不同形式的声波吹灰器的对比

声波吹灰器原理、特点及效果说明一、声波吹灰器原理高效能免维护大功率声波清灰器（共振腔式）的原理是以气流在特定的几何空腔内振荡，激发空腔内气体的共振而发出高强声波，属于三维振动的大功率发声机制。

显然，激烈而快速变化的机械运动将会对积灰结垢在热交换器受热面的附着状态产生影响。

积灰和结垢将在声波的作用下，尤其是在极高的加速度的外力策动下，从热交换器受热面上剥离下来。

处于声场中的一个物质质点，在声波的激励下将产生受迫振动。

以声波作用到热交换器受热面上的一颗积灰或一结垢为例：其受声波作用的效应，会反映到力学量如质量位移，振动速度和加速度等。

假设作用空间中声波的频率为1KHz ，声功率为1W/cm2 ，取烟气密度10 g/Nm3。

声速C=400m/s，可以计算出：对应的声压幅值为Pa=2.509Pa ，最大质点振动速度V0 =6.298m/s，最大质点位移X0 =1.018mm，最大质点加速度a0 =3.89×104 m/s2 。

这就意味着：在声波的作用下，附着在极板、极线或受热面上的一粒积灰、一块结垢，在每一秒钟内，要在大约2.5千帕的压力振幅下往返振动1000次，振动的速度大约要达到每秒6米，而加速度要接近4万米/秒2，即大约是重力加速度的四仟倍(即近似等于4000g)。

显然，激烈而快速变化的机械运动将会对积灰结垢在热交换器受热面、极板或极线的附着状态产生影响。

积灰和结垢将在声波的作用下，尤其是在极高的加速度的外力策动下，从热交换器受热面或电除尘器的极板、极线上剥离下来。

简而言之，声波清灰的基本原理在于声波对积灰积垢的高加速度剥离作用和振动疲劳破碎作用。

二、声波淸灰器技术参数及特定1. 清灰功能特性：解决了低亚声速气流的发声机制和效率，使其高效地发出高强声波，形成了150分贝以上的特大功率型，有利于大幅度地提高清灰效能，改善吹灰效果。

DSK-5型高效能免维护大功率声波清灰器的声源声压级153分贝。

声波吹灰技术在电厂锅炉中的应用声波吹灰技术在电厂锅炉中的应用2000年10月，谏壁发电厂对5号锅炉尾部受热面的吹灰系统进行了技术改造，分别在省煤器及高、中温段空气预热器部位安装了48只SB-70插入式程控声波吹灰器，以解决锅炉尾部受热面积灰结渣的问题。

1、SB-70插入式程控声波吹灰器声波吹灰的基本原理在于声波对积灰的高加速度剥离作用和振动疲惫破碎作用。

此外，声波与烟气流、换热管之间的流体动力场关系，高声强非线性的非凡效应等都将对清灰除焦起作用。

与传统的除灰方法相比，声波吹灰的优点主要有：（1）声波辐射具有全向性，极高的返射性和快速传播（声速），以及在气体中传播时衰减很小等特性。

它能均匀布满整个空间，进行全方位清灰，可以清除到其它方法不易清除的死角。

达到烟道畅通，保持受热面清洁，提高换热效率的目的。

（2）声波除灰法利用声振动达到除灰的效果，声波除灰方式本身又可以影响沉积物生成机理，防止和延缓沉积物形成，起到了预防结渣的作用，吹灰效果好。

（3）耗能量低，安装投资费用回报期短。

（4）声波吹灰不会使锅炉部件产生热应力。

1.1、SB-70插入式程控声波吹灰系统的组成与技术指标SB-70插入式程控声波吹灰系统由气源、声波吹灰器、程控柜、电磁阀及连接管道组成。

气源提供产生声能所需的机械能，声波吹灰器将高压气源所携带的直流能量经调制变换为交变的声波能量，程控柜用于控制调节声波吹灰器的运行，电磁阀接受程控柜的指令，控制气源的进入，即控制声波吹灰器的开停。

SB-70插入式程控声波吹灰器的具体结构与安装方式说明见参考文献。

SB-70插入式程控声波吹灰器的技术指标如下：气源属性：压缩空气或过热蒸汽。

气源压力：压缩空气为0.1MPa以上；过热蒸汽为0.3MPa 以上。

气源流量：压缩空气为0.6~1.0m3/min；过热蒸汽为0.8~1.0m3/min.工作频率：600~800Hz。

声强特性：140dB~150dB以上。

蒸汽式吹灰器蒸汽吹灰是目前大型电厂常用的清除锅炉内部附着于换热管表面积灰的方法，它是利用水蒸汽的自由射流冲击力，消除受热面积灰的吹灰方法，它使用压力P=1.5-2.0Mpa，温度t≤320℃的蒸汽吹除受热面积灰。

蒸汽吹灰器可以布置在锅炉各个部位，能对炉膛、水平烟道和尾部竖井进行吹灰，对结渣性强，灰熔点低和较粘的灰有明显效果，并且蒸汽来源比较充分。

图1所示为蒸汽吹灰器在锅炉上的安装情况，从图上看出，蒸汽吹灰器体积较大，设计安装蒸汽吹灰器要专门设置吹灰平台，这会影响到整台锅炉的空间布局。

图2所示为蒸汽吹灰器工作示意图，吹灰时，长达6-9米的中空的伸缩管螺旋伸入到锅炉中，伸缩管上分布有蒸汽出口，伸缩管伸入炉墙的同时蒸汽出口开始喷出蒸汽，对换热面进行吹扫，伸长到最大限度后伸缩管返回，如此往复，完成对换热管积灰的吹扫过程。

在现场应用中，吹灰器会发生机械卡涩、热态进退困难、受热面吹损等现象，严重时可导致受热面发生爆管事故，机械卡涩等原因也会导致电机烧损。

另外，蒸汽吹灰有吹灰死角，被蒸汽吹到的部位，积灰会被清理干净，蒸汽吹不到的地方，积灰的去除效果不佳。

如图3所示为山东石横热电厂所用的上海锅炉厂煤粉炉折焰角部位积灰情况，此部位蒸汽吹不到，折焰角部位的积灰相当严重。

这些机械故障和除灰性能的缺陷，使吹灰器投入率很低，200MW以下机组蒸汽吹灰器的投入率不到20%，300MW以上机组的蒸汽吹灰器在锅炉投运安装后维护投入的成本和人力很大，有的甚至由制造厂方派专人长年维护，平均每台锅炉每年为此要多付出几十万元的维护费用。

蒸汽吹灰器的投运要消耗大量高温高压蒸汽，运行成本大大高于其它类型的吹灰器，有些还影响大机组的负荷。

图1蒸汽式吹灰器图2 蒸汽式吹灰器工作原理图3遮掩角积灰CFB循环流化床锅炉飞灰的主要化学成份是SiO2、Al2O3和CaO 等，可用作粘土质原料，提供硅铝成份，并有较高活性，广泛用于水泥等建材制造。

CFB如果使用蒸汽吹灰器吹灰，会向炉内吹进大量水分和湿蒸汽，一台蒸汽吹灰器的耗气量为0.3T/H。

不同声波清灰器产品特点比较类别膜片式声波清灰器旋笛式声波清灰器振腔哨/哈特曼哨产品外观发声原理压缩空气通过振动膜片在声能器谐振腔体内振动，产生特定低频高能量声波利用定盘和动盘上的孔不断的重合或关闭，来形成一定频率的声波压缩空气通过共振腔传播，产生高能量声波结构形式结构紧凑，由声能器、扩声谐振筒、导波筒及控制系统组成，占用空间小结构复杂，由驱动电机、联轴器、主轴、轴承、储气室、动盘、定盘和谐振管或喇叭所组成，占用空间大结构简单，空间占用小工作动力压缩空气压缩空气+380V 动力电压缩空气 安装形式安装简单，不需要安装平台安装复杂，必须有安装平台炉内安装安装平台类别 膜片式声波清灰器 旋笛式声波清灰器 振腔哨/哈特曼哨 耐温性能声强器为304材质，膜片为钛合金，耐温性能1000℃以下为了减小摩擦，转动部件采用轴承，所以耐温性能200℃以下主要由共振腔材质决定，通常为中、低温投资比较设备投资低，安装简单费用低，运行费用低设备投资高，安装复杂费用高，耗电能，运行费用高设备投资低，安装简单费用低，运行费用低维护比较只有膜片是动作部件，膜片的寿命为2-3年，更换部件不需要停炉动作部件、电器部件多，故障点随之增加，增加产品维护，更换部件不需要停炉共振腔开裂，30度角的“刀刃”开裂与磨损现象，致使其不能发声，更换部件需要停炉动力消耗耗气量2-3m ³/min耗气量3-14m ³/min +电量耗气量2-3m ³/min使用特点可根据现场实际情况设置手动、自动切换运行，独立控制，远程监控。

无法实现手动、自动切换运行不能实行独立控制，不易维护共振腔，发声正对环形喷口，连续喷气清灰范围0 1 2 3 4 5膜片旋笛振腔哨膜片旋笛振腔哨/哈特曼哨膜片作用半径为3m 旋笛作用半径为2m 振腔哨作用半径为1-2m膜片。

几种燃气吹灰器的形式及优缺点1、传统串联式是燃气激波吹灰器较早期的结构形式，现已用的不多，不过有些厂家仍在采用。

这种结构形式有诸多缺点，在多年的工程实例中早已得到证实。

串联是指激波吹灰器的主要工作部件的联接形式是前后串联，即混合点火装置后面串联分配装置，它的工艺流程是先混合后分配，分配混合好的可燃气到各吹灰支路，经干路的点火器点燃后产生爆燃气体作用于锅炉的受热面。

各吹灰支路的吹灰都需要靠干路核心部件的工作，当干路出现故障时，整个吹灰系统就不能进行工作。

串联有以下几种形式：1.1 电动阀门分配式采用电动阀门分配的燃气激波吹灰系统，首先将空气与可燃气在混合罐内混合，混合气体经分配集箱分出许多吹灰支路，每个吹灰支路上安装电动阀门，通过吹灰管路与脉冲发生罐相连。

系统示意如图：该系统是激波吹灰器的早期产品。

由于该系统是予混合后经分配联箱和分配阀门将爆燃气体送至各吹灰点，分配阀门承受高温、高压，易损坏而失控。

如此结构带来诸多缺点：1. 安全方面●混合装置位于主干路，由于回火点在混合装置，一旦全系统唯一的温控保护装置失效，就失去了对全系统回火的控制，易发生大的安全事故。

●脉冲供气阀位于乙炔气源主路，由于每次脉冲都需要乙炔脉冲阀工作，脉冲阀一般采用电磁阀，电磁阀的主要缺陷是长时间工作会高温发热，吹灰点越多，工作时间越长，高温老化速度越快，绝缘越容易被破坏，易发生短路打火，危及乙炔气源的安全。

●串联结构导致回火燃烧时间，随吹灰点的增多而延长，也就是说吹灰点越多系统的危险性就越大。

2. 运行方面●不能单独调节各路的吹灰强度，不适合各路吹灰点烟气压力差较大的锅炉。

●系统内易积水（需人工疏水），维修工作量大。

●支路电动阀门处在回火和冲击区内，受到回火和高压力的正反向破坏，这种破坏导致支路阀门的密封和正常工作功能被很快破坏，加上积碳在球阀表面上的沉积也加速了这个过程，导致吹灰效果迅速下降和消失。

●由于分配器的结构和位置，在发生支路阀门故障时会传递故障，影响正常路的吹灰工作，主要是：由于某路阀门密封失效时，正常路充入的气体会窜入故障路，从而影响正常路的工作。

吹灰器比较在电站锅炉的设计与应用中，为有效地清除受热面积灰，保证受热面传热效果良好，在锅炉的受热面布置了不同形式、不同种类的吹灰器。

吹灰器运行不正常和吹灰效果不好，是目前锅炉排烟温度高的主要原因之一。

目前电站锅炉安装的吹灰设备主要是蒸汽吹灰器和声波吹灰器。

蒸汽吹灰器为传统吹灰器，目前使用数量最多，由于结构和介质的特点，加上高温环境的影响，吹灰枪管易发生卡涩、失灵、漏汽等现象，设备故障率相对较高，要求维护水平较高；声波吹灰器，由于能量不足（目前最大声能在140分贝左右），与灰粒的固有频率差别很大，与积灰特性不适应，吹灰效果很差，基本上不能除掉已有的积灰，只能在其吹灰时阻止积灰的产生，造成锅炉受热面积灰严重，排烟温度升高，从而大大降低了锅炉热效率。

燃气脉冲激波吹灰器吹灰作用的空间范围距离都较大，有效克服蒸汽吹灰器须伸缩进退的问题，其强烈的激波和气流冲击作用又能产生远远优于声波吹灰器的吹灰效果。

但是该技术也存在一定的不足，首先在锅炉上的应用范围很窄，由于爆燃后极易卷吸高温烟气和燃气泄漏等方面的考虑目前还只能应用于温度相对较低的尾部烟道下部（如空预器等）。

其次存在一定的安全隐患，由于工作介质为可燃气体，一旦设计结构不合理，生产质量有问题，都易引起可燃气体的泄漏，从而造成炉膛或环境发生安全事故。

第三系统较为复杂，对控制系统的要求很高。

第四没有稳定气源，需定期更换。

项目蒸汽吹灰器声波吹灰器燃气吹灰器清灰原理利用高压蒸汽的射流冲击力清除结焦积灰利用声波的能量与灰粒产生共振使灰粒松动而落下利用可燃气体爆燃产生的冲击波进行清灰安装部位对流受热面过热器所有受热面尾部烟道换热设备设备系统复杂简单复杂运行活动件有无无能耗种类蒸汽蒸汽、空气、电燃气、空气清灰效果较好差较好可靠性较好能量不足较好有安全风险清灰范围受限制不受限制受限制应用业绩多少少副作用少无燃气会产生安全隐患根据我们了解内江高坝电厂的蒸汽吹灰器使用情况，该厂目前用有40多支蒸汽吹灰器，现在使用正常，未发现腐蚀问题。

锅炉各种吹（除）灰器比较表
我国电站锅炉、工业锅炉、船舶锅炉以及各种工艺加热炉等等，随着能源紧张，已逐渐转向以燃用低热值劣质燃料为主的发展方向，这将导致受热面玷污、结渣加重，传热大幅度降低，各种腐蚀穿孔加剧，使锅炉长周期高负荷高效率安全运行遭受严重威胁，因此，非常有效的清除锅炉积灰十分迫切。

实践证明，采用高性能吹灰器，经常对锅炉各部分受热面进行在线吹扫，保持
受热面清洁干燥，就能有效地揭制受热面玷污、结渣和腐蚀，确保锅炉安全、稳定、高效运行，并可获得可观的经济收益。

不同形式的声波吹灰器的对比一：共振腔式•发声原理：原理是一定强度的压缩空气，吹入一定体积的腔体，空气共振而发声，故称为共振腔。

其优点是•1、体积小，容易安装，无易损件，装上后不用维护。

•2、功率小，除灰效果无法控制。

由于发声腔体不能做得很大，功率受到很大限制。

当共振腔体发生积灰现象而无法共振时，清灰器发不出声音，也无法调整，因此吹灰效果的好坏无法控制，共振时好，不共振时不好，必须停炉后才可以知晓。

发声频率过高，波长短，声波衰减过快，因此除灰效果差•3、更换成本高。

安装于锅炉内部，长期受到高温的灼烧，腔体容易变形而无法再共振，又由于无法维护，一般寿命在3年左右，而且只能停炉后整个拆除更换，所以虽然维护成本低，但更换成本高。

•4、运行成本高。

•由于发声行时间较长，每次大约3-5分钟才有效果，4小时一个循环周期。

而单台吹灰器耗气量在2.4立方/分钟以上，因此总的耗气量要求比较大。

运行成本相对来讲是三原理是压缩空气高压吹空腔发出声音，能量由气转换为声的效率较低（因不共振的气流均可视为无效）。

因此对压缩空气压力要求较高，一般在0.5MPa以上，运行吹灰器运种形式的声波吹灰器中最高的。

二：膜片式•低频发声器通过时—声控制系统调制为特定频率，产生大振幅的声波，可满足设备不同工发声原理：利用气流吹动圆板或具有张力的圆膜，激励膜片的本征振动，发出声波。

•1、体积小，容易安装•2、发声原理简单•只需膜片振动就可发出声音，比共振腔更容易发出声音，由气转换为声的效率比共振腔高。

因此功率可以比共振腔大一些•维护成本高•维护成本在三种形式的声波吹灰器中最高，由于膜片每秒钟要振动200-300下（发声频率200-300赫兹），因此膜片的疲劳度很大，容易破损。

需要3-6个月更换一次膜片。

•4、运行成本低单台耗气量1.2-1.8立方/分钟，气源要求0.4-0.8MPa况灰份的要求，也可根据粉尘的物理特性、粘度调整振动周期，使之达到最佳清灰效果。

国内现有声波清灰器的种类声波可以分为超声波（频率范围20000hz以上）根据其频率特性，可听声波（频率范围20Hz-20000Hz）和次声波（频率小于20Hz）。

声波烟尘的结构形式有五种：汽笛、警笛式、振动式、共鸣管和燃气脉冲除灰器，前三种和第五种属于第四种可听声波：1.振动式声波吹灰器：通过金属板振动的气流，高强度的低频声波，如fgssc-a型凤谷节能科技生产的设计和选择。

是目前广泛使用的典型的声波发生器，是国际上公认的一种比较理想的声学装置，用于锅炉、静电场除尘器一定范围内。

2.哈特曼（甄强少）：高频哈特曼长笛的声音设备，是一种空气的超声波发生器，但效率不高，只有百分之几，不需要声音的方向，还需要安装一个特殊装置的特点，而且具有结构简单、制造方便等优点，获得高功率气体需要提供3个大气压力，每分钟80立方米消费，效率为10%(a)塞壬式声波吹灰器：通过高速旋转的通孔交替被高压气体的孔，气体介质和超声波的影响，和空气是超声波发生器和声波探测仪可以获得可调频率调制，空气通过端口号，带孔的固定和旋转盘上的孔，变速驱动转子旋转一点，理想的笛声是很有效的，但事实上转盘和固定一个适当的间隙，造成天然气泄漏，降低效率。

(b)燃气脉冲：中国2013机械研究所率先使用国产高速脉冲空气冲击波和清洁除尘，燃气脉冲清灰技术使用高能量脉冲，除干灰的新思路，而且成本低，燃气脉冲除灰装置结构简单。

该系统运行可靠，操作方便，能耗低，效果受煤气比、浓度、压缩比等因素的影响，同时也要严格考虑人员和设备的安全。

20000吨/年软质炭黑生产线在空气系统解决方案的确定中，为了能够使用全开式半开式空气输送系统，最后在风机上采用脉冲袋式除尘器。

对袋式除尘器的平均吞吐量2.5t/h，这是一般的份，脉冲袋式除尘器，它是5-10倍的主袋滤器，所以它是防止锥堵塞的一个重要问题。

为了解决这个问题，通常的办法是增加搅拌器笼子的上部。

但是，锥桶是一个金字塔形，下部约4.4m长度，和饲养笼是依附于它。

声波清灰声波清灰低频声波清灰器和激波吹灰器同属于声波清灰设备，但由于发声原理、波形和清灰原理不同，故存在许多区别；一、名称区别低频声波清灰器是利用低频声波的波动特性对积灰进行清除、疏通的设备；激波吹灰器是利用压力波的冲击力度对积灰进行吹扫清除的设备；注：1、冲击波又名激波，是一种波速比声波速度快的特殊声波；2、压力波是爆炸、压力气体释放产生的冲击波（激波）、脉冲声波和脉冲气流的总称；激波（冲击波）只是燃气爆炸产生物质中的一部分！二、声波、压力波发生器的发声原理、特点及区别㈠、声波、压力波发生器发声原理气流声波发生器是一种气－－声转换装置，声波清灰就是用这种气－－声转换装置将压力气体的动能转换为声波能量去做功（清灰、疏通），其发声原理是利用旋转阀门开关（旋笛结构）、膜片共振（膜片结构）调节喷气流量，形成断续气流（半波调制）而成低频声波；燃爆压力波发生器也是一种能量转换装置，其原理很简单：引燃混有空气的可燃气体（天然气、乙炔气）、油类爆燃产生压力波；化学原理：C2 H2 + 2½O2 = 2 C O2 + H2 O + Q (放热)㈡、声波、压力波发生器的设计特点旋笛结构声波清灰设备的优点是设计性强、变化多，转换效率和声功率可以做到很高，是膜片结构、振腔哨（哈特曼哨）以及压力波等声波清灰设备所不能做到的！缺点是追求高效率、低频率时，结构复杂、制造成本高；旋笛结构声波发生器的转换效率可达70％－－80％，声功率可达几万瓦以上（摘自《现代声学理论基础》）；石家庄神笛环保科技有限公司推出的旋笛结构声波清灰设备，低频转换效率可达40％！在气体压力0.5MPa、流量3Nｍ³/min和频率125Hz额定条件下，已经做到超万瓦：25系列声波清灰设备，10KW/口，提高气量后，38系列声波清灰设备可达到20KW/口；燃爆压力波吹灰器，优点是没有什么技术含量，只要按可燃气体和空气的爆燃浓度比例调节好阀门开度，定时点燃即可；设计难度是回火和燃料储存、喷口布置等安全问题不好解决；三、稳态声波和压力波波形区别声波发生器产生的声波波形都是连续的，属稳态声波（单频稳态声波波形可以用正弦波来描述），各种发声器的振幅、频率有区别；压力波发生器的产生的压力波波形都是单锯齿波（脉冲），各种发声器峰值、脉冲时间有区别；四、声波清灰与燃爆压力波吹灰效果，以及工程投资、运行费用、安全性比较声波清灰与燃爆压力波吹灰只要能量足够、设计合理，清灰效果都没有问题！燃爆压力波吹灰运行费用、安全性是一个需要认真对待的大问题！以石家庄神笛环保科技有限公司的DSQ－22系列超万瓦低频声波发生器(声功率10kw/口,空气流量0.05Nｍ³/s,频率125Hz,喇叭口径800mm)产品（以下称DSQ产品）,与燃爆压力波发声器进行对比，结果如下：㈠、能量对比DSQ产品的声功率是压力波吹灰器的５倍以上！DSQ产品（25系列）声压级为152dB（125Hz）,石家庄某公司（2004年测试）压力波吹灰器（燃爆气罐容积为0.2ｍ³，喷口直径100mm）样机试验，实测峰值声压级为150dB，声压级数值基本相当；由于压力波指向性很强，能量主要集中在出口的前方，故其总声功率要低得多（低频声波没有指向性），声功率之比约为5﹕1。