راهنمای فن سانتریفیوژ بویلر: FD در مقابل ID، محدودیت ها و کارایی

سیستم های بویلر تقریباً همیشه فن های گریز از مرکز را بر روی فن های محوری به دو دلیل ساختاری مشخص می کنند: قابلیت فشار و تحمل ذرات. فن های گریز از مرکز با شتاب دادن به گاز به بیرون از طریق یک پروانه منحنی، جریان هوا را تولید می کنند، که به آنها اجازه می دهد فشار استاتیکی بالاتری را در یک ردپای فشرده ایجاد کنند. فن‌های محوری هوا را در یک خط مستقیم از طریق محور فن حرکت می‌دهند و برای کاربردهای با حجم بالا و فشار کم مانند تهویه عمومی مناسب‌تر هستند، نه مقاومت ایجاد شده توسط کانال‌های دیگ بخار، اکونومایزرها و تجهیزات جمع‌آوری غبار.

از آنجایی که گاز دودکش اغلب خاکستر بادی و ذرات نسوخته را حمل می‌کند، اکثر اپراتورهای دیگ‌ها پروانه‌های گریز از مرکز منحنی عقب یا مایل به عقب را مشخص می‌کنند که در برابر فرسایش و تجمع بسیار بهتر از طرح‌های منحنی رو به جلو مقاومت می‌کنند.

تحمل دما یکی از مهمترین معیارهای انتخاب است، زیرا هم جنس بدنه فن و هم سیستم خنک کننده یاتاقان مورد نیاز را تعیین می کند.

• ورودی هواکش اجباری: هوای احتراق محیط را کنترل می کند که معمولاً تا 100 درجه سانتیگراد کار مداوم دارد.
• ورودی فن پیش نویس القایی: گازهای داغ خروجی از کوره را کنترل می کند که معمولاً بین 200 تا 250 درجه سانتیگراد ارزیابی می شود و برخی از واحدهای صنعتی سنگین دارای درجه حرارت حداکثر 300 درجه سانتیگراد برای گشت و گذارهای کوتاه مدت هستند.
• ورودی فن هوای اولیه: در سیستم‌های زغال‌سنگ پودر شده استفاده می‌شود، که معمولاً مشابه واحدهای بادکش اجباری در حدود 100 تا 120 درجه سانتی‌گراد درجه‌بندی می‌شوند.

فراتر رفتن از دمای نامی ورودی، سایش یاتاقان را تسریع می‌کند و می‌تواند پروانه را در طول زمان منحرف کند، بنابراین بسیاری از فن‌های پیش‌روی القایی شامل محفظه‌های یاتاقان آب خنک یا هوا خنک مخصوصاً برای مدیریت قرار گرفتن در معرض گاز داغ دودکش هستند.

فن‌های بادکش اجباری و بادکش القایی نقش‌های متضادی را در مسیر جریان هوای احتراق مشابه ایفا می‌کنند و اشتباه گرفتن این دو در طول مشخص‌سازی یک خطای رایج و پرهزینه است.

بسیاری از بویلرهای مدرن یک سیستم بادکش متعادل را اجرا می کنند که در آن فن FD و فن ID با هم کار می کنند تا کوره با فشار کمی منفی کار کند و از خروج گاز داغ یا شعله از درهای بازرسی جلوگیری می کند و در عین حال جریان هوای احتراق کامل را تضمین می کند.

رتبه‌بندی‌های راندمان نزدیک به 90.5 درصد معمولاً به راندمان مکانیکی یا استاتیکی فن در بهترین نقطه کارایی آن اشاره دارد، به این معنی که نسبت خروجی هوای مفید به توان ورودی شفت در شرایط جریان و فشار طراحی است. رسیدن به این رقم عموماً مستلزم طراحی تیغه منحنی به عقب یا ایرفویل است که با موتور مناسب و درایو فرکانس متغیر جفت شده است.

کارکردن یک فن به دور از بهترین نقطه کارایی خود، مانند راه اندازی فن با اندازه بار کامل دیگ بخار با تنها 40 درصد دریچه گاز بدون درایو فرکانس متغیر، می تواند راندمان واقعی را بسیار کمتر از رقم نامی کاهش دهد، زیرا کاهش سرعت ثابت به جای کاهش کشش موتور، انرژی را هدر می دهد. امکاناتی که قصد دارند راندمان را نزدیک به 90.5 درصد نگه دارند، معمولاً فن را با VFD جفت می کنند تا سرعت فن، نه موقعیت دمپر، جریان هوا را کنترل کند.

هزینه‌های تعمیر و نگهداری فن‌های دیگ بخار عمدتاً به دلیل سایش یاتاقان، فرسایش پروانه ناشی از ذرات و بالانس دوره‌ای به جای خرابی فاجعه‌آمیز انجام می‌شود، مشروط بر اینکه بازرسی‌ها طبق برنامه انجام شوند.

فن های کششی القایی به طور مداوم هزینه نگهداری بیشتری نسبت به فن های بادکش اجباری دارند، زیرا آنها در دمای بالاتر کار می کنند و ذرات ساینده را پردازش می کنند، که در مقایسه با هوای تمیزتر که توسط یک فن FD اداره می شود، سایش پروانه را تسریع می کند و عمر یاتاقان را کوتاه می کند. کارخانه‌هایی که پوشش‌های تیغه‌ای مقاوم در برابر خاکستر را روی فن‌های ID نصب می‌کنند، اغلب فاصله زمانی بین تعویض پروانه را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند و هزینه پوشش اضافی را در طول عمر تجهیزات جبران می‌کنند.

انتخاب صحیح فن به تطبیق چهار پارامتر با شرایط عملیاتی واقعی دیگ بستگی دارد و نه تنها به اسب بخار پلاک مشخصات.

1. فشار استاتیک مورد نیاز را در برابر مقاومت واقعی سیستم، از جمله کانال کشی، اکونومایزر و هرگونه تجهیزات کنترل آلودگی در پایین دست تأیید کنید.
2. درجه حرارت ورودی را با گرمترین شرایط عملیاتی مورد انتظار مطابقت دهید، نه فقط میانگین دمای گاز دودکش.
3. پروفیل تیغه را بر اساس بار ذرات انتخاب کنید و از طرح‌های منحنی رو به عقب یا ایرفویل برای بارکشی ناشی از خاکستر استفاده کنید.
4. اگر بار در محدوده عملکرد دیگ بخار به طور قابل توجهی تغییر می کند، فن را با یک درایو فرکانس متغیر جفت کنید تا از راندمان در بار جزئی محافظت شود.