冷却塔是燃机电厂冷却系统的主要设备之一，是维持汽轮机出口背压，并使热力系统实现朗肯循环，直接影响着机组和电厂的热经济性和运行可靠性^［2］。燃机电厂常用的机械通风冷却塔是双面进风机械通风冷却塔，其结构如图1所示，冷却水经配水管送入配水系统，依次通过配水区、填料区和雨区与空气进行换热，经过雨区后落入塔底的集水池中完成换热过程。塔顶出风口处设置了风机，风机由电机驱动。

图  1  机械通风冷却塔结构示意图

Figure 1.  Structural diagram of the mechanical ventilation cooling tower

机械通风冷却塔群噪声由以下几部分组成：

1）顶部轴流风机产生的空气动力性噪声，主要由旋转噪声和涡流噪声组成，分为进风噪声和排风噪声两部分，其中排风噪声通过顶部风口直接向外传播，进风噪声则透过填料层向下传播，并最终通过进风口向外传播；在风机风筒出风口45 °方向1 m处的噪声水平为85～88 dB（A）。

2）淋水噪声：此部分噪声由水的势能撞击冷却塔中的填料和集水池产生，在进风口外1 m处的噪声水平为88～90 dB（A）^［2-5］。

3）电机、传动部件及减速箱等产生的机械噪声。

4）由风机、电机及减速机引起冷却塔塔壁及顶部平台振动，产生固体传声噪声。

机械通风冷却塔群噪声分为进风口噪声和排风口噪声两部分，其中进风口噪声以淋水噪声为主，属于中高频噪声；排风口噪声为大型轴流风机噪声，主要是由于冷却塔巨大的叶片所产生，低频噪声成份较为严重，且由于其位于高处，因此传播距离远。在冷却塔排风口风机噪声和进风口淋水噪声由于声源体积大、噪声源强大，是燃机电厂噪声治理的重中之重。

东莞某燃机电厂一期两套M701F4燃机热电联产工程共设置了10座机械通风冷却塔，每5座一组，两组平行放置，进风形式为双侧进风。冷却塔群布置于一期厂区东北侧，最东侧距离东厂界19 m，东厂界采用2 m高砖围墙。冷却塔群紧靠东侧厂界，其噪声对东侧厂界影响最大，因而在建立模型及模拟范围时，仅对该区域进行建模和模拟分析，冷却塔群进风口按85 dB（A）的体源，排风口按85 dB（A）的面源进行设定，并在厂内和厂外各设置了3个高度为1.5 m的接收点，建立的模型见图2。

图  2  冷却塔群模拟模型

Figure 2.  Simulation model of cooling tower groups

不采取任何降噪措施的情况下，东莞某燃机电厂一期双排冷却塔群模拟结果如图3所示。以下模拟结果均只考虑了冷却塔群噪声源的噪声贡献值，未考虑背景噪声及周边环境的现状影响。

图  3  机械通风冷却塔群噪声模拟效果图

Figure 3.  Noise simulation effect diagram of mechanical ventilation cooling tower groups

各接收点噪声值如表1所示。

可见，两组冷却塔噪声的叠加使得冷却塔群部分区域噪声强度加大，噪声影响的范围扩大，相比单排冷却塔的治理难度更高。

针对冷却塔群进、排风噪声，常用的噪声治理设施主要有消声器和隔声屏障。

消声器是一种既能使噪声得到有效的衰减又能保证气流正常通过的一种设备，如果消声器仅能满足消声要求，而不能满足设备工艺要求，该消声器的设计是失败的。

工程上最常用的消声器类型为阻性片式消声器，它具有性能稳定、设计计算可靠、综合性价比高等优点。片式消声器沿气流方向消声导流片长度为1～3 m，单片厚度为100 mm、150 mm以及200 mm，冷却塔用片式消声器实质上是按照一定间距敷设于冷却塔周围的消声导流片^［6-7］。

阵列式消声器是在片式消声器基础上发展而来的新型消声器，在原理上两者都属于典型的阻性消声器。阵列式消声器由消声柱及固定框架结构组成。消声柱由入口导流端、中间吸声段及出口导流端组成^［8-9］，消声单元尺寸通常为200 ×200 mm至300×300 mm，消声单元两端设有圆弧形导流罩，消声单元由铝合金穿孔板+离心玻璃棉组成。

阻性消声器的消声量与消声器的湿周周长P成正比，与消声器截面的同流面积S成反比。在任意尺寸条件下，如果要保持相同的流通比，阵列式结构的消声体的单元厚度恒大于片式结构的消声片，通道宽度恒小于片式结构的片间距，因此，采用阵列式结构，消声的频率范围比片式结构更宽，低频更低，高频更高；只要流通比不大于75%，其吸声周长恒大于片式结构，因此，在任何频率，其消声量都大于片式结构，价格也略高于片式消声器。

声屏障的作用是阻挡直达声的传播，隔离透射声，并使绕射声有足够的衰减。当声波撞击到声屏障的壁面上时，会在声屏障边缘产生绕射现象，而在屏障背后形成“声影区”。

工程上常用的隔声屏障是玻璃纤维棉金属结构，由镀锌钢板+玻璃棉板（玻璃丝布包裹）+鱼鳞铝合金孔板组成^［10-11］。

根据工程总平面布置方案以及厂界噪声标准的要求不同，双排冷却塔群可采取以下3种噪声治理方案。

1）进风口设置进风消声器，设计消声量大于15 dB（A），消声器长度1.5 m，双侧总阻力损失＜30 Pa，可采用片式或阵列式消声器，如图4所示。

图  4  机械通风冷却塔群降噪装置示意图

Figure 4.  Schematic diagram of noise control device of mechanical ventilation cooling tower groups

2）排风口设置排风消声器，设计消声量大于20 dB（A），消声器高度2 m，阻力损失＜20 Pa，可采用片式或阵列式消声器，如图4所示。

为保证极限温度下，冷却塔群正常运行，消声片设计为可推拉、可拆卸型。冷却塔群塔体本身和进排风消声器外轮廓的维护结构采用混凝土结构，保证其具有足够的隔声量，满足冷却塔群整体降噪要求。

机械通风冷却塔群采用进、排气消声器的降噪方式，冷却塔进、排风口需要预留检修通道以供检修，风通过消声器时速度前后不一样，检修通道可以起到风混合作用，为了避免检修通道漏声，检修通道需要具备隔声作用，建议选用隔声板组装成阻抗通道^［12-14］。

主要工程量：进风消声器20套共3 326 m³，消声器支撑钢结构180 t；排风消声器10套共7 612 m³，消声器固定钢结构168 t。

实施方案1后的降噪效果见图5，各接收点噪声值见表2。与降噪前相比，厂内及厂界的噪声值均有了很大的降低，中电投横琴岛多联供燃气能源站项目冷却塔采用此降噪方案，降噪效果明显，可满足厂界达到2类标准的要求。

图  5  实施方案1降噪措施后的模拟效果

Figure 5.  Simulation effect after implementing scheme 1 noise control measures

方案优点：降噪效果优，不仅厂内噪声环境有很大改善，厂界可达到2类标准的夜间限置50 dB（A）的要求。

方案缺点：投资及运行费用高，降噪设施阻力大，增加冷却塔风机电耗较多，对冷却塔运行影响较大。

1）双排冷却塔群外侧进风口设置进风消声器，设计消声量大于20 dB（A），消声器长度2 m，阻力损失＜20 Pa，可采用片式或阵列式消声器。塔内侧进风口不设置消声器。

2）双排冷却塔群端部设置消声阻隔，采用消声器墙进行阻隔，高度不低于冷却塔进风消声器高度，设计消声量大于20 dB（A），消声器厚度2 m。

3）双排冷却塔群顶部排风口不设置排风消声器，采用砖墙或隔声屏障板进行围蔽，围蔽高度高出风机最高点3 m以上。

塔顶可采用200 mm厚加气块砖墙进行围蔽，平均隔声量为43.2 dB^［4］，隔声量满足要求。也可采用隔声屏障墙体进行围蔽隔声，隔声屏障设计计权隔声量R_w≥30 dB，吸声系数≥0.80，隔声屏障采用轻质金属复合隔声屏做法，即：1.2 mm镀锌钢板+100 mm厚32 kg/m³玻璃棉板（玻璃丝布包裹）+0.8 mm鱼鳞铝合金孔板。但由于隔声屏障的金属外板颜色与冷却塔塔体混凝土颜色很难做到一致，采用隔声屏障围蔽塔体外观上下会略有区别，在无特殊要求的情况下，建议采用砖墙围蔽，将塔顶围蔽与冷却塔做成一体。

主要工程量：进风消声器10套共2 218 m³，两塔端部消声器390 m³，消声器支撑钢结构130 t；塔顶围蔽隔声屏障板或砖墙3 616 m²，隔声屏障钢结构277 t（砖墙围蔽采用钢筋混凝土结构）。

实施方案2后的降噪效果见图6，各接收点噪声值见表3。与降噪前相比，厂内冷却塔外侧及厂界的噪声值均有了很大的降低，但冷却塔之间区域噪声环境与降噪前一致，珠海市钰海天然气热电联产工程项目冷却塔采用此降噪方案，满足厂界达到3类标准的要求。

图  6  实施方案2降噪措施后的模拟效果

Figure 6.  Simulation effect after implementing scheme 2 noise control measures

方案优点：厂内及厂界区域降噪效果好，投资较低，阻力较小。

方案缺点：因排风口未设置消声器，上部围蔽将声音阻隔抬高，可能造成距厂界一定距离外的区域噪声超标，厂外有噪声敏感的居民点时谨慎采用。

1）双排冷却塔群进风口不设置进风消声器。

2）排风口设置排风消声器，设计消声量大于20 dB（A），消声器高度2 m，阻力损失＜20 Pa。

3）靠近冷却塔厂界设置7 m高隔声屏障，2 m以下采用砖墙，2 m以上采用隔声屏障，隔声屏障形式同方案2。

主要工程量：排风消声器10套共7 612 m³，消声器固定钢结构168 t；隔声屏障2 415 m²，隔声屏障钢结构185 t。

但由于隔声屏障长度很大，对厂区整体景观会造成较大影响，在隔声屏障附近会造成一定的压抑感。为减少长距离隔声屏障造成的压迫感，隔声屏障的中间位置可设计为透明结构，同时在涂装上进行适当的美化设计，如采用与周边环境融合较好的浅色系列外观，可使隔声屏障能更好地融合到整体景观内。

实施方案3后的降噪效果见图7，各接收点噪声值见表4。与降噪前相比，厂界的噪声值有降低，但厂内噪声环境与未采取降噪措施基本一致，没有得到有效改善，但厂界可满足达标要求，不会出现厂界外一定距离后又超标的情况，适合厂外有敏感点的项目。华能东莞燃机电厂一期项目冷却塔采用此降噪方案，实测厂界噪声值为50 dB（A）。

图  7  实施方案3降噪措施后的模拟效果

Figure 7.  Simulation effect after implementing scheme 3 noise control measures

方案优点：投资较低，不增加占地，阻力较小。

方案缺点：厂内噪声环境较差，厂界高屏障景观较差，运行一段时间后受到冷却塔水汽影响，塔顶降噪设施可能出现腐蚀情况。

从模拟结果来看，以上3种方案均能起到不错的降噪效果，若项目厂界标准要求达到2类以上，建议采用方案1；若厂界标准要求仅需达到3类及以下，建议选用方案2或方案3。

随着人们环保意识提高，燃机电厂的噪声污染问题日益受到重视，针对燃机电厂最大的噪声群冷却塔群采用不同的降噪方式，既与项目所在地区声环境质量要求、项目周边环境敏感性有关，也与项目投资及景观要求等项目实际情况息息相关，本文提出了几种降噪方案并分析其优缺点，供同类型项目降噪设计参考。