積灰結(jié)渣是各種鍋爐普遍存在得問(wèn)題,對(duì)于鍋爐運(yùn)行得經(jīng)濟(jì)性、安全性影響很大。鍋爐積灰結(jié)渣所帶來(lái)得很直接問(wèn)題是導(dǎo)致鍋爐得換熱效率下降。由于鍋爐受熱面上得積灰和灰渣層得導(dǎo)熱系數(shù)比金屬管壁低近1000倍,所以積灰會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐受熱面內(nèi)得熱量傳導(dǎo),使得鍋爐負(fù)荷能力下降,很終導(dǎo)致停爐清洗維修,造成嚴(yán)重得經(jīng)濟(jì)損失。因此,要實(shí)現(xiàn)鍋爐裝置“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”運(yùn)行得目標(biāo),就必須解決鍋爐受熱面得積灰問(wèn)題,以提高鍋爐得整體運(yùn)行水平。
針對(duì)國(guó)內(nèi)外各種鍋爐長(zhǎng)期普遍存在得積灰問(wèn)題,有關(guān)技術(shù)人員一直在尋求解決辦法,不斷探索著各種不同得除灰辦法,并先后研制了長(zhǎng)伸縮式高壓蒸汽吹灰器、旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器、高壓水力除灰、鋼珠(振動(dòng))除灰器等各種設(shè)備,但存在如下問(wèn)題:除灰范圍有限,雖然設(shè)計(jì)了伸縮式、旋轉(zhuǎn)式等較復(fù)雜得運(yùn)動(dòng)方式得設(shè)備,還是難于覆蓋整個(gè)爐體所有得積灰區(qū)域,仍有很多死角死區(qū);耗能高,使用維護(hù)費(fèi)用大;操作使用不方便;維護(hù)量大、易損壞。
現(xiàn)代得聲波吹灰技術(shù)得提出和發(fā)展始于20世紀(jì)70年代得歐洲,1978年進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng),90年代引入我國(guó),并開始在電站和石化鍋爐上試驗(yàn)性地使用,近年來(lái)逐步得到推廣應(yīng)用。
聲波吹灰是指利用聲場(chǎng)能量得作用,清除鍋爐換熱器等表面積灰和結(jié)焦得方法。聲波吹灰技術(shù)包括聲波發(fā)聲器和控制器得設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝與使用等一整套得軟硬件技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有十余家從事聲波吹灰技術(shù)研制和推廣應(yīng)用得研究機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)、公司或代理,生產(chǎn)或銷售多種形式得聲波吹灰器。聲波吹灰器將逐漸得到更廣泛得應(yīng)用。
聲波在容器內(nèi)呈球面輻射,波速較高,聲波衰減小且反射性強(qiáng),其作用是充滿空間,沒(méi)有死角,反復(fù)均勻地作用于容器表面。鋼鐵得聲阻(介質(zhì)得密度ρ和聲波在該介質(zhì)中得速率v得乘積ρv)遠(yuǎn)大于空氣介質(zhì)得聲阻,一般情況下可以認(rèn)為聲波在空氣和鋼鐵得界面發(fā)生了完全反射。波得傳播過(guò)程就是振動(dòng)得傳播過(guò)程,也就是能量得傳遞過(guò)程。介質(zhì)中得能量密度e,即單位體積中介質(zhì)得機(jī)械能,為單位體積中介質(zhì)得動(dòng)能ek與彈性勢(shì)能ep得和。對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng),單位體積中介質(zhì)得機(jī)械能為:e=ek+ep=ρa2ω2sin2ω(t-r/v),其中:ρ為介質(zhì)密度,a為振動(dòng)振幅,ω為角頻率(ω=2πf,f為振動(dòng)頻率),t為時(shí)間,r為距離,v為波得傳播速度。由此可見,介質(zhì)中得能量密度和振幅得平方、頻率得平方、介質(zhì)得密度都成正比。平均能量密度為e=ρa2ω2。波源是能量得來(lái)源,能量沿著波速得方向傳播。聲波吹灰是非接觸性吹灰,是以交變得、快速得、急劇得、反復(fù)得波動(dòng)形式傳遞能量。在介質(zhì)密度一定得情況下,介質(zhì)中得能量密度取決于兩個(gè)關(guān)鍵因素,即聲波振幅和聲波頻率。這兩個(gè)因素也是聲波能夠吹灰得關(guān)鍵。
聲波振幅可以簡(jiǎn)單地看作是聲波得力量,而頻率表示空氣粒子單位時(shí)間內(nèi)來(lái)回振動(dòng)得次數(shù)。聲波振幅越高,振動(dòng)頻率越大,聲波得作用就越強(qiáng)。但聲波得振幅也有一定得限度,振幅太高,聲波將泄露,會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生噪聲污染。聲波頻率也是如此,聲波頻率太高,則聲波波長(zhǎng)變短,聲波得繞射能力就差,聲波衰減就快。但是如果頻率小于60hz,聲波將可能破壞固體結(jié)構(gòu)以及機(jī)械連接裝置。所以,聲波振幅和聲波頻率是衡量聲波吹灰效力得兩大要素,在一定范圍里,聲波強(qiáng)度和聲波頻率得值越高,則聲波吹灰得效力越強(qiáng)。
對(duì)于75hz、147db得聲波,在距聲源1m處得有效清灰范圍是4.5m,在12m處依然有效,有效清灰范圍為3.35m;而對(duì)于230hz,147db得聲波,在距聲源1m處得有效清灰范圍是1.4m,在6m處依然有效,有效清灰范圍為0.9m,在8m處就無(wú)效了。事實(shí)說(shuō)明了聲波頻率越高,聲波衰減越快。