摘要：声波吹灰作为一种新兴的吹灰技术，正蓬勃地发展起来。但由于此技术还处于研究阶段，使声波吹灰技术的应用带有很大盲目性。从声波吹灰的机理出发，探讨声波吹灰的优缺点。分析声波吹灰技术及其应用现状，并且指出其发展趋势。
关键词：声波吹灰；技术应用；现状；发展
前言：我国电厂多种吹灰方式并存，应用最广泛的是蒸汽吹灰。虽然蒸汽吹灰技术较为成熟，但所存在的问题与缺陷也是显而易见的。我 国的声波吹灰研究始于20世纪80年代，进入90年代，声波吹灰技术的研究十分活跃，在这期间已有不少科研机构相继推出了各种声 波吹灰器。应用于电厂后，在不同程度上取得了一定的效益。
1.声波吹灰的机理
各种燃烧生成物中，声波对黏着物的生成过程，以及对已生成的黏着物本身的影响机理尚缺乏研究，有关的探讨仅处于设想阶段。一般有两种理论，一种理论认为声波吹灰的机理是以边界层在声振动作用下形成断续为依据，由声波引起的受热面管壁振动并不重要，应避免受热面产生共振。另一种理论认为受热面管道的共振机理对于吹灰是 主要的。
2.声波吹灰技术的优势
2.1 声波吹灰的能量传播优势，蒸汽吹灰器的射流动压按喷射距离的平方反比衰减，射流动能按喷射距离的立方反 比衰减，而声波吹灰器的交变声压却按传播距离的一次方成反比衰减，声强按传播距离的平方成反比衰减。所以声波吹灰器比蒸汽吹灰器的作用范围大，传播损耗小。蒸汽吹灰的物理机理是蒸汽吹灰靠蒸汽物质携带能量运动来传递能量，物质运动过程中必然受到各种阻力使能量耗散。而声波吹灰是靠炉内气体分子振动位相或振动状态的传播来传递能量，气体分子本身在其各自平衡位置附近做弹性振动，能量耗 散几乎为零。这一特性决定了声波吹灰在能量传播方面优于蒸汽吹灰。
2.2 能量载体的优势与普通吹灰法相比，声波吹灰法最大的优势是利
用载热体本身达到除灰效果，而不必向锅炉本体引入无关的物质，所 以从本质上改变了传统的吹灰方式，从而克服了传统吹灰方法的弊端。相对于蒸汽吹灰，声波吹灰法消除了蒸汽对炉内燃烧场的扰动，避免 了因喷入蒸汽而增加的烟气湿度，也就减轻了尾部受热面的污染，克服了蒸汽对受热面的冲刷磨损。
2.3 声波的助燃作用，研究发现，作为吹灰用的声波进入炉膛后，所 产生的强烈气流脉动增大了混合区范围，极大地改善了混合均匀程度，从而大幅度地提高了锅炉的燃烧效率。实验证明，在煤粉燃烧炉中需要1.00S才能完全燃尽的煤粉颗粒，在声波作用下，只需要0.08S就可以燃尽。
2.4 抗结焦与防止污染，在声波吹灰系统中，声波吹灰器将蒸汽或压缩空气携带的能量转化为高声强声波，通过声波的作用力使灰粒子和空气分子产生振荡，破坏和阻止灰粒子在热交换表面结合，使之处于 悬浮流化状态，从而使灰粒子被烟气流带走，同时在高能量声波的作 用下，粉尘不能在热交换表面停留和积聚，有效地阻止了焦渣的生长。
3.声波吹灰技术的不足
3.1 除渣能力较弱，低频声波吹灰的条件是换热器管柬积灰为干松灰，而不是黏性灰。对于锅炉的过热器、再热器部分，飞灰多为熔融态，声波吹灰往往无效。同样在气温的水露点与酸露点，声波吹灰也是无效的，所以对于低频声波吹灰应有一个温度限制，有效声区一般选 为150~850摄氏度。
3.2 存在引发共振的隐患，电力系统声波吹灰系统主要应用低频声 和次声波吹灰器。低频声波吹灰器一般工作在75Hz左右，该频段远离现场设备的固有频率，不会对设备造成损伤。但声波的能级是随频 率的下降而增的，所以为提高声波的能级，增加声波吹灰对焦渣的吹扫能力，必须采用次声波吹灰器。次声波吹灰器的工作频率在20Hz以下，该频段大大增加了设备共振的可能，特别是对于那些无支撑的水平烟道管束，所以应尽可能地提高能级、避免设备损伤。
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4.声波吹灰技术应用
经研究分析，可以发现一些电厂的失败原因大多是与声波吹灰技术的基本理论不符。其一，忽视低频声波吹灰的弱除焦特性，导致除灰效果不明显。如广东德胜电厂联合循环机组为2台GT13D一2型燃气轮机，各自配置1台双压强制循环余热锅炉，共同配置1台DN1—1N 37型汽轮机，燃气轮机燃用重油，需添加抑钒剂。余热锅炉极易积灰且均为黏结性积灰。其二，忽视声波吹灰器对高温限制的要求，炉膛内一般不适于应用声波吹灰。国内一些厂家所研制开发的应用于炉膛内部的声波吹灰器在很大程度上是基于经济利润的考虑，应用后 吹灰效果并不理想。
5.声波吹灰技术的发展趋势
5.1 解决声波吹灰的运行意识问题，大多数电厂对声波吹灰根本不予考虑，即便一些电厂安装了声波吹灰器，也将其投入运行，但方式仍采用传统的蒸汽吹灰管理方式，即不积灰不运行或长间隔定时吹灰方式，这对声波吹灰是不利的。要保证吹灰的有效性，必须高度重视吹灰的作用，大胆应用声波吹灰技术，全面掌握声波吹灰运行与管理方法。
5.2 加翟基础理论的研究，国内在声波吹灰器投运后，对于炉内声场
的分析还处于定性分析阶段，仅有少数文献作了定量计算，也仅限于在一系列理想化条件下进行，如忽略炉膛内飞灰粒子的散射作用，认 为炉内管束是光滑钢管而不考虑管壁积灰的影响等，距离现场应用 还有一定差距，所以有必要在实验室进行试验。同时在现场测试的前提下，还要对声波吹灰技术的基础理论进行强化。在综合考虑炉内温 度场、流场和飞灰粒子作用的前提下，对炉内声场作定量计算，从而 指导声波吹灰器的开发与研制，指导电厂选型与布置，最终保证系统经济合理地运行。
5.3 加强安全意识，美国Edge Moor电厂在20世纪90年代安装了2
台瑞士ABB公司生产的次声波吹灰器。安装运行初期，在管路系统、分割墙、氧探针等处发生破裂现象，后通过重新焊接、缩短氧探针的长度来改变受损设备的固有频率，解决了共振破坏问题。由此可以看出，次声波吹灰的确存在引发设备共振的可能。因此，应用声波吹灰器时应考虑由于共振引发的锅炉设备的损坏。
5.4 实现闭环控制，目前，国内电厂仍沿用传统的吹灰思想--单向人为控制方式，即吹灰器的运行或定时定点或凭经验而定，不可避免地带有一定盲目性。闭环控制是利用自动反馈控制技术，实现吹灰系统的自我调节、自我控制功能，针对炉内工况及受热面污染情况，实现自动吹灰，从而保证受热面最大的清洁度，使受热面处于最佳传热状态。
5.5 发展多种吹灰方式联合运行，
声波吹灰技术从另一领域为吹灰技术增加了内涵，可以说是传统吹灰 技术的一次革命，但每一次技术革命都不可能否定传统技术，而只是对传统技术的完善。声波吹灰也不可能替代传统吹灰方式。它克服了传统吹灰的弊端，但也带来了一些新问题，而传统的吹灰方式恰好可以解决声波吹灰的缺陷。所以声波吹灰和传统吹灰是相辅相成的，应该发展多种吹灰方式的联合运行。
结束语：声波吹灰技术还处于发展阶段，在克服传统吹灰技术缺陷的同时，也出现了一些自身的弊端。但作为传统吹灰方式的变革，其优 势正日益突出。可以相信，通过基础理论、管理者意识和声波吹灰产 品共同的完善与提高，声波吹灰必将成为电厂不可缺少的一部分。
参考文献：
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[4]邓文俭.苗长信.杨兴森.山东电网吹灰器运行现状及性能比较{J}.中 国电力，2001（01）
论文作者:静卫忠
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/23
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