Gids voor centrifugaalventilatoren voor ketels: FD versus ID, limieten en efficiëntie

Ketelsystemen specificeren bijna altijd centrifugaalventilatoren boven axiale ventilatoren om twee structurele redenen: drukvermogen en deeltjestolerantie. Centrifugaalventilatoren genereren een luchtstroom door gas naar buiten te versnellen via een gebogen waaier, waardoor ze een hogere statische druk kunnen opbouwen op een compact formaat. Axiale ventilatoren verplaatsen lucht in een rechte lijn door de ventilatoras en zijn beter geschikt voor toepassingen met een hoog volume en lage druk, zoals algemene ventilatie, en niet voor de weerstand die wordt gecreëerd door ketelkanalen, economizers en stofopvangapparatuur.

Omdat rookgas vaak vliegas en onverbrande deeltjes vervoert, specificeren de meeste ketelexploitanten achterwaarts gebogen of achterwaarts hellende centrifugaalwaaiers, die veel beter bestand zijn tegen erosie en opbouw dan voorwaarts gebogen ontwerpen.

Temperatuurtolerantie is een van de belangrijkste selectiecriteria, omdat deze zowel het materiaal van de ventilatorbehuizing als het vereiste lagerkoelsysteem bepaalt.

• Inlaat ventilator met geforceerde trek: verwerkt omgevingsverbrandingslucht, doorgaans geclassificeerd tot 100 graden Celsius bij continu gebruik.
• Inlaat ventilator met geïnduceerde trek: verwerkt hete uitlaatgassen die de oven verlaten, doorgaans tussen de 200 en 250 graden Celsius, terwijl sommige zware industriële eenheden een temperatuur tot 300 graden Celsius bereiken voor kortetermijnexcursies.
• Inlaat primaire luchtventilator: gebruikt in poederkoolsystemen, doorgaans vergelijkbaar met eenheden met gedwongen trek rond de 100 tot 120 graden Celsius.

Het overschrijden van de nominale inlaattemperatuur versnelt de slijtage van de lagers en kan de waaier na verloop van tijd kromtrekken. Daarom bevatten veel ventilatoren met geïnduceerde trek water- of luchtgekoelde lagerhuizen, speciaal om langdurige blootstelling aan heet rookgas te beheersen.

Geforceerde trek- en geïnduceerde trekventilatoren vervullen tegengestelde rollen binnen hetzelfde traject van de verbrandingsluchtstroom, en het verwarren van deze twee tijdens de specificatie is een veel voorkomende en kostbare fout.

Veel moderne ketels hebben een gebalanceerd treksysteem, waarbij de FD-ventilator en de ID-ventilator samenwerken, zodat de oven op een licht negatieve druk werkt, waardoor wordt voorkomen dat er heet gas of vlammen door de inspectiedeuren ontsnappen, terwijl toch een volledige verbrandingsluchtstroom wordt gegarandeerd.

Efficiëntiecijfers van bijna 90,5 procent verwijzen doorgaans naar de mechanische of statische efficiëntie van de ventilator op het beste efficiëntiepunt, dat wil zeggen de verhouding tussen het bruikbare luchtvermogen en het opgenomen asvermogen bij de ontwerpstroom- en drukomstandigheden. Om dit cijfer te bereiken is doorgaans een achterwaarts gebogen of vleugelvormig bladontwerp vereist, gecombineerd met een goed op elkaar afgestemde motor en aandrijving met variabele frequentie.

Het laten werken van een ventilator die ver van zijn beste efficiëntiepunt ligt, zoals het laten draaien van een ventilator die geschikt is voor volledige ketelbelasting op slechts 40 procent van het gaspedaal zonder een frequentieregelaar, kan de werkelijke efficiëntie ver onder het nominale cijfer laten vallen, omdat demping met een vast toerental energie verspilt in plaats van het motorverbruik te verminderen. Voorzieningen die ernaar streven de efficiëntie dichtbij de nominale 90,5 procent te houden, koppelen de ventilator doorgaans aan een VFD, zodat de ventilatorsnelheid, en niet de demperpositie, de luchtstroom regelt.

De onderhoudsuitgaven aan ketelventilatoren worden vooral veroorzaakt door lagerslijtage, waaiererosie door deeltjes en periodiek balanceren in plaats van catastrofale storingen, op voorwaarde dat de inspecties op schema blijven.

Het onderhoud van ventilatoren met geïnduceerde trek is consequent duurder dan ventilatoren met geforceerde trek, omdat ze bij hogere temperaturen werken en schurende deeltjes verwerken, wat de slijtage van de waaier versnelt en de levensduur van de lagers verkort in vergelijking met de schonere lucht die door een FD-ventilator wordt verwerkt. Fabrieken die asbestendige bladcoatings op ID-ventilatoren installeren, verlengen vaak het interval tussen de vervanging van de waaier aanzienlijk, waardoor de extra coatingkosten gedurende de levensduur van de apparatuur worden gecompenseerd.

Een juiste ventilatorselectie komt neer op het afstemmen van vier parameters op de werkelijke bedrijfsomstandigheden van de ketel, in plaats van alleen op het nominale vermogen te vertrouwen.

1. Bevestig de vereiste statische druk ten opzichte van de daadwerkelijke systeemweerstand, inclusief kanaalwerk, economizer en eventuele stroomafwaartse apparatuur voor verontreinigingsbeheersing.
2. Zorg ervoor dat de inlaattemperatuur overeenkomt met de heetste verwachte bedrijfsomstandigheid, en niet alleen met de gemiddelde rookgastemperatuur.
3. Kies een bladprofiel op basis van de deeltjesbelasting, waarbij u de voorkeur geeft aan achterwaarts gebogen of aerodynamische ontwerpen voor aszware geïnduceerde trekbelasting.
4. Koppel de ventilator aan een frequentieregelaar als de belasting aanzienlijk varieert binnen het werkingsbereik van de ketel, om de efficiëntie bij deellast te beschermen.