简述声波清灰的原理及发展前景

摘 要：主要介绍了声波清灰的原理以及与传统清灰技术相比的主要优势，阐述了声波清灰技术在未来发展的广阔前景。以供相关工作人员参考与借鉴。

关键词：声波清灰；原理；发展前景

文章主要介绍了声波清灰技术的原理，与传统清灰技术相比的优势，以及其在实际中的应用和发展前景。70年代末声波被应用于工业清灰领域，虽然当时技术指标还很低，但也迅速引起了广泛重视，并很快在欧洲和美国、日本等发达国家中推广使用，取得了良好的除灰效果。80年代末引入我国，并开始在电力、石化等行业试验性推广使用，至今已得到了广大用户的认可，取得了很好的经济效益和社会效益。实践证明利用声波的各种特性，可以从任何方向和角度清除空间内的积灰，不留死角，是传统吹灰器的换代产品。

目前声波清灰技术已广泛应用于电力、石化、冶金、水泥等行业中的锅炉、换热器、除尘器、布袋除尘等设备上。声波清灰技术为何近年发展如此之快？在于其自身特点及优势，下面简要做一介绍。

1 声波清灰技术

1.1 声波的物理特性

声波按其音频可分为：（1）次声波，频率小于20Hz；（2）超声波，频率大于20000Hz；（3）可听波，频率20Hz～20000Hz。

用于清灰的声波，均采用可听波，一般在1000Hz以下。（1）低频声波，波长，振幅大，衰减慢，不易被吸收；（2）低频声波呈360度全方位辐射；（3）低频声波可在固体、液体、气体中传播；（4）低频声波具有反射、折射、绕射等物理特性。

1.2 声波清灰的原理

基于以上声波的物理特性，声波清灰选用低频波，通过扩声装置把声波辐射到有积灰结渣的空间（如锅炉烟道、热交换器，电除尘器、布袋除尘），对灰、渣起着“声致疲劳”的作用，即由于声波震荡的反复作用，施加于灰、渣以拉压循环变化，当达到一定的循环应力次数时，灰渣的结合因疲劳而被破坏。同时，由于声波的反射、透射和绕射作用，不管声源的安装位置与方向如何，声能量均能够进入所有的边角、管束间隙及比较隐蔽的小空间区域，有效地阻止灰尘颗粒的沉积，从而达到清灰的效果。

2 声波清灰与传统清灰技术的比较

常规清灰措施有蒸汽吹灰、水力吹灰、钢珠和高压空气等，都是靠介质冲刷的机械力。

2.1 传统吹灰器的缺陷

（1）在作用空间有死角；（2）作用在受热面的介质对积灰部位有一定的磨损和腐蚀；（3）结构复杂，维护量大，维护费用高。

2.2 声波吹灰器的优点

（1）清灰效果好，有效作用空间无死角；（2）声波对受热面不会产生任何磨损和腐蚀；（3）结构简单，维护量小，易安装操作，日常运行费用低。

3 声波吹灰器的种类

3.1 膜片式声波吹灰器

膜片式声波吹灰器是以压缩空气（氮气）为动力，通过自动控制装置对电磁阀进行控制。当电磁阀开启，压缩空气进入发声器内，使膜片依靠自身的弹性和声能转换器前后腔内压力的交错变换，产生高强度低频声波，低频高强度的声波通过喇叭的声阻抗匹配辐射到积灰空间区域内，形成声场，有效破坏粉尘颗粒之间、粉尘与积灰壁之间的粘结力，使之处于松散流化状态，脱离其附着表面，随烟气被带走或靠重力作用落下被收集，从而达到清灰目的。

3.2 共振腔式声波吹灰器

共振腔式声波吹灰器是以压缩空气为动力，通过特殊声能转换装置发出低频高强度的声波，它是将具有一定压力的和流量的气体作用在特定的几何空腔内运动，激发空腔内气体的强烈振动而发出高强声波，这个高强声波使灰尘颗粒发生震荡，抵消灰垢的聚集能力或表面粘附力，阻止灰粒相互之间结合被烟气带走。

3.3 旋笛式声波吹灰器

旋笛式声波吹灰器是靠电机带动调制盘旋转，调制盘和定片上都开有相同数量的特殊小孔，连续转动调制盘会对进入的气流进行间歇性的切割，反复开关气流的喷口实现气流由直流到交流的转换产生高声强的声波，在积灰空间内形成声场，有效破坏粉尘颗粒之间、粉尘与积灰壁之间的粘结力，使之处于疏松流化状态，脱离其附着表面，随烟气被带走或靠重力作用落下被收集，从而达到清灰的目的。

4 燃煤锅炉上的实际应用

声波吹灰器在某石化公司热电厂220t/h煤粉锅炉上的应用。

应用前：原设计的机械吹灰装置由于故障被停用，锅炉在无任何清灰装置状态下运行。因而导致换热面积灰严重，锅炉效率降低，排烟温度升高等情况出现。

应用后：分别在水平烟道和尾部烟道，甲乙侧对称安装了12台声波吹灰器。12台吹灰器分三路控制，每一路四台吹灰器同时工作。吹灰器工作时间设定为30秒，间隔时间设定为30秒，系统循环周期为30分。投运5个月后为了验证吹灰器的清灰效果，进行了为期一周的试验（停用和投运）。

试验结果：吹灰器停运12小时后排烟温度甲侧上升6℃，乙侧上升4℃。吹灰器投用12小时后排烟温度甲侧下降4℃，乙侧下降6℃。结果证明锅炉的排烟温度平均下降5℃左右，锅炉效率提高0.5%。

效益分析：煤粉锅炉吹灰器投运后锅炉排烟温度平均下降5℃左右，锅炉效率提高0.5%，一台锅炉年运行7000小时，锅炉耗煤量30吨/小时，一年节约煤炭1000余吨，共节约生产成本近60万元。

声波吹灰器主要用于清除电站锅炉、工业锅炉尾部烟道，电除尘器、布袋除尘器、换热器、裂解设备、脱硫脱硝设备的积灰；粉料储运系统的料仓、料斗、管道堵塞的疏通。无论是在提高热效率降低成本，还是在节能环保方面都取得可喜成绩，经济效益好社会效益极其显著，未来有广阔的发展前景。

作者简介：滕百慧，女，工程师，2006年毕业于佳木斯大学，现从事锅炉设计工作。

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