Високоефикасни вентилатори индуковане вучне котлове помажу у смањењу потрошње енергије у индустријским котловима

У многим индустријским котловским постројењима, вентилатор индуковане промаје је једно од највећих континуираних електричних оптерећења у систему димних гасова. Високоефикасни вентилатори индуковане промаје котла могу смањити ово оптерећење, али једноставно инсталирање већег или новијег вентилатора не гарантује нижу потрошњу енергије. Праве уштеде долазе од усклађивања вентилатора са стварним протоком ваздуха, притиском система, температуром димних гасова и оптерећењем котла.

Чест проблем је што се ИД вентилатор бира само према капацитету котла. У стварном раду, међутим, захтевани рад се мења са врстом горива, вишком ваздуха, температуром димних гасова, отпором сакупљача прашине, конфигурацијом канала и оптерећењем котла. Високоефикасне вентилаторе индуковане промаје котла треба стога бирати на основу радних услова комплетног система, а не само на основу снаге мотора или величине вентилатора.

1. Почните са протоком ваздуха на стварном улазу вентилатора

Пре него што изаберете високоефикасне котлове индуковане вентилаторе, утврдите да ли се наведени проток ваздуха даје у нормалним условима или у стварном улазном стању вентилатора.

Димни гас се значајно шири како температура расте. За једноставну рачуницу:

К₂ = К₁ × Т₂ / Т₁

где је К запремински проток, а Т апсолутна температура у Келвинима.

На пример, ако је потребан проток димних гасова 30.000 Нм³/х на 20°Ц и температура гаса на улазу вентилатора је 180°Ц:

К₂ = 30.000 × 453 / 293 ≈ 46.350 м³/х

То значи да вентилатор заправо подноси приближно 46,350 м³/х на наведеној температури, под претпоставком да је корекција притиска мала за овај прелиминарни прорачун.

Коришћење протока у стандардним условима директно за избор вентилатора би стога могло резултирати мањом машином. Високоефикасни вентилатори индуковане промаје котлова морају бити изабрани користећи јасно дефинисане услове гаса тако да радна тачка на кривој вентилатора буде тачна.

2. Израчунајте потпуни губитак притиска система

Ефикасност вентилатора не може да компензује погрешно пројектован систем димних гасова.

За високоефикасне котловске индуковане вентилаторе, потребан притисак треба да обухвата све главне тачке отпора:

Пролази за котловски гас

Ецономизер

Предгрејач ваздуха

Циклон

Врећасти филтер или ЕСП

Сцруббер

Дуцтворк

Лактови и прелази

Дамперс

Димњак

Дилатације и друге компоненте

Практична калкулација би могла изгледати овако: Компонента Губитак притиска Котао и секција за пренос топлоте850 ПаДуктворк450 ПаБаг филтер1,200 ПаДампер и прелази250 ПаДимњак и излаз350 ПаТотал3,100 ПаАко је отпор система потцењен, вентилатор неће достићи потребан проток ваздуха. Ако је значајно прецењен, вентилатор може радити под непотребно високим притиском и трошити више енергије.

Ово је један од разлога зашто високоефикасне котловске индуковане вентилаторе увек треба бирати заједно са прорачуном отпора система.

3. Немојте користити амортизер као главни уређај за уштеду енергије

Један од најлакших проблема који се може пронаћи током инспекције постројења је вентилатор који ради скоро пуном брзином док је његов улазни или излазни пригушивач јако пригушен.

Вентилатор наставља да ствара притисак, док клапна ствара додатни отпор како би се смањио проток ваздуха. Енергија која се користи за превазилажење овог вештачког отпора се у великој мери троши.

За високоефикасне вентилаторе индуковане промаје котлова, контрола променљиве брзине је често ефикаснија када котао има широк радни опсег.

Закони о афинитету навијача пружају корисну прву процену:

К₂ / К₁ = Н₂ / Н₁

П₂ / П₁ ≈ (Н₂ / Н₁)³

На пример, ако је брзина вентилатора смањена са 100% на 80%:

П₂ / П₁ ≈ 0,8³ = 0,512

Теоретска снага вентилатора постаје приближно 51% првобитне вредности под упоредивим радним условима.

Стварне уштеде у постројењу ће зависити од криве система, ефикасности мотора, ефикасности ВФД-а и нове радне тачке. Ипак, кубни однос објашњава зашто контрола брзине може бити много ефикаснија од пригушивања.

4. Користите притисак у пећи као контролни циљ

Инсталирање ВФД није довољно само по себи.

Лоше конфигурисан ВФД и даље може трошити енергију ако вентилатор ради брже него што је потребно. Контролни систем треба да одговори на стварни захтев за нацртом пећи.

Типичан аранжман је:

Сензор притиска пећи → ПИД контролер → ВФД → ИД мотор вентилатора

На пример, ако је потребан притисак у пећи -50 Па, а измерени притисак -80 Па, контролни систем би требало постепено да смањи брзину вентилатора уместо да дозволи вентилатору да настави да ради пуном брзином.

Циљни притисак мора бити постављен у складу са захтевима произвођача котла за сагоревање. Претерани негативни притисак није аутоматски бољи.

Са правилно конфигурисаним високоефикасним вентилаторима индукованим вучним котлом, циљ је да се одржи стабилан притисак у пећи док се помера само количина димних гасова која је потребна за тренутно оптерећење котла.

5. Одржавајте радно коло чистим

Стање радног кола има директан утицај на перформансе вентилатора.

У котловима на биомасу, угаљ, отпад и друге прашњаве котлове, пепео се може акумулирати на лопатицама. Ако је наслага неуједначена, мења расподелу масе ротирајућег склопа и може изазвати вибрације.

Једноставна инспекција одржавања треба да укључује:

Искључите вентилатор и пратите процедуру изолације постројења.

Прегледајте радно коло кроз приступни отвор.

Проверите да ли се пепео накупља на обе стране ножева.

Прегледајте предње ивице да ли постоје ерозије.

Проверите да ли постоје пукотине или деформације.

Ротирајте склоп ручно када је то безбедно.

Проверите стање лежаја и поравнање вратила након чишћења.

Вентилатор који је првобитно радио глатко, али развија све веће вибрације током неколико месеци, не треба одмах кривити мотор.

За високоефикасне вентилаторе индуковане промаје котлова, одржавање аеродинамичког облика и равнотеже масе радног кола је од суштинског значаја за задржавање пројектованих перформанси.

6. Висока температура мења радне услове вентилатора

Температура утиче и на густину гаса и на механички дизајн.

Када се температура димних гасова повећа, његова густина се смањује. Стварни запремински проток се стога повећава за исти масени проток.

Висока температура такође може утицати на:

Ширење осовине

Температура лежаја

Животни век мазива

Поравнање спојнице

Проширење кућишта

Заптивање

Хлађење мотора

Избор материјала вентилатора

За високоефикасне котловске индуковане вентилаторе, максималну континуирану температуру гаса треба специфицирати пре финализације конструкције вентилатора.

За апликације са значајним температурним варијацијама, топлотно ширење треба узети у обзир током инсталације. Хладно поравнање које изгледа исправно током искључивања може се променити након што опрема достигне радну температуру.

7. Проверите пад притиска у филтеру пре повећања брзине вентилатора

Прљава врећасти филтер се често погрешно сматра вентилатором премале величине.

Претпоставимо да индустријски котао првобитно ради са падом притиска врећастог филтера од 900 Па. После месеци рада, пад притиска расте на 1500 Па због пуњења прашине или лошег учинка чишћења.

Вентилатор сада мора да превазиђе додатни:

1.500 - 900 = 600 Па

Ако се брзина вентилатора повећа ради компензације, снага мотора може значајно порасти.

Пре повећања брзине високоефикасних котлова индукованих вентилатора промаје, техничари би требало да измере притисак пре и после сакупљача прашине.

Ако се пад притиска ненормално повећао, проверите:

Филтер вреће

Пулсно-млазно чишћење

Систем за избацивање прашине

Блокада резервоара

Пропуштање ваздуха

Сензор диференцијалног притиска

Поправљање компоненте високог отпора може бити економичније од модификације вентилатора.

8. Практични случај: Смањење снаге вентилатора ИД при делимичном оптерећењу

Замислите котао на биомасу који ради са:

Капацитет паре: приближно 12 т/х

Проток димних гасова у радним условима: приближно 42.000 м³/х

Улазна температура вентилатора: 165°Ц

Потребан притисак вентилатора: приближно 2.800 Па

Снага мотора: 75 кВ

Брзина вентилатора: приближно 1.480 о/мин

Постојећа контрола: улазна клапна

Типично оптерећење котла: 60–90%

Током нормалне производње, оператери су приметили да је струја мотора вентилатора ИД остала релативно висока чак и када је снага котла опала.

Првом инспекцијом није пронађен никакав озбиљан проблем са лежајевима, а радно коло је било структурално прихватљиво.

Следећи корак је био упоређивање брзине вентилатора, положаја клапне, притиска у пећи и оптерећења котла.

При приближно 65% оптерећења котла, вентилатор је и даље радио при пуној брзини док је улазна клапна била значајно затворена. Систем је стога контролисао проток ваздуха углавном кроз пригушивање.

Решење је било да се инсталира ВФД и промени логика управљања тако да брзина вентилатора одговара притиску у пећи и оптерећењу котла.

Након пуштања у рад, вентилатор више није морао да ради близу максималне брзине током периода малог оптерећења. Тачна уштеда енергије зависи од коначне радне тачке и распореда производње постројења, али модификација је смањила непотребан рад вентилатора и обезбедила стабилнију контролу промаје.

Овај случај илуструје важну тачку: високоефикасни вентилатори индуковане промајеном котлом нису само хардвер вентилатора. Стратегија контроле може имати исто толико утицаја на потрошњу енергије.

9. Пратите струју мотора, али немојте дијагностиковати вентилатор само на основу струје

Струја мотора је корисна, али је треба третирати као један радни параметар, а не као потпуну дијагнозу.

За високоефикасне котлове индуковане вентилаторе, оператери би требало да прате:

Струја мотора

Снага мотора

Брзина вентилатора

Притисак пећи

Улазни притисак вентилатора

Излазни притисак вентилатора

Температура димних гасова

Вибрације

Температура лежаја

Диференцијални притисак филтера

На пример, ако се струја мотора повећава док проток ваздуха остаје непромењен, истражите да ли се отпор система повећао.

Ако се струја и вибрација повећавају заједно, проверите радно коло, лежајеве, спојницу и поравнање.

Ако се струја смањи док притисак у пећи постане недовољан, проверите да ли се променила брзина вентилатора, положај клапне, цурење канала или стање радног кола.

Подаци о тренду су много кориснији од једног очитавања током посете одржавања.

10. Избегавајте превелику величину вентилатора

Предимензионирање је још један уобичајени извор неефикасног рада.

Вентилатор изабран са превеликим протоком ваздуха и притиском може већину свог радног времена провести далеко од предвиђене тачке пројектовања. Оператери тада компензују затварањем заклопки или смањењем брзине.

Када бирате високоефикасне котлове индуковане вентилаторе, дефинишите најмање три радна услова:

Минимално оптерећење → Нормално оптерећење → Максимално оптерећење

Вентилатор треба да обезбеди стабилан рад у очекиваном радном опсегу.

Ако котао нормално ради са 60–90% капацитета, одабир вентилатора само око екстремног теоретског максимума може произвести неефикасну радну тачку током већег дела године.

Циљ није највећи навијач. То је прави вентилатор.

11. Распоред практичног одржавања

Енергетска ефикасност не престаје након пуштања у рад.

За високоефикасне вентилаторе за промену котлова, једноставан програм одржавања заснован на стању може спречити погоршање перформанси.

Дневне или смене провере:

Струја мотора

Температура лежаја

Притисак пећи

Абнормална бука

Индикација вибрације

Недељне провере:

Стање вентилатора и мотора

Рад амортизера

Пропуштање канала

Диференцијални притисак филтера

Месечне или планиране провере искључивања:

Наслаге радног кола

Ерозија оштрице

Стање спојнице

Стање осовине

Вијци за темељ

Годишње или веће одржавање:

Динамичко балансирање када је потребно

Инспекција лежајева

Верификација поравнања

Детаљна инспекција радног кола

Поређење перформанси са подацима о пуштању у рад

Тачан интервал треба подесити према гориву, концентрацији прашине, радним сатима и препорукама произвођача.

Закључак

Високоефикасни вентилатори индуковане промаје котла могу смањити потрошњу помоћне енергије котла, али ефикасност почиње правилним инжењерингом, а не једноставним одабиром мотора високе ефикасности.

Најважнији кораци су једноставни: израчунајте стварну запремину димних гасова, одредите укупни отпор система, изаберите вентилатор око стварне радне тачке, контролишите брзину према промаји пећи, одржавајте радно коло чистим и надгледајте комплетан систем уместо да гледате само струју мотора.

За постојеће котлове, најбрже могућности за уштеду енергије се често налазе у раду са делимичним оптерећењем, прекомерном пригушивању клапне, прљавим филтерима, цурењу канала и запрљању радног кола.

Добро дизајниран систем високоефикасних вентилатора индуковане промаје у бојлерима треба поуздано да испоручи потребну промају, избегавајући непотребан притисак и проток ваздуха. Дугорочно, та комбинација правилног избора вентилатора, одржавања система и интелигентне контроле је оно што претвара обичан издувни систем котла у ефикасан.