Индустриските вентилатори на котли се прилагодуваат на зголемените барања за сигурен проток на воздух со согорување

Индустриските котелски системи стануваат сè попребирливи бидејќи постројките се обидуваат да одржат стабилно согорување додека ја контролираат потрошувачката на гориво, емисиите и оперативните трошоци. Во оваа средина, вентилаторите за индустриски котли повеќе не се избираат едноставно според капацитетот на котелот или моќноста на моторот. Вистинската работа на вентилаторот зависи од барањата за воздух за согорување, отпорноста на системот, карактеристиките на горивото, работната температура и варијациите на оптоварувањето.

За инженерите, првото прашање не треба да биде „Колку kW треба да има моторот на вентилаторот? Треба да биде „Каков проток на воздух и притисок се потребни на вистинската работна точка? Оваа разлика е важна затоа што и вентилаторите со принуден влечење (FD) и вентилаторите со индуциран влечење (ID) мора да се усогласат со целосниот систем на котел наместо да се изберат како независни делови од опремата. Започнете со проток на воздух и притисок, а не со моќност на моторот

При изборот на вентилатори за индустриски котли, прво треба да се утврдат два основни параметри: потребен проток на воздух и потребен притисок.

За FD вентилатор, протокот на воздух е поврзан со брзината на палење на котелот, типот на гориво, дизајнот на горилникот или решетката и потребното ниво на вишок воздух. Притисокот на вентилаторот мора да го надмине отпорот од влезот за воздух, филтерот, амортизерот, каналот, предгрејачот на воздухот, ветровитомот и регистерот на горилникот.

За ID вентилатор, пресметката е различна. Вентилаторот мора да го извлече потребниот волумен на димни гасови додека го надминува отпорот од премините за гас на котелот, економајзерот, предгрејачот на воздухот, колекторот за прашина, чистачот, каналите, амортизерите и оџакот.

Затоа, практичниот лист со спецификации треба да содржи најмалку:

Потребен проток на воздух: m³/h или CFM

Статички или вкупен притисок: Pa, kPa или mmWG

Температура на воздухот или гасот

Тип на гориво

Концентрација на прашина

Состав на гас, каде што е применливо

Работна надморска височина

Нормално и максимално оптоварување

Брзина на вентилаторот или опсег на VFD

Напон и фреквенција на моторот

Аранжман за инсталација

Овој пристап спречува вообичаена грешка при купувањето: избирање вентилатор само врз основа на постоечкиот рејтинг на моторот. Мотор од 160 kW, на пример, не му кажува на производителот каков проток на воздух или притисок вентилаторот всушност треба да го испорача.

FD Fan и ID Fan имаат различни работни места

Не сите вентилатори на индустриски котли ја извршуваат истата функција.

Вентилаторот со принуден влечење ја снабдува печката со воздух за согорување. Обично се справува со релативно чист амбиентален или претходно загреан воздух и работи на страната со позитивен притисок на системот за согорување.

Индуцираниот вентилатор работи на страната на издувните гасови. Ги влече димните гасови низ котелот и опремата низводно додека помага во одржувањето на потребниот нацрт на печката. Во зависност од горивото и процесот, гасот може да содржи пепел, прашина, влага, корозивни соединенија и други загадувачи.

Оваа разлика директно влијае на конструкцијата на вентилаторот.

На пример, FD вентилатор за котел на гас може првенствено да бара стабилен проток на воздух, ефикасно работење и точна контрола. Идентификационен вентилатор за котел на биомаса или јаглен може да бара дополнително разгледување на абразијата, акумулацијата на прашина, гасот со висока температура, ладењето на вратилото, распоредот на лежиштата и абењето на работното коло.

Затоа, едноставното кажување на производителот „Ми треба вентилатор за котел за котел од 20 тони“ не е доволно информација за правилно да се избере опремата.

Отпорот на системот често ја одредува конечната големина на вентилаторот

Една од најважните практични точки при спецификацијата на вентилаторите за индустриски котли е тоа што вентилаторот не работи само против котелот. Работи против отпорот на целиот систем за воздух или димни гасови.

За FD систем, загубите на притисокот може да дојдат од:

Влез на воздух → филтер → придушувач → канал → амортизер → грејач на воздух → ветровник → пламеник

За систем за идентификација, маршрутата може да биде:

Котел → економајзер → колектор за прашина → чистач → канал → вентилатор за идентификација → оџак

Секоја компонента придонесува за губење на притисокот. Филтер за валкана кеса или делумно блокиран канал може значително да ја зголеми отпорноста на системот без да се појави механички проблем во внатрешноста на вентилаторот.

Ова е причината зошто техничарите треба да ги споредат тековните оперативни податоци со оригиналните податоци за пуштање во работа пред да го променат вентилаторот. Ако брзината на вентилаторот остане приближно константна додека протокот на воздух опаѓа и притисокот се зголемува, треба да се испита зголемениот отпор на системот пред да се претпостави дека самиот вентилатор изгубил перформанси. 

Вишокот воздух е уште една важна контролна точка

На согорувањето му треба доволно воздух, но едноставното снабдување со повеќе воздух не ги подобрува автоматски перформансите на котелот.

Теоретската количина на воздух потребна за согорување зависи од горивото. При реалната работа, се доставува дополнителен воздух бидејќи е тешко да се постигне совршено мешање гориво-воздух. Ова е познато како вишок воздух.

Практичниот проблем се појавува кога котелот работи со делумно оптоварување. Ако вентилаторот продолжи да работи со полна брзина и протокот на воздух се контролира главно со затворање на амортизерот, вентилаторот може да троши значителна електрична енергија додека голем дел од неговиот расположлив проток на воздух е ограничен.

Контролата со променлива брзина може да го намали овој проблем. Истражувањето за контрола на вентилаторот во котларницата покажа дека контролирањето на протокот на воздух преку брзината на вентилаторот наместо да се потпира само на амортизерите може да обезбеди значителна заштеда на енергија за време на работата со делумно оптоварување.

Поради оваа причина, модерните вентилатори за индустриски котли се повеќе се специфицираат со VFD контрола кога котелот има широк опсег на оптоварување.

Меѓутоа, клучот не е едноставно да се инсталира VFD. Контролниот систем треба да ја координира брзината на вентилаторот со протокот на гориво, притисокот во печката, барањата за согорување и работните граници. Неконтролираното зголемување на брзината на вентилаторот може да создаде прекумерен проток на воздух, непотребна потрошувачка на енергија или нестабилни услови на печката.

Практичен пример: Избор на вентилатор на котел со биомаса

Размислете за котел за биомаса каде што фабриката првично користела постоечки центрифугален вентилатор. Операторот пријавил дека согорувањето станува нестабилно секогаш кога котелот се приближувал до максималното оптоварување.

Првата реакција беше сомневање за недоволен капацитет на вентилаторот.

Наместо веднаш да го заменат вентилаторот, тимот за одржување снимил:

Вртежи во минута на вентилаторот

Проток на воздух

Притисок на вентилаторот

Моторна струја

Притисок на печката

Стапка на довод на гориво

Температура на воздухот

Положба на амортизерите

Мерењата покажаа дека вентилаторот веќе работи блиску до неговата номинална брзина. Сепак, вистинскиот проток на воздух беше под оригиналната дизајнерска вредност.

Тимот потоа ја прегледа патеката за воздух и откри прекумерен отпор кај предгрејачот на воздухот и делумно ограничените делови на каналот.

Ова беше важно: проблемот не беше нужно тоа што вентилаторите за индустриски котли беа премногу мали. Системот го спречуваше постоечкиот вентилатор да стигне до својата предвидена работна точка.

Откако беа поправени ограничувањата, протокот на воздух се зголеми без да се заменат моторот или вентилаторот.

Овој тип на дијагноза може да заштеди значително повеќе пари отколку едноставно да инсталирате поголем вентилатор.

Не ги игнорирајте температурата и густината на гасот

Температурата е особено важна при изборот на вентилатори на индустриски котли за страната на димните гасови.

Како што се зголемува температурата на гасот, густината на гасот се намалува. Затоа, не може секогаш да се избере вентилатор кој ракува со врел димни гасови со директно користење на истите вредности за волумен и притисок што важат за амбиенталниот воздух.

На пример, ID вентилатор кој ракува со димни гасови на 180°C и FD вентилатор кој ракува со амбиентален воздух 20°C може да имаат сосема различни услови за густина дури и ако нивните волуметриски вредности на протокот на воздух изгледаат слични.

Затоа, производителот треба да ја добие вистинската работна температура наместо генеричка изјава како „примена на висока температура“.

За вентилаторот за ID, инженерите вообичаено треба да обезбедат:

Нормална температура + максимална температура + проток на воздух на наведената температура + основа на притисок

Ако температурата може значително да варира за време на стартувањето и исклучувањето, треба да се земат предвид и тие услови.

Температурата, концентрацијата на прашина, влагата и составот на корозивниот гас може дополнително да влијаат на изборот на материјалот и механичкиот дизајн. 

Изборот на вентилаторот треба да ја вклучува вистинската оперативна точка

Кривата на вентилаторот е покорисна од табличката со името на вентилаторот кога се оценуваат вентилаторите за индустриски котли.

Да претпоставиме дека дизајнерската должност е:

Проток на воздух: 30.000 m³/h

Статички притисок: 2.500 Pa

Температура на гасот: 150°C

Работна брзина: 1.450 вртежи во минута

Производителот треба да потврди каде се наоѓа оваа работна точка на предложената крива на перформансите на вентилаторот.

Ако избраниот вентилатор теоретски може да произведе 30.000 m³/h, но само при притисок значително помал од 2.500 Pa, вентилаторот нема да ги исполни вистинските барања на системот.

Спротивно на тоа, изборот на претерано голем вентилатор може да го турка системот кон непотребно гаснење. Моторот исто така може да троши повеќе енергија отколку што е потребно во зависност од контролниот метод и работната точка.

Затоа, целта не е да се избере најголемиот достапен вентилатор. Целта е да се постави нормалната работна точка во соодветен регион на кривата на вентилаторот притоа овозможувајќи разумна работна маржа.

Дизајнот на работното коло е важен во апликациите на правливиот котел

Работното коло е уште една област каде што на вентилаторите на индустриски котли им треба инженерство специфично за апликацијата.

Чистиот воздух за согорување овозможува релативно едноставен избор на работно коло. Димниот гас кој содржи абразивна пепел е различен.

Ако прашината постојано удира на работното коло, предните рабови на сечилото може постепено да се истрошат. Материјалот може да создаде нерамнотежа. Во некои апликации на биомаса, лепливите наслаги може да се акумулираат побрзо од очекуваното поради карактеристиките на влага и пепел.

Затоа, практичната инспекција за одржување треба да вклучува:

Исклучете го и изолирајте го вентилаторот.

Проверете го работното коло за абење.

Проверете дали има нерамни наслаги на сечилата.

Измерете или проверете ја состојбата на вратилото и лежиштето.

Проверете ја спојката или погонот на ременот.

Проверете ги завртките на основата и сидрото.

Извршете балансирање ако се утврди значителна нерамнотежа.

За примена на тешко абење, дизајнот на вентилаторот може да бара конструкција отпорна на абење или заменливи компоненти на абење наместо да се потпира само на подебели стандардни ножеви.

Како да се подобри енергетската ефикасност

Енергетската ефикасност треба да се земе предвид при првичниот избор на вентилатори за индустриски котли, а не откако вентилаторот е веќе инсталиран.

Три области заслужуваат посебно внимание.

Прво, избегнувајте непотребен притисок.

Ако системот бара 2.000 Pa, но вентилаторот е избран и работи за да генерира значително поголем притисок, вишокот притисок може едноставно да се потроши преку амортизери или други ограничувања.

Второ, усогласете го капацитетот на вентилаторот со реалниот опсег на работа.

Ако котелот го поминува поголемиот дел од своето време на работа со оптоварување од 50–70%, вентилаторот не треба да се оптимизира само за теоретска состојба на оптоварување од 100%.

Трето, размислете за контрола на брзината.

За системите со променливо оптоварување, намалувањето на брзината на вентилаторот може да биде поефикасно од одржување на целосна брзина и пригушување на протокот на воздух со амортизер. Ова е особено релевантно бидејќи моќноста на вентилаторот силно се менува со брзината според односот афинитет-закон.

Затоа, системот за вентилатор на котелот треба да се оценува врз основа на годишните работни часови, профилот на оптоварување, методот на контрола и трошоците за електрична енергија - не само на почетната куповна цена.

Што треба да испратат инженерите пред да побараат понуда за вентилатор на котелот

Пред да купите вентилатори за индустриски котли, препорачувам да подготвите лист со технички податоци наместо да го испраќате само капацитетот на котелот.

Корисен RFQ треба да вклучува:

Информации за котелот

Капацитет на котелот

Тип на гориво

Метод на отпуштање

Нормално и максимално оптоварување

Должност на вентилаторот

Потребен проток на воздух

Статички или вкупен притисок

Нормална и максимална работна точка

Работна температура

Системски информации

Големина на канал и приближен распоред

Тип на собирач на прашина

Загревач на воздух

Прочистувач, доколку е применливо

Информации за оџакот

Проценета отпорност на системот

Механички барања

Ротација на вентилаторот

Насока на излезот

Распоред на возење

Моќност и напон на моторот

Распоред на лежиштата

VFD или контрола на амортизерите

Услови на локацијата

Инсталациона надморска височина

Амбиентална температура

Внатрешна или надворешна инсталација

Континуирано или наизменично работење

Оваа информација му дава на производителот доволно податоци за правилно да ја процени кривата на вентилаторот, моќноста на моторот, дизајнот на работното коло, материјалите и методот на контрола.

Завршни мисли

Побарувачката за индустриски вентилатори на котли е сè повеќе поврзана со повеќе од едноставно снабдување со воздух за согорување или со исцрпувачки гасови. Современите системи на котли бараат стабилен проток на воздух низ променливите оптоварувања, точна контрола на притисокот на печката, помала потрошувачка на помошна енергија и сигурна работа во услови на тешки температури и прашина.

За нов проект, најдобрата почетна точка е целосната системска должност: проток на воздух + притисок + температура + гориво + отпорност на системот + опсег на работа. За постоечки котел, податоците за работа треба да се споредат со оригиналната точка на дизајнирање пред да се замени вентилаторот.

Во многу случаи, решението за слабите перформанси на котелот не е само поголем мотор или поголем вентилатор. Правилниот отпор на системот, работната точка на вентилаторот, контролата на брзината, состојбата на работното коло и контролата на притисокот на печката може да имаат многу поголем ефект врз реалните перформанси.