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声波吹灰机理

  声波清灰技术是利用声学、振动学和疲劳学等学科的原理,把一定强度的声波送入运行中炉体内的积灰区域,通过声能量的作用使这些区域中的粉尘颗粒以及结渣产生振荡,破坏和阻止它们之间的相互结合以及与热交换器表面之间的结合,使它们始终处于悬浮流化状态,以便烟气流将其带走,或靠重力自动脱落,达到清灰的目的。

  作用机理分为以下几种形式:其一是声压剪切,当声波能量传递到被作用面时,波束质点的振动会将动能传递给阻碍波束传播的物体,由于灰垢与被附着物的密度、质量不同,其吸收声波能量后的响应速度也不同,从而在灰垢与附着体表面产生速度差,该剪切作用使灰垢脱离附着体表面;其二是疲劳的作用,由于声波振荡的反复作用,施于灰垢附着物以拉、压循环变动的载荷,当达到一定的循环应力周次数N(对于一般的弱粘性灰垢,N约为102~105)后,灰垢的结合因疲劳而逐步破坏;其三体现在频率响应,裂解炉内不同成分的灰份粒子,均处于规则或不规则的运动状态之中,除因受到热气流和烟气流的作用而产生的流动外,其自身也因各自质量的不同而处于不同频率的自振状态;其在运动过程中因受到温度、流速、重力、静电吸附以及热吸附等诸多因素的影响,当吸附应力大于灰份粒子自身的运动活力时,灰份粒子逐渐沉积、附着在管臂上形成积灰,声波发生器所产生的声波馈入被作用空间后,声波的频率与灰份粒子的自振频率偶合响应,激发了粒子自身运动的活性,粒子的自身运动加剧,从而能够摆脱吸附应力而成为自由运动体,脱离附着体并最终由烟气流或重力将其带走。

  综上所述,从声波的声学参数上考量,第一种作用模式主要是强调振幅,也就是声波的声压级;第二种模式强调作用时间和声强(压);而第三种模式则更看重频率耦合。事实上声波清灰是上述机理综合作用的结果;而声压级的阙值,则是确保声波能够完成清灰作业的必要条件,灰份黏度不同,所需的声压级也必然不同;一旦声波的声压级高于清灰阙值,合理的选择作用时间,并使声波的频率与灰份的自振频率相匹配,可以大幅度提高声波的作用效能,起到事半功倍的效果;近年来,国内外从事声波清灰(堵)的厂家相继开发出了低频、中频、高频以及超声波等系列化的清灰产品,而且在不同的应用场合均有成功应用的范例。