พัดลมดูดอากาศแบบบังคับหม้อต้มช่วยให้การจ่ายอากาศเผาไหม้มีความเสถียรในโรงงานอุตสาหกรรม

ในหม้อไอน้ำอุตสาหกรรม ความเสถียรในการเผาไหม้ขึ้นอยู่กับมากกว่าตัวหัวเผา ระบบเผาไหม้จะต้องได้รับอากาศในปริมาณที่เหมาะสมที่ความดันที่ต้องการ แม้ว่าภาระของหม้อไอน้ำจะเปลี่ยนไปก็ตาม พัดลมดูดอากาศแบบบังคับหม้อต้มให้อากาศที่เผาไหม้โดยการผลักอากาศโดยรอบหรืออากาศอุ่นไปยังหัวเผา กล่องลม ตะแกรง หรือเตาเผา ในระบบระบายอากาศแบบสมดุล พัดลมดูดอากาศแบบบังคับจะทำงานร่วมกับพัดลมดูดอากาศแบบเหนี่ยวนำเพื่อควบคุมการไหลของอากาศผ่านหม้อไอน้ำ

เหตุใดการจ่ายอากาศจากการเผาไหม้จึงมีความสำคัญ

เชื้อเพลิงไม่สามารถเผาไหม้ได้อย่างมีประสิทธิภาพหากออกซิเจนที่มีอยู่ไม่เพียงพอ ในขณะเดียวกัน การจ่ายอากาศเพิ่มก็ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหา อากาศส่วนเกินจะดูดซับความร้อนและนำความร้อนเพิ่มเติมออกไปทางปล่อง ซึ่งสามารถลดประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำได้ ด้วยเหตุนี้ พัดลมระบายอากาศแบบบังคับหม้อต้มจึงต้องจัดให้มีการไหลเวียนของอากาศที่เพียงพอตลอดช่วงการทำงานทั้งหมด แทนที่จะเพียงแต่สร้างปริมาณอากาศสูงสุดที่เป็นไปได้

ตัวอย่างเช่น พิจารณาหม้อไอน้ำชีวมวลที่ทำงานระหว่างโหลด 60% ถึง 100% หากพัดลมทำงานที่ความเร็วเกือบเต็มโดยไม่คำนึงถึงภาระของหม้อไอน้ำ ระบบอาจได้รับอากาศเผาไหม้มากเกินไปที่ภาระต่ำ แนวทางที่ดีกว่าคือการควบคุมการไหลเวียนของอากาศตามความต้องการเชื้อเพลิงจริง โดยใช้แดมเปอร์ทางเข้า ใบพัดนำทางทางเข้า หรือ VFD ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบ การวิจัยเกี่ยวกับการควบคุมความเร็วตัวแปรของโรงต้มน้ำยังแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างการทำงานของพัดลม อากาศส่วนเกิน และประสิทธิภาพของหม้อต้มน้ำ 

อย่าเลือกพัดลมจากกำลังมอเตอร์เพียงอย่างเดียว

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดประการหนึ่งเมื่อเปลี่ยนพัดลมหม้อน้ำคือการขอมอเตอร์ขนาด 30 kW, 45 kW หรือ 75 kW และคาดหวังให้ผู้ผลิตพัดลมเป็นผู้กำหนดทุกอย่างจากตัวเลขนั้น กำลังมอเตอร์เป็นเอาท์พุตของกระบวนการเลือกพัดลม ไม่ใช่พารามิเตอร์การเลือกหลัก

สำหรับพัดลมระบายอากาศแบบบังคับบอยเลอร์ ข้อมูลพื้นฐานควรประกอบด้วย:

ปริมาณลมที่ต้องการ เช่น m³/h หรือ CFM

แรงดันสถิตหรือแรงดันรวมที่ต้องการ

อุณหภูมิอากาศเข้า

ประเภทเชื้อเพลิง

ความจุหม้อไอน้ำ

ระดับความสูงในการใช้งาน

ช่วงโหลดที่คาดหวัง

การสูญเสียแรงดันท่อและอุปกรณ์

ความต้านทานต่อการเผาไหม้หรือตะแกรง

แรงดันเครื่องอุ่นอากาศลดลง หากติดตั้ง

วิธีการควบคุม

แรงดันและความถี่ของมอเตอร์

การจัดติดตั้งพัดลม

ทิศทางการหมุนและตำแหน่งทางออก

ความต้องการแรงดันควรคำนวณจากเส้นทางอากาศที่สมบูรณ์ ท่อ ข้อศอก แดมเปอร์ ตัวกรอง เครื่องอุ่นอากาศ กล่องลม ทะเบียนหัวเผา และส่วนประกอบอื่นๆ ล้วนมีส่วนต้านทาน 

ตัวอย่างที่เป็นประโยชน์ของการเลือกพัดลม

สมมติว่าหม้อไอน้ำอุตสาหกรรมต้องการอากาศเผาไหม้ 18,000 ลบ.ม./ชม. ที่ความดันคงที่ 2,200 Pa ภายใต้สภาวะการทำงานที่ออกแบบ ไม่ควรเลือกพัดลมเพียง “พัดลม 18,000 ลบ.ม./ชม.”

ขั้นแรก วิศวกรควรยืนยันว่า 18,000 ลบ.ม./ชม. คือกระแสลมในการทำงานที่ต้องการจริงหรือไม่ หรือรวมระยะขอบการออกแบบที่ต้องการแล้วหรือไม่ ถัดไป จำเป็นต้องคำนวณการสูญเสียแรงดันระหว่างทางเข้าของพัดลมและเตาเผา

ตัวอย่างเช่น:

การสูญเสียท่ออากาศ: 300 Pa

การสูญเสียแดมเปอร์: 180 Pa

การสูญเสียเครื่องอุ่นอากาศ: 450 Pa

การสูญเสีย Windbox และ Burner: 700 Pa

การสูญเสียระบบอื่น ๆ : 350 Pa

อัตรากำไรขั้นต้นที่ต้องการ: ประเมินแยกกันตามการออกแบบโครงการ

การเลือกพัดลมควรได้รับการตรวจสอบกับจุดทำงานที่เกิดขึ้น แทนที่จะตรวจสอบการไหลเวียนของอากาศเพียงอย่างเดียว สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อมีการใช้พัดลมแบบร่างบังคับของหม้อไอน้ำเพื่อทดแทนยูนิตที่มีอยู่ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงท่อหรือหัวเผาสามารถเปลี่ยนจุดปฏิบัติงานจริงได้

แรงดันพัดลมและการไหลของอากาศต้องตรงกับหม้อต้ม

พัดลมสามารถสร้างกระแสลมขนาดใหญ่ที่ความดันต่ำแต่ยังคงไม่สามารถส่งอากาศที่ต้องการไปยังเตาเผาได้ ในทางกลับกัน การเลือกแรงดันที่มากเกินไปอาจส่งผลให้มีการควบคุมปริมาณโดยไม่จำเป็นและมีกำลังการทำงานที่สูงขึ้น

นี่คือสาเหตุที่เส้นโค้งประสิทธิภาพของพัดลมมีความสำคัญ จุดออกแบบควรอยู่ภายในบริเวณที่เหมาะสมของเส้นโค้งพัดลม โดยมีช่วงการควบคุมเพียงพอสำหรับการทำงานของหม้อไอน้ำตามปกติ

สำหรับพัดลมระบายอากาศแบบบังคับหม้อต้ม โดยปกติฉันจะตรวจสอบจุดปฏิบัติงานอย่างน้อยสามจุด:

โหลดหม้อไอน้ำขั้นต่ำที่เสถียร

โหลดการทำงานปกติ

โหลดต่อเนื่องสูงสุด

หากหม้อไอน้ำทำงานตามปกติที่โหลด 70–90% ไม่ควรปรับพัดลมให้เหมาะสมเพียง 100% ตามทฤษฎีเท่านั้น ระยะการทำงานจริงมีความสำคัญเนื่องจากความต้องการอากาศในการเผาไหม้เปลี่ยนแปลงไปตามปริมาณเชื้อเพลิง

การควบคุม VFD อาจมีประโยชน์ แต่ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดโดยอัตโนมัติ

ไดรฟ์ความถี่ตัวแปรมักถูกพิจารณาสำหรับพัดลมแบบร่างบังคับของหม้อไอน้ำ เนื่องจากความเร็วพัดลมสามารถปรับได้ตามภาระของหม้อไอน้ำ สำหรับพัดลมแบบแรงเหวี่ยง กฎของพัดลมเป็นพื้นฐานที่เป็นประโยชน์สำหรับการทำความเข้าใจผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงความเร็ว ได้แก่ การไหลของอากาศเปลี่ยนแปลงโดยประมาณตามความเร็ว ความดันเปลี่ยนแปลงโดยประมาณด้วยกำลังสองของความเร็ว และกำลังเปลี่ยนแปลงโดยประมาณด้วยลูกบาศก์ของความเร็ว

ซึ่งหมายความว่าการลดความเร็วลงเล็กน้อยสามารถส่งผลให้กำลังพัดลมลดลงอย่างเห็นได้ชัด

อย่างไรก็ตาม การเลือก VFD ควรพิจารณาถึงมอเตอร์ ความเร็วในการทำงานขั้นต่ำ การตอบสนองของการควบคุม ข้อกำหนดในการสตาร์ท ข้อพิจารณาเกี่ยวกับฮาร์มอนิก และกลยุทธ์การควบคุมการไหลของอากาศที่ต้องการ ไม่ควรเพิ่ม VFD เพียงเพราะฟังดูมีประสิทธิภาพมากกว่า จำเป็นต้องพิจารณาระบบควบคุมหม้อไอน้ำทั้งหมด จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อพัดลมมีขนาดเล็กเกินไป?พัดลมระบายอากาศแบบบังคับหม้อต้มขนาดเล็กอาจดูเหมือนว่ายอมรับได้ในระหว่างการใช้งานที่มีโหลดต่ำ แต่จะกลายเป็นปัญหาคอขวดเมื่อหม้อไอน้ำเข้าใกล้โหลดเต็ม

อาการทั่วไป ได้แก่:

พัดลมทำงานใกล้กับความเร็วสูงสุด

ไม่สามารถบรรลุการไหลเวียนของอากาศที่ต้องการได้

ออกซิเจนเตาต่ำ

การเผาไหม้ไม่เสถียร

การเพิ่ม CO

การผลิตไอน้ำลดลง

ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงที่สูงขึ้น

แรงดันตกคร่อมระบบอากาศมากเกินไป

แดมเปอร์ยังคงเปิดอยู่จนสุด

อย่างไรก็ตาม ก่อนที่จะเปลี่ยนพัดลม ช่างเทคนิคควรยืนยันว่าปัญหาอยู่ที่ความจุของพัดลมจริงๆ ตัวกรองสกปรก ท่ออุดตัน ตำแหน่งแดมเปอร์ไม่ถูกต้อง เครื่องอุ่นอากาศเสีย หรือหัวเผาดัดแปลง สามารถเพิ่มความต้านทานของระบบ และสร้างอาการที่ดูเหมือนพัดลมขนาดเล็กเกินไป

ตัวอย่างกรณี: หม้อต้มชีวมวลที่มีการไหลเวียนของอากาศไม่เพียงพอ

พิจารณาหม้อต้มชีวมวลที่เดิมออกแบบมาสำหรับอากาศเผาไหม้ประมาณ 15,000 ลบ.ม./ชม. หลังจากดำเนินการมาหลายปี โรงงานได้เปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงชีวมวลแบบเปียก

ผู้ปฏิบัติงานสังเกตเห็นว่าหม้อไอน้ำไม่สามารถรักษาสภาพการเผาไหม้เดิมเมื่อมีภาระสูงได้อีกต่อไป ข้อสันนิษฐานเบื้องต้นคือพัดลม FD มีขนาดเล็กเกินไป

การตรวจสอบสถานที่พบเงื่อนไขสำคัญสามประการ:

พัดลมยังคงมีความเร็วประมาณการออกแบบเดิม

แดมเปอร์ทางเข้าเปิดเกือบสุด

เชื้อเพลิงใหม่มีความชื้นมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

ทีมวิศวกรจึงตรวจสอบข้อกำหนดด้านอากาศเผาไหม้และแรงดันของระบบก่อนตัดสินใจเปลี่ยนพัดลม นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากการเปลี่ยนเชื้อเพลิงสามารถเปลี่ยนสภาวะการเผาไหม้ที่ต้องการได้ การเพิ่มขนาดพัดลมเพียงอย่างเดียวอาจไม่สามารถแก้ปัญหากระบวนการพื้นฐานได้

การเลือกพัดลมขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการไหลเวียนของอากาศและแรงดันที่แก้ไข แทนที่จะเป็นพิกัดมอเตอร์แบบเก่า

แฟน FD และแฟน ID ต้องได้รับการพิจารณาร่วมกัน

ในหม้อไอน้ำแบบร่างสมดุล พัดลม FD จ่ายอากาศที่เผาไหม้ ในขณะที่พัดลม ID จะกำจัดก๊าซไอเสียและช่วยรักษาความดันเตาเผาที่ต้องการ พัดลมสองตัวนี้ทำงานต่างกันแต่ส่งผลโดยตรงต่อกระบวนการเผาไหม้เดียวกัน

หากด้าน FD จ่ายอากาศมากเกินกว่าที่ระบบจะกำจัดได้ ความดันเตาเผาก็อาจเพิ่มขึ้นได้ หากด้าน ID ดึงแรงเกินไปเมื่อเทียบกับอากาศที่เผาไหม้เข้ามา แรงดันลบที่มากเกินไปอาจเกิดขึ้นได้

ดังนั้นเมื่อเปลี่ยน Boiler Forced Draft Fan จึงควรตรวจสอบหน้าที่พัดลม ID ที่มีอยู่ด้วย พัดลม FD ใหม่ควรพอดีกับช่วงการทำงานของระบบควบคุมการหมุนเวียนที่สมบูรณ์ แทนที่จะถูกประเมินว่าเป็นอุปกรณ์แยกชิ้น

อุณหภูมิของอากาศส่งผลต่อการเลือกพัดลมด้วย

ควรระบุอุณหภูมิของอากาศที่เผาไหม้ก่อนเลือก Boiler Forced Draft Fan

หากพัดลมจัดการกับอากาศโดยรอบ ความหนาแน่นจะแตกต่างจากระบบที่อากาศไหลผ่านเครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้า เมื่ออุณหภูมิของอากาศเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของอากาศจะลดลง ซึ่งส่งผลต่อความสัมพันธ์ระหว่างการไหลเชิงปริมาตร การไหลของมวล ความดัน และกำลังของพัดลม

ตัวอย่างเช่น ทั้งสองระบบอาจแสดงปริมาณ 20,000 ลบ.ม./ชม. บนกระดาษ ขณะทำงานที่อุณหภูมิอากาศแตกต่างกันอย่างมาก การคำนวณทางวิศวกรรมจึงต้องสร้างพื้นฐานอุณหภูมิและความดันในการทำงานจริง แทนที่จะถือว่าจำนวนปริมาตรไม่ขึ้นกับสภาพการทำงาน

สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในหม้อไอน้ำที่ใช้เครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้าหรืออุปกรณ์นำความร้อนกลับมาใช้ใหม่

การตรวจสอบการบำรุงรักษาที่ไม่ควรข้าม

แม้แต่พัดลมที่เลือกอย่างถูกต้องก็อาจสูญเสียประสิทธิภาพเนื่องจากปัญหาการบำรุงรักษา สำหรับพัดลมระบายอากาศแบบบังคับของหม้อไอน้ำ การตรวจสอบตามปกติควรรวมถึงใบพัด แบริ่ง เพลา ข้อต่อ กระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ การสั่นสะเทือน สภาพทางเข้า ตำแหน่งแดมเปอร์ และท่อ

หากกระแสลมค่อยๆ ลดลงในขณะที่ความเร็วพัดลมยังคงไม่เปลี่ยนแปลง อย่าเพิ่มความเร็วทันที ตรวจสอบครั้งแรก:

การอุดตันของตัวกรองทางเข้า

การเปิดแดมเปอร์

ท่ออุดตัน

การเปรอะเปื้อนของใบพัด

สภาพแบริ่ง

สภาพสายพานหรือข้อต่อ

การหมุนพัดลม

ความดันของระบบ

ความต้านทานของ Burner หรือ Windbox

ใบพัดที่ปนเปื้อนฝุ่นหรือคราบสกปรกสามารถเปลี่ยนสภาพอากาศพลศาสตร์และเพิ่มความไม่สมดุลได้ การเพิ่มความเร็วเพื่อชดเชยสามารถเพิ่มภาระทางกลได้โดยไม่ต้องแก้ไขปัญหาเดิม ข้อมูลใดควรถูกส่งไปยังผู้ผลิตพัดลม สำหรับ RFQ ที่เกี่ยวข้องกับพัดลมแบบร่างบังคับของหม้อไอน้ำ การสอบถามทางเทคนิคที่เป็นประโยชน์ควรมีมากกว่าความจุของหม้อไอน้ำมาก

RFQ ที่ใช้งานได้จริงอาจรวมถึง:

ความจุหม้อต้ม: 20 TPH

เชื้อเพลิง: ชีวมวล / ถ่านหิน / ก๊าซธรรมชาติ / น้ำมัน

ปริมาณลมที่ต้องการ: 18,000 ลบ.ม./ชม

แรงดันที่ต้องการ: 2,200 Pa

อุณหภูมิอากาศ: 40°C

ระดับความสูง: 35 ม

ความถี่ในการทำงาน: 50 เฮิรตซ์

แรงดันไฟฟ้ามอเตอร์: 415 โวลต์

การควบคุม: VFD

การติดตั้ง: ในร่ม

การหมุน: ได้รับการยืนยัน

ทิศทางทางออก: ได้รับการยืนยัน

หากมีการเปลี่ยนพัดลมที่มีอยู่ ภาพถ่าย ข้อมูลป้ายชื่อ เส้นโค้งของพัดลม ข้อมูลมอเตอร์ ขนาดท่อ และการวัดการทำงานจริงก็มีประโยชน์อย่างยิ่งเช่นกัน

ยิ่งข้อมูลการทำงานสมบูรณ์มากเท่าใด การเลือกพัดลมระบายอากาศแบบบังคับของหม้อไอน้ำที่ตรงกับหน้าที่จริงของหม้อไอน้ำก็จะยิ่งง่ายขึ้น แทนที่จะเลือกรุ่นจากแค็ตตาล็อกตามการไหลของอากาศที่กำหนดเท่านั้น

ข้อพิจารณาขั้นสุดท้าย

วัตถุประสงค์หลักของพัดลมดูดอากาศแบบบังคับของหม้อไอน้ำนั้นตรงไปตรงมา: เพื่อให้ระบบการเผาไหม้มีอากาศที่เสถียรและควบคุมได้ภายใต้แรงดันที่กำหนดโดยหม้อไอน้ำ ความท้าทายทางวิศวกรรมคือการทำให้การไหลเวียนของอากาศใช้ได้ตลอดช่วงการทำงานที่สมบูรณ์ ในขณะเดียวกันก็รักษากำลังของพัดลม ความดันเตาเผา สภาพการเผาไหม้ และความน่าเชื่อถือทางกลภายใต้การควบคุม

สำหรับโครงการหม้อไอน้ำใหม่ ควรเลือกพัดลมจากการคำนวณความต้านทานด้านอากาศที่สมบูรณ์ สำหรับโครงการทดแทน ควรเปรียบเทียบข้อมูลการทำงานจริงกับเส้นโค้งพัดลมเดิม ก่อนที่จะตัดสินใจว่าปัญหาคือความจุพัดลมไม่เพียงพอ ความต้านทานของระบบที่เพิ่มขึ้น หรือการเปลี่ยนแปลงในสภาวะการเผาไหม้

พัดลมดูดอากาศแบบ Boiler Forced Draft Fan ที่คัดสรรมาอย่างดีจึงไม่ใช่แค่พัดลมระบายอากาศสูงเท่านั้น เป็นส่วนประกอบที่เหมาะกับเชื้อเพลิงของหม้อไอน้ำ ระบบการเผาไหม้ การสูญเสียแรงดัน อุณหภูมิในการทำงาน วิธีการควบคุม และช่วงโหลดที่คาดหวัง นั่นคือสิ่งที่ช่วยให้หม้อไอน้ำสามารถรักษาการเผาไหม้ที่มั่นคงโดยไม่ต้องเปลืองพลังงานพัดลมโดยไม่จำเป็น