高层建筑备用柴油发电机房的降噪及尾气除尘
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摘要：目前，备用柴油发电机越来越多地被用于高层建筑中。同时，随着国家环保法规的日益完善和严格，也对高层建筑中备用柴油发电机房提出了更高的环保要求。文章以一工程实例为基础，探讨了高层建筑备用柴油发电机房降噪及尾气除尘的一般方法。
关键词：高层建筑；备用发电机；机房降噪；尾气除尘
中图分类号：TB535 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2009)13-0094-02
目前，备用柴油发电机越来越多的被使用在高层建筑中，这是由于高层建筑中有消防水泵、防排烟设施、消防电梯、应急照明等消防用电，按照《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)9.1.1条规定，一类高层建筑应按一级负荷要求供电，即应有两个回路供电，以提高供电的可靠性。由于高层建筑一般都位于城市中心区，根据相关的法律法规，备用发电机房的噪音必须达到相关环保标准。
一、工程概述
广州某商住楼地下负一层设一功率为528Kw的柴油发电机组组成应急备用电源，以保证在市电中断时应急设备用电。按照当地环保要求，须对柴油发电机组产生的噪声及尾气进行综合治理，使其达标。该项目噪声执行《城市区域环境噪声标准》(GB3096-93)的二类区标准(即昼间≤60dB(A))。烟色执行广东省地方标准《大气污染物排放限值》(DB44／27-2001)一级标准，即烟色浓度为林格曼0～1级。平面布置图如图1所示：
二、噪声源分析
本项目采用的备用柴油发电机为大宇DW600型发电机组，额定功率528Kw,设备设计距1米处噪声103dB(A)，距7米处排气噪声IOSaB(A)。柴油发电机组主要是由柴油机和交流同步发电机组合成。柴油机与发电机的轴间采用直接联结方式，柴油机的飞轮通过联轴器直接驱动发电机的转子旋转。其噪声源均是由柴油机产生的，包括以下几个方面：
(一)排气噪声
柴油机的排气噪声是机组的最主要的噪声源。其噪声级一般均在100dB(A)(A)以上，并通过排烟口直接污染周围环境，它还伴随着高温气体。排气噪声是由气体受气缸活塞运动时产生的周期性脉动噪声和高速气流经排气口喷出后形成的喷注噪声复合而成。前者具有明显的低频特性，中、高频也达到相当程度；后者具有连续宽频带频谱特性，其噪声级比前者大得多。排气噪声级随柴油机功率和转速的增加而提高，而随转速的增值更大。对于高层建筑，目前，均要求将备用发电机排气口引至楼顶，其长度一般都在几十米以上。
(二)冷却风机噪声
目前，大部分柴油发电机组的冷却方式为闭式水冷，机组备有冷却风扇，装在柴油机前端。风扇噪声由旋转噪声和湍流噪声构成旋转噪声是由于风扇的叶片周期性地切割空气引起空气的压力脉动产生的以叶片通过频率为基频并伴有高次谐波湍流噪声是由于风扇运动导致的周围空气发生湍流脱体使空气发生扰动形成气体的压缩与稀疏过程而形成的是一个宽频带噪声冷却风扇噪声受转速的影响最大，转速提高一倍可导致其声级增加10-15dB(A)(A)。
(三)机械噪声和燃烧噪声
常见的重要机械噪声源包括活塞撞击、气门冲击、齿轮传动、轴承以及喷油装置的机械振动等。所有这些内部机械振动会激发柴油机外表面和零件向外辐射噪声。燃烧噪声是柴油机特有的噪声，它是由无节流的稀混合气在气缸中燃烧时产生的高压形成的。这两类噪声源的总声功率巨大，隔声性能较好的机房内的噪声级主要是由它们辐射的。
(四)地基的振动和传递
柴油机强烈的机械振动可通过地基远距离传播到室外各处，然后，通过地面再辐射噪声，这种结构传播远、衰减小，一旦形成很难隔绝，会对远距离的边界噪声达标构成威胁。
三、降噪及尾气处理设计
(一)机组隔振
发电机组放在橡胶减振垫及隔震地基上。橡胶减振垫共8个，20mm厚。橡胶减振垫针对发电机组的运行重量和振动频率选择，保证隔振效率达到95％以上。烟管及一次消声器是另一重要的振动源，在烟管与发电机组连接时，采用不锈钢弹弓喉柔性软接，隔开振动的传播途径。同时固定一次消声器时，通过加装弹簧吊架，消除振动对建筑物的影响。另外，机组出口采用帆布软接进行减振。
(二)机房的隔声和吸声
对于柴油发电机组的机械等通过辐射的方式传播的噪声，机房的隔声既要密封、隔声量高，又要保证机房内空气的流通。24以上的砖墙、隔声门、进口消声器等均为必须采用的治理措施。而机房内吸声对室内平均噪声级只降低4～6dB(A)(A)，但可提高组合墙体的隔声量，对降低机组噪声的向外辐射有好处。
本项目机房隔声和吸声的做法如下：
1 隔声墙。本项目发电机房外墙体采用24cm厚实心砖墙结构，两面批荡严实，根据理论公式，隔声量R=14.51gnff-26计算，理论隔声量可达50dB(A)。
2 隔声门。本项目隔声门选用由双层钢板与玻璃纤维组成的复合结构，同时具有隔声和吸声的功能，隔声门内置超细玻璃吸声棉(容重为20Kg／m3)，实测隔声量大于40dB(A)。隔声门兼有防火功能。
3 吸声。在机房四周及天面，安装由欧文斯科宁厚超细玻璃吸音棉(容重20Kg／m3)+8 0.5mm铝合金穿孔板+轻质龙骨组成的复合吸声结构，有效消除由于反射所形成的混响声，从而降低噪声源的强度。吸声体厚度为50mm。
(三)进排风及排气消声
为保证降噪效果，发电机房采用全封闭强制进排风消声换气结构设计进风采用2台SF8G-4轴流风机(风量30000m3／h・台)强制进风，将洁净、凉爽的鲜风通过进风防雨百叶引人机房，排风通过机组自带散热风扇进行排风。柴油发电机机组安装标准。进排风风道制作蜂窝状阻性消声器，均采用正牌超细玻璃吸音棉、玻璃纤维布、镀锌电焊网制作。进、排风口均加装铝合金百叶。消声器长度为2米，每米长度消声量为15dB，消声量可达30dB，控制风口噪声在60dB(A)以下。
在发电机的尾气排放管安装二级抗性消声器，其中：第一级抗性消声器是为，消声量为20-25dB(A)；第二级抗性消声器是采用消声除尘喷淋箱来消除噪声。排气管与喷淋箱箱体的扩张比为1：25，消声量为30 dB(A)。
(四)尾气黑度处理
柴油发电机组排出的尾气含有黑烟，同时，出口温度达到478℃。设计专用烟气处理设备一消声除尘喷淋箱，喷淋箱内为冲击式喷淋复合处理处理发电机烟气，机组尾气高速撞击液面，烟尘微尘在重力和惯性力的作用，被泡沫水液粘附沉降，同时由于水雾和烟尘的相互吸附作用，达到处理烟气的效果，经处理后的烟气由烟管引至室外高空排放，使烟色达到排放要求。
四、处理效果
按照以上方法对该项目备用柴油发电机房进行了降噪及尾气治理，实测结果均达到了相关标准，竣工平面图如图Z所示：
五、结论
降噪的最根本方法是从声源入手，但到目前为止，对于柴油发电机组声源降噪的进展有限。从降低对周围环境的噪声污染角度出发，对于高层建筑的柴油发电机房的降噪和尾气黑度处理，采用本文介绍的降噪声技术，如消声器、隔声、吸声、隔震等，可以取得非常好的结果。另外，为使后期降噪控制更加简便，前期对柴油发电机房进行布局时亦应考虑降噪的要求，使布局更加合理(本项目土建配合部分见图1填充斜线部分)。