Katilo priverstinės traukos ventiliatoriai palaiko stabilų degimo oro tiekimą pramonės įmonėse

Pramoniniame katile degimo stabilumas priklauso ne tik nuo paties degiklio. Degimo sistema turi gauti reikiamą kiekį reikiamo slėgio oro, net ir pasikeitus katilo apkrovai. Katilo priverstinės traukos ventiliatoriai tiekia šį degimo orą, stumdami aplinkos arba pašildytą orą link degiklio, vėjo dėžės, grotelių ar krosnies. Subalansuotos traukos sistemose priverstinės traukos ventiliatorius veikia kartu su indukciniu ventiliatoriumi, kad valdytų oro srautą per katilą.

Kodėl degimo oro tiekimas yra svarbus

Kuras negali efektyviai degti, jei nepakanka deguonies. Tuo pačiu metu tiesiog tiekti daugiau oro nėra išeitis. Oro perteklius sugeria šilumą ir išneša papildomą šilumą per kaminą, o tai gali sumažinti katilo efektyvumą. Dėl šios priežasties katilų priverstinės traukos ventiliatoriai turi užtikrinti pakankamą oro srautą visame veikimo diapazone, o ne tiesiog gaminti didžiausią įmanomą oro kiekį.

Pavyzdžiui, apsvarstykite biomasės katilą, veikiantį nuo 60 % iki 100 % apkrova. Jei ventiliatorius veikia beveik visu greičiu, nepaisant katilo apkrovos, sistema gali gauti per daug degimo oro esant mažai apkrovai. Geresnis būdas yra valdyti oro srautą pagal faktinį degalų poreikį, naudojant įleidimo sklendę, įleidimo angos kreipiamąją mentę arba VFD, priklausomai nuo sistemos konstrukcijos. Katilinės kintamo greičio valdymo tyrimai taip pat parodė ryšį tarp ventiliatoriaus veikimo, oro pertekliaus ir katilo efektyvumo. 

Nesirinkite ventiliatoriaus vien iš variklio galios

Viena dažniausių klaidų keičiant katilo ventiliatorių – prašoma 30 kW, 45 kW arba 75 kW galios variklio ir tikimasi, kad ventiliatoriaus gamintojas viską nustatys pagal šį skaičių. Variklio galia yra ventiliatoriaus pasirinkimo proceso išvestis, o ne pagrindinis pasirinkimo parametras.

Katilo priverstinės traukos ventiliatorių pagrindinė informacija turėtų apimti:

Reikalingas oro srautas, pvz., m³/h arba CFM

Reikalingas statinis slėgis arba bendras slėgis

Oro įleidimo temperatūra

Kuro tipas

Katilo talpa

Darbinis aukštis

Numatomas apkrovos diapazonas

Ortakių ir įrangos slėgio nuostoliai

Degiklio arba grotelių atsparumas

Oro pašildytuvo slėgio kritimas, jei sumontuotas

Kontrolės metodas

Variklio įtampa ir dažnis

Ventiliatoriaus montavimo išdėstymas

Sukimosi kryptis ir išleidimo padėtis

Slėgio poreikis turėtų būti apskaičiuojamas pagal visą oro kelią. Ortakiai, alkūnės, amortizatoriai, filtrai, oro šildytuvai, vėjo dėžės, degiklio registrai ir kiti komponentai prisideda prie atsparumo. 

Praktinis ventiliatoriaus pasirinkimo pavyzdys

Tarkime, kad pramoniniam katilui reikia 18 000 m³/h degimo oro esant 2 200 Pa statiniam slėgiui projektinėmis eksploatavimo sąlygomis. Ventiliatorius neturėtų būti pasirinktas tiesiog kaip „18 000 m³/h ventiliatorius“.

Pirmiausia inžinierius turi patvirtinti, ar 18 000 m³/h yra tikrasis reikalingas darbinis oro srautas, ar jis jau apima reikiamą projektinę ribą. Toliau reikia apskaičiuoti slėgio nuostolius tarp ventiliatoriaus įleidimo angos ir krosnies.

Pavyzdžiui:

Oro kanalo nuostoliai: 300 Pa

Sklendės nuostoliai: 180 Pa

Oro pašildytuvo nuostoliai: 450 Pa

Vėjo dėžės ir degiklio nuostoliai: 700 Pa

Kiti sistemos nuostoliai: 350 Pa

Reikalinga marža: vertinama atskirai pagal projekto projektą

Tada ventiliatoriaus pasirinkimas turėtų būti patikrintas pagal gautą darbo tašką, o ne tik pagal oro srautą. Tai ypač svarbu, kai katilo priverstinės traukos ventiliatoriai naudojami kaip esamo įrenginio pakaitalai, nes pakeitus ortakį ar degiklį, gali pasikeisti tikrasis veikimo taškas.

Ventiliatoriaus slėgis ir oro srautas turi atitikti katilą

Ventiliatorius gali sukurti didelį oro srautą esant žemam slėgiui ir vis tiek negali tiekti reikiamo oro į krosnį. Ir atvirkščiai, pasirinkus per didelį slėgį, gali būti nereikalingas droselis ir padidės darbinė galia.

Štai kodėl ventiliatoriaus veikimo kreivė yra svarbi. Projektavimo taškas turi būti tinkamoje ventiliatoriaus kreivės srityje, kad būtų pakankamai valdymo diapazono normaliam katilo veikimui.

Katilo priverstinės traukos ventiliatoriams paprastai patikrinčiau bent tris veikimo taškus:

Minimali stabili katilo apkrova

Normali darbo apkrova

Didžiausia nuolatinė apkrova

Jei katilas paprastai dirba 70–90 % apkrova, ventiliatorius neturėtų būti optimizuotas tik teoriniam 100 % taškui. Faktinis veikimo diapazonas yra svarbus, nes degimo oro poreikis kinta priklausomai nuo kuro sąnaudų.

VFD valdymas gali būti naudingas, bet automatiškai nėra geriausias sprendimas

Kintamo dažnio pavaros dažnai naudojamos katilo priverstinės traukos ventiliatoriams, nes ventiliatoriaus greitį galima reguliuoti pagal katilo apkrovą. Išcentriniams ventiliatoriams ventiliatorių dėsniai suteikia naudingą pagrindą suprasti greičio pokyčių poveikį: oro srautas kinta apytiksliai didėjant greičiui, slėgis kinta maždaug pagal greičio kvadratą, o galia kinta maždaug pagal greičio kubą.

Tai reiškia, kad santykinai nedidelis greičio sumažinimas gali reikšmingai sumažinti ventiliatoriaus galią.

Tačiau renkantis VFD taip pat reikia atsižvelgti į variklį, mažiausią veikimo greitį, valdymo reakciją, paleidimo reikalavimus, harmonines aplinkybes ir reikalingą oro srauto valdymo strategiją. VFD nereikėtų tiesiog pridėti, nes jis skamba efektyviau. Reikia atsižvelgti į visą katilo valdymo sistemą. Kas atsitinka, kai ventiliatorius yra per mažo dydžio? Nepakankamo dydžio katilo priverstinės traukos ventiliatorius gali atrodyti priimtinas veikiant mažai apkrovai, bet tapti kliūtimi, kai katilas artėja prie visos apkrovos.

Tipiški simptomai yra šie:

Ventiliatorius veikia beveik maksimaliu greičiu

Nesugebėjimas pasiekti reikiamo oro srauto

Mažas krosnies deguonies kiekis

Nestabilus degimas

Didėjantis CO

Sumažėjusi garo gamyba

Didesnės degalų sąnaudos

Per didelis slėgio kritimas oro sistemoje

Sklendė lieka visiškai atidaryta

Tačiau prieš keisdami ventiliatorių technikai turėtų patvirtinti, kad problema iš tikrųjų yra ventiliatoriaus talpa. Nešvarus filtras, užsikimšęs ortakis, netinkamai išdėstyta sklendė, užterštas oro pašildytuvas arba pakeistas degiklis gali padidinti sistemos atsparumą ir sukelti simptomus, kurie atrodo kaip per mažo dydžio ventiliatorius.

Atvejo pavyzdys: Biomasės katilas su nepakankamu oro srautu

Apsvarstykite biomasės katilą, kuris iš pradžių buvo sukurtas maždaug 15 000 m³/h degimo oro. Po kelerių veiklos metų gamykla perėjo į drėgnesnį biomasės kurą.

Operatorius pastebėjo, kad esant didelei apkrovai katilas nebegali išlaikyti ankstesnės degimo būklės. Pradinė prielaida buvo, kad FD ventiliatorius tapo per mažas.

Vietos patikrinimas nustatė tris svarbias sąlygas:

Ventiliatorius vis dar pasiekė savo pradinį projektinį greitį.

Įleidimo sklendė buvo beveik visiškai atidaryta

Naujame kure buvo žymiai daugiau drėgmės.

Todėl inžinierių komanda, prieš nuspręsdama dėl pakaitinio ventiliatoriaus, patikrino degimo oro poreikį ir sistemos slėgį. Tai svarbu, nes pakeitus kurą gali pasikeisti reikiamos degimo sąlygos; paprasčiausiai padidinus ventiliatoriaus dydį, pagrindinė proceso problema gali būti neišspręsta.

Galutinis ventiliatoriaus pasirinkimas buvo pagrįstas peržiūrėtais oro srauto ir slėgio reikalavimais, o ne senu variklio įvertinimu.

FD ventiliatorius ir ID ventiliatorius turi būti svarstomi kartu

Subalansuotos traukos katile FD ventiliatorius tiekia degimo orą, o ID ventiliatorius pašalina išmetamąsias dujas ir padeda palaikyti reikiamą krosnies slėgį. Šie du ventiliatoriai atlieka skirtingus darbus, bet tiesiogiai veikia tą patį degimo procesą.

Jei iš FD pusės tiekiama daug daugiau oro nei sistema gali pašalinti, krosnies slėgis gali padidėti. Jei ID pusė per stipriai traukia įeinančio degimo oro atžvilgiu, gali susidaryti per didelis neigiamas slėgis.

Todėl keičiant Boiler Forced Draft Ventiliatorius, pravartu patikrinti ir esamą ID ventiliatoriaus darbą. Naujasis FD ventiliatorius turėtų atitikti visos traukos valdymo sistemos veikimo diapazoną, o ne būti vertinamas kaip atskira įranga.

Oro temperatūra taip pat turi įtakos ventiliatoriaus pasirinkimui

Prieš pasirenkant katilo priverstinės traukos ventiliatorius, reikia nurodyti degimo oro temperatūrą.

Jei ventiliatorius valdo aplinkos orą, jo tankis skiriasi nuo sistemos, kurioje oras praeina per oro pašildytuvą. Didėjant oro temperatūrai, jo tankis mažėja, o tai turi įtakos tūrinio srauto, masės srauto, slėgio ir ventiliatoriaus galios ryšiui.

Pavyzdžiui, abi sistemos gali rodyti 20 000 m³/h popieriuje, kai jos veikia iš esmės skirtingoje oro temperatūroje. Todėl atliekant inžinerinius skaičiavimus reikia nustatyti faktinę darbinę temperatūrą ir slėgį, o ne vertinti tūrio skaičių kaip nepriklausomą nuo veikimo sąlygų.

Tai ypač svarbu katiluose, kuriuose naudojami oro pašildytuvai ar kita šilumos atgavimo įranga.

Priežiūros patikrinimai, kurių nereikėtų praleisti

Net tinkamai parinktas ventiliatorius gali prarasti veikimą dėl priežiūros problemų. Katilo priverstinės traukos ventiliatorių įprastinė patikra turėtų apimti sparnuotę, guolius, veleną, movą, variklio srovę, vibraciją, įleidimo angos būklę, sklendės padėtį ir ortakius.

Jei oro srautas palaipsniui mažėja, o ventiliatoriaus greitis išlieka nepakitęs, nedidinkite greičio iš karto. Pirmas patikrinimas:

Įleidimo filtro užsikimšimas

Sklendės atidarymas

Ortakių obstrukcija

Darbaračio užsiteršimas

Guolių būklė

Diržo arba movos būklė

Ventiliatoriaus sukimasis

Sistemos slėgis

Degiklio arba vėjo dėžės atsparumas

Dulkėmis ar nuosėdomis užterštas sparnuotė gali pakeisti aerodinaminę būklę ir padidinti disbalansą. Padidinus greitį, siekiant kompensuoti, gali padidėti mechaninė apkrova, neišsprendžiant pradinės problemos. Kokią informaciją reikia siųsti ventiliatoriaus gamintojui? Dėl RFQ, susijusio su katilo priverstinės traukos ventiliatoriais, naudingoje techninėje užklausoje turėtų būti daug daugiau nei katilo talpa.

Praktinis RFQ gali apimti:

Katilo galia: 20 TPH

Kuras: biomasė / anglis / gamtinės dujos / nafta

Reikalingas oro srautas: 18 000 m³/val

Reikalingas slėgis: 2200 Pa

Oro temperatūra: 40°C

Aukštis: 35 m

Darbinis dažnis: 50 Hz

Variklio įtampa: 415 V

Valdymas: VFD

Montavimas: Vidinis

Rotacija: bus patvirtinta

Išleidimo kryptis: turi būti patvirtinta

Jei esamas ventiliatorius keičiamas, nuotraukos, vardinės lentelės informacija, ventiliatoriaus kreivė, variklio duomenys, ortakio matmenys ir faktiniai veikimo matavimai taip pat yra labai naudingi.

Kuo išsamesni veikimo duomenys, tuo lengviau pasirinkti katilo priverstinės traukos ventiliatorius, atitinkančius tikrąjį katilo darbą, o ne pasirinkti modelį iš katalogo, pagrįstą tik vardiniu oro srautu.

Baigiamieji svarstymai

Pagrindinis Boiler Forced Draft ventiliatorių tikslas yra nesudėtingas: užtikrinti degimo sistemą stabiliu, valdomu oru, kurio slėgis reikalingas katilui. Inžinerijos iššūkis yra užtikrinti, kad oro srautas būtų prieinamas visame veikimo diapazone, tuo pačiu išlaikant ventiliatoriaus galią, krosnies slėgį, degimo sąlygas ir mechaninį patikimumą.

Naujam katilo projektui ventiliatorius turi būti pasirinktas iš pilno oro pusės pasipriešinimo skaičiavimo. Atliekant pakeitimo projektą, faktinius veikimo duomenis reikia palyginti su pradine ventiliatoriaus kreive, prieš sprendžiant, ar problema yra nepakankama ventiliatoriaus galia, padidėjęs sistemos pasipriešinimas ar degimo sąlygų pasikeitimas.

Todėl gerai parinktas katilo priverstinės traukos ventiliatorius nėra tiesiog didelio oro srauto ventiliatorius. Tai komponentas, atitinkantis katilo kurą, degimo sistemą, slėgio nuostolius, darbinę temperatūrą, valdymo būdą ir numatomą apkrovos diapazoną. Būtent tai leidžia katilui palaikyti stabilų degimą, be reikalo neeikvojant ventiliatoriaus galios.