学文网摘 要：脉冲声波吹灰器是激波吹灰和声波吹灰技术相结合的产物。它通过激波吹灰器的发生装置与声波导管的结构组合，改变发生装置的工作模式，发挥声波、激波两项吹灰技术的优点，消除了各自的缺陷。通过将声波和冲击波吹灰产品的耦合、匹配设计，结构紧凑、小巧便携、维护更换方便灵活；设计有连续可调的快速作用模式，相对于激波吹灰器，工作过程更加简单可靠、效率高、介质消耗低。该种在管排结构紧凑、中等粘性积灰的燃烧炉、加热炉和余热回收系统有广泛使用。
关键词：脉冲声波吹灰器 加热炉 效率 积灰
一、吹灰器概况
长期以来锅炉、加热炉的换热管线积灰结焦一直是个老大难问题，它使受热面的热阻增加，是导致换热效率下降的主要原因之一。由于受不同品质燃料（燃煤、燃油、燃气）的影响，在大部分炉子上都存在积灰，或者结焦现象。情况严重时可能引起炉管的腐蚀和意外停工，造成重大的经济损失。为此人们曾经采用蒸汽吹灰、高压水力吹灰、钢珠除灰等传统除灰技术；上述措施尽管在某些场合有一定的效果，但从总体来说，它们都普遍存在诸如：（1）除灰范围有限，存在死角死区；（2）能耗高；（3）设备可靠性差；（4）维修费用大；（5）对炉子有副作用（6）辅助设备庞大，操作复杂等诸多问题。
吹灰技术发展至今，市场上主流的***吹灰产品有三大类：激波吹灰器、声波吹灰器、蒸汽吹灰器。
激波吹灰器采用燃烧的方法产生冲击波，利用冲击波清除锅炉受热面的积灰。其原理是利用可燃气体如：煤气、天然气、液化石油气、乙炔等，与空气按照一定的体积比例调控后，均匀混合，在特殊设计的燃烧室内产生爆燃、爆轰，经输出管上的喷口发射出脉冲激波。能量被引导至被作用管束附近，以高温、高速的气流伴随者巨大的声强作用到换热管束表面，通过波形扰动、气流冲刷、高温膨胀、声压震荡以及冲击振打等多种模式的综合作用，达到清除管束表面积灰的目的。激波的作用力相对较大，对于结焦和粘性积灰效果显著，但也会对炉体造成一定的损伤。
声波清灰技术是利用声学、振动学和疲劳学等学科的原理,通过反复切断压缩空气的流通，产生气流的扰动和震荡产生高强噪声，通过声波导管将噪声耦合后产生一定强度的声波能量，再将其送入运行中炉体内的积灰区域,通过声波能量的作用使这些区域中的粉尘颗粒产生振荡,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。由于声波能量在作用空间内会发生折射、绕射、声强叠加等作用，其吹扫范围无死角，但是声波的作用力相对较小，对结焦和粘性积灰没有效果。
蒸气吹灰器是利用锅炉产生的过热蒸汽进行清灰的一种技术，它将高压过热蒸汽通过一固定在炉膛内部的喷***，以极高的速度和力度喷射至换热面管排上，利用高压冲刷、热应力剥除等作用模式使换热面上的积灰脱离附着面，随烟气流被带走。蒸汽吹灰器的作用力也比较大，对于结焦和粘性积灰效果显著，但是蒸汽吹灰经常会导致烟气湿度增加；在炉体的冷端更容易造成积灰凝结堵塞烟道，甚至会使腐蚀加剧。
二、TH-MS脉冲声波吹灰器的技术原理与工作方式
1.技术原理
脉冲声波吹灰技术是激波吹灰和声波吹灰技术相结合的产物。它通过激波吹灰器的发生装置与声波导管的结构组合，改变发生装置的工作模式，发挥声波、激波两项吹灰技术的优点，消除了各自的缺陷。
2.工作方式
脉冲声波吹灰产品使用的介质是可燃气和空气。通过混合发生组件将燃气和空气混合后点燃，使中心工作区域内的气体瞬间膨胀、升压、震荡，设备工作时能够在1分钟内连续完成60～120次充气-混合-点燃-能量输出的工作步骤，从而产生连续、高速、强噪声的气体震荡冲击，然后经声波导管将强噪声耦合为特制频率的高强声波传递至炉内；而连续、高速的气体震荡经声波导管的引导，以扩散降能的方式向炉内换热面传递，降低高强的冲击力同时，扩大了吹扫作用区域。
单台脉冲声波吹灰器在使用时相当于声波吹灰器和激波吹灰器同时工作，这样的作用模式首先可以发挥声波吹扫范围广，无死角的优点；以及激波冲击能量高，对结焦粘性积灰效果显著；此外通过扩散式引导，降低了冲击波的指向性，以及冲击能量，避免了冲击造成的破坏。
3.适用范围
脉冲声波吹灰器主要适用于炉内管排结构紧凑、炉膛空间中等往下、积灰情况为中等粘性和松散型的燃烧炉、加热炉、余热回收、中小型煤粉锅炉等工业现场。
三、脉冲声波吹灰器的技术特点
1.结构紧凑、小巧便携、单元模块化组装，维护更换方便灵活；
2.强制旋流混合结构，燃气和空气的混合更加均匀，有利于脉冲声波的产生；
3.锥孔疏散结构，保证混合气体能够均匀的进入并且充满中心工作区域，在点火工作时能够产生更大、更多的能量释放；同时将反向冲击能量消弱、分散，再由后续的消焰、阻火结构和设备将其完全消除，保证电气设备的安全运行；
4.按照声波传递特性曲线设计频率匹配的声道管，将高速扰动的气流所产生的高强度噪音，凝聚耦合后，稳定的输出低频率、高声强的声波能量；同时将震荡波能量降低到适用范围内输出；
5.通过结构改进和电器件工作频率的筛选，设计出连续可调的快速作用模式，相对于激波吹灰器，工作过程更加简单可靠、效率高、介质消耗低。
四、脉冲声波吹灰技术的创新点
1.通过将声波和冲击波吹灰产品的耦合、匹配设计，使设备在工作时，能够同时输出频率稳定的高声强声波能量和中等强度、无指向性的冲击波能量；
2.设备能够快速、高效、稳定的完成空气和燃气混合-点火-输出的工作步骤，工作频率为60~120次/分钟；
3.强制旋流混合结构，使气体混合更加均匀充分；
4.锥孔疏散结构，保证混合气体均匀扩散至整个中心工作区域，增强工作时所释放的能量；同时对反向冲击能量起到消弱、分散的作用；
五、脉冲声波吹灰的安全自动保护
1.吹灰时每层电动球阀互为连锁，即每次吹灰只能打开1个电动球阀，而且只能打开1个电动球阀；
2.电动球阀开关时间过长报警；
3.电动球阀开关互锁，否则报警；
4.燃气通断由双电磁阀控制，确保安全。
六、经济性
脉冲声波吹灰器的运行成本很低。按一般锅炉常用的TH-MS脉冲声波吹灰器来说，其一次爆破所需的总能量小于30克标煤在燃烧时的总发热量。脉冲声波吹灰器为间隔式工作方式，大部分时间处于不工作状态。因此，脉冲声波吹灰器的运行成本极低。如果使用现场有现成的燃料气，例如乙炔或炼厂干气、液化气等，则整个运行成本相当低廉。
七、使用效果
常减压装置使用TH-MS脉冲声波吹灰器以来，效果较好，主要体现在以下几个方面
1.能量集中，除灰彻底；除灰覆盖面可达95%；
2.温降明显，显著提高炉子效率；
3.强度可调，适用于各种积灰，对粘性和牢固性积灰效果更佳；
4.形状可控，适应不同形状的受热面；
5.安全可靠，全自动控制（也配有手动控制按钮），免维护；
6.性能价格比合理，运行成本低。
7.吹灰器本身安全可靠，吹灰时也不会损伤锅炉的任何部件。
八、问题与建议
在检修过程中，发现常减炉对流段II的效果不太理想，建议两炉在对流段I 与II之间各增加一层TH-MS脉冲声波吹灰器（2个），这样吹灰效果更好。
参考文献
[1]钱家麟 管式加热炉（第二版） 北京：中石化出版社，2003.
[2]徐奇焕 激波吹灰装置及其应用效果分析 水利电力机械2011.
[3]张锡鹏主编 炼油工艺学 北京：石油工业出版社，1989.
作者简介：李国林（1965-），男，江苏泰州人, 1988年毕业于华东理工大学石油炼制专业，主要研究方向为石油化工方向。
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