راه حل های فن پیش نویس ناشی از بویلر صنعتی راندمان اگزوز گاز دودکش را بهبود می بخشد

در دیگ های صنعتی، فن القایی اغلب به عنوان یک دستگاه اگزوز ساده در نظر گرفته می شود. در عمل، یکی از قطعات کلیدی تجهیزات کنترل فشار کوره، حرکت گاز دودکش، پایداری احتراق و مصرف برق کمکی است. یک فن برقی ناشی از بویلر صنعتی که به درستی انتخاب شده است باید حجم گاز دودکش مورد نیاز را حرکت دهد و در عین حال بر مقاومت دیگ بخار، کانال کشی، جمع کننده گرد و غبار، اسکرابر، دودکش و سایر تجهیزات پایین دستی غلبه کند.

اشتباهی که من اغلب می بینم این است که یک فن بادکش صنعتی ناشی از بویلر را فقط بر اساس ظرفیت دیگ یا قدرت موتور انتخاب می کنم. برای مثال، یک دیگ بخار 10 مگاواتی، به طور خودکار به اندازه فن خاصی نیاز ندارد. نقطه عملیاتی واقعی به حجم گاز دودکش، دمای گاز، مقاومت سیستم، سوخت، هوای اضافی، غلظت گرد و غبار و فشار مورد نیاز در خروجی کوره بستگی دارد.

1. با وضعیت واقعی گاز دودکش شروع کنید

اولین قدم در انتخاب بادکش صنعتی دیگ بخار، تعیین حجم واقعی گاز در ورودی فن است.

این مهم است زیرا دمای گاز دودکش چگالی آن را به طور قابل توجهی تغییر می دهد. ولوم محاسبه شده در شرایط استاندارد را نمی توان به سادگی به عنوان حجم کارکرد فن بدون اصلاح استفاده کرد.

به عنوان مثال، فرض کنید یک دیگ بخار 30000 نیوتن متر مکعب در ساعت گاز دودکش در شرایط استاندارد تولید می کند و دمای گاز در ورودی فن 180 درجه سانتی گراد است. حجم واقعی تقریبی را می توان از موارد زیر تخمین زد:

Q2 = Q1 × (T2 / T1)

جایی که دما بر حسب کلوین است.

استفاده از 20 درجه سانتیگراد به عنوان مرجع:

30,000 × (453 / 293) ≈ 46,350 m³/h

این یک تفاوت اساسی است.

اگر فن با استفاده از 30000 m³/h به جای تقریباً 46350 m³/h در دمای کارکرد واقعی انتخاب شود، فن نصب شده ممکن است بادکش مورد انتظار را ارائه نکند.

بنابراین، برای یک فن بادکش صنعتی ناشی از بویلر، داده‌های نقل‌قول باید مشخص کنند که آیا جریان هوا بر حسب Nm³/h، Sm³/h، یا m³/h واقعی، همراه با دما و فشار گاز مربوطه داده می‌شود.

2. به جای حدس زدن فشار فن، مقاومت کل سیستم را محاسبه کنید

فشار فن به اندازه جریان هوا مهم است. یک فن بادکش صنعتی ناشی از بویلر باید بر مقاومت مسیر کامل گاز دودکش غلبه کند. این ممکن است شامل گذرگاه های گاز دیگ بخار، اکونومایزرها، پیش گرمکن های هوا، سیکلون ها، فیلترهای کیسه ای، ESP ها، اسکرابرها، دمپرها، زانوها، بخش های انبساط، کانال ها و دودکش باشد.

یک محاسبه عملی فشار را می توان به صورت زیر ترتیب داد:

ΔPtotal = ΔPboiler + ΔPduct + Δ تجهیزات + ΔPdamper + ΔPstack

محاسبه باید در شرایط گاز طراحی انجام شود.

سیستمی را در نظر بگیرید با:

بویلر و بخش انتقال حرارت: 850 Pa

کانال کشی و زانویی: 450 Pa

فیلتر کیسه ای: 1200 Pa

بخش دمپر و انتقال: 250 Pa

تلفات دودکش و خروجی: 350 Pa

کل مقاومت برآورد شده عبارت است از:

850 + 450 + 1200 + 250 + 350 = 3100 پاس

سپس مهندس باید یک حاشیه طراحی مناسب را بر اساس الزامات پروژه ایجاد کند نه اینکه خودسرانه درصد زیادی را اضافه کند.

به همین دلیل است که دو دیگ با ظرفیت‌های مشابه می‌توانند به مدل‌های کاملاً متفاوتی نیاز داشته باشند.

3. بارگیری گرد و غبار را نادیده نگیرید

گرد و غبار یکی از بزرگ‌ترین تفاوت‌های بین فن اگزوز دیگ بخار و فن تهویه هوای تمیز است.

دیگ های زیست توده، دیگ های زغال سنگ، دیگ های ضایعاتی و دیگ های گاز سوز می توانند ویژگی های گرد و غبار بسیار متفاوتی داشته باشند. خاکستر بادی می تواند به تدریج پروانه را فرسایش دهد، در حالی که ذرات چسبنده می توانند روی تیغه ها جمع شوند.

تجمع پروانه مشکل دیگری ایجاد می کند: عدم تعادل.

به عنوان مثال، اگر تنها چند صد گرم ماده به طور ناهموار روی یک پروانه بزرگ جمع شود، توزیع جرم تغییر می کند. نیروی گریز از مرکز به سرعت با سرعت چرخش افزایش می یابد.

به همین دلیل، یک فن بادکش صنعتی ناشی از دیگ بخار که با گاز دودکش غبارآلود کار می کند باید به طور دوره ای بررسی شود:

تجمع خاکستر پروانه

فرسایش تیغه

سایش پیشرو

وضعیت شفت

دمای بلبرینگ

لرزش

سپرده های پوششی

نشتی مفصل انبساط

اگر لرزش به تدریج پس از چندین ماه کارکرد افزایش یابد، معمولاً تعویض موتور اولین کاری نیست که باید انجام شود. ابتدا باید پروانه و شرایط کار بررسی شود.

4. راندمان فن ارتباط نزدیکی با نقطه عملیاتی دارد

یک فن بزرگ به طور خودکار به معنای فن کارآمدتر نیست. یک فن بادکش صنعتی ناشی از بویلر باید نزدیک به نقطه کار مورد نیاز در منحنی عملکرد خود کار کند. اگر سیستم واقعی به 40000 m³/h در 3000 Pa نیاز داشته باشد اما فن انتخاب شده حول نقطه عملکرد بسیار متفاوت طراحی شده باشد، سیستم ممکن است برای کنترل جریان هوا به شدت به دمپرها متکی باشد.

دمپر با افزایش مقاومت جریان را کاهش می دهد. فن همچنان فشار تولید می کند، اما بخشی از این فشار به سادگی از طریق دمپر پخش می شود.

برای عملکرد مداوم دیگ بخار، این اغلب یک روش ناکارآمد برای کنترل یک بار متغیر است.

کنترل سرعت متغیر هنگامی که محدوده عملیاتی آن را توجیه می کند، رویکرد بهتری را ارائه می دهد. قوانین تمایل به فن نشان می دهد که، تحت شرایط مشابه:

Q ∝ N

ΔP ∝ N²

P ∝ N³

بنابراین، کاهش سرعت فن می تواند کاهش بسیار بیشتری در قدرت نسبت به کاهش جریان هوا به تنهایی ایجاد کند.

به عنوان مثال، کاهش سرعت به 80٪ سرعت اولیه تقریباً به دست می آید:

نسبت توان = 0.8³ = 0.512

توان تئوری فن حدود 51 درصد مقدار اولیه می شود، با این فرض که شرایط عملیاتی در محدوده قانون فن قابل اجرا باقی می ماند.

صرفه جویی واقعی به منحنی سیستم، راندمان موتور، تلفات VFD و نقطه عملیاتی بستگی دارد، بنابراین باید به عنوان یک برآورد مهندسی به جای کاهش 49 درصدی تضمین شده تلقی شود.

5. کنترل VFD می تواند عملکرد قسمت بار را بهبود بخشد

بسیاری از بویلرها به طور مداوم با بار 100٪ کار نمی کنند.

در دوره های کاهش تولید، حجم گاز دودکش مورد نیاز کاهش می یابد. اگر فن بادکش صنعتی ناشی از دیگ بخار به کار خود با سرعت کامل ادامه دهد در حالی که یک دمپر بادکش را کنترل می کند، توان الکتریکی می تواند بی جهت بالا باشد.

یک استراتژی کنترل بهتر، اندازه گیری فشار استاتیکی کوره یا دودکش و تنظیم سرعت فن با توجه به پیش نویس مورد نیاز است.

یک توالی کنترل معمولی است:

بار دیگ بخار → سنسور فشار پیش نویس → کنترلر PID → VFD → ID سرعت فن

هدف کنترل نباید صرفاً "حداکثر مکش" باشد. فشار منفی بیش از حد می تواند هوای اضافی را وارد کوره کند یا بر شرایط احتراق تأثیر بگذارد.

هدف فشار منفی کنترل شده است، نه بزرگترین فشار منفی ممکن.

استراتژی کنترل فن ID مبتنی بر VFD نیز در کاربردهای دیگ به عنوان راهی برای تطبیق بیشتر سرعت فن با فشار دودکش مورد نیاز و کاهش جریان هوا و تلفات الکتریکی غیرضروری ثبت شده است.

6. مورد عملی: کاهش مصرف بیش از حد برق

دیگ زیست توده با شرایط عملیاتی زیر را در نظر بگیرید:

ظرفیت بویلر: تقریباً 12 تن در ساعت بخار

جریان گاز دودکش: 42000 m³/h

دمای ورودی فن: 165 درجه سانتی گراد

فشار کل مورد نیاز: تقریباً 2800 Pa

موتور موجود: 75 کیلو وات

سرعت فن موجود: 1480 دور در دقیقه

روش کنترل: دمپر ورودی

بار عملیاتی: به طور معمول 60-90٪

کارخانه گزارش داد که موتور فن اغلب نزدیک به جریان نامی خود کار می کند حتی زمانی که تولید دیگ بخار کمتر از حداکثر ظرفیت باشد.

اولین بازرسی هیچ خرابی آشکاری در بلبرینگ پیدا نکرد. پروانه نیز از نظر ساختاری قابل قبول بود.

مشکل در روش کنترل ردیابی شد.

در حدود 65 درصد بار دیگ بخار، فن همچنان با سرعت کامل کار می کرد، در حالی که دمپر ورودی به طور قابل توجهی بسته بود. بنابراین فن فشار بیشتری از سیستم مورد نیاز تولید می کرد و دمپر بخشی از این فشار را به مقاومت اضافی تبدیل می کرد.

اصلاح توصیه شده نصب VFD و کنترل فن ID با توجه به فشار پیش نویس کوره بود.

پس از راه اندازی، روش کار به گونه ای تغییر کرد که سرعت فن به جای اینکه نزدیک به حداکثر سرعت باقی بماند، از بار دیگ و فشار پیش نویس پیروی می کند.

درس مهم از این مورد این است که تعویض فن با یک مدل بزرگتر یا قدرتمندتر مشکل را حل نمی کرد. بادکش صنعتی موجود در دیگ بخار دارای ظرفیت کافی بود. مشکل استراتژی کنترل بود.

7. دمای بالا به چیزی بیش از یک پروانه مقاوم در برابر حرارت نیاز دارد

دما یکی دیگر از پارامترهایی است که باید قبل از انتخاب فن بادکش صنعتی ناشی از بویلر تایید شود.

هنگامی که دمای گاز دودکش افزایش می یابد، چگالی گاز کاهش می یابد. در همان جریان جرمی، جریان حجمی واقعی بزرگتر می شود.

دمای بالا نیز بر:

انبساط حرارتی شفت

چیدمان بلبرینگ

روانکاری

انبساط بدنه

انتخاب مواد

چیدمان کوپلینگ

محل موتور

الزامات خنک کننده

ترتیب آب بندی

بنابراین برای کاربردهای با دمای بالاتر، ساختار فن باید حول دمای ورودی واقعی طراحی شود نه اینکه صرفاً یک فن استاندارد را انتخاب کنید و فرض کنیم که می تواند گاز داغ را تحمل کند.

اگر دما بین راه‌اندازی و کارکرد عادی به‌طور قابل‌توجهی تغییر کند، انبساط حرارتی نیز باید در طول تراز شفت، بلبرینگ و کوپلینگ در نظر گرفته شود.

8. هنگامی که یک فن شناسه نمی تواند پیش نویس را حفظ کند، چه چیزی باید بررسی شود

هنگامی که یک فن بادکش صنعتی ناشی از بویلر نمی تواند فشار منفی کوره را حفظ کند، فوراً تصور نکنید که اندازه فن کم است.

یک دنباله عیب یابی عملی این است:

مرحله 1 - سرعت واقعی فن را بررسی کنید

فرکانس موتور، سرعت چرخش و خروجی VFD را تأیید کنید.

مرحله 2 - موقعیت دمپر را بررسی کنید

اگر دمپر تقریباً کاملاً باز باشد و بادکش کافی نباشد، ممکن است اندازه فن کم باشد یا مقاومت سیستم افزایش یافته باشد.

اگر دمپر به شدت دریچه گاز است، مشکل ممکن است در عوض ظرفیت بیش از حد فن یا یک استراتژی کنترل نامناسب باشد.

مرحله 3 - فشار را قبل و بعد از تجهیزات اصلی اندازه گیری کنید

افت فشار را بررسی کنید:

دیگ بخار

اکونومایزر

پیش گرمکن هوا

سیکلون

فیلتر کیسه ای

اسکرابر

مجرای اصلی

دمپر

فیلتر کیسه ای کثیف می تواند مقاومت سیستم را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

مرحله 4 - پروانه را بررسی کنید

به دنبال تجمع خاکستر، فرسایش، ترک، تغییر شکل و آسیب تیغه باشید.

مرحله 5 - لرزش و یاتاقان ها را بررسی کنید

افزایش ارتعاش ممکن است نشان دهنده عدم تعادل، ناهماهنگی، خرابی بلبرینگ، شل بودن یا تجمع روی پروانه باشد.

مرحله 6 - داده های واقعی را با نقطه طراحی اصلی مقایسه کنید

ثبت:

جریان هوا

فشار استاتیک

سرعت فن

جریان موتور

قدرت موتور

دمای گاز

فشار کوره

لرزش

این داده‌ها بسیار مفیدتر از این است که بگویند «مکش فن ضعیف است».

9. چرا بزرگ کردن بیش از حد یک فن بادکش صنعتی ناشی از دیگ بخار نیز می تواند مشکل ساز باشد

بزرگ‌سازی گاهی اوقات به‌عنوان یک گزینه مطمئن در نظر گرفته می‌شود، زیرا مهندسان تصور می‌کنند که «ظرفیت بیشتر بهتر است».

همیشه بهتر نیست.

اگر یک فن بادکش صنعتی ناشی از دیگ بخار به میزان قابل توجهی بزرگ باشد، ممکن است سیستم به دریچه گاز دمپر تهاجمی نیاز داشته باشد. این افت فشار را افزایش می دهد و می تواند مصرف برق را افزایش دهد.

بادکش بیش از حد نیز می تواند شرایط احتراق مورد نظر را مختل کند.

یک رویکرد بهتر این است که قبل از انتخاب فن، نقطه عملیاتی معمولی، حداکثر نقطه کارکرد، حداقل بار مورد انتظار و الزامات عملیاتی آینده را تعیین کنید.

به عنوان مثال، اگر دیگ بخار به طور معمول بین 60 تا 90 درصد بار کار می کند، انتخاب یک فن تنها بر اساس حداکثر تئوری شدید ممکن است منجر به ماشینی شود که بیشتر عمر کار خود را دور از منطقه با بهترین کارایی خود سپری کند.

10. بهترین فن آن است که با کل سیستم مطابقت داشته باشد

عملکرد یک فن بادکش صنعتی ناشی از بویلر را نمی توان جدا از سیستم اگزوز دیگ ارزیابی کرد.

انتخاب فن از نظر فنی صحیح باید در نظر گرفته شود:

دیگ بخار ← تجهیزات انتقال حرارت ← گردگیرنده ← کانال کشی ← فن شناسه ← دودکش

اگر بعداً فیلتر کیسه ای جدید نصب شود، افت فشار آن می تواند نقطه کار فن موجود را تغییر دهد. به همین ترتیب، افزودن یک اسکرابر، تعویض سوخت، افزایش ظرفیت دیگ یا اصلاح دودکش همگی می توانند وظیفه فن مورد نیاز را تغییر دهند.

به همین دلیل است که انتخاب فن باید بر اساس مقاومت کامل سیستم باشد تا صرفاً مطابق با مدل قدیمی فن.

نتیجه گیری

یک فن بادکش صنعتی کارآمد ناشی از بویلر صرفاً یک فن گریز از مرکز با توان بالا نیست. عملکرد واقعی آن بستگی به این دارد که آیا جریان هوا، فشار، دما، بارگیری گرد و غبار، طراحی پروانه، روش کنترل و مقاومت سیستم به درستی مطابقت داشته باشد یا خیر.

برای نصب های جدید، قبل از انتخاب فن، حجم واقعی گاز دودکش و افت فشار کل را محاسبه کنید. برای پروژه های جایگزین، قبل از تصمیم گیری در مورد کم بودن اندازه فن موجود، داده های عملیاتی را جمع آوری کنید. برای دیگ های با بار متغیر، به جای تکیه کامل به دمپرها، کنترل VFD را ارزیابی کنید.

در عملیات عملی، بزرگترین دستاوردها اغلب از اقدامات نسبتاً ساده حاصل می شود: تمیز کردن پروانه، اصلاح مقاومت بیش از حد سیستم، تعمیر نشتی کانال، حفظ پیش نویس مناسب کوره، و تطبیق سرعت فن با بار واقعی دیگ.

هدف این نیست که فن بادکش صنعتی ناشی از دیگ بخار کار کند. هدف این است که دقیقاً همان چیزی را که دیگ به آن نیاز دارد ارائه دهد - با کمترین مصرف انرژی معقول و عملکرد پایدار در محدوده بار کامل.