簡述聲波清灰的原理及發展前景

摘 要：主要介紹了聲波清灰的原理以及與傳統清灰技術相比的主要優勢，闡述了聲波清灰技術在未來發展的廣闊前景。以供相關工作人員參考與借鑒。

關鍵詞：聲波清灰；原理；發展前景

文章主要介紹了聲波清灰技術的原理，與傳統清灰技術相比的優勢，以及其在實際中的應用和發展前景。70年代末聲波被應用于工業清灰領域，雖然當時技術指標還很低，但也迅速引起了廣泛重視，并很快在歐洲和美國、日本等發達國家中推廣使用，取得了良好的除灰效果。80年代末引入我國，并開始在電力、石化等行業試驗性推廣使用，至今已得到了廣大用戶的認可，取得了很好的經濟效益和社會效益。實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的積灰，不留死角，是傳統吹灰器的換代產品。

目前聲波清灰技術已廣泛應用于電力、石化、冶金、水泥等行業中的鍋爐、換熱器、除塵器、布袋除塵等設備上。聲波清灰技術為何近年發展如此之快？在于其自身特點及優勢，下面簡要做一介紹。

1 聲波清灰技術

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，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，通過擴聲裝置把聲波輻射到有積灰結渣的空間（如鍋爐煙道、熱交換器，電除塵器、布袋除塵），對灰、渣起著“聲致疲勞”的作用，即由于聲波震蕩的反復作用，施加于灰、渣以拉壓循環變化，當達到一定的循環應力次數時，灰渣的結合因疲勞而被破壞。同時，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，聲能量均能夠進入所有的邊角、管束間隙及比較隱蔽的小空間區域，有效地阻止灰塵顆粒的沉積，從而達到清灰的效果。

2 聲波清灰與傳統清灰技術的比較

常規清灰措施有蒸汽吹灰、水力吹灰、鋼珠和高壓空氣等，都是靠介質沖刷的機械力。

2.1 傳統吹灰器的缺陷

（1）在作用空間有死角；（2）作用在受熱面的介質對積灰部位有一定的磨損和腐蝕；（3）結構復雜，維護量大，維護費用高。

2.2 聲波吹灰器的優點

（1）清灰效果好，有效作用空間無死角；（2）聲波對受熱面不會產生任何磨損和腐蝕；（3）結構簡單，維護量小，易安裝操作，日常運行費用低。

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（氮氣）為動力，通過自動控制裝置對電磁閥進行控制。當電磁閥開啟，壓縮空氣進入發聲器內，使膜片依靠自身的彈性和聲能轉換器前后腔內壓力的交錯變換，產生高強度低頻聲波，低頻高強度的聲波通過喇叭的聲阻抗匹配輻射到積灰空間區域內，形成聲場，有效破壞粉塵顆粒之間、粉塵與積灰壁之間的粘結力，使之處于松散流化狀態，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力，通過特殊聲能轉換裝置發出低頻高強度的聲波，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運動，激發空腔內氣體的強烈振動而發出高強聲波，這個高強聲波使灰塵顆粒發生震蕩，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帶動調制盤旋轉，調制盤和定片上都開有相同數量的特殊小孔，連續轉動調制盤會對進入的氣流進行間歇性的切割，反復開關氣流的噴口實現氣流由直流到交流的轉換產生高聲強的聲波，在積灰空間內形成聲場，有效破壞粉塵顆粒之間、粉塵與積灰壁之間的粘結力，使之處于疏松流化狀態，脫離其附著表面，隨煙氣被帶走或靠重力作用落下被收集，從而達到清灰的目的。

4 燃煤鍋爐上的實際應用

聲波吹灰器在某石化公司熱電廠220t/h煤粉鍋爐上的應用。

應用前：原設計的機械吹灰裝置由于故障被停用，鍋爐在無任何清灰裝置狀態下運行。因而導致換熱面積灰嚴重，鍋爐效率降低，排煙溫度升高等情況出現。

應用后：分別在水平煙道和尾部煙道，甲乙側對稱安裝了12臺聲波吹灰器。12臺吹灰器分三路控制，每一路四臺吹灰器同時工作。吹灰器工作時間設定為30秒，間隔時間設定為30秒，系統循環周期為30分。投運5個月后為了驗證吹灰器的清灰效果，進行了為期一周的試驗（停用和投運）。

試驗結果：吹灰器停運12小時后排煙溫度甲側上升6℃，乙側上升4℃。吹灰器投用12小時后排煙溫度甲側下降4℃，乙側下降6℃。結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后鍋爐排煙溫度平均下降5℃左右，鍋爐效率提高0.5%，一臺鍋爐年運行7000小時，鍋爐耗煤量30噸/小時，一年節約煤炭1000余噸，共節約生產成本近60萬元。

聲波吹灰器主要用于清除電站鍋爐、工業鍋爐尾部煙道，電除塵器、布袋除塵器、換熱器、裂解設備、脫硫脫硝設備的積灰；粉料儲運系統的料倉、料斗、管道堵塞的疏通。無論是在提高熱效率降低成本，還是在節能環保方面都取得可喜成績，經濟效益好社會效益極其顯著，未來有廣闊的發展前景。

作者簡介：滕百慧，女，工程師，2006年畢業于佳木斯大學，現從事鍋爐設計工作。