فن های بادکش اجباری بویلر از تامین هوای احتراق پایدار در کارخانه های صنعتی پشتیبانی می کنند

در دیگ های صنعتی، پایداری احتراق به بیشتر از خود مشعل بستگی دارد. سیستم احتراق باید مقدار مناسبی از هوا را در فشار مورد نیاز دریافت کند، حتی زمانی که بار دیگ تغییر می کند. فن های بادکش اجباری بویلر این هوای احتراق را با فشار دادن هوای محیط یا از پیش گرم شده به سمت مشعل، جعبه باد، رنده یا کوره تامین می کنند. در سیستم‌های بادکش متعادل، فن اجباری همراه با بادکش القایی برای کنترل جریان هوا از طریق دیگ کار می‌کند.

چرا تامین هوای احتراق مهم است

اگر اکسیژن موجود کافی نباشد، سوخت نمی تواند به طور موثر بسوزد. در عین حال، تامین هوای بیشتر راه حلی نیست. هوای اضافی گرما را جذب می کند و گرمای اضافی را از طریق پشته منتقل می کند که می تواند کارایی دیگ را کاهش دهد. به همین دلیل، فن های بادکش اجباری بویلر به جای اینکه صرفاً حداکثر حجم هوای ممکن را تولید کنند، باید جریان هوای کافی را در کل محدوده عملیاتی فراهم کنند.

به عنوان مثال، دیگ بیومس را در نظر بگیرید که بین 60 تا 100 درصد بار کار می کند. اگر فن بدون توجه به بار دیگ تقریباً با سرعت کامل کار کند، سیستم ممکن است هوای احتراق بیش از حد را در بار کم دریافت کند. روش بهتر این است که جریان هوا را بر اساس تقاضای واقعی سوخت، با استفاده از دمپر ورودی، پره راهنمای ورودی، یا VFD بسته به طراحی سیستم، کنترل کنید. تحقیقات روی کنترل سرعت متغیر دیگ بخار نیز رابطه بین عملکرد فن، هوای اضافی و راندمان دیگ را نشان داده است. 

فن را از موتور به تنهایی انتخاب نکنید

یکی از رایج ترین اشتباهات هنگام تعویض فن دیگ، درخواست موتور 30 ​​کیلووات، 45 کیلووات یا 75 کیلووات و انتظار از سازنده فن برای تعیین همه چیز از روی آن عدد است. توان موتور خروجی فرآیند انتخاب فن است، نه پارامتر انتخاب اولیه.

برای فن های بادکش اجباری بویلر، اطلاعات اولیه باید شامل موارد زیر باشد:

جریان هوای مورد نیاز، مانند m³/h یا CFM

فشار استاتیک مورد نیاز یا فشار کل

دمای ورودی هوا

نوع سوخت

ظرفیت دیگ بخار

ارتفاع عملیاتی

محدوده بار مورد انتظار

افت فشار کانال و تجهیزات

مقاومت مشعل یا رنده

افت فشار پیش گرمکن هوا، در صورت نصب

روش کنترل

ولتاژ و فرکانس موتور

ترتیب نصب فن

جهت چرخش و موقعیت خروجی

فشار مورد نیاز باید از مسیر کامل هوا محاسبه شود. کانال‌ها، زانوها، دمپرها، فیلترها، پیش گرمکن‌های هوا، جعبه‌های باد، رجیستر مشعل‌ها و سایر اجزاء همگی به مقاومت کمک می‌کنند. 

یک مثال عملی از انتخاب فن

فرض کنید یک دیگ بخار صنعتی به 18000 m³/h هوای احتراق در فشار استاتیکی 2200 Pa تحت شرایط عملیاتی طراحی نیاز دارد. فن نباید صرفاً به عنوان "پنکه 18000 m³/h" انتخاب شود.

ابتدا، مهندس باید تأیید کند که آیا 18000 متر مکعب در ساعت جریان هوای عملیاتی مورد نیاز واقعی است یا اینکه از قبل شامل حاشیه طراحی مورد نیاز است. در مرحله بعد، تلفات فشار بین ورودی فن و کوره باید محاسبه شود.

به عنوان مثال:

تلفات مجرای هوا: 300 Pa

تلفات دمپر: 180 Pa

تلفات پیش گرمکن هوا: 450 Pa

تلفات جعبه باد و مشعل: 700 Pa

سایر تلفات سیستم: 350 Pa

حاشیه مورد نیاز: با توجه به طراحی پروژه به صورت جداگانه ارزیابی می شود

سپس انتخاب فن باید با توجه به نقطه کار به دست آمده بررسی شود و نه تنها با جریان هوا. این امر به ویژه هنگامی که از فن های بادکش اجباری بویلر به عنوان جایگزینی برای یک واحد موجود استفاده می شود مهم است، زیرا تغییرات در کانال کشی یا مشعل می تواند نقطه عملیاتی واقعی را تغییر دهد.

فشار فن و جریان هوا باید با بویلر مطابقت داشته باشد

یک فن می تواند جریان هوای زیادی را در فشار کم ایجاد کند و همچنان هوای مورد نیاز را به کوره برساند. برعکس، انتخاب فشار بیش از حد می تواند منجر به دریچه گاز غیر ضروری و قدرت عملیاتی بالاتر شود.

به همین دلیل است که منحنی عملکرد فن مهم است. نقطه طراحی باید در یک منطقه مناسب از منحنی فن قرار گیرد، با محدوده کنترل کافی برای عملکرد عادی دیگ.

برای فن های بادکش اجباری بویلر، من معمولاً حداقل سه نقطه عملیاتی را بررسی می کنم:

حداقل بار پایدار دیگ بخار

بار عملیاتی معمولی

حداکثر بار مداوم

اگر دیگ بخار به طور معمول با بار 70 تا 90 درصد کار می کند، فن نباید فقط برای یک نقطه نظری 100 درصد بهینه شود. محدوده عملیاتی واقعی مهم است زیرا تقاضای هوای احتراق با ورودی سوخت تغییر می کند.

کنترل VFD می تواند مفید باشد، اما به طور خودکار بهترین راه حل نیست

درایوهای فرکانس متغیر اغلب برای فن های بادکش اجباری بویلر در نظر گرفته می شوند زیرا سرعت فن را می توان بر اساس بار دیگ تنظیم کرد. برای فن های گریز از مرکز، قوانین فن مبنای مفیدی برای درک تأثیر تغییرات سرعت فراهم می کند: جریان هوا تقریباً با سرعت تغییر می کند، فشار تقریباً با مجذور سرعت تغییر می کند و توان تقریباً با مکعب سرعت تغییر می کند.

این به این معنی است که کاهش نسبتاً کوچک در سرعت می تواند کاهش قابل توجهی در قدرت فن ایجاد کند.

با این حال، انتخاب VFD باید موتور، حداقل سرعت عملیاتی، پاسخ کنترل، الزامات راه اندازی، ملاحظات هارمونیک و استراتژی کنترل جریان هوا مورد نیاز را در نظر بگیرد. VFD نباید به سادگی اضافه شود زیرا کارآمدتر به نظر می رسد. کل سیستم کنترل دیگ باید در نظر گرفته شود. چه اتفاقی می‌افتد وقتی فن کم‌تر از اندازه باشد؟ یک فن فشاری دیگ با اندازه کوچک ممکن است در حین کار با بار کم قابل قبول به نظر برسد، اما زمانی که دیگ به بار کامل نزدیک می‌شود، به یک گلوگاه تبدیل می‌شود.

علائم معمولی عبارتند از:

فن نزدیک به حداکثر سرعت کار می کند

ناتوانی در دستیابی به جریان هوای مورد نیاز

اکسیژن کوره کم

احتراق ناپایدار

افزایش CO

کاهش تولید بخار

مصرف سوخت بالاتر

افت فشار بیش از حد در سراسر سیستم هوا

دمپر کاملا باز می ماند

با این حال، قبل از تعویض فن، تکنسین ها باید تأیید کنند که مشکل در واقع ظرفیت فن است. فیلتر کثیف، مجرای مسدود شده، دمپر در موقعیت نادرست، پیش گرمکن هوای آلوده یا مشعل اصلاح شده می تواند مقاومت سیستم را افزایش داده و علائمی را ایجاد کند که شبیه یک فن کم اندازه است.

مثال موردی: بویلر زیست توده با جریان هوا ناکافی

دیگ زیست توده ای را در نظر بگیرید که در اصل برای حدود 15000 متر مکعب در ساعت هوای احتراق طراحی شده است. پس از چندین سال فعالیت، این نیروگاه به سوخت زیست توده مرطوب تر تبدیل شد.

اپراتور متوجه شد که دیگ دیگر نمی تواند شرایط احتراق قبلی را در بار زیاد حفظ کند. فرض اولیه این بود که فن FD خیلی کوچک شده بود.

بازرسی سایت سه شرط مهم را پیدا کرد:

فن هنوز به سرعت طراحی اولیه خود می رسید.

دمپر ورودی تقریباً کاملاً باز بود

سوخت جدید حاوی رطوبت قابل توجهی بیشتری بود.

بنابراین تیم مهندسی قبل از تصمیم گیری در مورد فن جایگزین، نیاز هوای احتراق و فشار سیستم را بررسی کردند. این مهم است زیرا تغییر سوخت می تواند شرایط احتراق مورد نیاز را تغییر دهد. صرفاً افزایش اندازه فن ممکن است مشکل اصلی فرآیند را حل نکند.

انتخاب نهایی فن بر اساس جریان هوا و فشار مورد نیاز اصلاح شده بود تا رتبه موتور قدیمی.

فن FD و فن ID باید با هم در نظر گرفته شوند

در دیگ بخار با جریان متعادل، فن FD هوای احتراق را تامین می کند در حالی که فن ID گاز دودکش را حذف می کند و به حفظ فشار مورد نیاز کوره کمک می کند. این دو فن کارهای متفاوتی را انجام می دهند اما مستقیماً بر فرآیند احتراق یکسان تأثیر می گذارند.

اگر طرف FD به طور قابل ملاحظه ای بیش از آنچه سیستم می تواند هوا را خارج کند، هوا را تامین کند، فشار کوره می تواند افزایش یابد. اگر طرف ID به شدت نسبت به هوای احتراق ورودی کشیده شود، فشار منفی بیش از حد ممکن است ایجاد شود.

بنابراین، هنگام تعویض فن های بادکش اجباری بویلر، بررسی وظیفه فن شناسه موجود نیز مفید است. فن FD جدید باید با محدوده عملیاتی سیستم کنترل پیش نویس کامل مطابقت داشته باشد نه اینکه به عنوان یک قطعه ایزوله از تجهیزات ارزیابی شود.

دمای هوا نیز بر انتخاب فن تأثیر می گذارد

دمای هوای احتراق باید قبل از انتخاب فن های بادکش اجباری بویلر مشخص شود.

اگر فن هوای محیط را کنترل کند، چگالی آن با سیستمی که هوا از یک پیش گرمکن هوا عبور کرده است متفاوت است. با افزایش دمای هوا، چگالی آن کاهش می‌یابد که بر رابطه بین جریان حجمی، جریان جرمی، فشار و قدرت فن تأثیر می‌گذارد.

به عنوان مثال، دو سیستم ممکن است هر دو 20000 متر مکعب بر ساعت را بر روی کاغذ نشان دهند در حالی که در دمای هوا به طور قابل ملاحظه ای متفاوت کار می کنند. بنابراین محاسبات مهندسی به جای اینکه عدد حجم را مستقل از شرایط عملیاتی تلقی کند، نیاز به تعیین مبنای دمای عملیاتی و فشار واقعی دارد.

این امر به ویژه در بویلرهایی که از پیش گرمکن های هوا یا سایر تجهیزات بازیابی گرما استفاده می کنند اهمیت پیدا می کند.

چک های تعمیر و نگهداری که نباید نادیده گرفته شوند

حتی یک فن که به درستی انتخاب شده باشد می تواند عملکرد خود را به دلیل مشکلات نگهداری از دست بدهد. برای فن های بادکش اجباری بویلر، بازرسی معمول باید شامل پروانه، یاتاقان ها، شفت، کوپلینگ، جریان موتور، ارتعاش، وضعیت ورودی، موقعیت دمپر و کانال باشد.

اگر جریان هوا به تدریج کاهش می یابد در حالی که سرعت فن بدون تغییر باقی می ماند، بلافاصله سرعت را افزایش ندهید. بررسی اول:

مسدود شدن فیلتر ورودی

باز شدن دمپر

انسداد مجرا

رسوب پروانه

وضعیت بلبرینگ

وضعیت تسمه یا کوپلینگ

چرخش فن

فشار سیستم

مقاومت مشعل یا بادباکس

یک پروانه آلوده به گرد و غبار یا رسوبات می تواند شرایط آیرودینامیکی را تغییر داده و عدم تعادل را افزایش دهد. افزایش سرعت برای جبران می‌تواند بارگذاری مکانیکی را بدون حل مشکل اصلی افزایش دهد. چه اطلاعاتی باید برای یک تولیدکننده فن ارسال شود؟

یک RFQ عملی می تواند شامل موارد زیر باشد:

ظرفیت دیگ: 20 TPH

سوخت: زیست توده / زغال سنگ / گاز طبیعی / نفت

جریان هوای مورد نیاز: 18000 m³/h

فشار مورد نیاز: 2200 Pa

دمای هوا: 40 درجه سانتی گراد

ارتفاع: 35 متر

فرکانس کاری: 50 هرتز

ولتاژ موتور: 415 ولت

کنترل: VFD

نصب: سرپوشیده

چرخش: تایید می شود

جهت خروجی: تایید می شود

اگر فن موجود در حال تعویض باشد، عکس‌ها، اطلاعات پلاک، منحنی فن، داده‌های موتور، ابعاد کانال و اندازه‌گیری‌های واقعی عملکرد نیز بسیار مفید هستند.

هرچه داده های عملیاتی کامل تر باشد، به جای انتخاب مدلی از کاتالوگ فقط بر اساس جریان اسمی هوا، انتخاب فن های بادکش اجباری بویلر که با وظیفه واقعی دیگ مطابقت دارند آسان تر است.

ملاحظات نهایی

هدف اصلی فن‌های بادکش اجباری بویلر ساده است: سیستم احتراق را با هوای پایدار و قابل کنترل در فشار مورد نیاز دیگ تامین کنید. چالش مهندسی این است که جریان هوا در تمام محدوده عملیاتی در دسترس باشد و در عین حال قدرت فن، فشار کوره، شرایط احتراق و قابلیت اطمینان مکانیکی تحت کنترل باشد.

برای پروژه دیگ بخار جدید، فن باید از محاسبات کامل مقاومت سمت هوا انتخاب شود. برای یک پروژه جایگزینی، قبل از تصمیم گیری در مورد اینکه آیا مشکل ظرفیت کافی فن، افزایش مقاومت سیستم یا تغییر در شرایط احتراق است، باید داده های عملیاتی واقعی با منحنی اصلی فن مقایسه شود.

بنابراین یک فن اجباری بویلر که به خوبی انتخاب شده است، صرفاً یک فن با جریان هوای بالا نیست. این جزء با سوخت دیگ بخار، سیستم احتراق، تلفات فشار، دمای عملیاتی، روش کنترل و محدوده بار مورد انتظار مطابقت دارد. این همان چیزی است که به دیگ اجازه می دهد تا احتراق پایدار را بدون اتلاف غیر ضروری قدرت فن حفظ کند.