보일러 강제 통풍 팬은 산업 플랜트의 안정적인 연소 공기 공급을 지원합니다.

산업용 보일러에서 연소 안정성은 버너 자체보다 더 중요한 요소에 달려 있습니다. 연소 시스템은 보일러 부하가 변하는 경우에도 필요한 압력에서 적절한 양의 공기를 공급받아야 합니다. 보일러 강제 통풍 팬은 주변 공기 또는 예열된 공기를 버너, 바람통, 화격자 또는 용광로 쪽으로 밀어서 이러한 연소 공기를 제공합니다. 균형 통풍 시스템에서 강제 통풍 팬은 유도 통풍 팬과 함께 작동하여 보일러를 통한 공기 흐름을 제어합니다.

연소 공기 공급이 중요한 이유

사용 가능한 산소가 부족하면 연료를 효율적으로 연소할 수 없습니다. 동시에, 단순히 더 많은 공기를 공급하는 것은 해결책이 아닙니다. 과도한 공기는 열을 흡수하고 스택을 통해 추가 열을 배출하여 보일러 효율을 저하시킬 수 있습니다. 이러한 이유로 보일러 강제 통풍 팬은 단순히 가능한 최대 풍량을 생성하는 것이 아니라 전체 작동 범위에 걸쳐 충분한 공기 흐름을 제공해야 합니다.

예를 들어, 60%에서 100% 부하 사이에서 작동하는 바이오매스 보일러를 생각해 보십시오. 보일러 부하에 관계없이 팬이 거의 최고 속도로 작동하는 경우 시스템은 낮은 부하에서 과도한 연소 공기를 받을 수 있습니다. 더 나은 접근 방식은 시스템 설계에 따라 흡입 댐퍼, 흡입 가이드 베인 또는 VFD를 사용하여 실제 연료 수요에 따라 공기 흐름을 제어하는 ​​것입니다. 보일러실 가변 속도 제어에 대한 연구에서도 팬 작동, 과잉 공기 및 보일러 효율 간의 관계가 밝혀졌습니다. 

모터 전원만으로 팬을 선택하지 마십시오.

보일러 팬을 교체할 때 가장 흔히 저지르는 실수 중 하나는 30kW, 45kW 또는 75kW 모터를 요구하고 팬 제조업체가 그 숫자에 따라 모든 것을 결정하기를 기대하는 것입니다. 모터 전력은 기본 선택 매개변수가 아닌 팬 선택 프로세스의 출력입니다.

보일러 강제 통풍 팬의 경우 기본 정보에는 다음이 포함되어야 합니다.

m³/h 또는 CFM과 같은 필요한 공기 흐름

필요한 정압 또는 전체 압력

공기 입구 온도

연료 종류

보일러 용량

작동 고도

예상 부하 범위

덕트 및 장비 압력 손실

버너 또는 창살 저항

공기 예열기 압력 강하(설치된 경우)

제어방식

모터 전압 및 주파수

팬 설치 배열

회전 방향 및 출구 위치

압력 요구 사항은 전체 공기 경로에서 계산되어야 합니다. 덕트, 엘보우, 댐퍼, 필터, 공기 예열기, 바람통, 버너 레지스터 및 기타 구성 요소는 모두 저항에 기여합니다. 

팬 선택의 실제 예

산업용 보일러가 설계 작동 조건에서 2,200Pa 정압에서 18,000m³/h의 연소 공기를 필요로 한다고 가정합니다. 팬을 단순히 “18,000m³/h 팬”으로 선택해서는 안 됩니다.

먼저 엔지니어는 18,000m³/h가 실제 필요한 작동 공기 흐름인지, 아니면 필요한 설계 마진이 이미 포함되어 있는지 확인해야 합니다. 다음으로 팬 입구와 퍼니스 사이의 압력 손실을 계산해야 합니다.

예를 들어:

공기 덕트 손실: 300 Pa

댐퍼 손실: 180Pa

공기 예열기 손실: 450 Pa

윈드박스 및 버너 손실: 700 Pa

기타 시스템 손실: 350Pa

요구마진 : 프로젝트 설계에 따라 별도 평가

그런 다음 팬 선택을 공기 흐름만 고려하기보다는 결과적인 사용점을 기준으로 확인해야 합니다. 이는 보일러 강제 통풍 팬을 기존 장치의 교체품으로 사용할 때 특히 중요합니다. 덕트나 버너를 변경하면 실제 작동 지점이 바뀔 수 있기 때문입니다.

팬 압력과 공기 흐름은 보일러와 일치해야 합니다.

팬은 낮은 압력에서 큰 공기 흐름을 생성할 수 있지만 여전히 필요한 공기를 퍼니스에 전달하지 못할 수 있습니다. 반대로, 과도한 압력을 선택하면 불필요한 스로틀링이 발생하고 작동 출력이 높아질 수 있습니다.

이것이 팬 성능 곡선이 중요한 이유입니다. 설계점은 정상적인 보일러 작동을 위한 충분한 제어 범위와 함께 팬 곡선의 적절한 영역 내에 위치해야 합니다.

보일러 강제 통풍 팬의 경우 일반적으로 최소한 세 가지 작동 지점을 확인합니다.

최소 안정 보일러 부하

정상 작동 부하

최대 연속 부하

보일러가 일반적으로 70~90% 부하에서 작동하는 경우 팬을 이론적인 100% 지점에 대해서만 최적화해서는 안 됩니다. 연소 공기 수요는 연료 투입량에 따라 변하기 때문에 실제 작동 범위가 중요합니다.

VFD 제어는 유용할 수 있지만 자동으로 최상의 솔루션은 아닙니다.

팬 속도는 보일러 부하에 따라 조정될 수 있기 때문에 보일러 강제 통풍 팬에는 가변 주파수 드라이브가 종종 고려됩니다. 원심 팬의 경우 팬 법칙은 속도 변화의 효과를 이해하는 데 유용한 기초를 제공합니다. 즉, 공기 흐름은 대략 속도에 따라 변하고, 압력은 대략 속도의 제곱에 따라 변하며, 전력은 대략 속도의 세제곱에 따라 변합니다.

이는 상대적으로 속도를 조금만 줄여도 팬 전력이 크게 감소할 수 있음을 의미합니다.

그러나 VFD 선택 시 모터, 최소 작동 속도, 제어 응답, 시동 요구 사항, 고조파 고려 사항 및 필요한 공기 흐름 제어 전략도 고려해야 합니다. VFD가 더 효율적이라고 해서 단순히 추가해서는 안 됩니다. 전체 보일러 제어 시스템을 고려해야 합니다. 팬의 크기가 작으면 어떻게 됩니까? 작은 크기의 보일러 강제 통풍 팬은 저부하 작동 중에는 허용되는 것처럼 보일 수 있지만 보일러가 최대 부하에 도달하면 병목 현상이 발생합니다.

일반적인 증상은 다음과 같습니다.

최대 속도에 가깝게 작동하는 팬

필요한 공기 흐름을 달성할 수 없음

낮은 용광로 산소

불안정한 연소

CO 증가

증기 생산 감소

더 높은 연료 소비

공기 시스템 전체의 과도한 압력 강하

댐퍼는 완전히 열린 상태로 유지됩니다.

그러나 팬을 교체하기 전에 기술자는 문제가 실제로 팬 용량에 있는지 확인해야 합니다. 더러운 필터, 막힌 덕트, 잘못 배치된 댐퍼, 오염된 공기 예열기 또는 개조된 버너는 시스템 저항을 증가시키고 크기가 작은 팬처럼 보이는 증상을 유발할 수 있습니다.

사례 예: 공기 흐름이 부족한 바이오매스 보일러

원래 약 15,000m³/h의 연소 공기용으로 설계된 바이오매스 보일러를 생각해 보십시오. 몇 년간의 운영 후에 발전소는 더 습한 바이오매스 연료로 변경되었습니다.

운영자는 보일러가 고부하에서 더 이상 이전 연소 상태를 유지할 수 없다는 것을 발견했습니다. 초기 가정은 FD 팬이 너무 작아졌다는 것이었습니다.

현장 조사에서 세 가지 중요한 조건이 발견되었습니다.

팬은 여전히 ​​대략 원래 설계 속도에 도달하고 있었습니다.

흡입 댐퍼가 거의 완전히 열려 있었습니다.

새로운 연료에는 훨씬 더 많은 수분이 포함되어 있습니다.

따라서 엔지니어링 팀은 교체 팬을 결정하기 전에 연소 공기 요구 사항과 시스템 압력을 확인했습니다. 연료를 바꾸면 필요한 연소 조건이 바뀔 수 있기 때문에 이는 중요합니다. 단순히 팬 크기를 늘리는 것만으로는 근본적인 프로세스 문제를 해결할 수 없습니다.

최종 팬 선택은 이전 모터 등급이 아닌 수정된 공기 흐름 및 압력 요구 사항을 기반으로 했습니다.

FD 팬과 ID 팬을 함께 고려해야 함

균형 통풍 보일러에서 FD 팬은 연소 공기를 공급하고 ID 팬은 배기가스를 제거하고 필요한 노 압력을 유지하는 데 도움을 줍니다. 이 두 팬은 서로 다른 작업을 수행하지만 동일한 연소 과정에 직접적인 영향을 미칩니다.

FD 측에서 시스템이 제거할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 공기를 공급하는 경우 퍼니스 압력이 증가할 수 있습니다. ID 측이 유입되는 연소 공기에 비해 너무 강하게 당기면 과도한 음압이 발생할 수 있습니다.

따라서 보일러 강제 통풍 팬을 교체할 때 기존 ID 팬 사용량도 함께 확인하는 것이 유용합니다. 새로운 FD 팬은 분리된 장비로 평가되기보다는 전체 통풍 제어 시스템의 작동 범위에 맞아야 합니다.

공기 온도도 팬 선택에 영향을 미칩니다

보일러 강제 통풍 팬을 선택하기 전에 연소 공기의 온도를 지정해야 합니다.

팬이 주변 공기를 처리하는 경우 공기가 공기 예열기를 통과하는 시스템과 밀도가 다릅니다. 공기 온도가 증가하면 밀도가 감소하며 이는 체적 유량, 질량 유량, 압력 및 팬 전력 간의 관계에 영향을 미칩니다.

예를 들어, 두 시스템은 실질적으로 서로 다른 공기 온도에서 작동하면서 서류상으로는 20,000m³/h를 표시할 수 있습니다. 따라서 엔지니어링 계산에서는 부피 수치를 작동 조건과 무관하게 처리하기보다는 실제 작동 온도 및 압력 기준을 설정해야 합니다.

이는 공기 예열기나 기타 열 회수 장비를 사용하는 보일러에서 특히 중요합니다.

건너뛰면 안 되는 유지보수 점검

올바르게 선택한 팬이라도 유지 관리 문제로 인해 성능이 저하될 수 있습니다. 보일러 강제 통풍 팬의 경우 정기 검사에는 임펠러, 베어링, 샤프트, 커플링, 모터 전류, 진동, 입구 상태, 댐퍼 위치 및 덕트 장치가 포함되어야 합니다.

팬 속도는 변하지 않은 상태에서 공기 흐름이 점차 감소하는 경우 즉시 속도를 높이지 마십시오. 첫 번째 확인:

입구 필터 막힘

댐퍼 개방

덕트 막힘

임펠러 오염

베어링 상태

벨트 또는 커플링 상태

팬 회전

시스템 압력

버너 또는 윈드박스 저항

먼지나 침전물로 오염된 임펠러는 공기역학적 상태를 변화시키고 불균형을 증가시킬 수 있습니다. 보상을 위해 속도를 높이면 원래 문제를 해결하지 못한 채 기계적 부하가 증가할 수 있습니다. 팬 제조업체에 어떤 정보를 보내야 합니까? 보일러 강제 통풍 팬과 관련된 RFQ의 경우 유용한 기술 문의에는 보일러 용량보다 훨씬 많은 내용이 포함되어야 합니다.

실제적인 RFQ에는 다음이 포함될 수 있습니다.

보일러 용량: 20TPH

연료: 바이오매스/석탄/천연가스/석유

필요한 공기 흐름: 18,000m³/h

필요 압력: 2,200Pa

공기 온도: 40°C

고도: 35m

작동 주파수: 50Hz

모터 전압: 415V

제어: VFD

설치: 실내

로테이션: 추후 확정

출구 방향: 확인 예정

기존 팬을 교체하는 경우 사진, 명판 정보, 팬 곡선, 모터 데이터, 덕트 치수 및 실제 작동 측정도 매우 유용합니다.

운영 데이터가 완전할수록 공칭 공기 흐름만을 기준으로 카탈로그에서 모델을 선택하는 대신 실제 보일러 성능과 일치하는 보일러 강제 통풍 팬을 선택하는 것이 더 쉽습니다.

최종 고려 사항

보일러 강제 통풍 팬의 주요 목적은 간단합니다. 보일러에 필요한 압력에서 연소 시스템에 안정적이고 제어 가능한 공기를 제공하는 것입니다. 엔지니어링 과제는 팬 전력, 용광로 압력, 연소 조건 및 기계적 신뢰성을 제어하면서 전체 작동 범위에서 공기 흐름을 사용할 수 있도록 하는 것입니다.

새로운 보일러 프로젝트의 경우 전체 공기측 저항 계산에서 팬을 선택해야 합니다. 교체 프로젝트의 경우 문제가 팬 용량 부족, 시스템 저항 증가 또는 연소 조건 변화인지 결정하기 전에 실제 작동 데이터를 원래 팬 곡선과 비교해야 합니다.

따라서 잘 선택된 보일러 강제 통풍 팬은 단순히 고풍량 팬이 아닙니다. 보일러의 연료, 연소시스템, 압력손실, 작동온도, 제어방식, 예상부하범위 등에 맞춰 구성되는 부품입니다. 이것이 팬 전력을 불필요하게 낭비하지 않고 보일러가 안정적인 연소를 유지할 수 있게 해주는 것입니다.