??????? 2.6聲場的慨念
??????? 2.6.1直達聲場
??????? 當聲源尺寸與聲波波長比較起來很小時，并且聲源處于四周空曠的中心，聲波向四周輻射，不存在周圍障礙物的反射，這種聲場叫直達聲場。
??????? 2.6.2混響聲場
??????? 聲源在密閉的空間發(fā)聲時，聲波不斷地從聲源發(fā)出，在被四周壁面和空氣介質(zhì)吸收，同時也被壁面經(jīng)過一次或多次反射，通常把這種經(jīng)反射形成的聲場叫做混響聲場。
??????? 2.6.3總聲場
??????? 3聲波清灰
??????? 3.1歷史回顧
??????? 二十世紀初，瑞典人和英格蘭人就知道用槍聲清除家庭煙囪內(nèi)的積灰，七十年代瑞典人MatsOlsson博士成功研制了聲波清灰器，并得到迅速的發(fā)展，在歐、美、日等工業(yè)先進國家的鍋爐清灰中首先得到推廣應用，獲得了不錯的清灰效果和社會經(jīng)濟效益。八十年代末，由中科院聲學所的專家們將聲波清灰技術(shù)引入我國，并在電站及石化系統(tǒng)的鍋爐上進行應用性試驗，取得了很好的效果。目前我國從事聲波清灰技術(shù)的研制、銷售的公司約有10多家，聲波清灰器的型式也多種多樣，用戶已達100多家。
??????? 達波公司的技術(shù)人員與中科院聲學所鐘高琦教授于1995年開始聲波清灰器的研制和應用試驗，將研制的成果應用于電站及石化系統(tǒng)的不同容量鍋爐上，取得了成功的經(jīng)驗，也有失敗的教訓。
??????? 3.2聲波清灰原理及特點
??????? 聲波清灰是利用聲場能量的作用，以清除鍋爐受熱面上的積灰。聲場能量由壓縮空氣在特制的發(fā)聲器中轉(zhuǎn)換為聲波而獲得。鍋爐煙氣中含有極細的灰粒，在沒有聲波作用的情況下，它們很容易粘積在受熱面上，當聲波以煙氣作為傳播媒質(zhì)時，這種粘積現(xiàn)象被減弱或者不可能存在，這是因為
??????? 1).煙氣與受熱面接觸的近壁面邊界層中灰粒在聲波的高頻率、周期性的“推拉”作用下始終處于懸浮狀態(tài)，灰粒沒有機會粘附到受熱面上。有一個類似的例子，我們在海邊或河邊水可以看見水與沙灘的分界面上，水波周期性地將沙粒推上傾斜的沙灘，然后又迅速地把它們拉回水中，沙粒得不到瞬間“安靜”的機會，很難沉積下來；
??????? 2).由于聲波具有直達、反射、繞射的特性，使聲波充滿整個清灰空間，因此，在受熱面管的四周均有聲波存在，清灰不留“死角”；
??????? 3).對于受熱面已粘積的灰，在聲波周期作用下，可使積灰附著層疲勞而破裂。
??????? 4).“長效”清灰作用。根據(jù)鍋爐不同的積灰特點，聲波清灰器可全自動周期性投入運行，需要吹灰時即吹灰，不需要吹灰時即停，使鍋爐在整個連續(xù)運行的時間內(nèi)，均能得到很好地清灰，與長短桿旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰“立竿見影”的“短效”作用不同；
??????? 5).因聲波清灰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，無伸縮旋轉(zhuǎn)部件，設(shè)備不易損壞，所以具有免維護的特點；
??????? 6).在鍋爐點火啟動時即可投入聲波清灰器自動控制系統(tǒng)的運行，可伴隨鍋爐連續(xù)長期運行而無人值守。
??????? 4NP聲波清灰器
??????? 4.1結(jié)構(gòu)特點
??????? NP系列聲波吹灰裝置是公司近幾年研制開發(fā)的產(chǎn)品。基于德國HardemanChirpSoundWaveClear聲音清潔裝置，公司組織人力、物力，結(jié)合我國電站鍋爐的具體情況，不斷地進行研究、創(chuàng)新和改進，研制了NP系列聲波發(fā)生器,見圖3所示。成功地應用在25MW-350MW的電站鍋爐的爐膛、高過、省煤器、空氣預熱器等部位的清除積灰和防止結(jié)焦。公司在聲波吹灰裝置的應用研究過程中，不惜投入大量的資金，不斷調(diào)查研究、從吹灰器本體材料、加工工藝、特殊處理工藝等方面進行了大量地研究工作，解決了高溫條件下抗變形、耐腐蝕、耐磨損等技術(shù)難題，生產(chǎn)出了新一代耐高溫、大功率、耐腐蝕、耐磨損的NP系列聲波吹灰產(chǎn)品。為適應用戶各種運行工況，公司產(chǎn)品中關(guān)鍵的配套零部件采用了進口的Worcester/ASCO電磁閥、全套日本原裝OMRON器件配置的電控系統(tǒng)，提高了該裝置運行的可靠性、穩(wěn)定性。
??????? 4.2NP系列聲波清灰系統(tǒng)主要技術(shù)特點
??????? 4.2.1良好的可靠性
??????? 1).聲波清灰系統(tǒng)所研制的聲波發(fā)聲器，聲波頻率范圍選用32.5～425Hz
??????? 2).聲強級135～145dB，爐外聲強級≤85dB，符合國家環(huán)保標準，對人體絕對無害；
??????? 3).動力介質(zhì)：壓縮空氣，常溫，壓力范圍：0.3～0.8MPa，用氣量每組聲波清灰器為3標準立方米/次；
??????? 4).間歇式運行，一般間隔2小時，最佳運行周期根據(jù)運行工況試驗確定；
??????? 5).聲波發(fā)聲器采用鉬鎳合金并采用了熱涂鈷基合金的先進工藝，具有在高溫下耐腐蝕、耐磨損的優(yōu)良工藝特點，比鉻鎳合金在同等條件下耐磨性能提高二十五倍，長期頻繁使用可保證金屬機械、化學性能穩(wěn)定；
??????? 6).控制系統(tǒng)選用日本OMRON器件配置的電控系統(tǒng)；
??????? 7).電磁閥采用了進口的Worcester/ASCO電磁閥；
??????? 8).控制電源：交流電220V，50Hz；
??????? 9).壓縮空氣系統(tǒng)采用鍍鋅鋼管；
??????? 10).每個電磁閥前裝設(shè)濾網(wǎng)空氣凈化裝置，確?？諝饨橘|(zhì)潔凈，有效地避免了閥體和聲波清灰器的堵塞現(xiàn)象。
??????? 11).氣體的動能已轉(zhuǎn)換為輻射聲波，從而大大地減少了氣體的沖刷和磨損；
??????? 12).聲波清灰所采用的聲波避開了鍋爐本體設(shè)備的本征頻率,所以僅對灰垢產(chǎn)生強烈的作用而無損于鍋爐本體設(shè)備。
??????? 13).聲波清灰器沒有運動機構(gòu)，不存在爐內(nèi)運行機械故障，基本達到免維護。
??????? 14).NP系列聲波清灰裝置功率范圍：1500-2000W/套，可滿足不同煤種對吹灰功率的要求（經(jīng)試驗，粘結(jié)在鍋爐受熱免的積灰、結(jié)焦在小于600W吹灰功率時即可剝落和疏松并自由下落）；
??????? 15).聲波清灰與蒸汽、水力、振打以及鋼珠等清灰方法，雖屬同一于物理機制，但是聲波清灰作用的能量來自聲波。聲波是一種以能量形式存在的機械波，它表現(xiàn)為振動、擾動和波動。聲波的激烈而快速變化的振動會對積灰結(jié)垢在受熱面的附著狀態(tài)產(chǎn)生分離，并使結(jié)垢疲勞斷裂和破碎，積灰和結(jié)垢在聲波的作用下，從受熱面剝離而被帶出煙道。
??????? 16）.NP系列聲波吹灰裝置采用的聲波發(fā)生器對于大而深的爐膛、屏式過熱器以及尾部受熱面和密集錯排受熱面管道上的積灰，由于聲波本身所具有的衍射、繞射的特性，對于氣流不能正面沖刷的管道背面、邊緣死角，都具有令人滿意的效果。
??????? 17).設(shè)備運行周期可隨時根據(jù)積灰情況進行調(diào)整，隨時保持受熱面清潔，防止結(jié)焦。
??????? 4.2.2NP系列聲波清灰器主要技術(shù)參數(shù)
??????? 表1.NP系列聲波清灰器主要技術(shù)參數(shù)
??????? 序號項目技術(shù)指標
??????? 1聲波頻率范圍32.5-325Hz
??????? 2輻射功率1500～2000/每臺
??????? 3輻射方向圓球形圓錐形
??????? 4動力介質(zhì)壓縮空氣
??????? 5介質(zhì)流量(氣耗量)0.8-1.4標準立方米/分鐘
??????? 6聲強級135-145dB
??????? 7吹掃角度3600、1300
??????? 8有效吹掃半徑10米
??????? 9吹掃時間一般30-50秒
??????? 10間歇時間一般2小時
??????? 11吹灰器管座口徑DN133mm
??????? 12爐墻外聲壓級＜85dB
??????? 13電磁閥耐受溫度＜85℃
??????? 14電磁閥絕緣等級F
??????? 15電磁閥電壓220V50Hz
??????? 16空氣過濾裝置耐受溫度＜80℃
??????? 17空氣過濾裝置25μ
??????? 18空氣過濾裝置排水方式自動
??????? 19電控柜OMRON\Shneider型號：HRC-Ⅱ
??????? 4.3NP系列聲波清灰器的布置與安裝
??????? 4.3.1聲波清灰器的布置
??????? 聲波清灰的實踐證明，在聲波的聲級和工作頻率確定之后，合理的聲場布置，即發(fā)聲器的布置臺數(shù)和布置位置，連續(xù)運行時間和停止時間取決于受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸和積灰結(jié)渣特性。如果布置臺數(shù)和安裝位置不合適，將不能充分發(fā)揮聲波清灰器的作用，這不但造成人力物力的浪費，而且對聲波清灰器這一新技術(shù)的應用產(chǎn)生疑惑。
??????? 曾經(jīng)在一臺300MW機組鍋爐的爐膛受熱面布置了幾十臺用一定壓力的蒸汽作
??????? 動力介質(zhì)的共振腔式聲波清灰器，雖然采用了當時最好的耐高溫、防磨材料，但終因爐膛火焰溫度太高而失敗，因此，目前將聲波清灰器一般都布置在鍋爐出口水平煙道及豎井煙道的墻上，根據(jù)受熱面的不同結(jié)構(gòu)及積灰特性，布置不同數(shù)量的聲波清灰器。達波公司將NP型聲波清灰器布置在煙道的左右墻或前后墻上，在同一標高相對安裝，即對沖安裝；運行時，相對應的一組兩臺或多臺聲波發(fā)聲器同時啟動，在受熱面區(qū)域形成較高的聲場強度，取得了顯著的效果。
??????? 原始的哨聲聲波吹灰器，在國產(chǎn)1025T/h鍋爐尾部煙道現(xiàn)場試驗條件下，發(fā)現(xiàn)聲波吹灰器的聲場作用范圍比較小，僅能在4~6m范圍內(nèi)有效，超過此范圍效果不明顯。對于大型電站鍋爐，由于受熱面尺寸大、結(jié)構(gòu)更復雜，所以需要聲波有較大的作用范圍，否則使用效果將減弱，或者說，只能應用在小型鍋爐上，大大限制了聲波吹灰的應用場所。介于這些情況，達波電力設(shè)備有限公司根據(jù)聲學原理，考慮在原哨聲聲波吹灰器的基礎(chǔ)上加裝了聲波耦合體，即喇叭。經(jīng)過試驗，發(fā)現(xiàn)作用距離明顯加大。其最佳耦合體尺寸，在大量試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，利用幾何相似原理，通過改變耦合體尺寸，用精密聲級計在不同的距離下進行檢測。測量結(jié)果表明：在相同距離，測到不同聲壓；在不同距離，用相同的耦合體尺寸，又得到一組不同距離下的聲壓級，由此確定了耦合體的最佳幾何尺寸。
??????? 在聲波吹灰器耦合體的最佳幾何尺寸下，通過應用試驗，聲波吹灰器的有效作用距離可達到10米左右，完全滿足了大型電站鍋爐吹灰對作用距離的要求。
??????? NP聲波吹灰器自研制以來，根據(jù)大型鍋爐清灰需要，不斷地改進，已經(jīng)在國內(nèi)大型火力發(fā)電機組上成功應用，以大功率、高效率、長壽命、免維護的技術(shù)優(yōu)勢成功地在國電燃煤示范電廠和一大批大型機組上使用，近期又在馬蓮臺發(fā)電有限公司、石嘴山電廠、大壩電廠等項目招標中連續(xù)中標，還有一批電廠正在進行蒸汽吹灰尾部受熱面改造項目，NP聲波吹灰器以其耐高溫、耐腐蝕、耐磨損性能贏得了更多的用戶，不斷受到業(yè)界的認可。
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