Решења вентилатора изазвана промјеном у индустријском котлу побољшавају ефикасност издувних гасова

У индустријском котлу, вентилатор индуковане промаје се често третира као једноставан издувни уређај. У пракси, то је један од кључних делова опреме који контролише притисак у пећи, кретање димних гасова, стабилност сагоревања и потрошњу помоћне енергије. Правилно одабрани вентилатор индуковане промаје индустријског бојлера мора да помера потребну запремину димних гасова док превазилази отпор котла, канала, сакупљача прашине, чистача, димњака и друге опреме низводно.

Грешка коју најчешће видим је одабир индустријског вентилатора индуковане промаје на основу само капацитета котла или снаге мотора. Котао од 10 МВ, на пример, не захтева аутоматски одређену величину вентилатора. Стварна радна тачка зависи од запремине димних гасова, температуре гаса, отпора система, горива, вишка ваздуха, концентрације прашине и потребног притиска на излазу из пећи.

1. Почните са стварним стањем димних гасова

Први корак у одабиру индустријског котла индукованог вентилатора је одређивање стварне запремине гаса на улазу вентилатора.

Ово је важно јер температура димних гасова значајно мења његову густину. Запремина израчуната у стандардним условима не може се једноставно користити као радна запремина вентилатора без корекције.

На пример, претпоставимо да котао производи 30.000 Нм³/х димних гасова у стандардним условима и да је температура гаса на улазу у вентилатор 180°Ц. Приближна стварна запремина може се проценити из:

К₂ = К₁ × (Т₂ / Т₁)

где су температуре у Келвинима.

Користећи 20°Ц као референцу:

30.000 × (453 / 293) ≈ 46.350 м³/х

Ово је суштинска разлика.

Ако је вентилатор изабран коришћењем 30.000 м³/х уместо приближно 46.350 м³/х на стварној радној температури, инсталирани вентилатор можда неће обезбедити очекивану промају.

За индустријски вентилатор индуковане промаје, подаци понуде би стога требали специфицирати да ли је проток ваздуха дат у Нм³/х, См³/х или стварни м³/х, заједно са одговарајућом температуром и притиском гаса.

2. Израчунајте укупну отпорност система уместо да погађате притисак вентилатора

Притисак вентилатора је једнако важан као и проток ваздуха. Индустријски котао индуковани вентилатор мора да превазиђе отпор комплетног пута димних гасова. Ово може укључивати пролазе за котловске гасове, економајзере, предгрејаче ваздуха, циклоне, врећасте филтере, ЕСП-ове, чистаче, клапне, колена, експанзионе делове, канале и димњак.

Практичан прорачун притиска може се уредити на следећи начин:

ΔПукупно = ΔПкотао + ΔПизвод + ΔОпрема + ΔПдампер + ΔПстацк

Прорачун треба извршити у пројектном стању гаса.

Размотрите систем са:

Котао и одељак за пренос топлоте: 850 Па

Канали и колена: 450 Па

Врећасти филтер: 1200 Па

Пригушни и прелазни делови: 250 Па

Губици у димњаку и излазу: 350 Па

Укупан процењени отпор је:

850 + 450 + 1.200 + 250 + 350 = 3.100 Па

Инжењер би тада требало да успостави одговарајућу маргину дизајна на основу захтева пројекта уместо да произвољно додаје велики проценат.

Због тога два котла са сличним капацитетима могу захтевати потпуно различите моделе вентилатора са индустријским бојлерима.

3. Не игноришите пуњење прашине

Прашина је једна од највећих разлика између издувног вентилатора котла и вентилатора за вентилацију чистог ваздуха.

Котао на биомасу, котао на угаљ, котао на отпад и котао на гас могу имати веома различите карактеристике прашине. Летећи пепео може постепено еродирати радно коло, док се лепљиве честице могу акумулирати на лопатицама.

Нагомилавање радног кола ствара још један проблем: неравнотежа.

На пример, ако се само неколико стотина грама материјала неравномерно акумулира на великом радном колу, дистрибуција масе се мења. Резултујућа центрифугална сила се брзо повећава са брзином ротације.

Из тог разлога, индустријски вентилатор индукованог вучног вентилатора који ради са прашњавим димним гасом треба периодично прегледавати на:

Акумулација пепела радног кола

Ерозија оштрице

Врхунска одећа

Стање осовине

Температура лежаја

Вибрације

Депозити омотача

Пропуштање дилатације

Ако се вибрације постепено повећавају након неколико месеци рада, замена мотора обично није прва ствар. Прво треба проверити радно коло и услове рада.

4. Ефикасност вентилатора је уско повезана са радном тачком

Велики вентилатор не значи аутоматски и ефикаснији вентилатор. Индустријски котао индуковани вентилатор треба да ради близу захтеване радне тачке на својој кривој перформанси. Ако стварни систем захтева 40.000 м³/х на 3.000 Па, али је изабрани вентилатор дизајниран око веома различите радне тачке, систем се може у великој мери ослањати на клапне за контролу протока ваздуха.

Пригушивач смањује проток додавањем отпора. Вентилатор и даље производи притисак, али део тог притиска се једноставно распршује преко клапне.

За континуирани рад котла, ово је често неефикасан начин контроле променљивог оптерећења.

Контрола променљиве брзине пружа бољи приступ када то оправдава радни опсег. Закони о афинитету обожавалаца показују да, под упоредивим условима:

К ∝ Н

ΔП ∝ Н²

П ∝ Н³

Стога, смањење брзине вентилатора може произвести много веће смањење снаге него само смањење протока ваздуха.

На пример, смањење брзине на 80% првобитне брзине даје отприлике:

Однос снаге = 0,8³ = 0,512

Теоретска снага вентилатора постаје око 51% оригиналне вредности, под претпоставком да радни услови остају унутар применљивог опсега закона вентилатора.

Стварне уштеде зависе од криве система, ефикасности мотора, ВФД губитака и радне тачке, тако да ово треба третирати као инжењерску процену, а не као гарантовано смањење од 49%.

5. ВФД контрола може побољшати рад са делимичним оптерећењем

Многи котлови не раде непрекидно при 100% оптерећењу.

У периодима смањене производње, потребна запремина димних гасова се смањује. Ако вентилатор промаје изазваног индустријским котлом настави да ради пуном брзином док клапна контролише промају, електрична снага може бити непотребно висока.

Боља стратегија управљања је мерење статичког притиска пећи или димних гасова и подешавање брзине вентилатора према потребном промају.

Типичан контролни низ је:

Оптерећење котла → Сензор притиска промаје → ПИД регулатор → ВФД → ИД Брзина вентилатора

Контролни циљ не би требало да буде једноставно „максимално усисавање“. Прекомерни негативни притисак може унети додатни ваздух у пећ или утицати на услове сагоревања.

Циљ је контролисан негативни притисак, а не највећи могући негативни притисак.

Стратегија контроле ИД вентилатора заснована на ВФД-у је такође документована у апликацијама котлова као начин да се брзина вентилатора ближе усклади са потребним димним притиском и смањи непотребан проток ваздуха и електрични губици.

6. Практични случај: Смањење прекомерне потрошње енергије

Размотрите котао на биомасу са следећим радним условима:

Капацитет котла: око 12 т/х паре

Проток димних гасова: 42.000 м³/х

Улазна температура вентилатора: 165°Ц

Потребан укупни притисак: приближно 2.800 Па

Постојећи мотор: 75 кВ

Постојећа брзина вентилатора: 1.480 о/мин

Начин управљања: улазна клапна

Радно оптерећење: нормално 60–90%

Фабрика је известила да је мотор вентилатора често радио близу своје називне струје чак и када је производња котла била испод максималног капацитета.

Прва инспекција није открила очигледан квар лежаја. Радно коло је такође било структурно прихватљиво.

Проблем је настао у методи контроле.

При приближно 65% оптерећења котла, вентилатор је и даље радио при пуној брзини, док је улазна клапна била значајно затворена. Вентилатор је стога производио већи притисак него што је систем захтевао, а амортизер је претварао део тог притиска у додатни отпор.

Препоручена модификација је била да се инсталира ВФД и контролише ИД вентилатор према притиску промаје пећи.

Након пуштања у рад, радна процедура је промењена тако да је брзина вентилатора пратила оптерећење котла и притисак промаје уместо да остане близу максималне брзине.

Важна лекција из овог случаја је да замена вентилатора већим или снажнијим моделом не би решила проблем. Постојећи вентилатор за промену индустријских бојлера имао је довољан капацитет; проблем је била стратегија контроле.

7. Висока температура захтева више од радног кола отпорног на топлоту

Температура је још један параметар који треба потврдити пре него што изаберете вентилатор за промену индустријских бојлера.

Када се температура димних гасова повећа, густина гаса се смањује. При истом масеном протоку, стварни запремински проток постаје већи.

Висока температура такође утиче на:

Топлотно ширење осовине

Распоред лежајева

Подмазивање

Проширење кућишта

Избор материјала

Аранжман спојнице

Локација мотора

Захтеви за хлађење

Распоред заптивања

За апликације на вишим температурама, структура вентилатора би стога требало да буде дизајнирана око стварне улазне температуре, а не да се једноставно бира стандардни вентилатор и да се претпоставља да може да поднесе врући гас.

Ако се температура значајно промени између покретања и нормалног рада, топлотно ширење такође треба узети у обзир током поравнања осовине, лежаја и спојнице.

8. Шта проверити када вентилатор за идентификацију не може да одржава промају

Када вентилатор промаје индукованог индустријског бојлера не може да одржи захтевани негативни притисак у пећи, немојте одмах претпоставити да је вентилатор премали.

Практичан редослед решавања проблема је:

Корак 1 — Проверите стварну брзину вентилатора

Потврдите фреквенцију мотора, брзину ротације и ВФД излаз.

Корак 2 — Проверите положај клапне

Ако је клапна скоро потпуно отворена, а промаја остаје недовољна, вентилатор је можда премали или је отпор система повећан.

Ако је клапна јако пригушена, проблем може бити превелик капацитет вентилатора или неодговарајућа стратегија управљања.

Корак 3 — Измерите притисак пре и после главне опреме

Проверите пад притиска преко:

Боилер

Ецономизер

Предгрејач ваздуха

Циклон

Врећасти филтер

Сцруббер

Главни канал

Дампер

Прљава врећасти филтер може значајно повећати отпор система.

Корак 4 — Прегледајте радно коло

Потражите накупљање пепела, ерозију, пукотине, деформације и оштећења сечива.

Корак 5 — Проверите вибрације и лежајеве

Повећана вибрација може указивати на неравнотежу, неусклађеност, пропадање лежаја, лабавост или накупљање на радном колу.

Корак 6 — Упоредите стварне податке са оригиналном тачком дизајна

Запис:

Проток ваздуха

Статички притисак

Брзина вентилатора

Струја мотора

Снага мотора

Температура гаса

Притисак пећи

Вибрације

Ови подаци су много кориснији него једноставно рећи да је „усисавање вентилатора слабо“.

9. Зашто предимензионирање индустријског котла индукованог вентилатора такође може бити проблем

Предимензионирање се понекад третира као сигурна опција јер инжењери претпостављају да је „већи капацитет бољи“.

Није увек боље.

Ако је вентилатор промаје изазваног индустријским котлом значајно превелик, систем може захтевати агресивно пригушивање клапне. Ово повећава губитак притиска и може повећати потрошњу електричне енергије.

Прекомерна промаја такође може да поремети предвиђене услове сагоревања.

Бољи приступ је успостављање нормалне радне тачке, максималне радне тачке, минималног очекиваног оптерећења и будућих радних захтева пре избора вентилатора.

На пример, ако котао нормално ради са оптерећењем између 60% и 90%, одабир вентилатора само на основу екстремног теоретског максимума може довести до тога да машина проведе највећи део свог радног века далеко од региона са најбољом ефикасношћу.

10. Најбољи вентилатор је онај који одговара читавом систему

Перформансе индустријског котловског вентилатора не могу се проценити одвојено од издувног система котла.

Технички исправан избор вентилатора треба узети у обзир:

Котао → Опрема за пренос топлоте → Сакупљач прашине → Канали → ИД вентилатор → Димњак

Ако се нови врећасти филтер угради касније, његов пад притиска може променити радну тачку постојећег вентилатора. Слично томе, додавањем чистача, мењањем горива, повећањем капацитета котла или модификацијом димњака може се променити потребан рад вентилатора.

Због тога избор вентилатора треба да се заснива на комплетној отпорности система, а не на једноставном подударању са старим моделом вентилатора.

Закључак

Ефикасан вентилатор за промену индустријских котлова није само центрифугални вентилатор велике снаге. Његове стварне перформансе зависе од тога да ли су проток ваздуха, притисак, температура, оптерећење прашине, дизајн радног кола, метода управљања и отпор система правилно усклађени.

За нове инсталације, израчунајте стварну запремину димних гасова и укупан губитак притиска пре него што изаберете вентилатор. За пројекте замене, прикупите оперативне податке пре него што одлучите да је постојећи вентилатор премали. За котлове са променљивим оптерећењем, процените ВФД контролу уместо да се у потпуности ослањате на клапне.

У практичном раду, највећи добици често долазе из релативно једноставних радњи: чишћење радног кола, исправљање превеликог отпора система, поправка цурења канала, одржавање одговарајућег промаја пећи и усклађивање брзине вентилатора са стварним оптерећењем котла.

Циљ није да се вентилатор промаје индукованог индустријског бојлера отежа. Циљ је да испоручи управо оно што је потребно котлу — уз најмању разумну потрошњу енергије и стабилан рад у пуном опсегу оптерећења.