簡(jiǎn)述聲波清灰的原理及發(fā)展前景

摘 要：主要介紹了聲波清灰的原理以及與傳統(tǒng)清灰技術(shù)相比的主要優(yōu)勢(shì)，闡述了聲波清灰技術(shù)在未來發(fā)展的廣闊前景。以供相關(guān)工作人員參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：聲波清灰；原理；發(fā)展前景

文章主要介紹了聲波清灰技術(shù)的原理，與傳統(tǒng)清灰技術(shù)相比的優(yōu)勢(shì)，以及其在實(shí)際中的應(yīng)用和發(fā)展前景。70年代末聲波被應(yīng)用于工業(yè)清灰領(lǐng)域，雖然當(dāng)時(shí)技術(shù)指標(biāo)還很低，但也迅速引起了廣泛重視，并很快在歐洲和美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家中推廣使用，取得了良好的除灰效果。80年代末引入我國(guó)，并開始在電力、石化等行業(yè)試驗(yàn)性推廣使用，至今已得到了廣大用戶的認(rèn)可，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。實(shí)踐證明利用聲波的各種特性，可以從任何方向和角度清除空間內(nèi)的積灰，不留死角，是傳統(tǒng)吹灰器的換代產(chǎn)品。

目前聲波清灰技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金、水泥等行業(yè)中的鍋爐、換熱器、除塵器、布袋除塵等設(shè)備上。聲波清灰技術(shù)為何近年發(fā)展如此之快？在于其自身特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，下面簡(jiǎn)要做一介紹。

1 聲波清灰技術(shù)

1.1 聲波的物理特性

聲波按其音頻可分為：（1）次聲波，頻率小于20Hz；（2）超聲波，頻率大于20000Hz；（3）可聽波，頻率20Hz～20000Hz。

用于清灰的聲波，均采用可聽波，一般在1000Hz以下。（1）低頻聲波，波長(zhǎng)，振幅大，衰減慢，不易被吸收；（2）低頻聲波呈360度全方位輻射；（3）低頻聲波可在固體、液體、氣體中傳播；（4）低頻聲波具有反射、折射、繞射等物理特性。

1.2 聲波清灰的原理

基于以上聲波的物理特性，聲波清灰選用低頻波，通過擴(kuò)聲裝置把聲波輻射到有積灰結(jié)渣的空間（如鍋爐煙道、熱交換器，電除塵器、布袋除塵），對(duì)灰、渣起著“聲致疲勞”的作用，即由于聲波震蕩的反復(fù)作用，施加于灰、渣以拉壓循環(huán)變化，當(dāng)達(dá)到一定的循環(huán)應(yīng)力次數(shù)時(shí)，灰渣的結(jié)合因疲勞而被破壞。同時(shí)，由于聲波的反射、透射和繞射作用，不管聲源的安裝位置與方向如何，聲能量均能夠進(jìn)入所有的邊角、管束間隙及比較隱蔽的小空間區(qū)域，有效地阻止灰塵顆粒的沉積，從而達(dá)到清灰的效果。

2 聲波清灰與傳統(tǒng)清灰技術(shù)的比較

常規(guī)清灰措施有蒸汽吹灰、水力吹灰、鋼珠和高壓空氣等，都是靠介質(zhì)沖刷的機(jī)械力。

2.1 傳統(tǒng)吹灰器的缺陷

（1）在作用空間有死角；（2）作用在受熱面的介質(zhì)對(duì)積灰部位有一定的磨損和腐蝕；（3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)量大，維護(hù)費(fèi)用高。

2.2 聲波吹灰器的優(yōu)點(diǎn)

（1）清灰效果好，有效作用空間無死角；（2）聲波對(duì)受熱面不會(huì)產(chǎn)生任何磨損和腐蝕；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)量小，易安裝操作，日常運(yùn)行費(fèi)用低。

3 聲波吹灰器的種類

3.1 膜片式聲波吹灰器

膜片式聲波吹灰器是以壓縮空氣（氮?dú)猓閯?dòng)力，通過自動(dòng)控制裝置對(duì)電磁閥進(jìn)行控制。當(dāng)電磁閥開啟，壓縮空氣進(jìn)入發(fā)聲器內(nèi)，使膜片依靠自身的彈性和聲能轉(zhuǎn)換器前后腔內(nèi)壓力的交錯(cuò)變換，產(chǎn)生高強(qiáng)度低頻聲波，低頻高強(qiáng)度的聲波通過喇叭的聲阻抗匹配輻射到積灰空間區(qū)域內(nèi)，形成聲場(chǎng)，有效破壞粉塵顆粒之間、粉塵與積灰壁之間的粘結(jié)力，使之處于松散流化狀態(tài)，脫離其附著表面，隨煙氣被帶走或靠重力作用落下被收集，從而達(dá)到清灰目的。

3.2 共振腔式聲波吹灰器

共振腔式聲波吹灰器是以壓縮空氣為動(dòng)力，通過特殊聲能轉(zhuǎn)換裝置發(fā)出低頻高強(qiáng)度的聲波，它是將具有一定壓力的和流量的氣體作用在特定的幾何空腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，激發(fā)空腔內(nèi)氣體的強(qiáng)烈振動(dòng)而發(fā)出高強(qiáng)聲波，這個(gè)高強(qiáng)聲波使灰塵顆粒發(fā)生震蕩，抵消灰垢的聚集能力或表面粘附力，阻止灰粒相互之間結(jié)合被煙氣帶走。

3.3 旋笛式聲波吹灰器

旋笛式聲波吹灰器是靠電機(jī)帶動(dòng)調(diào)制盤旋轉(zhuǎn)，調(diào)制盤和定片上都開有相同數(shù)量的特殊小孔，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)制盤會(huì)對(duì)進(jìn)入的氣流進(jìn)行間歇性的切割，反復(fù)開關(guān)氣流的噴口實(shí)現(xiàn)氣流由直流到交流的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生高聲強(qiáng)的聲波，在積灰空間內(nèi)形成聲場(chǎng)，有效破壞粉塵顆粒之間、粉塵與積灰壁之間的粘結(jié)力，使之處于疏松流化狀態(tài)，脫離其附著表面，隨煙氣被帶走或靠重力作用落下被收集，從而達(dá)到清灰的目的。

4 燃煤鍋爐上的實(shí)際應(yīng)用

聲波吹灰器在某石化公司熱電廠220t/h煤粉鍋爐上的應(yīng)用。

應(yīng)用前：原設(shè)計(jì)的機(jī)械吹灰裝置由于故障被停用，鍋爐在無任何清灰裝置狀態(tài)下運(yùn)行。因而導(dǎo)致?lián)Q熱面積灰嚴(yán)重，鍋爐效率降低，排煙溫度升高等情況出現(xiàn)。

應(yīng)用后：分別在水平煙道和尾部煙道，甲乙側(cè)對(duì)稱安裝了12臺(tái)聲波吹灰器。12臺(tái)吹灰器分三路控制，每一路四臺(tái)吹灰器同時(shí)工作。吹灰器工作時(shí)間設(shè)定為30秒，間隔時(shí)間設(shè)定為30秒，系統(tǒng)循環(huán)周期為30分。投運(yùn)5個(gè)月后為了驗(yàn)證吹灰器的清灰效果，進(jìn)行了為期一周的試驗(yàn)（停用和投運(yùn)）。

試驗(yàn)結(jié)果：吹灰器停運(yùn)12小時(shí)后排煙溫度甲側(cè)上升6℃，乙側(cè)上升4℃。吹灰器投用12小時(shí)后排煙溫度甲側(cè)下降4℃，乙側(cè)下降6℃。結(jié)果證明鍋爐的排煙溫度平均下降5℃左右，鍋爐效率提高0.5%。

效益分析：煤粉鍋爐吹灰器投運(yùn)后鍋爐排煙溫度平均下降5℃左右，鍋爐效率提高0.5%，一臺(tái)鍋爐年運(yùn)行7000小時(shí)，鍋爐耗煤量30噸/小時(shí)，一年節(jié)約煤炭1000余噸，共節(jié)約生產(chǎn)成本近60萬元。

聲波吹灰器主要用于清除電站鍋爐、工業(yè)鍋爐尾部煙道，電除塵器、布袋除塵器、換熱器、裂解設(shè)備、脫硫脫硝設(shè)備的積灰；粉料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的料倉、料斗、管道堵塞的疏通。無論是在提高熱效率降低成本，還是在節(jié)能環(huán)保方面都取得可喜成績(jī)，經(jīng)濟(jì)效益好社會(huì)效益極其顯著，未來有廣闊的發(fā)展前景。

作者簡(jiǎn)介：滕百慧，女，工程師，2006年畢業(yè)于佳木斯大學(xué)，現(xiàn)從事鍋爐設(shè)計(jì)工作。