量还安装一消声器,设置门和部分活动屏体,便于设备维护和检修。安装了围着烟气回收二氧化碳鼓风机吸声罩B'; 吸声罩D1'罩住燃料气过滤器; 吸声罩D2'围住循环气分离器。图 1标注了相应的吸声罩和吸声屏的安装位置。
甲醇厂通过实施噪声治理,厂界噪声有了明显的改善,治理前后噪声监测数据对比见表 1(监测点对应的布点位置见图 1)。从表 1可看出:通过安装噪声屏和吸声罩,甲醇厂的厂界噪声有了明显改善,厂界噪声已达到GB 12348-2008《工业企业厂界噪声排放标准》Ⅲ类[5]。
综上所述,川西北气矿甲醇厂通过对厂界噪声的治理,达到了降噪的目的,同时也为其它化工厂厂界噪声降噪治理积累了一定的基础数据。
在整个降噪的措施中,我们也看到,有的地方噪声削减结果并不是那么理想,因此噪声治理还需深化,例如,在厂东侧面由于在厂区安装了B1隔音屏(隔音屏西面有来至压缩机穿过的噪声,东面有开工锅炉产生的噪声),导致其东侧面厂界的噪声并没有降低,故在2008年又添加了一噪声屏,从而使厂东侧的敏感点噪声达到国家标准。另外,装置中调节阀(PV-1406)在运行时,由于要将4.6 MPa气流降到0.25 MPa,其声音也较大,如果能降噪处理,也会给整个厂区带来更好的环境。