大型煤气化（IGCC）发电厂空分系统噪声控制工程

聂美园

（上海新华净环保工程有限公司，上海 200438）

1 项目概况

煤气化发电厂是将洁净的煤气化技术与高效的燃气—蒸汽联合循环发电系统结合起来，即整体煤气化联合循环（Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC），可实现煤的高效利用和污染物接近零排放的洁净效果，其既有高发电效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。IGCC技术融合化工和电力两大行业，具有发电效率高、环保性能好、二氧化碳处理相对成本较低等突出特点，是目前国际上被验证的、能够工业化的、最洁净、最具发展前景的高效燃煤发电技术。

位于天津滨海新区的华能天津IGCC示范电站是中国第一座、世界第六座大型IGCC示范电站，是我国首座拥有完全自主知识产权的250MW级IGCC电站，被列为国家洁净煤发电示范工程，成为我国认真履行大国责任、积极应对气候变化的重要窗口，受到国内外各界的广泛关注。

煤气化发电厂是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统，融合了化工和电力两大行业技术特点，电厂系统主要包括空分、煤气化、合成气净化、燃气—蒸汽联合循环发电等主要系统。空分系统是煤气化系统的重要组成部分，系统运行时设备和管道产生强烈的噪声，严重影响工作人员的职业健康并造成环境噪声排放。本文主要介绍该电厂的空分系统噪声源特征、噪声控制的措施及其效果。

该电站的系统原理见图1。

图1 天津华能IGCC示范电站系统原理图

2 空分系统噪声源特征

空分系统由空压机、氮气压缩机、增压机冷却器及管道系统等组成，空气在空分系统中通过压缩、膨胀降温、蒸馏等过程被分离成合格的氧气和氮气，再被输送到煤气化炉。

在空分厂房内8m平台安装2台空气压缩机，厂房地面1层有1台氮气压缩机，并有大量配套设备和相连接的管道。压缩机运行时，内部会产生的很高压力以及设备在运行时产生的冲击与振动，都会产生强烈的噪声。空分厂房的噪声实测数据见下表。

空分系统噪声实测数据

空分厂房室内的设备噪声频谱见图2～图6。从噪声频谱曲线可看出，压缩机噪声频谱以中高频为主，噪声主要集中在1000至4000Hz，峰值频率为4000Hz。压缩机电机噪声也以中高频为主，噪声频率集中在250至4000Hz，峰值频率为1000Hz。管道噪声峰值频率也为1000Hz。

图2 氮气压缩机噪声频谱曲线

图3 空气压缩机噪声频谱曲线

图4 空气压缩机电机噪声频谱曲线

图5 空气压缩机入口空气管道噪声频谱曲线

图6 三级疏水器噪声频谱曲线

空分系统还包含进气过滤系统、排气放空系统，其中的排气放空系统运行时，噪声声压级可达到120dB（A），并存在强烈的低频噪声，噪声污染非常严重。图7为空分车间设备现场。

图7 空分车间设备现场

3 噪声控制设计与措施

空分系统噪声控制包括进气系统、排气放空、管道隔声包扎、机房降噪等。

3.1 进气空气过滤器

压缩机进气空气过滤器位于机房外，进气管道与机房内的压缩机相连，压缩机强烈的噪声从管道向外泄露。

空压机的进气量为25.3万Nm3/h，进气压力97kPa、进气温度为26.5℃、转速为4560r/min、功率为20 570kW。

空气过滤器安装在空分厂房的北侧，与空分厂房相距约3.8m，与东厂界相距90m。空气过滤器类似于一个钢结构的构筑物，底层架空，二层和三层的下半部分是敞开的，上半部分是封闭的，内部填有过滤材料。室外的空气从下往上经过空气过滤器后通过管道进入空压机。图8为进气空气过滤器现场。

图8 空分车间进气过滤器

空气过滤器地面处的噪声级在105～107dB（A），楼梯三层处的噪声级高达112dB（A）。空气过滤器是露天安装的，因此其噪声基本无遮挡地往外传播。由于空气过滤器上部的噪声较高，其传播影响的范围也更大。

噪声控制设计在进气过滤器外设置大隔声间，将过滤器及相连管道整体罩在隔声间内，在隔声间上设置进风消声器，同时隔声间内部进行吸声处理，可同时满足降噪与低阻力通风的要求。

3.2 排气放空

排气放空管排气量标准状态下为26万m3/h，排口管道直径为1.0m，排气时噪声声功率级可达到120dB（A），对邻近的办公楼及全厂区的影响严重。

排气放空消声器采用“多级节流+小孔喷注+阻性”复合式，有效外形尺寸为φ4000mm×4500mm，设计综合消声量达到35dB（A）以上，同时将噪声峰值移频至1600Hz以上，使得噪声更易衰减。图9为排气放空消声器构造示意图。图10为竣工后的排气放空消声器与进气过滤器隔声间现场。

图9 排气放空消声器构造示意图

图10 竣工后的排气放空消声器与进气过滤器隔声间

3.3 管道与阀门降噪

空压机房内存在大量管道和阀门，管道内部通过的高压高速气流，会产生强烈刺耳的气流噪声，其噪声声压级可达102～107dB（A）。由于管道和阀门数量众多，因此在室内产生极严重的噪声影响。

管道噪声控制采用阻尼隔声包扎的做法，即在原管道外采用阻燃阻尼隔声毡+玻璃棉+铝板的复合构造，可降低管道高频噪声15～20dB（A），使空分车间内的噪声得到了显著改善。图11为管道阻尼隔声包扎和阀门隔声罩实施后现场。

图11 管道阻尼隔声包扎与阀门隔声罩

3.4 厂房隔声与通风消声

空分厂房的墙体为300mm厚的普通混凝土小型空心砌块，其隔声量大于45dB（A），屋顶采用的是多层复合结构，因此厂房内的噪声主要是通过门、窗和屋顶通风器向外传播的，实测窗外的噪声级约达96dB（A）。

噪声控制设计要求空压机房所有的门窗都采用隔声窗，计权隔声量Rw≥35dB（A），降低噪声对外的传播。由于室内设备的散热量非常大，因此在厂房上设置多台轴流风机和风机排风消声器，通过机械通风确保室内散热，消声器的消声量≥30dB（A）。

4 结语

采取综合降噪措施后，空分车间的室内噪声得到显著改善，厂界的环境噪声也得到了有效控制，满足了厂界噪声排放标准。排气放空管安装排气放空消声器后，排放的噪声从原噪声声压级约120dB（A）降低到噪声声压级约90dB（A），且低频噪声基本被消除，排放噪声以高频噪声为主，影响范围和强度极大降低。

天津华能煤气化电站示范工程是我国第一座煤气化（IGCC）发电厂，示范工程对煤炭和电力工业绿色可持续发展具有深远的意义，IGCC技术具有远大的发展前景。空分系统是IGCC电厂重要的组织部分，也是IGCC电厂所独有的系统，因此该项目噪声控制工程对其他同类型的项目也具有借鉴意义，有助于我国IGCC技术的发展和应用。