Kedler med tvungen trækkraft understøtter stabil forbrændingsluftforsyning i industrielle anlæg

I en industrikedel afhænger forbrændingsstabiliteten af ​​mere end selve brænderen. Forbrændingssystemet skal modtage den rigtige mængde luft ved det nødvendige tryk, også når kedelbelastningen ændres. Boiler Forced Draft Fans giver denne forbrændingsluft ved at skubbe omgivende eller forvarmet luft mod brænderen, vindboksen, risten eller ovnen. I systemer med balanceret træk arbejder den tvungne trækventilator sammen med den inducerede trækventilator for at kontrollere luftstrømmen gennem kedlen.

Hvorfor forbrændingsluftforsyning betyder noget

Brændstof kan ikke brænde effektivt, hvis den tilgængelige ilt er utilstrækkelig. Samtidig er det ikke en løsning blot at tilføre mere luft. Overskydende luft absorberer varme og fører yderligere varme ud gennem stablen, hvilket kan reducere kedlens effektivitet. Af denne grund skal ventilatorer med tvungen trækkraft give tilstrækkelig luftstrøm over hele driftsområdet i stedet for blot at producere den maksimalt mulige luftmængde.

Overvej for eksempel en biomassekedel, der arbejder mellem 60 % og 100 % belastning. Hvis ventilatoren kører med næsten fuld hastighed uanset kedelbelastning, kan systemet modtage for meget forbrændingsluft ved lav belastning. Den bedre tilgang er at kontrollere luftstrømmen i overensstemmelse med det faktiske brændstofbehov ved at bruge et indløbsspjæld, indløbsledevinge eller VFD afhængigt af systemdesignet. Forskning i kedelhus-regulering med variabel hastighed har også vist sammenhængen mellem ventilatordrift, overskydende luft og kedeleffektivitet. 

Vælg ikke blæseren fra motorkraft alene

En af de mest almindelige fejl, når man udskifter en kedelventilator, er at bede om en 30 kW, 45 kW eller 75 kW motor og forvente, at ventilatorproducenten bestemmer alt ud fra dette tal. Motoreffekt er et output fra blæservalgsprocessen, ikke den primære valgparameter.

For kedel-tvungen trækventilatorer bør de grundlæggende oplysninger omfatte:

Nødvendig luftstrøm, såsom m³/h eller CFM

Påkrævet statisk tryk eller totaltryk

Luftindtagstemperatur

Brændstoftype

Kedelkapacitet

Driftshøjde

Forventet belastningsområde

Tryktab i kanaler og udstyr

Brænder eller rist modstand

Luftforvarmerens trykfald, hvis installeret

Kontrolmetode

Motorspænding og frekvens

Ventilatorinstallationsarrangement

Rotationsretning og udløbsposition

Trykbehovet skal beregnes ud fra den komplette luftvej. Kanaler, albuer, dæmpere, filtre, luftforvarmere, vindkasser, brænderregistre og andre komponenter bidrager alle til modstand. 

Et praktisk eksempel på fanvalg

Antag, at en industrikedel kræver 18.000 m³/h forbrændingsluft ved 2.200 Pa statisk tryk under de designmæssige driftsbetingelser. Ventilatoren bør ikke vælges blot som en "18.000 m³/h ventilator."

Først skal ingeniøren bekræfte, om 18.000 m³/h er den faktiske påkrævede driftsluftstrøm, eller om den allerede inkluderer den nødvendige designmargin. Dernæst skal tryktabene mellem ventilatorindtaget og ovnen beregnes.

For eksempel:

Luftkanaltab: 300 Pa

Spjældtab: 180 Pa

Luftforvarmertab: 450 Pa

Vindkasse og brændertab: 700 Pa

Andre systemtab: 350 Pa

Påkrævet margen: vurderes separat i henhold til projektdesignet

Ventilatorvalget skal derefter kontrolleres mod det resulterende driftspunkt i stedet for alene mod luftstrømmen. Dette er især vigtigt, når kedelventilatorer anvendes som erstatninger for en eksisterende enhed, fordi ændringer i kanalen eller brænderen kan flytte det faktiske driftspunkt.

Ventilatortryk og luftstrøm skal matche kedlen

En ventilator kan producere en stor luftstrøm ved lavt tryk og stadig ikke levere den nødvendige luft til ovnen. Omvendt kan valg af for højt tryk resultere i unødvendig drosling og højere driftseffekt.

Dette er grunden til, at blæserydelseskurven er vigtig. Designpunktet skal være placeret inden for et passende område af ventilatorkurven med tilstrækkeligt kontrolområde til normal kedeldrift.

For kedeltvungen trækventilatorer vil jeg normalt kontrollere mindst tre driftspunkter:

Minimum stabil kedelbelastning

Normal driftsbelastning

Maksimal kontinuerlig belastning

Hvis kedlen normalt kører med 70–90 % belastning, bør ventilatoren ikke kun optimeres til et teoretisk 100 %-punkt. Det faktiske driftsområde har betydning, fordi efterspørgslen efter forbrændingsluft ændres med brændstoftilførslen.

VFD-kontrol kan være nyttig, men det er ikke automatisk den bedste løsning

Drev med variabel frekvens overvejes ofte til kedeltvungen trækventilatorer, fordi blæserhastigheden kan justeres i henhold til kedelbelastningen. For centrifugalventilatorer giver blæserlovgivningen et nyttigt grundlag for at forstå effekten af ​​hastighedsændringer: luftstrømmen ændres tilnærmelsesvis med hastigheden, trykket ændres tilnærmelsesvis med kvadratet af hastigheden, og effekten ændres omtrent med terningen af ​​hastigheden.

Dette betyder, at en relativt lille reduktion i hastigheden kan give en meningsfuld reduktion af blæsereffekten.

Valg af VFD bør dog også tage hensyn til motoren, minimumsdriftshastighed, kontrolrespons, startkrav, harmoniske overvejelser og den påkrævede luftstrømskontrolstrategi. En VFD bør ikke blot tilføjes, fordi den lyder mere effektiv. Hele kedelstyringssystemet skal tages i betragtning. Hvad sker der, når blæseren er underdimensioneret? En underdimensioneret kedel-tvungen blæser kan forekomme acceptabel under lavbelastningsdrift, men bliver en flaskehals, når kedlen nærmer sig fuld belastning.

Typiske symptomer omfatter:

Ventilator kører tæt på maksimal hastighed

Manglende evne til at opnå den nødvendige luftstrøm

Lavt iltindhold i ovnen

Ustabil forbrænding

Stigende CO

Reduceret dampproduktion

Højere brændstofforbrug

For stort trykfald over luftsystemet

Spjældet forbliver helt åbent

Inden blæseren udskiftes, bør teknikere dog bekræfte, at problemet faktisk er blæserens kapacitet. Et snavset filter, blokeret kanal, forkert placeret spjæld, forvarmer til snavset luft eller modificeret brænder kan øge systemets modstand og skabe symptomer, der ligner en underdimensioneret ventilator.

Eksempel: Biomassekedel med utilstrækkelig luftstrøm

Overvej en biomassekedel, der oprindeligt er designet til ca. 15.000 m³/h forbrændingsluft. Efter flere års drift skiftede anlægget til et vådere biomassebrændsel.

Operatøren bemærkede, at kedlen ikke længere kunne opretholde den tidligere forbrændingstilstand ved høj belastning. Den oprindelige antagelse var, at FD-blæseren var blevet for lille.

En inspektion på stedet fandt tre vigtige forhold:

Ventilatoren nåede stadig omtrent sin oprindelige designhastighed.

Indløbsspjældet var næsten helt åbent

Det nye brændstof indeholdt væsentligt mere fugt.

Ingeniørteamet kontrollerede derfor behovet for forbrændingsluft og systemtrykket, før de besluttede sig for en udskiftning af ventilatoren. Dette er vigtigt, fordi ændring af brændstoffet kan ændre de nødvendige forbrændingsforhold; blot at øge blæserens størrelse løser muligvis ikke det underliggende procesproblem.

Det endelige blæservalg var baseret på de reviderede luftstrøms- og trykkrav snarere end den gamle motorklassificering.

FD Fan og ID Fan skal overvejes sammen

I en kedel med balanceret træk tilfører FD-ventilatoren forbrændingsluft, mens ID-ventilatoren fjerner røggas og hjælper med at opretholde det nødvendige ovntryk. Disse to blæsere udfører forskellige job, men påvirker direkte den samme forbrændingsproces.

Hvis FD-siden tilfører væsentligt mere luft, end systemet kan fjerne, kan ovntrykket stige. Hvis ID-siden trækker for kraftigt i forhold til den indgående forbrændingsluft, kan der udvikles for stort undertryk.

Derfor er det nyttigt at kontrollere den eksisterende ID-ventilatorfunktion, når du udskifter kedeltvungen blæser. Den nye FD-blæser bør passe til det komplette trækkontrolsystems driftsområde i stedet for at blive vurderet som et isoleret udstyr.

Lufttemperaturen påvirker også blæservalget

Temperaturen på forbrændingsluften skal specificeres, før der vælges Kedel-tvangsventilatorer.

Hvis ventilatoren håndterer den omgivende luft, er densiteten forskellig fra et system, hvor luft er passeret gennem en luftforvarmer. Når lufttemperaturen stiger, falder dens tæthed, hvilket påvirker forholdet mellem volumetrisk flow, masseflow, tryk og blæsereffekt.

For eksempel kan to systemer begge vise 20.000 m³/h på papir, mens de opererer ved væsentligt forskellige lufttemperaturer. Den tekniske beregning skal derfor etablere den faktiske driftstemperatur og trykgrundlag frem for at behandle volumentallet som uafhængigt af driftsbetingelserne.

Dette bliver især vigtigt i kedler, der bruger luftforvarmere eller andet varmegenvindingsudstyr.

Vedligeholdelsestjek, der ikke bør springes over

Selv en korrekt valgt ventilator kan miste ydeevnen på grund af vedligeholdelsesproblemer. For kedelventilatorer med tvungen træk, bør rutineinspektion omfatte pumpehjul, lejer, aksel, kobling, motorstrøm, vibration, indløbstilstand, spjældposition og kanalsystem.

Hvis luftstrømmen gradvist aftager, mens blæserhastigheden forbliver uændret, skal hastigheden ikke øges med det samme. Første kontrol:

Tilstopning af indløbsfilter

Spjældåbning

Kanalobstruktion

Impeller tilsmudsning

Lejetilstand

Bælte eller koblingstilstand

Ventilatorrotation

Systemtryk

Brænder eller vindkasse modstand

Et pumpehjul forurenet med støv eller aflejringer kan ændre den aerodynamiske tilstand og øge ubalancen. Forøgelse af hastigheden for at kompensere kan øge den mekaniske belastning uden at løse det oprindelige problem. Hvilken information skal sendes til en ventilatorproducent? For en tilbudsanmodning, der involverer kedeltvungen trækventilatorer, bør en nyttig teknisk forespørgsel indeholde meget mere end kedelkapacitet.

En praktisk anmodning kan omfatte:

Kedelkapacitet: 20 TPH

Brændstof: Biomasse / kul / naturgas / olie

Nødvendig luftmængde: 18.000 m³/t

Nødvendigt tryk: 2.200 Pa

Lufttemperatur: 40°C

Højde: 35 m

Driftsfrekvens: 50 Hz

Motorspænding: 415 V

Kontrol: VFD

Installation: Indendørs

Rotation: Bekræftes

Udløbsretning: Bekræftes

Hvis den eksisterende ventilator udskiftes, er fotografier, navnepladeoplysninger, ventilatorkurve, motordata, kanaldimensioner og faktiske driftsmål også yderst nyttige.

Jo mere fuldstændige driftsdataene er, desto lettere er det at vælge kedelventilatorer, der matcher den reelle kedeldrift i stedet for at vælge en model fra et katalog, der kun er baseret på nominel luftstrøm.

Afsluttende overvejelser

Hovedformålet med Boiler Forced Draft Fans er ligetil: Forsyn forbrændingssystemet med stabil, kontrollerbar luft ved det tryk, som kedlen kræver. Den tekniske udfordring er at gøre denne luftstrøm tilgængelig over hele driftsområdet, mens blæsereffekt, ovntryk, forbrændingsforhold og mekanisk pålidelighed holdes under kontrol.

Til et nyt kedelprojekt skal ventilatoren vælges fra den komplette luftsidemodstandsberegning. For et udskiftningsprojekt bør faktiske driftsdata sammenlignes med den oprindelige ventilatorkurve, før det besluttes, om problemet er utilstrækkelig ventilatorkapacitet, øget systemmodstand eller en ændring i forbrændingsforholdene.

En velvalgt Boiler Forced Draft Fan er derfor ikke blot en højluftsventilator. Det er en komponent, der er tilpasset kedlens brændstof, forbrændingssystem, tryktab, driftstemperatur, reguleringsmetode og forventede belastningsområde. Det er det, der gør, at kedlen kan opretholde en stabil forbrænding uden unødigt spild af blæserkraft.