बॉयलर फोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे औद्योगिक संयंत्रों में स्थिर दहन वायु आपूर्ति का समर्थन करते हैं

एक औद्योगिक बॉयलर में, दहन स्थिरता बर्नर से कहीं अधिक पर निर्भर करती है। बॉयलर का लोड बदलने पर भी दहन प्रणाली को आवश्यक दबाव पर सही मात्रा में हवा मिलनी चाहिए। बॉयलर फ़ोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे परिवेशी या पहले से गर्म हवा को बर्नर, विंडबॉक्स, ग्रेट या भट्टी की ओर धकेल कर यह दहन वायु प्रदान करते हैं। संतुलित-ड्राफ्ट प्रणालियों में, मजबूर ड्राफ्ट पंखा बॉयलर के माध्यम से वायु प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए प्रेरित ड्राफ्ट पंखे के साथ मिलकर काम करता है।

दहन वायु आपूर्ति क्यों मायने रखती है?

यदि उपलब्ध ऑक्सीजन अपर्याप्त है तो ईंधन कुशलता से नहीं जल सकता। साथ ही, केवल अधिक हवा की आपूर्ति करना कोई समाधान नहीं है। अतिरिक्त हवा गर्मी को अवशोषित करती है और स्टैक के माध्यम से अतिरिक्त गर्मी को बाहर ले जाती है, जिससे बॉयलर की दक्षता कम हो सकती है। इस कारण से, बॉयलर फ़ोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे को केवल अधिकतम संभव वायु मात्रा उत्पन्न करने के बजाय संपूर्ण ऑपरेटिंग रेंज पर पर्याप्त वायु प्रवाह प्रदान करने की आवश्यकता होती है।

उदाहरण के लिए, 60% और 100% लोड के बीच काम करने वाले बायोमास बॉयलर पर विचार करें। यदि बॉयलर लोड की परवाह किए बिना पंखा लगभग पूरी गति से चलता है, तो सिस्टम को कम लोड पर अत्यधिक दहन वायु प्राप्त हो सकती है। सिस्टम डिज़ाइन के आधार पर इनलेट डैम्पर, इनलेट गाइड वेन या वीएफडी का उपयोग करके वास्तविक ईंधन मांग के अनुसार वायु प्रवाह को नियंत्रित करना बेहतर तरीका है। बॉयलर-हाउस वैरिएबल-स्पीड कंट्रोल पर शोध ने पंखे के संचालन, अतिरिक्त हवा और बॉयलर दक्षता के बीच संबंध भी दिखाया है। 

केवल मोटर पावर से पंखे का चयन न करें

बॉयलर पंखे को प्रतिस्थापित करते समय सबसे आम गलतियों में से एक 30 किलोवाट, 45 किलोवाट, या 75 किलोवाट मोटर के लिए पूछना है और प्रशंसक निर्माता से उस संख्या से सब कुछ निर्धारित करने की अपेक्षा करना है। मोटर पावर पंखे चयन प्रक्रिया का आउटपुट है, प्राथमिक चयन पैरामीटर नहीं।

बॉयलर फ़ोर्स्ड ड्राफ्ट प्रशंसकों के लिए, बुनियादी जानकारी में शामिल होना चाहिए:

आवश्यक वायुप्रवाह, जैसे m³/h या CFM

आवश्यक स्थैतिक दबाव या कुल दबाव

वायु प्रवेश तापमान

ईंधन प्रकार

बॉयलर क्षमता

परिचालन ऊंचाई

अपेक्षित भार सीमा

डक्ट और उपकरण दबाव हानि

बर्नर या ग्रेट प्रतिरोध

एयर प्रीहीटर दबाव में गिरावट, यदि स्थापित हो

नियंत्रण विधि

मोटर वोल्टेज और आवृत्ति

पंखा स्थापना व्यवस्था

घूर्णन दिशा और आउटलेट स्थिति

दबाव की आवश्यकता की गणना संपूर्ण वायु पथ से की जानी चाहिए। डक्ट, एल्बो, डैम्पर्स, फिल्टर, एयर प्रीहीटर्स, विंडबॉक्स, बर्नर रजिस्टर और अन्य घटक सभी प्रतिरोध में योगदान करते हैं। 

प्रशंसक चयन का एक व्यावहारिक उदाहरण

मान लीजिए कि एक औद्योगिक बॉयलर को डिज़ाइन परिचालन स्थिति के तहत 2,200 Pa स्थिर दबाव पर 18,000 m³/h दहन हवा की आवश्यकता होती है। पंखे को केवल "18,000 m³/h पंखे" के रूप में नहीं चुना जाना चाहिए।

सबसे पहले, इंजीनियर को यह पुष्टि करनी चाहिए कि क्या 18,000 m³/h वास्तविक आवश्यक ऑपरेटिंग एयरफ़्लो है या क्या इसमें पहले से ही आवश्यक डिज़ाइन मार्जिन शामिल है। इसके बाद, पंखे के इनलेट और भट्ठी के बीच दबाव के नुकसान की गणना करने की आवश्यकता है।

उदाहरण के लिए:

वायु वाहिनी हानि: 300 Pa

डैम्पर हानि: 180 पा

एयर प्रीहीटर हानि: 450 Pa

विंडबॉक्स और बर्नर हानि: 700 Pa

अन्य सिस्टम हानियाँ: 350 Pa

आवश्यक मार्जिन: प्रोजेक्ट डिज़ाइन के अनुसार अलग से मूल्यांकन किया गया

फिर पंखे के चयन की जाँच केवल वायु प्रवाह के बजाय परिणामी कर्तव्य बिंदु के विरुद्ध की जानी चाहिए। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जब बॉयलर फोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे को मौजूदा इकाई के प्रतिस्थापन के रूप में उपयोग किया जा रहा है, क्योंकि डक्टवर्क या बर्नर में परिवर्तन वास्तविक ऑपरेटिंग बिंदु को स्थानांतरित कर सकता है।

पंखे का दबाव और वायु प्रवाह बॉयलर से मेल खाना चाहिए

एक पंखा कम दबाव पर बड़ा वायुप्रवाह उत्पन्न कर सकता है और फिर भी भट्ठी तक आवश्यक हवा पहुंचाने में विफल रहता है। इसके विपरीत, अत्यधिक दबाव का चयन करने से अनावश्यक थ्रॉटलिंग और उच्च परिचालन शक्ति हो सकती है।

यही कारण है कि प्रशंसक प्रदर्शन वक्र महत्वपूर्ण है। डिज़ाइन बिंदु पंखे के वक्र के उपयुक्त क्षेत्र में स्थित होना चाहिए, जिसमें सामान्य बॉयलर संचालन के लिए पर्याप्त नियंत्रण सीमा हो।

बॉयलर फ़ोर्स्ड ड्राफ्ट प्रशंसकों के लिए, मैं आम तौर पर कम से कम तीन ऑपरेटिंग बिंदुओं की जाँच करूँगा:

न्यूनतम स्थिर बॉयलर लोड

सामान्य परिचालन भार

अधिकतम सतत भार

यदि बॉयलर सामान्य रूप से 70-90% लोड पर काम करता है, तो पंखे को केवल सैद्धांतिक 100% बिंदु के लिए अनुकूलित नहीं किया जाना चाहिए। वास्तविक ऑपरेटिंग रेंज मायने रखती है क्योंकि दहन हवा की मांग ईंधन इनपुट के साथ बदलती है।

वीएफडी नियंत्रण उपयोगी हो सकता है, लेकिन यह स्वचालित रूप से सर्वोत्तम समाधान नहीं है

बॉयलर फोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे के लिए अक्सर परिवर्तनीय-आवृत्ति ड्राइव पर विचार किया जाता है क्योंकि पंखे की गति को बॉयलर लोड के अनुसार समायोजित किया जा सकता है। केन्द्रापसारक प्रशंसकों के लिए, पंखे के नियम गति परिवर्तन के प्रभाव को समझने के लिए एक उपयोगी आधार प्रदान करते हैं: हवा का प्रवाह गति के साथ लगभग बदलता है, दबाव गति के वर्ग के साथ लगभग बदलता है, और शक्ति गति के घन के साथ लगभग बदलती है।

इसका मतलब है कि गति में अपेक्षाकृत छोटी कमी पंखे की शक्ति में सार्थक कमी ला सकती है।

हालाँकि, वीएफडी चयन में मोटर, न्यूनतम परिचालन गति, नियंत्रण प्रतिक्रिया, शुरुआती आवश्यकताएं, हार्मोनिक विचार और आवश्यक वायुप्रवाह-नियंत्रण रणनीति पर भी विचार करना चाहिए। वीएफडी को केवल इसलिए नहीं जोड़ा जाना चाहिए क्योंकि यह अधिक कुशल लगता है। संपूर्ण बॉयलर नियंत्रण प्रणाली पर विचार करने की आवश्यकता है। क्या होता है जब पंखा कम आकार का होता है?

विशिष्ट लक्षणों में शामिल हैं:

पंखा अधिकतम गति के करीब चल रहा है

आवश्यक वायु प्रवाह प्राप्त करने में असमर्थता

कम भट्ठी ऑक्सीजन

अस्थिर दहन

बढ़ती हुई CO

भाप का उत्पादन कम हो गया

अधिक ईंधन खपत

पूरे वायु मंडल में अत्यधिक दबाव गिरना

डम्पर पूर्णतः खुला रहना

हालाँकि, पंखे को बदलने से पहले, तकनीशियनों को यह पुष्टि करनी चाहिए कि समस्या वास्तव में पंखे की क्षमता की है। एक गंदा फिल्टर, अवरुद्ध डक्ट, गलत तरीके से रखा गया डैम्पर, गंदा एयर प्रीहीटर, या संशोधित बर्नर सिस्टम प्रतिरोध को बढ़ा सकता है और ऐसे लक्षण पैदा कर सकता है जो एक छोटे आकार के पंखे की तरह दिखते हैं।

केस उदाहरण: अपर्याप्त वायुप्रवाह वाला बायोमास बॉयलर

एक बायोमास बॉयलर पर विचार करें जो मूल रूप से लगभग 15,000 m³/h दहन वायु के लिए डिज़ाइन किया गया था। कई वर्षों के संचालन के बाद, संयंत्र गीले बायोमास ईंधन में बदल गया।

ऑपरेटर ने देखा कि बॉयलर अब उच्च भार पर पिछली दहन स्थिति को बनाए नहीं रख सकता है। प्रारंभिक धारणा यह थी कि एफडी पंखा बहुत छोटा हो गया था।

एक स्थल निरीक्षण में तीन महत्वपूर्ण स्थितियाँ पाई गईं:

पंखा अभी भी लगभग अपनी मूल डिज़ाइन गति तक पहुँच रहा था।

इनलेट डैम्पर लगभग पूरा खुला था

नये ईंधन में काफी अधिक नमी थी।

इसलिए इंजीनियरिंग टीम ने प्रतिस्थापन पंखे पर निर्णय लेने से पहले दहन-वायु की आवश्यकता और सिस्टम दबाव की जांच की। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि ईंधन बदलने से आवश्यक दहन स्थितियाँ बदल सकती हैं; केवल पंखे का आकार बढ़ाने से अंतर्निहित प्रक्रिया समस्या का समाधान नहीं हो सकता है।

अंतिम पंखे का चयन पुरानी मोटर रेटिंग के बजाय संशोधित वायु प्रवाह और दबाव आवश्यकताओं पर आधारित था।

एफडी फैन और आईडी फैन पर एक साथ विचार किया जाना चाहिए

एक संतुलित-ड्राफ्ट बॉयलर में, एफडी पंखा दहन वायु की आपूर्ति करता है जबकि आईडी पंखा ग्रिप गैस को हटाता है और आवश्यक भट्ठी के दबाव को बनाए रखने में मदद करता है। ये दोनों पंखे अलग-अलग कार्य करते हैं लेकिन सीधे एक ही दहन प्रक्रिया को प्रभावित करते हैं।

यदि एफडी पक्ष सिस्टम द्वारा निकाली जा सकने वाली हवा से काफी अधिक हवा की आपूर्ति करता है, तो भट्ठी का दबाव बढ़ सकता है। यदि आईडी पक्ष आने वाली दहन हवा के सापेक्ष बहुत मजबूती से खींचता है, तो अत्यधिक नकारात्मक दबाव विकसित हो सकता है।

इसलिए, बॉयलर फोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे को बदलते समय, मौजूदा आईडी पंखे की ड्यूटी की भी जांच करना उपयोगी होता है। नए एफडी पंखे को उपकरण के एक अलग टुकड़े के रूप में मूल्यांकन किए जाने के बजाय संपूर्ण ड्राफ्ट-कंट्रोल सिस्टम की ऑपरेटिंग रेंज में फिट होना चाहिए।

हवा का तापमान पंखे के चयन को भी प्रभावित करता है

बॉयलर फोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे का चयन करने से पहले दहन वायु का तापमान निर्दिष्ट किया जाना चाहिए।

यदि पंखा परिवेशी वायु को संभालता है, तो घनत्व उस प्रणाली से भिन्न होता है जहां हवा एयर प्रीहीटर से होकर गुजरती है। जैसे-जैसे हवा का तापमान बढ़ता है, इसका घनत्व कम हो जाता है, जो वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह, द्रव्यमान प्रवाह, दबाव और पंखे की शक्ति के बीच संबंध को प्रभावित करता है।

उदाहरण के लिए, दो प्रणालियाँ काफी भिन्न वायु तापमान पर काम करते हुए कागज पर 20,000 m³/h दिखा सकती हैं। इसलिए इंजीनियरिंग गणना के लिए वॉल्यूम संख्या को परिचालन स्थितियों से स्वतंत्र मानने के बजाय वास्तविक ऑपरेटिंग तापमान और दबाव के आधार को स्थापित करने की आवश्यकता है।

एयर प्रीहीटर्स या अन्य हीट-रिकवरी उपकरण का उपयोग करने वाले बॉयलरों में यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो जाता है।

रखरखाव जांच जिन्हें छोड़ा नहीं जाना चाहिए

यहां तक ​​कि सही ढंग से चयनित पंखा भी रखरखाव की समस्याओं के कारण प्रदर्शन खो सकता है। बॉयलर फोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे के लिए, नियमित निरीक्षण में प्ररित करनेवाला, बीयरिंग, शाफ्ट, कपलिंग, मोटर करंट, कंपन, इनलेट स्थिति, डैम्पर स्थिति और डक्टवर्क शामिल होना चाहिए।

यदि हवा का प्रवाह धीरे-धीरे कम हो जाता है जबकि पंखे की गति अपरिवर्तित रहती है, तो तुरंत गति न बढ़ाएं। पहली जांच:

इनलेट फ़िल्टर रुकावट

डम्पर खोलना

वाहिनी में रुकावट

प्ररित करनेवाला दूषण

असर की स्थिति

बेल्ट या कपलिंग की स्थिति

पंखे का घूमना

सिस्टम का दबाव

बर्नर या विंडबॉक्स प्रतिरोध

धूल या जमाव से दूषित एक प्ररित करनेवाला वायुगतिकीय स्थिति को बदल सकता है और असंतुलन को बढ़ा सकता है। क्षतिपूर्ति के लिए गति बढ़ाने से मूल समस्या का समाधान किए बिना यांत्रिक लोडिंग बढ़ सकती है। एक पंखा निर्माता को क्या जानकारी भेजी जानी चाहिए? बॉयलर फोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे से जुड़े आरएफक्यू के लिए, एक उपयोगी तकनीकी जांच में बॉयलर की क्षमता से कहीं अधिक शामिल होना चाहिए।

एक व्यावहारिक आरएफक्यू में शामिल हो सकते हैं:

बॉयलर क्षमता: 20 टीपीएच

ईंधन: बायोमास/कोयला/प्राकृतिक गैस/तेल

आवश्यक वायुप्रवाह: 18,000 m³/h

आवश्यक दबाव: 2,200 Pa

हवा का तापमान: 40°C

ऊंचाई: 35 मीटर

ऑपरेटिंग आवृत्ति: 50 हर्ट्ज

मोटर वोल्टेज: 415 वी

नियंत्रण: वीएफडी

स्थापना: इनडोर

रोटेशन: पुष्टि की जानी है

आउटलेट दिशा: पुष्टि की जानी है

यदि मौजूदा पंखे को बदला जा रहा है, तो तस्वीरें, नेमप्लेट जानकारी, पंखे का वक्र, मोटर डेटा, डक्ट आयाम और वास्तविक संचालन माप भी बेहद उपयोगी हैं।

ऑपरेटिंग डेटा जितना अधिक पूर्ण होगा, केवल नाममात्र एयरफ्लो के आधार पर कैटलॉग से मॉडल का चयन करने के बजाय वास्तविक बॉयलर ड्यूटी से मेल खाने वाले बॉयलर फोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे का चयन करना उतना ही आसान होगा।

अंतिम विचार

बॉयलर फोर्स्ड ड्राफ्ट पंखे का मुख्य उद्देश्य सीधा है: बॉयलर द्वारा आवश्यक दबाव पर स्थिर, नियंत्रणीय हवा के साथ दहन प्रणाली प्रदान करना। इंजीनियरिंग की चुनौती पंखे की शक्ति, भट्ठी के दबाव, दहन की स्थिति और यांत्रिक विश्वसनीयता को नियंत्रण में रखते हुए उस वायु प्रवाह को संपूर्ण ऑपरेटिंग रेंज में उपलब्ध कराना है।

एक नए बॉयलर प्रोजेक्ट के लिए, पंखे का चयन पूर्ण एयर-साइड प्रतिरोध गणना से किया जाना चाहिए। प्रतिस्थापन परियोजना के लिए, यह तय करने से पहले वास्तविक ऑपरेटिंग डेटा की तुलना मूल प्रशंसक वक्र के साथ की जानी चाहिए कि क्या समस्या अपर्याप्त प्रशंसक क्षमता, बढ़ी हुई सिस्टम प्रतिरोध, या दहन स्थितियों में बदलाव है।

इसलिए एक अच्छी तरह से चयनित बॉयलर फोर्स्ड ड्राफ्ट फैन केवल एक उच्च-वायु प्रवाह वाला पंखा नहीं है। यह बॉयलर के ईंधन, दहन प्रणाली, दबाव हानि, ऑपरेटिंग तापमान, नियंत्रण विधि और अपेक्षित लोड रेंज से मेल खाने वाला एक घटक है। यही वह चीज़ है जो बॉयलर को पंखे की शक्ति को अनावश्यक रूप से बर्बाद किए बिना स्थिर दहन बनाए रखने की अनुमति देती है।