Котлови високих перформанси са принудним вентилатором за електране и индустријске котлове

Котао не може одржавати стабилно сагоревање ако пећ не прима праву количину ваздуха за сагоревање. У многим индустријским котловским системима, вентилатор са принудном вуком је одговоран за снабдевање овог ваздуха и одржавање притиска потребног за горионик и пећ. Због тога се вентилатори за котлове високих перформанси не бирају само према снази мотора. Проток ваздуха, статички притисак, температура гаса, надморска висина, отпор система, тип горива и радни опсег морају се узети у обзир пре него што се вентилатор заврши.

Почните са протоком ваздуха и притиском, а не снагом мотора

Једна од најчешћих грешака у избору вентилатора котла је покретање са потребном снагом мотора. Бољи приступ је прво одредити потребну запремину и притисак ваздуха. На пример, ако котао захтева 30.000 м³/х ваздуха за сагоревање при укупном притиску од 3.500 Па, вентилатор треба изабрати око ове радне тачке уместо да се прво бира мотор од 30 кВ или 37 кВ. Вентилатори са принудном вучом за котлове високих перформанси би требало да раде близу свог ефикасног региона под нормалним оптерећењем уместо да се ослањају на пригушивање клапне да би компензовали превелики вентилатор.

Приликом израчунавања потребног протока ваздуха, инжењери треба да узму у обзир потрошњу горива котла и потребу за вишком ваздуха. Поједностављени прорачун може почети од теоретског захтева ваздуха за сагоревање, а затим применити тражени коефицијент вишка ваздуха. Коначни пројектовани проток ваздуха такође треба да садржи одговарајућу маргину за радне флуктуације. На пример, ако је израчунати захтев 25.000 м³/х, одабир вентилатора за 40.000 м³/х без провере стварне криве система може довести до прекомерног протока ваздуха, веће струје мотора и непотребне потрошње енергије. Вентилатори са принудном вуцом у котловима високих перформанси би стога требало да буду усклађени са стварним системом сагоревања, а не да се бирају само из протока ваздуха.

Статички притисак зависи од комплетног ваздушног система

Притисак вентилатора се често потцењује јер се узима у обзир само захтев за притиском горионика. У стварној инсталацији котла, ваздух пролази кроз улазни канал, филтере, клапне, предгрејач ваздуха, пригушиваче, кривине, експанзионе секције и систем горионика. Свака компонента ствара отпор. Захтеви за притиском за вентилаторе са принудном промјеном котлова високих перформанси треба да укључују ове губитке при пројектованом протоку ваздуха.

Практични прорачун треба да наведе сваки отпор посебно. На пример, претпоставимо да горионик захтева 1.200 Па, предгрејач ваздуха изазива губитак од 700 Па, систем канала чини 900 Па, а остале компоненте додају још 400 Па. Основни отпор система је већ око 3.200 Па. Након што се омогући разумна радна маргина, вентилатор ће можда морати да испоручи приближно 3.500 Па при пројектованом протоку ваздуха од 3,800 Па. Овај метод је много поузданији од одабира вентилатора само из притиска горионика.

Температура има директан утицај на избор вентилатора

Температуру ваздуха за сагоревање такође треба дефинисати пре наручивања вентилатора. Ако вентилатор подноси нормалан амбијентални ваздух, дизајн је релативно једноставан. Међутим, када температура ваздуха порасте због предгревања ваздуха или услова процеса, густина гаса се смањује и стварни радни учинак вентилатора се мења. Присилни вентилатори за котлове високих перформанси морају бити пројектовани према стварној улазној температури, а не само према стандардним атмосферским условима.

На пример, вентилатор који ради са 30.000 м³/х ваздуха на 20°Ц не доживљава исту густину гаса као вентилатор који рукује истом запремином на 120°Ц. Претворбу притиска, снагу вратила, распоред лежајева и захтеве за хлађење треба проверити у складу са тим. Ако је температура знатно виша од нормалне, произвођач ће можда морати да размотри другачији распоред лежајева, дизајн вратила, метод заптивања или конфигурацију хлађења. Обезбеђивање стварне радне температуре у фази РФК може спречити велике проблеме касније.

Контрола вентилатора је једнако важна као и избор вентилатора

Boiler load rarely remains constant throughout the day. A fan operating at full speed while the boiler is running at partial load can waste considerable energy. Из тог разлога, вентилатори за принудну промену котлова високих перформанси се често користе са променљивим фреквентним погонима или другим контролним системима који омогућавају проток ваздуха да прати захтеве котла.

За центрифугалне вентилаторе, закони афинитета пружају корисну референцу. Приближно, проток ваздуха варира са брзином вентилатора, притисак варира са квадратом брзине, а снага варира са коцком брзине. То значи да смањење брзине вентилатора може значајно смањити потрошњу енергије. На пример, ако вентилатор ради при 80% своје првобитне брзине, његова теоретска потреба за снагом може пасти на око 51% првобитне вредности под упоредивим условима. Стварни резултат зависи од системске криве и радне тачке, али принцип објашњава зашто контрола брзине може бити много ефикаснија од континуираног пригушивања амортизера.

Практични пример: Побољшање ФД система вентилатора котла

Замислите индустријски котао који је првобитно опремљен вентилатором дизајнираним за 35.000 м³/х на 4.000 Па. Међутим, током нормалне производње, котао је захтевао само око 27.000 м³/х. Оператери су контролисали проток ваздуха углавном кроз улазну клапну, док је мотор радио при пуној брзини. Резултат је била већа потрошња енергије него што је потребно и нестабилан проток ваздуха током промене оптерећења.

За ову врсту примене, вентилатори са принудном вуцом за котлове високих перформанси треба да се процене у односу на стварни радни опсег, а не на максимално могуће оптерећење. Ревидирани избор би могао да циља нормалну радну тачку уз задржавање довољног капацитета за вршне потребе котлова. Ако контролни систем дозвољава рад са променљивом брзином, вентилатор тада може смањити брзину како се оптерећење котла смањује. Пре промене, техничари треба да забележе проток ваздуха, притисак вентилатора, струју мотора, брзину вентилатора и оптерећење котла у неколико радних услова. Ова мерења обезбеђују основну линију потребну да се провери да ли нова конфигурација заиста побољшава перформансе.

Избор мотора треба да прати рад вентилатора

Када су познати проток ваздуха, притисак, температура, густина гаса и ефикасност вентилатора, снага осовине се може проценити коришћењем односа између протока ваздуха, притиска и ефикасности. Поједностављени прорачун је:

Снага вентилатора ≈ К × ΔП / η

где је К проток ваздуха у м³/с, ΔП је притисак у Па, а η представља укупну ефикасност вентилатора.

На пример, при 30.000 м³/х, проток ваздуха је приближно 8,33 м³/с. Ако је потребан притисак 3500 Па и укупна ефикасност је 75%, процењена снага вентилатора је отприлике 38,9 кВ. Мотор не треба бирати на тачно овој израчунатој вредности. Обично је потребна одговарајућа маржа услуге, уз избегавање превелике величине. Због тога вентилатори са принудном вучом за котлове високих перформанси треба да буду изабрани заједно са мотором уместо да се вентилатор и мотор третирају као независне компоненте.

Радно коло и избор материјала су важни у непрекидном раду

A boiler forced draft fan may handle relatively clean air, but operating conditions can still affect the impeller. Dust, moisture, corrosion, high temperature, and repeated thermal cycling can reduce service life. Пречник радног кола, профил лопатице, угао лопатице, брзину ротације и дебљину материјала стога треба узети у обзир у складу са радном тачком.

За апликације које укључују абразивне честице или корозивни ваздух, стандардни угљенични челик можда није увек најбоље решење. У зависности од радног окружења, радно коло може захтевати конструкцију отпорну на хабање, материјал отпоран на корозију, заштитни премаз или други прилагођени дизајн. За вентилаторе са принудном вуцом за котлове високих перформанси, избор материјала треба да се заснива на стварном саставу гаса и радној температури, а не на једноставном одабиру материјала најјачег изгледа.

Пуштање у рад треба да укључује више од провере ротације

Након монтаже, пуштање у рад треба да се врши систематски. Прво проверите основу, анкер завртње, поравнање осовине, спојницу, подмазивање, стање лежаја, електричне везе и смер ротације. Вентилатор тада треба да се покрене у контролисаном радном стању док техничари прате вибрације, температуру лежаја, струју мотора, проток ваздуха и притисак.

Користан теренски поступак је снимање података вентилатора на неколико тачака оптерећења уместо само једног мерења. На пример, мерења се могу снимити при приближно 50%, 75% и 100% оптерећења котла. Ово ствара оперативну референцу за будуће решавање проблема. Ако се вибрације или струја мотора постепено повећавају током неколико недеља, техничари могу упоредити нова очитавања са оригиналним подацима за пуштање у рад. Вентилатори са принудном вуцом за котлове високих перформанси раде поуздано током дугог периода само када се прате инсталацијски и радни подаци након пуштања у рад.

Уобичајени проблеми обично почињу изван вентилатора

When a boiler FD fan fails to achieve its expected airflow, replacing the fan should not be the first response. Стварни проблем може бити зачепљен филтер, превелики отпор канала, неправилан положај клапне, запрљаност у предгрејачу ваздуха, отпор горионика, проклизавање каиша, неправилна ротација вентилатора или промена услова рада котла.

На пример, ако брзина вентилатора и струја мотора остају нормални, али је проток ваздуха опао, техничари би прво требало да упореде тренутни отпор система са оригиналним подацима за пуштање у рад. Ако се пад притиска на филтеру или предгрејачу ваздуха значајно повећао, систем – не обавезно вентилатор – ограничава проток ваздуха. Овај дијагностички приступ може спречити непотребну замену вентилатора и помаже у одржавању очекиваних перформанси вентилатора са принудним промајем котла високих перформанси.

Избор правог вентилатора за електрану или индустријски котао

За нови пројекат котла, РФК треба да пружи довољно информација произвођачу да направи избор заснован на инжењерингу. У најмању руку, потребни подаци треба да обухватају проток ваздуха, статички или укупни притисак, улазну температуру, састав гаса, надморску висину, радну фреквенцију, напајање, захтеве за брзину вентилатора, распоред инсталације, смер ротације и преферирани метод контроле.

За прилагођени пројекат, такође је корисно обезбедити капацитет котла, врсту горива, информације о горионику, распоред канала, губитак притиска предгрејача ваздуха и очекивани радни опсег. Са овим параметрима, произвођач може заједно да процени криву вентилатора, снагу мотора, дизајн радног кола, распоред лежаја, материјал и начин управљања. Ово је исправан инжењерски приступ за спецификацију вентилатора са принудном вуцом за котлове високих перформанси за захтевне индустријске услуге.

Финал Такеаваи

Вентилатор котла високих перформанси није дефинисан великим мотором или високим максималним протоком ваздуха. Његове стварне перформансе су одређене колико прецизно вентилатор одговара стварним условима рада котла. Исправни прорачуни протока ваздуха и притиска, одговарајућа температура и избор материјала, ефикасна контрола брзине, одговарајуће димензионисање мотора и дисциплиновано пуштање у рад доприносе поузданом раду.

За електране и индустријске котлове, вентилатори са принудном струјом за котлове високих перформанси треба на крају да се третирају као део комплетног система ваздуха за сагоревање. Када се вентилатор бира из стварних радних података, а не из једног номиналног параметра, могуће је постићи стабилније сагоревање, мању непотребну потрошњу енергије и бољу дугорочну поузданост опреме.