Leitfaden für Kessel-Radialventilatoren: FD vs. ID, Grenzen und Effizienz

Bei Kesselsystemen werden aus zwei strukturellen Gründen fast immer Radialventilatoren anstelle von Axialventilatoren eingesetzt: Druckfähigkeit und Partikeltoleranz. Radialventilatoren erzeugen einen Luftstrom, indem sie das Gas durch ein gekrümmtes Laufrad nach außen beschleunigen, wodurch sie bei kompakter Stellfläche einen höheren statischen Druck aufbauen können. Axialventilatoren bewegen die Luft geradlinig durch die Ventilatorachse und eignen sich besser für Anwendungen mit hohem Volumen und niedrigem Druck wie allgemeine Belüftung, nicht für den Widerstand, der durch Kesselkanäle, Economizer und Staubsammelgeräte entsteht.

Da Rauchgas häufig Flugasche und unverbrannte Partikel enthält, entscheiden sich die meisten Kesselbetreiber für rückwärtsgekrümmte oder rückwärts geneigte Zentrifugalräder, die Erosion und Ablagerungen weitaus besser widerstehen als vorwärtsgekrümmte Konstruktionen.

Die Temperaturtoleranz ist eines der wichtigsten Auswahlkriterien, da sie sowohl das Material des Lüftergehäuses als auch das erforderliche Lagerkühlsystem bestimmt.

• Eingang des Zwangsgebläses: Bewältigt Umgebungsverbrennungsluft, im Allgemeinen für einen Dauerbetrieb von bis zu 100 Grad Celsius ausgelegt.
• Einlass Saugzuggebläse: Bewältigt heiße Abgase, die den Ofen verlassen, üblicherweise mit einer Temperatur zwischen 200 und 250 Grad Celsius, wobei einige schwere Industrieanlagen für kurzfristige Ausfälle auf bis zu 300 Grad Celsius ausgelegt sind.
• Eingang Primärluftgebläse: Wird in Kohlenstaubsystemen verwendet und hat typischerweise eine ähnliche Leistung wie Zwangszuganlagen bei etwa 100 bis 120 Grad Celsius.

Das Überschreiten der Nenneinlasstemperatur beschleunigt den Lagerverschleiß und kann mit der Zeit zu Verformungen des Laufrads führen. Daher sind viele Saugzugventilatoren mit wassergekühlten oder luftgekühlten Lagergehäusen ausgestattet, die speziell für den dauerhaften Kontakt mit heißen Rauchgasen ausgelegt sind.

Zwangszug- und Saugzuggebläse erfüllen innerhalb desselben Verbrennungsluftstrompfads entgegengesetzte Rollen, und die Verwechslung der beiden bei der Spezifikation ist ein häufiger und kostspieliger Fehler.

Viele moderne Kessel verfügen über ein ausgeglichenes Zugsystem, bei dem der FD-Ventilator und der ID-Ventilator zusammenarbeiten, so dass der Ofen mit leichtem Unterdruck arbeitet, wodurch verhindert wird, dass heißes Gas oder Flamme durch Inspektionstüren entweicht, während gleichzeitig ein vollständiger Verbrennungsluftstrom gewährleistet wird.

Effizienzwerte nahe 90,5 Prozent beziehen sich in der Regel auf den mechanischen oder statischen Wirkungsgrad des Ventilators an seinem besten Effizienzpunkt, d. Um diesen Wert zu erreichen, ist im Allgemeinen eine rückwärtsgekrümmte oder flügelförmige Schaufelkonstruktion in Kombination mit einem richtig abgestimmten Motor und einem Antrieb mit variabler Frequenz erforderlich.

Der Betrieb eines Ventilators, der weit von seinem besten Effizienzpunkt entfernt ist, wie beispielsweise der Betrieb eines Ventilators, der für die volle Kessellast ausgelegt ist, mit nur 40 Prozent Drosselung ohne Antrieb mit variabler Frequenz, kann dazu führen, dass der reale Wirkungsgrad deutlich unter den Nennwert sinkt, da die Dämpfung mit fester Drehzahl Energie verschwendet, anstatt die Motoraufnahme zu reduzieren. Anlagen, die einen Wirkungsgrad nahe dem Nennwert von 90,5 Prozent anstreben, koppeln den Lüfter normalerweise mit einem VFD, sodass der Luftstrom durch die Lüftergeschwindigkeit und nicht durch die Position der Klappe gesteuert wird.

Die Wartungskosten für Kesselventilatoren werden hauptsächlich durch Lagerverschleiß, Laufraderosion durch Partikel und periodisches Auswuchten bestimmt und nicht durch katastrophale Ausfälle, sofern die Inspektionen im Zeitplan bleiben.

Saugzugventilatoren sind in der Wartung durchweg teurer als Zwangszugventilatoren, da sie bei höheren Temperaturen arbeiten und abrasive Partikel verarbeiten, was den Laufradverschleiß beschleunigt und die Lagerlebensdauer im Vergleich zur saubereren Luft, die von einem FD-Ventilator gefördert wird, verkürzt. Anlagen, die aschebeständige Schaufelbeschichtungen auf ID-Ventilatoren anbringen, verlängern häufig das Intervall zwischen den Laufradwechseln erheblich und kompensieren so die zusätzlichen Beschichtungskosten über die Lebensdauer der Anlage.

Bei der richtigen Lüfterauswahl kommt es darauf an, vier Parameter an die tatsächlichen Betriebsbedingungen des Kessels anzupassen, und nicht nur auf die Leistung auf dem Typenschild.

1. Bestätigen Sie den erforderlichen statischen Druck im Vergleich zum tatsächlichen Systemwiderstand, einschließlich Rohrleitungen, Economizer und allen nachgeschalteten Geräten zur Schadstoffbegrenzung.
2. Passen Sie den Einlasstemperaturwert an die heißesten erwarteten Betriebsbedingungen an, nicht nur an die durchschnittliche Rauchgastemperatur.
3. Wählen Sie das Schaufelprofil basierend auf der Partikelbelastung und bevorzugen Sie rückwärtsgekrümmte oder flügelförmige Konstruktionen für ascheintensiven Saugzugbetrieb.
4. Koppeln Sie den Ventilator mit einem Frequenzumrichter, wenn die Last im Betriebsbereich des Kessels stark schwankt, um die Effizienz bei Teillast zu gewährleisten.