Pramoniniai katilų ventiliatoriai prisitaiko prie didėjančių patikimo degimo oro srauto poreikių

Pramoninės katilų sistemos tampa vis reiklesnės, nes gamyklos stengiasi palaikyti stabilų degimą, tuo pačiu kontroliuodamos kuro sąnaudas, emisijas ir eksploatavimo išlaidas. Šioje aplinkoje pramoniniai katilų ventiliatoriai nebėra parenkami tik pagal katilo galią ar variklio galią. Tikrasis ventiliatoriaus darbas priklauso nuo degimo oro poreikių, sistemos pasipriešinimo, degalų charakteristikų, darbinės temperatūros ir apkrovos kitimo.

Inžinieriams pirmasis klausimas neturėtų būti „Kiek kW turėtų būti ventiliatoriaus variklyje? Tai turėtų būti „Koks oro srautas ir slėgis reikalingas faktiniame veikimo taške? Šis skirtumas yra svarbus, nes tiek priverstinės traukos (FD) ventiliatoriai, tiek indukuotos traukos (ID) ventiliatoriai turi būti suderinti su visa katilo sistema, o ne pasirinkti kaip atskiri įrenginiai. Pradėkite nuo oro srauto ir slėgio, o ne variklio galios

Renkantis pramoninius katilų ventiliatorius, pirmiausia reikia nustatyti du pagrindinius parametrus: reikiamą oro srautą ir reikiamą slėgį.

FD ventiliatoriaus oro srautas yra susijęs su katilo degimo greičiu, kuro rūšimi, degiklio arba grotelių konstrukcija ir reikalingu oro pertekliaus lygiu. Ventiliatoriaus slėgis turi įveikti oro įleidimo angos, filtro, sklendės, ortakių, oro pašildytuvo, vėjo dėžės ir degiklio registro pasipriešinimą.

ID ventiliatoriaus skaičiavimas skiriasi. Ventiliatorius turi ištraukti reikiamą išmetamųjų dujų tūrį, įveikdamas pasipriešinimą iš katilo dujų kanalų, ekonomaizerio, oro pašildytuvo, dulkių surinkėjo, ploviklio, ortakių, sklendių ir kamino.

Todėl į praktinių specifikacijų lapą turėtų būti įtraukta bent:

Reikalingas oro srautas: m³/h arba CFM

Statinis arba bendras slėgis: Pa, kPa arba mmWG

Oro ar dujų temperatūra

Kuro tipas

Dulkių koncentracija

Dujų sudėtis, jei taikoma

Darbinis aukštis

Normali ir maksimali apkrova

Ventiliatoriaus greitis arba VFD diapazonas

Variklio įtampa ir dažnis

Montavimo išdėstymas

Taip išvengiama dažnos pirkimo klaidos: ventiliatoriaus pasirinkimas tik pagal esamą variklio nominalą. Pavyzdžiui, 160 kW variklis gamintojui nenurodo, kokį oro srautą ar slėgį iš tikrųjų turi tiekti ventiliatorius.

FD gerbėjas ir ID gerbėjas turi skirtingus darbus

Ne visi pramoniniai katilų ventiliatoriai atlieka tą pačią funkciją.

Priverstinės traukos ventiliatorius tiekia degimo orą į krosnį. Paprastai jis apdoroja santykinai švarų aplinkos arba iš anksto pašildytą orą ir veikia degimo sistemos teigiamo slėgio pusėje.

Išmetimo pusėje veikia indukcinis traukos ventiliatorius. Jis ištraukia išmetamąsias dujas per katilą ir paskesnę įrangą, kartu palaikydamas reikiamą krosnies trauką. Priklausomai nuo kuro ir proceso, dujose gali būti pelenų, dulkių, drėgmės, korozinių junginių ir kitų teršalų.

Šis skirtumas tiesiogiai veikia ventiliatoriaus konstrukciją.

Pavyzdžiui, dujinio katilo FD ventiliatorius visų pirma gali reikalauti stabilaus oro srauto, efektyvaus veikimo ir tikslaus valdymo. Naudojant biomasės arba anglimi kūrenamo katilo ID ventiliatorių gali reikėti papildomai atsižvelgti į dilimą, dulkių kaupimąsi, aukštos temperatūros dujas, veleno aušinimą, guolių išdėstymą ir sparnuotės susidėvėjimą.

Todėl vien gamintojo pasakymo „man reikia katilo ventiliatoriaus 20 tonų katilui“ nepakanka informacijos, kad būtų galima teisingai parinkti įrangą.

Sistemos pasipriešinimas dažnai lemia galutinį ventiliatoriaus dydį

Vienas iš svarbiausių praktinių aspektų, nurodant pramoninius katilų ventiliatorius, yra tai, kad ventiliatorius neveikia tik prieš katilą. Jis veikia prieš visos oro arba išmetamųjų dujų sistemos pasipriešinimą.

FD sistemoje slėgio nuostoliai gali atsirasti dėl:

Oro įleidimo anga → filtras → duslintuvas → ortakis → sklendė → oro pašildytuvas → vėjo dėžė → degiklis

ID sistemai maršrutas gali būti:

Katilas → ekonomaizeris → dulkių surinkėjas → ploviklis → ortakis → ID ventiliatorius → kaminas

Kiekvienas komponentas prisideda prie slėgio praradimo. Nešvarus maišelio filtras arba iš dalies užsikimšęs ortakis gali žymiai padidinti sistemos atsparumą be jokių mechaninių problemų ventiliatoriaus viduje.

Štai kodėl prieš keisdami ventiliatorių technikai turėtų palyginti esamus veikimo duomenis su pradiniais paleidimo duomenimis. Jei ventiliatoriaus greitis išlieka maždaug pastovus, o oro srautas mažėja ir slėgis didėja, prieš darant prielaidą, kad pats ventiliatorius prarado veikimą, reikia ištirti padidėjusį sistemos pasipriešinimą. 

Oro perteklius yra dar vienas svarbus kontrolės taškas

Degimui reikia pakankamai oro, tačiau vien tiekiant daugiau oro katilo veikimas automatiškai nepagerėja.

Teorinis degimui reikalingas oro kiekis priklauso nuo kuro. Realiai veikiant papildomai tiekiamas oras, nes sunku pasiekti tobulą kuro ir oro maišymą. Tai žinoma kaip oro perteklius.

Praktinė problema iškyla, kai katilas veikia daline apkrova. Jei ventiliatorius ir toliau dirba visu greičiu, o oro srautas daugiausia valdomas uždarant sklendę, ventiliatorius gali sunaudoti daug elektros energijos, o didelė jo oro srauto dalis yra apribota.

Kintamo greičio valdymas gali sumažinti šią problemą. Katilinės ventiliatoriaus valdymo tyrimai parodė, kad valdant oro srautą per ventiliatoriaus greitį, o ne pasikliaujant tik sklendėmis, galima sutaupyti daug energijos, kai veikia dalinė apkrova.

Dėl šios priežasties, kai katilas turi platų apkrovų diapazoną, šiuolaikiniai pramoniniai katilų ventiliatoriai vis dažniau nurodomi su VFD valdymu.

Tačiau svarbiausia yra ne tik įdiegti VFD. Valdymo sistema turi derinti ventiliatoriaus greitį su degalų srautu, krosnies slėgiu, degimo reikalavimais ir veikimo ribomis. Nekontroliuojamas ventiliatoriaus greičio padidėjimas gali sukelti pernelyg didelį oro srautą, nereikalingas energijos sąnaudas arba nestabilias krosnies sąlygas.

Praktinis pavyzdys: Biomasės katilo ventiliatoriaus pasirinkimas

Apsvarstykite biomasės katilą, kuriame gamykla iš pradžių naudojo esamą išcentrinį ventiliatorių. Operatorius pranešė, kad degimas tapo nestabilus, kai katilas artėjo prie didžiausios apkrovos.

Pirmoji reakcija buvo įtarimas dėl nepakankamo ventiliatoriaus pajėgumo.

Užuot iš karto pakeitę ventiliatorių, techninės priežiūros komanda užfiksavo:

Ventiliatoriaus RPM

Oro srautas

Ventiliatoriaus slėgis

Variklio srovė

Krosnies slėgis

Kuro padavimo greitis

Oro temperatūra

Amortizatoriaus padėtis

Matavimai parodė, kad ventiliatorius jau veikė arti vardinio greičio. Tačiau tikrasis oro srautas buvo mažesnis už pradinę projektinę vertę.

Tada komanda apžiūrėjo oro kelią ir nustatė per didelį pasipriešinimą prie oro pašildytuvo ir iš dalies apribotų ortakių dalių.

Tai buvo svarbu: problema nebūtinai buvo ta, kad pramoninių katilų ventiliatoriai buvo per maži. Sistema neleido esamam ventiliatoriui pasiekti numatyto veikimo taško.

Ištaisius apribojimus, oro srautas padidėjo nepakeitus variklio ar ventiliatoriaus.

Tokio tipo diagnostika gali sutaupyti daug daugiau pinigų nei paprasčiausiai sumontavus didesnį ventiliatorių.

Neignoruokite temperatūros ir dujų tankio

Temperatūra yra ypač svarbi renkantis pramoninius katilų ventiliatorius išmetamųjų dujų pusei.

Didėjant dujų temperatūrai, dujų tankis mažėja. Todėl ventiliatorius, tvarkantis karštas dūmų dujas, ne visada gali būti pasirinktas tiesiogiai naudojant tas pačias tūrio ir slėgio vertes, kurios taikomos aplinkos orui.

Pavyzdžiui, ID ventiliatoriaus, kuris tvarko 180°C išmetamąsias dujas, ir FD ventiliatoriaus, tvarko 20°C aplinkos orą, tankio sąlygos gali būti visiškai skirtingos, net jei jų tūrinės oro srauto vertės atrodo panašios.

Todėl gamintojas turėtų gauti faktinę darbinę temperatūrą, o ne bendrą teiginį, pvz., „naudojimas aukštoje temperatūroje“.

ID ventiliatoriaus atveju inžinieriai paprastai turėtų pateikti:

Normali temperatūra + maksimali temperatūra + oro srautas esant nurodytai temperatūrai + slėgio pagrindas

Jei paleidimo ir išjungimo metu temperatūra gali labai skirtis, reikia atsižvelgti ir į šias sąlygas.

Temperatūra, dulkių koncentracija, drėgmė ir ėsdinančių dujų sudėtis gali turėti įtakos medžiagos pasirinkimui ir mechaninei konstrukcijai. 

Ventiliatoriaus pasirinkimas turėtų apimti tikrąjį veikimo tašką

Vertinant pramoninių katilų ventiliatorius, ventiliatoriaus kreivė yra naudingesnė nei ventiliatoriaus vardinė lentelė.

Tarkime, kad projektavimo pareiga yra:

Oro srautas: 30 000 m³/val

Statinis slėgis: 2500 Pa

Dujų temperatūra: 150°C

Darbinis greitis: 1450 aps./min

Gamintojas turėtų patikrinti, kur šis darbo taškas yra siūlomoje ventiliatoriaus veikimo kreivėje.

Jei pasirinktas ventiliatorius teoriškai gali pagaminti 30 000 m³/h, bet tik esant žymiai mažesniam nei 2500 Pa slėgiui, ventiliatorius neatitiks faktinių sistemos reikalavimų.

Ir atvirkščiai, pasirinkus per didelį ventiliatorių, sistema gali būti stumiama be reikalo. Variklis taip pat gali sunaudoti daugiau energijos nei reikia, priklausomai nuo valdymo metodo ir veikimo taško.

Todėl tikslas nėra pasirinkti didžiausią turimą ventiliatorių. Tikslas – normalų veikimo tašką patalpinti tinkamoje ventiliatoriaus kreivės srityje, leidžiant pagrįstą veikimo maržą.

Dulkėtų katilų darbo sparnuotės dizainas yra svarbus

Darbaratis yra dar viena sritis, kurioje pramoniniams katilų ventiliatoriams reikia specialios inžinerijos.

Švarus degimo oras leidžia palyginti nesudėtingai pasirinkti sparnuotės ratą. Dūmų dujos, kuriose yra abrazyvinių pelenų, skiriasi.

Jei dulkės nuolat veikia sparnuotės ratą, ašmenų priekiniai kraštai gali palaipsniui nusidėvėti. Medžiagos kaupimasis taip pat gali sukelti disbalansą. Kai kuriose biomasės srityse lipnios nuosėdos gali kauptis greičiau nei tikėtasi dėl drėgmės ir pelenų savybių.

Todėl praktinis techninės priežiūros patikrinimas turėtų apimti:

Išjunkite ir izoliuokite ventiliatorių.

Patikrinkite, ar sparnuotė nesusidėvėjusi.

Patikrinkite, ar ant ašmenų nėra nelygių nuosėdų.

Išmatuokite arba patikrinkite veleno ir guolio būklę.

Patikrinkite movą arba diržo pavarą.

Patikrinkite pamatą ir inkaro varžtus.

Jei nustatomas reikšmingas disbalansas, atlikite balansavimą.

Esant dideliam susidėvėjimui, ventiliatoriaus konstrukcijai gali prireikti nusidėvėjimui atsparios konstrukcijos arba keičiamų susidėvėjusių komponentų, o ne pasikliauti tik storesnėmis standartinėmis mentėmis.

Kaip pagerinti energijos vartojimo efektyvumą

Energijos vartojimo efektyvumas turėtų būti vertinamas renkantis pramoninius katilų ventiliatorius, o ne po to, kai ventiliatorius jau buvo sumontuotas.

Trys sritys nusipelno ypatingo dėmesio.

Pirma, venkite nereikalingo spaudimo.

Jei sistemai reikia 2000 Pa, bet ventiliatorius parenkamas ir veikia taip, kad generuotų žymiai didesnį slėgį, perteklinis slėgis gali būti tiesiog išsklaidytas per sklendes ar kitus apribojimus.

Antra, suderinkite ventiliatoriaus galingumą su realiu veikimo diapazonu.

Jei katilas didžiąją darbo laiko dalį praleidžia esant 50–70 % apkrovai, ventiliatorius neturėtų būti optimizuotas tik teorinei 100 % apkrovai.

Trečia, apsvarstykite greičio valdymą.

Kintamos apkrovos sistemose ventiliatoriaus greičio mažinimas gali būti efektyvesnis nei viso greičio palaikymas ir oro srauto reguliavimas sklende. Tai ypač svarbu, nes ventiliatoriaus galia stipriai kinta priklausomai nuo greičio pagal giminingumo ir dėsnio santykį.

Todėl katilo ventiliatoriaus sistema turėtų būti vertinama pagal metines darbo valandas, apkrovos profilį, valdymo metodą ir elektros sąnaudas, o ne tik pradinę pirkimo kainą.

Ką inžinieriai turėtų atsiųsti prieš prašydami katilo ventiliatoriaus kainos

Prieš perkant Pramoninius katilų ventiliatorius, rekomenduoju paruošti techninių duomenų lapą, o ne siųsti tik katilo galingumą.

Naudingas RFQ turėtų apimti:

Informacija apie katilą

Katilo talpa

Kuro tipas

Šaudymo būdas

Normali ir maksimali apkrova

Ventiliatoriaus pareiga

Reikalingas oro srautas

Statinis arba bendras slėgis

Normalus ir maksimalus veikimo taškas

Darbinė temperatūra

Sistemos informacija

Ortakio dydis ir apytikslis išdėstymas

Dulkių surinkėjo tipas

Oro pašildytuvas

Šveitiklis, jei yra

Informacija apie kaminą

Numatomas sistemos atsparumas

Mechaniniai reikalavimai

Ventiliatoriaus sukimasis

Išleidimo kryptis

Pavaros išdėstymas

Variklio galia ir įtampa

Guolių išdėstymas

VFD arba sklendės valdymas

Svetainės sąlygos

Montavimo aukštis

Aplinkos temperatūra

Montavimas viduje arba lauke

Nepertraukiamas arba pertraukiamas veikimas

Ši informacija suteikia gamintojui pakankamai duomenų, kad galėtų tinkamai įvertinti ventiliatoriaus kreivę, variklio galią, sparnuotės konstrukciją, medžiagas ir valdymo metodą.

Paskutinės mintys

Pramoninių katilų ventiliatorių paklausa vis labiau siejama su ne tik degimo oro tiekimu ar išmetamųjų dujų šalinimu. Šiuolaikinės katilų sistemos reikalauja stabilaus oro srauto kintančiomis apkrovomis, tikslaus krosnies slėgio valdymo, mažesnio papildomos energijos suvartojimo ir patikimo veikimo sudėtingomis temperatūros ir dulkių sąlygomis.

Naujam projektui geriausia išeitis yra visa sistemos veikla: oro srautas + slėgis + temperatūra + kuras + sistemos pasipriešinimas + veikimo diapazonas. Prieš keičiant ventiliatorių, esamo katilo veikimo duomenis reikia palyginti su pradiniu projektiniu tašku.

Daugeliu atvejų prasto katilo veikimo sprendimas yra ne tik didesnis variklis ar didesnis ventiliatorius. Teisingas sistemos pasipriešinimas, ventiliatoriaus veikimo taškas, greičio reguliavimas, sparnuotės būklė ir krosnies slėgio valdymas gali turėti daug didesnį poveikį faktiniam veikimui.