## 一、概述

工业锅炉、烟气换热设备、烟气净化装置长期运行过程中，粉尘、飞灰、铵盐沉积物持续附着于受热面、管束、催化剂载体表面，逐步形成积灰层。积灰会降低换热能力、增大烟气流通阻力，引发系统压差上升、能耗增加，严重时造成催化剂堵塞、烟道堵灰，迫使装置停机检修。传统蒸汽吹灰、机械振打、激波清灰等方式存在管束冲刷磨损、清灰范围受限、易损伤精密构件等问题。

瑞典 Kockum Sonics 自上世纪 70 年代开展工业声波清灰设备研发，声波吹灰器以压缩空气作为动力源，通过钛合金谐振膜片将气动能转化为低频高能声波，依靠声学效应实现持续性预防性清灰。设备本体无旋转、伸缩类机械结构，可在线间歇投运，适配多种高温烟气工况，广泛应用于电力、船舶、垃圾焚烧、冶金、石化等领域烟气系统积灰治理。

## 二、基本工作原理

压缩空气进入发声单元谐振腔，驱动钛合金膜片持续振动，产生特定频率高强度声波。声波以疏密压力波形式在烟气介质中球面传播，对积灰层形成周期性拉压交变作用力。在持续振动作用下，粉尘颗粒之间、粉尘与金属壁面之间的结合力逐步减弱，产生声致疲劳效应，松散沉积物从设备表面剥离；脱落粉尘依靠烟气流携带输送至下游除尘装置，或依靠重力沉降至灰斗。

声波具备绕射传播特性，可以进入管束缝隙、催化剂模块内部、烟道拐角等常规吹扫介质难以抵达的区域。设备分为 SONOFORCE、INSONEX 两大系列，可根据工况空间大小、粉尘特性选择对应频率区间，实现大面积空间均匀声场覆盖。整套系统由声波发声本体、供气阀组、管路与时序控制系统构成，能够设定自动启停周期，持续抑制粉尘堆积。

## 三、可解决的典型运行问题

### （一）换热系统积灰引发热效率下降

省煤器、过热器、空气预热器、余热锅炉管束表面持续积灰，增大热阻，降低热量传递效率，同等负荷下燃料消耗量上升，蒸汽、热介质参数难以维持设计区间。声波吹灰器持续清理薄层浮灰，维持受热面洁净度，稳定换热水平。

### （二）SCR 脱硝催化剂堵塞、压差升高

烟气携带飞灰、硫酸氢铵软沉积物附着、嵌入蜂窝 / 板式催化剂微孔，造成反应器压差持续上涨，脱硝反应有效面积缩减，脱硝效率下滑，氨逃逸水平上升。常规吹扫手段容易冲击、磨损催化剂载体。声波属于非接触式清灰，可疏通催化剂表层微孔，延缓堵塞进程，减少催化剂人工冲洗频次。

### （三）烟道阻力增大，辅机电耗上升

尾部烟道、除尘器进出口、旋风分离器内壁积灰，缩小烟气流通截面，系统整体阻力上升，引风机、增压风机运行负荷提高，厂用电持续增加。持续清灰能够控制烟道积灰厚度，稳定烟气流通阻力。

### （四）传统清灰方式带来设备损伤

蒸汽吹灰高速射流长期冲刷造成管壁冲蚀减薄；钢珠吹灰存在撞击磨损；脉冲激波清灰冲击力较大，不适用于催化剂、滤袋等薄壁精密构件。声波清灰不存在高速介质冲击，降低受热管束、催化剂、滤料受损风险。

### （五）非计划停机检修频次偏高

粉尘大量固结形成硬灰层后，仅依靠在线手段难以清除，需要装置停机进行人工清灰，中断连续生产。声波清灰侧重于**预防性治理**，持续阻止松散粉尘固结硬化，延长两次停机检修的间隔周期。

### （六）船舶余热系统积灰衍生安全隐患

船舶废气节能器、辅锅炉烟道 soot 堆积，存在烟道复燃风险；大量烟灰随气流外溢，影响甲板作业环境。声波持续清理松散炭灰，降低烟道起火概率。

## 四、主要应用场景与适配设备

### 1. 火力发电、热电联产行业

- 煤粉锅炉、循环流化床锅炉：低温过热器、再热器、省煤器、回转式 / 管式空气预热器；

- SCR 脱硝反应器：催化剂模块、喷氨格栅、整流混合区；

- 静电除尘器、布袋除尘器进出口烟道、灰斗上部；

- 锅炉尾部竖井、低温烟道。

### 2. 垃圾焚烧、生物质发电

焚烧炉余热锅炉、省煤器、烟气换热器、半干法反应塔、除尘器烟道。该工况粉尘黏性较强，适合采用周期性声波吹扫，预防黏性灰大面积附着。

### 3. 船舶与海上平台

船舶主辅锅炉、废气节能器（经济器）；海上钻井平台余热锅炉、工艺气体换热器，设备本体可适配海上高盐雾、振动环境。

### 4. 冶金、水泥行业

冶金烧结余热锅炉、高炉煤气换热器；水泥窑尾预热器、余热发电锅炉、旋风分离器、布袋除尘系统。

### 5. 石油化工、工业加热炉

管式加热炉对流段管束、工艺气体余热回收换热器、流化床反应器出口烟道、旋风除尘装置。

### 6. 其他通用工况

各类燃气、燃油工业锅炉，小型余热回收装置；部分粉体料仓、干燥设备内壁松散粉料防挂壁（干燥、精细化工工况）。

## 五、工况适用边界说明

声波吹灰器更适合**松散浮灰、薄层软积灰、铵盐类轻度黏结沉积物**的常态化预防清理。对于长期堆积形成的坚硬焦块、厚层固化灰垢，单独依靠声波难以剥离，可搭配其他清灰方式组合使用。

系统运行气源要求稳定的压缩空气供给；设计阶段需要结合烟道容积、管束布置、烟气温度、粉尘特性完成声场点位布局，保障声场均匀覆盖，避免出现局部盲区。设备最高可适配烟气温度 1000℃工况，通过材质选型匹配不同高温区间。

## 六、运行优势总结

1. 非接触式清灰，不产生高速介质冲击，对管束、催化剂、滤袋等构件影响较小；

2. 声波具备绕射能力，可覆盖管束夹缝、催化剂内部等常规吹扫死角；

3. 支持装置正常负荷下在线自动运行，无需停机；

4. 仅消耗压缩空气，相比持续投入蒸汽的吹灰方案，运行能耗更低；

5. 主体结构简洁，运动部件少，日常维护工作量较低；

6. 时序灵活可调，可根据粉尘沉积速率调整吹扫间隔，适配负荷波动工况。

## 七、结语

在烟气系统清洁方案选型中，Kockum Sonics 声波吹灰器定位为预防性在线清灰设备，核心作用是持续抑制松散粉尘累积，缓解换热效率衰减、催化剂堵塞、烟道阻力上升等常见问题。项目实施时需要结合烟气成分、粉尘物性、设备结构开展点位布置与频率选型，在合理设计、规范运维前提下，能够减少辅机能耗、延长设备运行周期，优化整套烟气系统长期运行经济性。