声波清灰机理及其在除尘设备中的应用

1、关注的问题。1电除尘器工作原理简述与清灰要求基理是收尘极与放电极，在两极间建立高压不均匀电场使极间气体电离，产生自由电子、负离子和正离子，使进入电场的烟气尘粒荷电，随后荷电尘粒在电场力作用下分别向异性电极移动，使烟气中的尘粒和气流相分离，净化了气体。大量带负电荷的尘粒向收尘极移动且粘附于表面，由于电极上捕集愈来愈多，而使两极间距离缩小，此时必须清除电极上的粉尘，否则电气条件恶化，致使捕尘效率下降。如此循环进行以保持篼效稳定除尘。电除尘器电极在捕集粉尘达到一定厚度（一般在10mm），必须设法使吸附在极板上（或电晕线上）的粉尘脱落，但又要尽可能减少粉尘脱落时的再飞扬，为此要求：要有足够大的清灰作用

2、力，使粉尘层从阳极板或电晕线上脱落，使其保持足够的清洁，以确保良好的电气性能。清灰作用力又不能太大，太大则会使脱落下的粉尘层被粉碎后再次引起粉尘再飞扬。粉尘层脱离极板依自重沉降下落，此时最好不再有清灰作用力作用其上，否则又会引起粉尘再飞扬，因此对声波清灰必须制定优选的启停制度。2使粉尘层脱离电极的途径与分析欲使粉尘脱离电极，必需在粉尘层m上作用以力，使其克服作用于粉尘层m上的作用力F，才能使m与电极相分离，从而靠自重而沉降，其有两种途径。在粉尘层m上施加法向力zFz=Fe+Fq（2.1）m才能与电极相分离，而后靠自重而沉降。2.2）就能使m与电极表面间产生相对移动，而使m因重力而下落。如何才能

3、产生、X、y，锤击振打使附着于电极的粉尘层瞬时获得惯性力，已是一种较为成功的方法。而声波清灰则是上世纪末先应用于电除尘器灰斗清灰，再应用于电场清灰，交变声压直接作用于粉尘层m上。它们均会产生法向作用力机与切向作用力4*、抑，同时作用于粉尘层m上。声波清灰器把压缩空气势能转换成低频篼能声波，通过空气媒质把声波传递到电极的粉尘层，交变声压P=Pmcos作用于粉尘层上，只要它克服Fz或Fx、Fy就能使粉尘层m脱离电极。3声波清灰机理分析与探讨3.1声压直接作用于附着在电极的粉尘层上386声波m灰声波清灰是通过声波发声器（点声源）把气流的机械能转化成声能，声波发生器以一定的频率与功率的声波在媒质中传播

4、，电除尘器中空间的媒质应是由烟尘与气流组成的气溶胶。声波是一种疏密相间的纵波产生声压，通过媒质的篼速周期性的“拉伸”或压力，由于声波传播呈球面状辐射，它是全方位的，施加于粉尘层既有法向压力，也有切向压力，因此在板面法向，当作用于粉尘层上的声压为正时，声压更使粉尘层紧压在板面上，当声压为负时，即拉力大于作用在粉尘层上的法向作用力FZ=Fe+Fq时，粉尘层才会与板面分离，依自重下落或随气流向前运动。实际上应是法向力与切向力的联合作用。周期性声压是交变地作用在粉尘层上，使粉尘层松动，声波清灰更易使粉尘层从电极上清除，因此声波清灰是一种使粉尘从电极上脱落的较好方法。由于声波的衰减，在远离声波发生器的部

5、位，作用于板面粉尘层的声压会显著减小，其清灰效果亦会减弱。3.2声波还通过附着于板面粉尘层作用于板面上声波不仅作用于板面粉尘层上，还通过粉尘层作用于板面，且是作用于板面的每一处，致使板面在分布力作用下产生强迫振动，从而又使板面产生X、Y、Z方向的振动加速度。由于分布力是简谐力，且频率不高（一般在50 360Hz之间），使极板产生的振动加速度不会大，但它也使附着于板面的粉尘层获得惯性力，虽不会很大，不足以克服作用在粉尘层上的正压力与磨擦力，但它与声压的联合作用还是有利清灰。每当声波频率选取正好接近于极板的几个低阶固有频率时，就会产生较大的振动加速度有利于灰尘层从板面上的脱落。1及3.2两点可见，

6、声波清灰较振打清灰更有利于使粉尘层从板面上脱落。3.3声波还作用在已从板面上分离而正在下落的尘团上当声波发声器工作时，声场中每一点的周期性交变声压就一直存在，因此当板面上粉尘层脱离板面而且悬浮在空间且正在下落时，高速振荡的周期性声压继续对其作用，极易引起悬浮尘团的松散而引起粉尘的二次飞扬。特别是当声压较大时（声波能量较大或靠近声源的空间）使介质质点或尘粒的振动位移幅值也大，使尘粒聚积间隙增大，尘团松散成小尘团而引起粉尘的再飞扬。振打清灰当粉尘层脱离极板后，就没有惯性力作用其上，此时脱落的尘团就靠自重而下落，不会再进一步被粉散而引起再飞扬。由于声波发生器的工作时间有一定时间，为减少声波对已脱离板

7、面正在下落的尘团的影响，就只有控制声波作用时间，不让其作用时间过长，当板面积灰达到一定厚度启动声波发生器，而当板面粉尘层基本被清除，即关闭声波发生器。3.4声波还作用在电场空间的粉尘离子上由于声波发生器发出声波作用于电场空间，声波通过媒质传播的声压不仅作用在板面粉尘层上，和正在从板面脱落正在下落的尘团上，而且还作用在由于电场作用正向电极方向运动的粉尘离子上，佘使粉尘离子在沿气流方向也获得一加速度，从而改变粉尘向电极方向运动轨迹，如在末电场会由于气流速度的增加而降低捕尘效率。3及3.4可见，声波清灰比振打清灰更易引起粉尘的再飞扬，如参数选择不当将会有较多的粉尘再飞扬，必需认真研究声频、声压及声波

8、的启停制度对清灰效果的影响。4声波清灰与振打清灰特征对比分析4.1作用于粉尘展上的力声波清灰是周期性交变声压直接作用在粘附于板面的粉尘层上，是主动力，且周期性交变声压，不断的拉伸与压缩使粉尘层松散。因此声波清灰更易使粉尘层从板面上清除。4.2作用于极板上的力声波不仅作用于粉尘层上，还通过粉尘层作用于极板上，它是简谐作用力，在其作用下极板产生强迫振动，板面各点均获得振动加速度，又使粉尘层获得惯性力，一般情况下板面振动加速度较小，因而粉尘层获得惯性力也较小，但若声波发生器声频选得恰当，使它与极板系统的低阶固有频率相接近，就会使极板得到很大的振动加速度，而使粉尘层获得较声波洁灰大惯性力，将会起到很好

9、的清灰效果。振打清灰只是一瞬时力，又是一集中力，在它作用下极板系统产生冲击振动响应，使极板在瞬时获得很大的振打加速度。4.3传递环节与机械故障声波在媒质中传播，传播环节少，故障率低。振打清灰传递环节复杂，故障率高，侧向底部挠臂锤振打清灰，锤击砧板，从砧板到振打杆，再到阳极板，顶部振打清灰传递环节就更为复杂。4.4引起粉尘的在飞扬声波直接作用在粉尘层上，在高速周期振荡声压作用下，易使粉尘层松散，引起粉尘的再飞扬，特别当声波能量大，频奉低更会使粉尘聚积间隙增大，且尘粒获得振动位移大，更易引起粉尘的二次飞扬。声波还作用在已从板面脱离正沉降的尘团上，交变声压作用会使尘团松散而引起粉尘的再飞扬，声波同样

10、还作用在向电极移动的粉尘离子上，这些均会引起粉尘的二次飞扬。振打清灰则是锤击砧板使附着于板面的粉尘层在瞬时获得惯性力，而当粉尘层脱离极板后。惯性力也很快消失，只在重力作用下而沉降，可见其粉尘的二次飞扬可能性亦存在但比声波清灰要小得多。控制好极板振打加速度的最小值与分布均匀性，会使粉尘的二次飞扬得到控制。可见声波清灰引起的粉尘再飞扬会比振打清灰严重得多，特别是声能、声压、声频与声波的启停制度选择不当时，对清灰效果与粉尘再飞扬起到极大的影响，对此必须进行深入研究与严格控制。4.5清灰效果的衡量、评判与测试振打清灰已建立了振打清灰机理与测试技术，亦建立了以板面最小振打加速度与振打加速度分布均匀性来衡

11、量清灰效果的评判标准。声波清灰虽于80年代末才开始用于电除尘器电场板线积灰，只是起到振打清灰的辅助作用，国内应用声波清灰也只是近几年来的事。虽然声压级的测定还不是难事，但如何来衡量清灰效果，使粉尘脱离板面的最小声压又应是多少，均未进行过试验研究，因此必须开展声波清灰测试技术的研究以及总结制定声波清灰效果的衡量标准。可见声波清灰与振打清灰各有长处，也各有不足之处，它们的清灰效果均随空间位置的不同而改变，离开振打源（或声源）距离远处清灰效果差，近处清灰效果好，若要使远处也能达到清灰要求，必然是近处粉尘脱落后的二次飞扬大。从目前情况看，至少可以讲声波清灰是振打清灰的一种很好的辅助清灰方法，能明显提高

12、清灰效果。对使用时间较长的电除尘器，由于振打装置设计不周以及长期使用，振打力衰减严重。各传递环节故障频繁，致使清灰效果不佳，板线积灰严重，此时必须进行现场故障诊断与检，消除故障与加用声波清灰器可明显提篼清灰效果。又如对大型电除尘器，极板高度增加已达15米，特别是超高超宽型阳极板悬挂系统，在远离振打点处振打加速度严重衰减，振打加速度分布均性也变差，此时既要使板面粉尘脱落又要尽量少地引起粉尘再飞扬，就应充分利用声波清灰与振打清灰各自长处，使它们优势互补，设计综合清灰系统，使在各自管辖范围内做到既有较好的清灰效果又较少粉尘的二次飞扬。5声压级、声频及声波启停制度对清灰效果的彩响5.1声压级对电除尘器

13、板线清灰效果的影响声压级提高作用于介质及粉尘层的声压愈大，有利于粘附在板面的粉尘层克服作用其上的作用力F脱离板面，因此声压级对清灰效果有至关重要的作用。但声压级也不是愈高愈好，只要保证声场中任一点（一般应是声场中离声源最远处）的声压级所对应的声压足以克服清灰对象的作用力F即可，过高的声压不仅导致动力消耗增大，环境噪声增大，还会使脱离板面的粉尘层松散与正在下落的粉尘团松散，引起粉尘的再飞扬。对不同种类的粉尘或粉尘同类粉尘其粒径大小的不同，工况条件、湿度、温度均会使粘附在板面的作用力F大小不一样，要使其从板面脱离所需的声压大小也不一样。特别是对电除尘器一排阳极板，由于捕集粉尘是下粗上细，前粗后细，

14、后面电场的阳极板排捕集粉尘比前面电场阳极板捕集粉尘更细，因此作用在粉尘层上的作用力F是上部大下部小，前面小后面大。且越往后电场越大，这就要求作用于板面粉尘层的声波清灰声压也与此相符，才能达到最佳清灰效果。5.2声频对电除尘器板线清灰效果的影响声频提篼使作用于粉尘层上的交变声压也增强，有利于克服作用在粉尘层上的作用力F而与板面相分离，声频提高，媒质的振动加速度增大，而振动位移减少，同样在声压作用下使粉尘尘粒振动加速度增大，而振动位移减少，这有利于粉尘层从板面脱离；同时声频提篼，增大了声压由PAPA的交变次数，对灰尘层间和焦渲的疲劳效应是十分有利的。因此提篼声频，能获得足够大的声压，以克服粉尘层粘

15、附于极板的作用力，使其脱离极板。声场中任一点的频率即是声源的频率，即任一点处的声压由PA-PA交替的变化频率不会随距离的变化而发生改变，而声场中某点的声压（或声压级）不仅与离声源的距离有关，还与传播介质的工况条件（温度、湿度）以及声波作用空间结构及空间壁面的大小及材质均有关。点声源（声波清灰器在电场中可看为点声源）在自由场中，当离声源距离增加一倍时，声压级减小6分贝，此外声波在媒质中传播时，由于媒质的粘滞性等影响声波能量不断地被吸收或转化为其它形式，引起声衰减，其衰减的大小与声波频率、媒质温、湿度有关，一般频率越篼，其作用空间范围越小。由上可见，声波频率对清灰效果影响较为复杂，提高频率能增大交

16、变声压有利于板面清灰，但在传播过程中，随距离增大，衰减程度也增大，这又不利于远离声波发生器处板面的清灰。因此对具体对象，应综合考虑声压级与声频的选取，在考虑衰减因素后声场任一点有足够的声压条件下，提篼声波频率。5.3声波启停制度对清灰效果的影响电除尘器板线的积灰与清灰对除尘效率影响极大，特别是板面的清灰。当板面积尘达到一定厚度必须进行清灰，否则电气性能恶化，影响捕尘效率，而当板面积灰较薄时，无论振打清灰还是声波清灰均易使清除下来的粉尘松散而引起严重的二次飞扬。因此不管振打清灰或是声波清灰都应使板面积尘达到一定厚度（一般讲在lmm左右）。声波清灰的声波启停制度既类似于振打清灰制度但又不同，后者仅

17、在于对不同的电场二次振打之间的间隙时间不同，而声波清灰声波启停制度应包括每个电场的声波开启时间与停止时间。声波的启动时间不宜过长，过长会引起脱离祗面的粉尘在下落过程中继续受到声压作用使其松散而引起粉尘的再飞扬。启动时间又应与声波频率有关，声频高启动时间应短些，声频低启动时间可长些。二次声波工作的间隙时间应以使板面粉尘积灰达到一定厚来确定，可见对不同电场来讲，前面电场二次声波间隙时间要短于后面电场，越往后的电场二次声波的间隙时间就越长。由此可见，声波的启停制度确定或优选更难于振打清灰制度，而且对清灰效果的影响也更大。6声波清灰技术的应用6.1声波清灰可用于电除尘器电场板线清灰的一种极好的辅助清灰

18、方法目前电除尘器板线清灰几乎都是振打灰，但由于当前振打清灰装置设计不周，往往引起往后电场板线积灰严重，越远离振打点的板面积灰越严重，又由于其传递环节多，机械故障多，使用时间长久，加之管理不善更使板线积灰严重。此时一边消除存在故障，同时设计加用声波清灰器，能使电场板线清灰效果得到明显改善表1 B室三电场声波清灰使用甫后电场性能参数日期工况电场二次电压（kV）电场二次电流（mA）安装声波清灰器前安装声波清灰器后声波清灰张家口电厂300MW机组配套2台BE240m2双室四电场电除尘器，于2001年安装投用，顶部电磁锤振打清灰，初期清灰效果较好，随时间推移，清灰效果不断恶化，特别是三、四电场捕集粉尘颗粒细，板线积灰更难以清除。2003年首先对2炉B室三电场（因其积灰最严重）加装2台SQ 75型声波清灰器，以与A室三电场作对照，声波清灰器使用前后