声波清灰技术在水泥工业除尘中的应用分析
内容提供：辽宁中鑫自动化仪表有限公司
在水泥生产过程中，由于水泥生产设备、生产工艺的不同，从矿山开采、破碎到进厂进行粉磨、烘干、煅烧、储存、水泥制成、包装出厂以及物料的进出库、转运、堆放与均化等工艺环节，有数十个扬尘点及排放点，排放的废气及烟尘具有很大差异，因此，采用的除尘方式和所达到的效果均不相同，从目前的使用情况看，绝大多数的除尘器在运行中均存在问题，清灰是除尘器运行中的最主要、最常见问题，由于传统清灰的形式多种多样，产生问题的原因也多种多样，但其造成的结果都是清灰效果不断恶化，除尘效率大大降低。
声波清灰作为一种非接触的清灰方式，近年来在生产实践中越来越突现出其独特的技术优势，在水泥行业的增效改造中发挥了重要作用。
一、声波清灰的原理
声波清灰是以压缩空气作为声波的能源，高强度的钛金属膜片在压缩空气气源作用下自激振荡，并在谐振腔内产生谐振，把压缩空气势能转换为低频声能，通过空气介质把声能传递到相应的积灰点，使声波对灰渣起到“声致疲劳”的作用，由于声波振荡的反复作用，施加于灰、渣的挤压循环变化的载荷，达到一定的循环应力次数时，灰、渣的结构因疲劳而破坏，然后因重力、或因流体介质媒体将灰渣清除出附着体表面，达到清灰的作用。
二、声波清灰技术在电除尘器现场应用分析
一般来说电除尘器现场的烟气多属高温、高湿性质，粉尘粘度较大，使得粉尘附着在极板、极丝上，很难清除。带电粉尘积聚在收尘板上，其电荷不能很快释放掉并积存在极板上，排斥随后向极板运动的粉尘或产生反向放电，中和了已带电的粉尘，阻碍了粉尘向极板的运动，直接降低了除尘效率。
机械振打作为一种传统的清灰方式多年来在电除尘器现场应用中存在许多难以克服的问题，受作用力衰减和损耗的影响，机械振打的作用力很难传递到整个极板，只能在局部达到清灰目的，而总体清灰效果很不理想。作为解决下料口清堵问题的仓壁振动器不仅不能达到清灰效果，反而促使灰层密度增加，成为灰尘板结的一个主要原因。此外，采用碳钢材料加工的机械传动系统在高温高湿的环境中较易腐蚀，设备易损坏，故障率高，经常维修和更换易损件需耗费大量资金和人力，维护费用直线上升。
采用声波清灰技术是解决清灰、清堵问题，提高电除尘器效率的一种有效途径，无需庞大复杂的传动机构，声波可以自动传播到除尘器内部积灰部位，在声波的作用下，减弱流动气体介质中灰尘与极板、极丝表面或灰尘与灰尘之间结合的粘附力，以阻止其相互间附着板结。对已粘挂到极板、极丝上的灰尘在声波作用下产生“声致疲劳”使其结合力减弱，由于高能声波振荡的反复作用，施加于灰尘上的挤压载荷循环变化，当达到一定次数后，灰尘分子堆积结构因疲劳而受破坏，在重力或气流的作用下脱离附着体表面，从而达到清除极板、极丝表面积灰的目的。
三、声波清灰技术在袋除尘器现场应用分析
袋式除尘器最大优点是除尘效率高，而且不受粉尘比电阻变化的影响，由于环保排放标准日趋严格，袋式除尘器的发展空间越来越大。特别是对于高温、高湿、高浓度微细粉尘、吸湿性粉尘、易燃易爆粉尘等不利工况条件有更强的适应性。
袋式除尘器的关键在于清灰，清灰效果的好坏决定袋式除尘器乃至整个生产系统的成败。如清灰效果不好，就会提高系统阻力、增加清灰频率、缩短滤袋寿命，脉冲反吹清灰已逐步成为袋除尘行业一种主要的清灰方式，在实际应用中，由于滤袋长期工作在高温环境中，质地易脆化，平时受风机负压作用紧紧吸附在滤袋骨架上，脉冲反吹时，瞬间喷吹压力增大，滤袋急剧膨胀变形，且定向喷吹使滤袋局部受力较大，引起滤袋破裂，长此下去，滤袋损坏率较高，定期更换滤袋使除尘器运行成本增大。声波清灰是由声能器将压缩空气的势能转换成特定频率和声压级的声能，通过气体媒质传播。对于滤袋而言，声波的振动是一种高频振动，它可使滤袋表面的粉尘在“声致疲劳”的作用下结构松散，较细的粉尘不易粘结成块，且易于脱落。由于声波清灰是通过声波的折射、反射、绕射等全方位清灰，比照单一的气流或机械清灰，其作用力具有多方向性，使得清灰效果更强。
声波清灰技术用于袋式除尘器具有以下特点
①辅助脉冲或空气反吹系统，弥补原反吹系统喷吹力不足的缺陷；②声波传播范围广、清灰无死角；③声波清灰为柔性清灰，对滤袋无损害；④系统维护方便，易损件少，维护量小；⑤可有效降低滤袋前后压差；⑥使粉尘更易从滤袋表面脱落；⑦清除灰斗架桥或仓壁积灰⑧从总体上改善袋式除尘器的运行效果；
四、实际应用简介
辽宁中鑫自动化仪表有限公司所生产的SQ系列声波清灰器经国内许多现场应用，已在静电除尘器、布袋除尘器、锅炉预热器及其它管道、灰仓等领域取得了成熟的经验。现仅就几例较为典型的电除尘器及灰仓现场分别加以介绍。
1、用于立式静电除尘器
浙江某水泥厂3#机窑新装一台28M2立式电除尘器，该除尘器在设计上选用了一台SQ-75型声波清灰器，取消了机械振打，运行时清灰时间设定 20秒，间停30分钟。投入使用以来无任何故障，极板、极丝清灰效果明显，电场电压保持在50～60KV，电流120～150mA,电除尘器除尘效率十分稳定。
2、用于卧式静电除尘器
福建某化纤总厂水泥分厂，新装一台40M2卧式电除尘器，该除尘器为单室三电场，设计上取消了阴极振打，在一电场顶部靠近均流板入口处安装了一台SQ-75型声波清灰器，经使用发现声波清灰器工作时极板振动较机械振打更为明显，且声波随气流作用到二电场、三电场，使整个除尘器内部均有较好的清灰效果。
3、用于灰仓出口
某水泥厂除尘器灰仓及工艺贮料仓出料口经常堵塞，采用仓壁振打器仍不能解决问题，必要时需人工疏通，严重影响生产正常进行。
各安装了一套SQ-100G型声波清灰器，其扩声筒直接插入灰仓内，可有效作用于下料口处，经长期运行证明效果良好，不但解决了料仓出口积灰堵塞的难题，而且清除了料仓仓壁积灰，提高了除尘的效果，减轻了工人劳动强度，深受现场工人的欢迎。
结束语：
随着国家新的排放标准的实施，许多除尘器已较难满足排放浓度的达标要求，因清灰问题造成除尘效率不能达到环保要求的除尘器数量在不断增加；除尘器在技术上改造的难度和经济投资也在不断增加，声波清灰技术为存在上述情况的现场提供了经济可靠的高技术低成本解决方案，具有广泛的发展前景。
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