Вентилатори са принудном промјеном котла подржавају стабилно довод ваздуха за сагоревање у индустријским постројењима

У индустријском котлу, стабилност сагоревања зависи од више од самог горионика. Систем сагоревања мора да прими одговарајућу количину ваздуха на потребном притиску, чак и када се оптерећење котла промени. Вентилатори за принудну промену котлова обезбеђују овај ваздух за сагоревање потискивањем амбијенталног или претходно загрејаног ваздуха ка горионику, ветробрану, решетки или пећи. У системима са балансираном пропухом, вентилатор са принудном вуцом ради заједно са вентилатором за индуковану промају како би контролисао проток ваздуха кроз котао.

Зашто је битан довод ваздуха за сагоревање

Гориво не може ефикасно да сагорева ако је расположив кисеоник недовољан. У исто време, једноставно снабдевање више ваздуха није решење. Вишак ваздуха апсорбује топлоту и одводи додатну топлоту кроз димњак, што може смањити ефикасност котла. Из тог разлога, вентилатори са принудном вучом у котловима треба да обезбеде довољан проток ваздуха у целом радном опсегу, а не да једноставно производе максималну могућу запремину ваздуха.

На пример, узмите у обзир котао на биомасу који ради између 60% и 100% оптерећења. Ако вентилатор ради скоро пуном брзином, без обзира на оптерећење котла, систем може примити превише ваздуха за сагоревање при малом оптерећењу. Бољи приступ је да се контролише проток ваздуха у складу са стварним потребама за горивом, користећи улазну клапну, улазну водећу лопатицу или ВФД у зависности од дизајна система. Истраживање контроле променљиве брзине у котларници је такође показало везу између рада вентилатора, вишка ваздуха и ефикасности котла. 

Не бирајте вентилатор само из снаге мотора

Једна од најчешћих грешака приликом замене вентилатора котла је да се тражи мотор од 30 кВ, 45 кВ или 75 кВ и очекује се да произвођач вентилатора све одреди из тог броја. Снага мотора је излаз процеса избора вентилатора, а не примарни параметар избора.

За вентилаторе за принудну промену котлова, основне информације треба да укључују:

Потребан проток ваздуха, као што је м³/х или ЦФМ

Потребан статички притисак или укупни притисак

Температура улазног ваздуха

Врста горива

Капацитет котла

Радна висина

Очекивани опсег оптерећења

Губици притиска у каналима и опреми

Отпорност на горионик или решетку

Пад притиска предгрејача ваздуха, ако је уграђен

Метода контроле

Напон и фреквенција мотора

Распоред инсталације вентилатора

Смер ротације и положај излаза

Потребан притисак треба израчунати из комплетног пута ваздуха. Канали, колена, клапне, филтери, предгрејачи ваздуха, ветробранске коморе, регистри горионика и друге компоненте доприносе отпору. 

Практични пример избора вентилатора

Претпоставимо да индустријски котао захтева 18.000 м³/х ваздуха за сагоревање при статичком притиску од 2.200 Па под пројектованим радним условима. Вентилатор не треба изабрати једноставно као „вентилатор од 18.000 м³/х“.

Прво, инжењер треба да потврди да ли је 18.000 м³/х стварни потребни радни проток ваздуха или већ укључује потребну маргину за пројектовање. Затим је потребно израчунати губитке притиска између улаза вентилатора и пећи.

на пример:

Губитак у ваздушном каналу: 300 Па

Губитак амортизера: 180 Па

Губитак предгрејача ваздуха: 450 Па

Губитак ветробрана и горионика: 700 Па

Остали губици система: 350 Па

Потребна маргина: процењује се посебно према пројекту

Одабир вентилатора тада треба проверити у односу на резултујућу радну тачку, а не само у односу на проток ваздуха. Ово је посебно важно када се вентилатори са принудном вучом котла користе као замена за постојећу јединицу, јер промене на каналу или горионику могу померити стварну радну тачку.

Притисак вентилатора и проток ваздуха морају одговарати котлу

Вентилатор може произвести велики проток ваздуха при ниском притиску и још увек не може да испоручи потребан ваздух у пећ. Супротно томе, одабир превеликог притиска може довести до непотребног пригушивања и веће радне снаге.

Због тога је крива перформанси вентилатора важна. Пројектована тачка треба да се налази унутар одговарајућег региона криве вентилатора, са довољним опсегом контроле за нормалан рад котла.

За вентилаторе са принудном промањом котлова, обично бих проверио најмање три радне тачке:

Минимално стабилно оптерећење котла

Нормално радно оптерећење

Максимално континуирано оптерећење

Ако котао нормално ради на 70–90% оптерећења, вентилатор не треба оптимизовати само за теоретску тачку од 100%. Стварни радни опсег је важан јер се потражња ваздуха за сагоревање мења са уносом горива.

ВФД контрола може бити корисна, али није аутоматски најбоље решење

Погони са променљивом фреквенцијом се често разматрају за вентилаторе са принудном промјеном котла јер се брзина вентилатора може подесити према оптерећењу котла. За центрифугалне вентилаторе, закони вентилатора пружају корисну основу за разумевање ефекта промена брзине: проток ваздуха се мења приближно са брзином, притисак се мења приближно са квадратом брзине, а снага се мења приближно са коцком брзине.

То значи да релативно мало смањење брзине може довести до значајног смањења снаге вентилатора.

Међутим, избор ВФД-а такође треба да узме у обзир мотор, минималну радну брзину, контролни одзив, захтеве за покретање, хармонијска разматрања и потребну стратегију контроле протока ваздуха. ВФД не треба једноставно додати јер звучи ефикасније. Потребно је узети у обзир цео систем управљања котлом. Шта се дешава када је вентилатор премали? Вентилатор са принудном промјеном котла премале величине може изгледати прихватљиво током рада са малим оптерећењем, али постаје уско грло када се котао приближи пуном оптерећењу.

Типични симптоми укључују:

Вентилатор ради близу максималне брзине

Немогућност постизања потребног протока ваздуха

Низак кисеоник у пећи

Нестабилно сагоревање

Повећање ЦО

Смањена производња паре

Већа потрошња горива

Прекомерни пад притиска у ваздушном систему

Заклопка остаје потпуно отворена

Пре замене вентилатора, међутим, техничари би требало да потврде да је проблем заправо капацитет вентилатора. Прљав филтер, зачепљен канал, неправилно постављена клапна, запрљани предгрејач ваздуха или модификовани горионик могу повећати отпор система и створити симптоме који изгледају као вентилатор премале величине.

Пример случаја: Котао на биомасу са недовољним протоком ваздуха

Узмите у обзир котао на биомасу који је првобитно пројектован за приближно 15.000 м³/х ваздуха за сагоревање. После неколико година рада, постројење је прешло на влажније гориво од биомасе.

Оператер је приметио да котао више не може да одржава претходно стање сагоревања при великом оптерећењу. Првобитна претпоставка је била да је вентилатор ФД постао премали.

Инспекција на лицу места открила су три важна услова:

Вентилатор је још увек достизао своју првобитну пројектовану брзину.

Улазна клапна је била скоро потпуно отворена

Ново гориво је садржало знатно више влаге.

Инжењерски тим је стога проверио потребу за ваздухом за сагоревање и притисак у систему пре него што је одлучио за замену вентилатора. Ово је важно јер промена горива може променити потребне услове сагоревања; једноставно повећање величине вентилатора можда неће решити основни проблем процеса.

Коначни избор вентилатора био је заснован на ревидираним захтевима за проток ваздуха и притисак, а не на старој оцени мотора.

ФД вентилатор и вентилатор ИД морају се узети у обзир заједно

У котлу са уравнотеженим вуком, ФД вентилатор снабдева ваздух за сагоревање, док ИД вентилатор уклања димне гасове и помаже у одржавању потребног притиска у пећи. Ова два вентилатора обављају различите послове, али директно утичу на исти процес сагоревања.

Ако ФД страна доводи знатно више ваздуха него што систем може да уклони, притисак у пећи се може повећати. Ако ИД страна повуче превише снажно у односу на улазни ваздух за сагоревање, може се развити прекомерни негативни притисак.

Због тога, приликом замене вентилатора за принудну промену котла, корисно је проверити и постојећи ИД вентилатор. Нови ФД вентилатор би требало да одговара радном опсегу комплетног система за контролу промаје, а не да се оцењује као изоловани комад опреме.

Температура ваздуха такође утиче на избор вентилатора

Температуру ваздуха за сагоревање треба специфицирати пре него што изаберете вентилаторе са принудним промајем котла.

Ако вентилатор ради са околним ваздухом, густина се разликује од система где је ваздух прошао кроз предгрејач ваздуха. Како температура ваздуха расте, његова густина се смањује, што утиче на однос између запреминског протока, масеног протока, притиска и снаге вентилатора.

На пример, два система могу да показују 20.000 м³/х на папиру док раде на знатно различитим температурама ваздуха. Инжењерски прорачун стога треба да успостави стварну радну температуру и основу притиска уместо да третира запремински број као независан од радних услова.

Ово постаје посебно важно код котлова који користе предгрејаче ваздуха или другу опрему за рекуперацију топлоте.

Провере одржавања које не треба прескочити

Чак и правилно одабран вентилатор може изгубити перформансе због проблема са одржавањем. За вентилаторе са принудном вучом котла, рутинска инспекција треба да обухвати радно коло, лежајеве, осовину, спојницу, струју мотора, вибрације, стање улаза, положај клапне и канале.

Ако се проток ваздуха постепено смањује док брзина вентилатора остаје непромењена, немојте одмах повећавати брзину. Прва провера:

Блокада улазног филтера

Отварање клапне

Опструкција канала

Запрљавање радног кола

Стање лежаја

Стање каиша или спојнице

Ротација вентилатора

Притисак система

Отпор горионика или ветробрана

Радно коло контаминирано прашином или наслагама може променити аеродинамичко стање и повећати неравнотежу. Повећање брзине ради компензације може повећати механичко оптерећење без решавања првобитног проблема. Које информације треба послати произвођачу вентилатора? За РФК који укључује вентилаторе са принудном струјом котла, користан технички упит треба да садржи много више од капацитета котла.

Практичан РФК може укључивати:

Капацитет котла: 20 ТПХ

Гориво: Биомаса / угаљ / природни гас / нафта

Потребан проток ваздуха: 18.000 м³/х

Потребан притисак: 2.200 Па

Температура ваздуха: 40°Ц

Надморска висина: 35 м

Радна фреквенција: 50 Хз

Напон мотора: 415 В

Контрола: ВФД

Инсталација: унутра

Ротација: За потврду

Смер излаза: За потврду

Ако се постојећи вентилатор замењује, фотографије, информације са натписне плочице, крива вентилатора, подаци о мотору, димензије канала и стварна радна мерења су такође изузетно корисни.

Што су оперативни подаци потпунији, лакше је изабрати вентилаторе са принудном вучом котла који одговарају стварном раду котла уместо одабира модела из каталога заснованог само на номиналном протоку ваздуха.

Завршна разматрања

Главна сврха вентилатора са принудном промјеном котла је једноставна: обезбедити систем за сагоревање стабилним, контролисаним ваздухом под притиском који котао захтева. Инжењерски изазов је да се тај проток ваздуха учини доступним у целом радном опсегу, док се снага вентилатора, притисак у пећи, услови сагоревања и механичка поузданост држе под контролом.

За нови пројекат котла, вентилатор треба изабрати из комплетног прорачуна отпора на страни ваздуха. За пројекат замене, стварне радне податке треба упоредити са оригиналном кривом вентилатора пре него што се одлучи да ли је проблем недовољан капацитет вентилатора, повећана отпорност система или промена услова сагоревања.

Добро одабран вентилатор са принудном вучом котла стога није само вентилатор са високим протоком ваздуха. То је компонента која одговара гориву котла, систему сагоревања, губицима притиска, радној температури, начину управљања и очекиваном опсегу оптерећења. То је оно што омогућава котлу да одржава стабилно сагоревање без непотребног трошења снаге вентилатора.