可调频声波吹灰器在火电厂的应用

引言

在火电厂的能源转换进程中，燃料燃烧所产生的烟气往往会携带飞灰、硫氧化物等物质。这些物质容易在锅炉受热面（省煤器、过热器、空预器）、电除尘器极板、脱硫吸收塔除雾器等设备表面逐渐积累，形成积灰或结渣现象。自 2010 年后，可调频声波吹灰器在火电厂的应用逐步得到推广。该技术主要以压缩空气或低压蒸汽作为动力源，通过声波发生器产生特定频率的声波能量，促使积灰颗粒产生共振从而脱落。这种方式无需机械接触，能有效减少对设备的损伤，并且其频率可以依据积灰类型进行灵活调整，能够较好地满足不同设备的清灰需求。

1 可调频声波吹灰器的技术原理

共振脱灰原理：各类积灰，如松散灰、结渣灰，都存在特定的固有共振频率区间，松散灰大致在50-200Hz，结渣灰约为 300-800Hz_⨀ 。通过调节设备的调频模块，使声波频率与积灰的共振频率相匹配，能够在灰层内部形成交变应力。这一应力有助于削弱灰粒与设备表面间的附着力，如范德华力、静电力等，进而促使积灰以相对温和、无损的方式脱落。

气流扰动效应：当声波在烟道内传播时，会引发烟气产生微湍流现象。这种微湍流能够有效扰动悬浮的灰粒，减少其二次沉积的可能性。此外，声波所携带的能量还可对结渣层与管壁的结合界面产生影响，逐步破坏两者之间的结合力，使坚硬的渣层缓慢剥离。

能量传递路径：该设备可利用压力处于 0.4-0.6MPa 的压缩空气，或者压力为 0.2-0.3MPa 的低压蒸汽，驱动声波发生器的振子产生振动，从而形成原始声波。原始声波经过调频模块的处理，通过调整振子的振幅和频率，实现声波参数的优化。优化后的声波经由特制导管进行定向传输，这种导管的声波衰减率较低，每米不超过 5dB。最终，声波能够被精准地传递至积灰区域，单台设备的有效覆盖范围通常在 10-25 ㎡左右，并且可根据烟道截面尺寸的实际情况进行灵活调整。

2 调频声波吹灰器在火电厂的应用场景与技术要点

2.1 锅炉受热面清灰（省煤器、空预器、过热器）

2.1.1 省煤器清灰

积灰特性：省煤器处于锅炉尾部区域，烟气温度大致在 300-400℃区间，积灰多为粒径 10-50μm 的松散飞灰。这类积灰容易填充管间缝隙，可能导致烟气流通阻力有所上升。

应用参数：通常将频率设置在 50-200Hz 范围内（接近松散灰共振频率），声压级控制在 125-135dB。设备安装于省煤器进出口烟道两侧，间距保持 3-4m，单台有效覆盖面积约 15-18m². 。导管呈 15向下倾斜，以便更好地对准管排间隙。

技术要点：在实际操作中，建议避免声波直接冲击管壁，以此降低管子出现振动疲劳的可能性，导管出口与管壁距离宜保持在 1.5m 以上。同时，可将设备与省煤器出口温度传感器建立联动机制，当温度上升幅度超过 5℃时，可考虑启动清灰程序。

2.1.2 空预器清灰

积灰特性：空预器烟气侧运行温度通常处于 120-250℃区间，烟气中的硫氧化物（SO₃）易在低温环境下与其他成分结合，形成具有黏附特性的硫酸氢铵灰垢。这类积灰容易附着在蓄热元件表面，一定程度上影响设备的正常运行，导致换热效率降低、漏风情况加剧。

应用参数：实际应用中，频率设置范围在 100-300Hz 较为适宜，针对黏附性较强的积灰，可适当提高频率以削弱其附着强度。声压级控制在 130-140dB，设备建议安装于空预器进出口烟道，采用径向布置方式，每侧布置 3-4 台，确保导管对准蓄热元件通道。

技术要点：在设备运行过程中，可将空预器漏风率作为参考指标，当漏风率超过 8%时，可考虑适当增加清灰频次。同时，为保证声波传输效果，建议每月对导管内积灰进行清理维护。

2.2 电除尘器清灰

积灰特性：极板上的积灰主要由细颗粒飞灰构成（粒径 5-20μm ），这些细颗粒之间存在较强的吸附力。在清灰时，若采用高频声波，可能会引发灰粒二次飞扬，相较而言，低频声波扰动或许是更为适宜的选择；

应用参数：在实际操作过程中，频率通常设定在 50-150Hz 范围，声压级控制在 120-130dB 较为合适。设备安装位置可考虑在电除尘器各电场入口，每电场两侧各安装 1 台，同时导管水平对准极板中部，与极板保持 1.2-1.5m 的距离；

技术要点：为确保清灰效果与电场工作互不干扰，清灰周期与电场供电的配合显得尤为重要，可尝试在电场断电间隙启动清灰。单个电场的清灰时间建议控制在 3-5min ，这样做能够在一定程度上避免因灰粒大量脱落而造成输灰系统堵塞的情况。

某火电厂 2×300MW 机组电除尘器的应用实践显示，在未使用可调频声波吹灰器之前，出口粉尘浓度达到 45mg/Nm³，已较为接近 30mg/Nm³的环保限值，极板积灰厚度处于 8-12mm 区间。在安装可调频声波吹灰器后（频率设定为 80Hz ，每电场间隔 60min 运行 4min ），极板积灰厚度有所降低，维持在 3-5mm 左右，出口粉尘浓度也稳定在 25-30mg/Nm³ ，满足了超低排放的相关要求。此外，对极板变形情况进行检测后发现，变形量 <2mm ，相较于传统方式，在减少极板变形方面取得了一定的成效。

2.3 脱硫吸收塔清灰

脱硫吸收塔的喷淋层与除雾器在运行过程中，易出现积灰情况，其中积灰成分包含石膏颗粒、飞灰等。这些积灰问题可能致使喷嘴出现堵塞，除雾器压差有升高趋势（若超过 1500Pa），还可能引发引风机能耗上升、石膏品质有所降低等状况。

积灰特性：喷淋层的积灰主要为石膏浆液黏结灰，含水率处于 15%-20% 区间，而除雾器的积灰则是干燥细灰。考虑到实际运行情况，采用中低频声波处理较为适宜，如此可在一定程度上避免高频声波引起浆液飞溅现象。

应用参数：在实际应用中，喷淋层处理频率可设定在 100-200Hz，除雾器处理频率在 150-250Hz，声压级控制在 125-135dB。设备安装于吸收塔壁两侧，喷淋层上方约 1m、除雾器下方约 0.5m 处，导管垂直向下布置，以确保对准喷淋层喷嘴。

技术要点：设备选用“防水型声波发生器”，其防护等级达 IP65，能够有效降低浆液进入内部损坏部件的风险。同时，设备与除雾器压差传感器形成联动机制，当压差达到 1200Pa 时，可自动启动清灰程序。

某火电厂脱硫吸收塔的应用实践表明，在未安装可调频声波吹灰器前，除雾器压差达 1600Pa，引风机电流为 185A。安装该设备后（设定频率 200Hz，间隔 45min 运行 6min），除雾器压差降至 800Pa ，引风机电流降至 178A，每年约可实现节电 7.2 万度。此外，除雾器冲洗频次也明显减少，从每日 3 次降至 1 次，脱硫水耗也得到了有效控制。

结束语

可调频声波吹灰器凭借“无接触清灰、动态调频、低能耗”的优势，在火电厂锅炉受热面、电除尘器、脱硫系统等场景中发挥显著应用价值，有效解决传统吹灰技术痛点，达成“提效、节能、护设备”多重目标。工程实践数据显示，其能使火电厂热效率提升 1%-2% ，年节省标准煤 1000-3000t，设备维护成本降低 50% 以上，且满足环保超低排放要求。随着火电厂对节能降耗与设备长周期运行的需求升级，可调频声波吹灰器有望成为积灰治理主流技术，为电力行业绿色低碳转型提供关键支持。

参考文献

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[2]张西平．旋笛式声波吹灰器清洁锅炉受热面技术应用［J］．工业锅炉，2014（2）：44－47

[3]陈茂．ESW 激波吹灰器在工业中的应用［J］．科技咨询导报，2007（3）：11－15

作者简介

张文洋（1995.07.09）男，汉族，单位：，通讯地址：故城县 邮箱：1297466866@qq.com。

王喜羡，1995.11.15， 男，汉族，单位：，通讯地址： 邮箱：1297466866@qq.com。

梅昊民 梅昊民（1997.06.02）男，汉族，单位：，职务：助理工程师，通讯地址：建昌县，邮箱：572273558@qq.com。