Взрыв самодельного отопительного котла

Рабочий процесс твердотопливных котлов (ТТК) на первый взгляд не представляет трудностей: залил теплоноситель, заложил топливо, зажег его и грейся себе на здоровье. Однако, с наступлением холодов, все чаще со средств массовой информации мы узнаем о взрывах котлов в различных районах России, да и не только. Сами по себе ТТК массивны, собраны из чугунных секций и при взрывах порой разрушают котельные и, к сожалению, уносят человеческие жизни. Поэтому безопасность твердотопливных котлов – это непустой звук, а необходимое условие при их эксплуатации. Рассмотрим несколько причин, которые производят к взрыву , разрыву трубопроводов, к выходу из строя группы безопасности ТТК. Итак:

Не правильный монтаж твердотопливного котла

Если вы решили установить себе твердотопливный котел лучше всего привлечь для этого дела настоящих специалистов, которые зарекомендовали себя положительно в этом вопросе. Но бывает так, что это невозможно: то ли их нет, то ли им нужно много платить и приходится монтировать ТТК самостоятельно. Раз уж так случилось и чтобы избежать неправильного монтажа твердотопливного котла, обратите внимание на следующие требования к безопасной установке твердотопливного котла:

• Площадь помещения где предполагается разместить котел (котельная) должна быть не менее 7 м?.
• Обязательное наличие в котельной приточной вентиляции, сечение которой определяется из расчета 85 мм на 1 квт мощности твердотопливного котла. Вентиляция обеспечивается наличием форточки в окне и зазора под дверью.
• Между корпусом котла и стеной должно быть расстояние не менее 0,5 м.
• Особое внимание нужно уделить материалу, которым вымощен пол вокруг котла. Обычно для этих целей используется лист металла или другой негорючий материал.
• Требования к дымоходу должно быть следующее: избегать по возможности крутых поворотов дымохода, дымоход, состоящий из нескольких труб, должен быть надежно загерметизирован на стыках и сечение труб должно соответствовать сечению на выходе из котла.
• Сечение электропроводки к циркуляционному насосу должно соответствовать требованиям пожаробезопасности.

Установка твердотопливного котла

Это то что касается монтажа твердотопливного котла, однако нужно обратить еще на некоторые нюансы, которые в той или иной мере влияют на безопасную эксплуатацию ТТК:

• при погрузке и разгрузке котла нужно соблюдать осторожность;
• перед покупкой котла правильно установите его мощность, соответствующую площади отапливаемого помещения;
• после установки котла проверьте все соединения на герметичность;
• перед тем как запустить котел внимательно ознакомитесь с правилами эксплуатации прибора.

Давление в котле превышает допустимое

Необходимо постоянно контролировать давление в котле

Самая распространенная причина взрыва твердотопливных котлов заключается в избыточном давлении, которое возникает вследствие закипания теплоносителя. Особенно, это касается системы отопления с закрытым . При открытом типа расширительных бочков избыточное давление сбрасывается в бак и в большинстве случаев есть возможность избежать взрыва котла или повреждения туб теплоносителя. В свою очередь, причин повышения давления теплоносителя существует несколько:

• Остановка циркуляционного насоса.
• Не правильно отрегулирована автоматика котла.
• Течь теплообменника, которая случается при образовании микротрещин в теплообменнике. В этом случае сложно обнаружить утечку так, как она быстро испаряется.
• Просачивание воды через подпиточный кран. Происходит в том случае если он неисправен или открыт.
• Проблемы с трехходовым клапаном. Нарушение функциональности клапана происходит вследствие его засора.
• Недостаток теплоносителя в системе отопления

Если устранение вышеперечисленных причин не дали должного результата, вызывайте мастера газовщика.

Не работает циркуляционный насос системы отопления

Перед пуском нужно удалить воздух из циркуляционного насоса

Циркуляционный насос может не работать по нескольким причинам. Одна из них хотя и банальна, но все существует – это просто забыли его включить и ушли с дома. Опять же обратим внимание на тип расширительного бочка. Если бочек закрытого типа, может случиться большое несчастья при неисправности клапана сброса давления. Проблема не так ужасна последствиями если система бочка открытая и существует сброс лишнего теплоносителя чрез сливную трубку бака.

Насос еще может остановится если существуют перебои в электросети и опять же при неисправности клапана сброса давления может произойти повышение давления в котле со всеми вытекающими последствиями. В системе безопасности некоторых котлов на этот случай устанавливается дополнительный аккумулятор, который подпитывает циркуляционный насос во время отсутствия электричества.

При установке циркуляционного насоса ось крыльчатки должна быть установлена строго горизонтально!

Не исправна группа безопасности котла

Группа безопасности котла

Установка группы безопасности твердотопливных котлов является обязательным так как она помогает избежать превышение допустимого давления в отопительной системе, держит его (давление) на должном уровне, а также вовремя развоздушивает систему. Напомнить что рабочее давление в системе отопления должно быть в пределах от 1 до 2 бар.

Конструктивно группа безопасности состоит из трех элементов: манометра , предохранительного клапана и воздухоотводник а. Выход из строя одного из этих элементов может привести к повышению давления в котле. И еще, категорически запрещается установка запорной арматуры между котлом и группой безопасности.

Не прочищены дымоходы котла отопления

Дымоход, забитый сажей

Какой бы ни был качественным прочистка дымоходов обязательно иначе котел выйдет из строя. Трубы дымохода забиваются отложениями сажи, которая при попадании на нее искры может просто взорваться Конечно, взрыв не будет такой силы, как разрыв секций котла, однако неприятностей может наделать много. Кроме того, налет сажи на трубе дымохода ухудшит вытяжку продуктов горения, которые могут прорываться в котельную, отравляя воздух. Да и чем хуже тяга тем меньше КПД котла, а значить нужно больше использовать топлива и деньги в прямом смысле будут вылетать в трубу.

Первый признак засорения дымохода – это появления темного дыма и искр на выходе из трубы. Вторым признаком можно считать отсутствие гула при горении дров, а также желтоватый оттенок пламени. Все это говорит о том что дымоход пора чистить.

Не прочищенный зольник котла

Отложение сажи в зольника также может привести к взрыву сажи. Поэтому за этим местом в котле нужно следить постоянно и вовремя удалять сажу. Нужно учитывать тот факт что количество сажи в зольнике (как и в дымоходе) зависит от качества сжигаемого топлива. Мокрые и смолянистые дрова будут образовывать больше сажи чем сухие и чистые. Сжигание всякого рода пластмассы в топке также приводит к усиленному образованию сажи.

Не стоит чистить зольник когда печь не остыла, ведь горячая сажа является предметом пожароопасным. С этих же соображений не нужно выгребать ее руками, а использовать для этого специальную лопатку.

Каковы основные причины взрыва паровых котлов?

На пищевых предприятиях широко используются паровые и водогрейные котлы, эксплуатация и обслуживание которых относятся к работам повышенной опасности. Наибольшую опасность представляют взрывы паровых котлов.

Основными причинами взрывов котлов являются: нарушение правил технической эксплуатации, режимов их работы, а также должностных инструкций, требований техники безопасности вследствие несоблюдения трудовой и производственной дисциплины обслуживающим персоналом; дефекты и неисправности конструкторских узлов котлов.

Нарушения указанных инструкций и правил приводят к следующим главным техническим причинам взрывов котлов: резкое снижение уровня воды, превышение рабочего давления, неудовлетворительный водный режим котла, образование накипи, наличие взрывоопасных топочных газов. Наибольшее количество аварий при эксплуатации паровых котлов происходит из-за резкого снижения уровня воды в котле. Вследствие снижения уровня воды ниже линии соприкосновения поверхности котла с горячими газами в его топочной части стены котла нагреваются выше критической температуры. При этом механические свойства металла изменяются, снижается его прочность и под давлением пара стенки выдуваются, что может закончиться взрывом.

При пуске воды категорически запрещено подавать в котел холодную воду, так как в этом случае его взрыв неминуем из-за потери металлом стенок котла свойств пластичности при резком изменении их температуры, увеличения хрупкости металла и образования в нем трещин; бурного парообразования и резкого повышения давления в котле при соприкосновении воды с его перегретыми стенками. При выявлении упуска воды котел немедленно должен быть остановлен, т. е. прекращена подача топлива к горелкам. Котел вводится в работу после его охлаждения, проверки состояния и заполнения водой до установленного уровня.

Для предупреждения возможности снижения воды ниже допустимого уровня котлы должны быть оснащены устройствами автоматического контроля верхнего и нижнего предельных уровней воды, автоматического прекращения подачи топлива к горелкам, двумя водоуказателями прямого действия, двумя независимыми друг от друга насосами производительностью не менее 110% и производительностью котла. Все котлы с давлением пара выше 0,07 МПа и производительностью более 0,7 т/ч должны быть оснащены автоматическими звуковыми сигнализаторами предельного нижнего уровня воды поплавкового типа. Котлы с камерным сжиганием топлива паропроизводительностью 0,7 т/ч и выше должны оборудоваться устройствами автоматического прекращения подачи топлива к горелкам при снижении уровня воды ниже допустимого, а при производительности 2 т/ч и более -- автоматическими регуляторами питания.

Рис. 27. Схема установки водоуказательного прибора на котле: 1 - уровень воды в котле; 2 - пар; 3,5,6 - паровой, водяной испускной краны; 4 - водомерное стекло.

Два водоуказательных прибора прямого действия, т. е. соединенные непосредственно с котлом и работающие на принципе сообщающихся сосудов, устанавливаются на каждом котле так, чтобы с рабочего места оператора котла были видны показания уровня воды б нем. Установленные на котлах водоуказательные приборы проверяются каждую смену продувкой (рис. 27).

Основными причинами превышения допустимого давления в котле являются нарушение заданного режима его работы, неисправность аппаратуры безопасности. Для предупреждения превышения допустимого давления котлы оснащаются манометрами и предохранительными клапанами.

На каждом паровом котле устанавливаются манометры для измерения давления -- в котле, на выходном коллекторе пароперегревателя, на питающей линии и на отключаемом по воде экономайзере, а на водогрейном котле --на входе холодной воды в него и на выходе нагретой. Манометры должны иметь класс точности не ниже 2,5 (допустимая ошибка не должна превышать 2,5% диапазона показаний); рабочий участок в средней трети шкалы; красную черту на делении высшего допустимого давления. Оки присоединяются к элементам котла с помощью соединительной сифонной трубки диаметром не менее 10 мм с 3-ходовым краном. Последний снабжается фланцем для присоединения контрольного манометра с целью проверки показаний рабочего манометра, а также обеспечивает продувку трубки.

Манометры не реже 1 раза в 12 мес проходят проверку в органах Госстандарта и на них ставится клеймо (пломба). Не реже I раза в 6 мес показания манометров проверяются работниками предприятия по контрольному, а также ежесменно с помощью 3-ходовых кранов, что регистрируется в журналах проверки манометров и сменном.

Основными средствами предупреждения взрывов котлов при повышении давления выше допустимого являются предохранительные клапаны, которые при срабатывании должны поддерживать в котле давление, превышающее рабочее не более чем на 10%.

На котлах производительностью менее 100 кг/ч устанавливается один, а на более высокой производительности--не менее двух предохранительных клапанов, один из которых контрольный. По принципу действия клапаны бывают пружинные и рычажно-грузовые (рис. 28). В первых при закрытом клапане его тарелка прижимается к седлу пружиной, а во втором -- рычагом с грузом с помощью шарнирно соединенного с ним штока. При превышении допустимого давления клапан приподнимается и через отводную трубку выпускает избыточный пар в атмосферу. Предохранительные рабочий и контрольный клапаны должны открываться на паровых котлах, работающих под давлением до 1,3 МПа -- при его превышении соответственно на 0,03 и 0,02 МПа, а работающих при большем давлении -- соответственно при 1,05 и 1,03 МПа рабочего. Рабочие клапаны должны открываться на отключаемом водяном экономайзера -- со стороны входа воды в него при давлении не более 1,25 МПа, а на выходе-- 1,1 МПа, рабочего давления н котле, на водогрейных котлах -- при давлении не более 1,08 МПа рабочего.

Неудовлетворительный водный режим, т, е. нарушение качества, и прежде всего жесткости вода, питающей котел, является причиной отложения шлама и накипи на внутренних стенках его поверхности. Для котлов с естественной циркуляцией паропроизводительностью 0,7 т/ч и выше и рабочим давлением?3,9 МПа в питающей воде содержание солей не должно превышать; для газотрубных и жаротрубных котлов, работающих на твердом топливе, -- 500 мг-экв/кг, на газообразном и жидком топливе -- 30; для водотрубных котлов с рабочим давлением до 1,3 МПа --20, а от 1,3 до 3,9 МПа -- 15 мг-экв/кг. Одной из причин перегрева котла является появление на внутренней его поверхности слоя накипи, образующейся из солей, содержащихся в питающей воде. Для предупреждения перегрева котла проводится их периодическая чистка с тем, чтобы толщина слоя накипи на наиболее теп лона пряженных участках поверхности нем рева не превышала 0,5 мм.

Причинами скапливания в топке котла взрывоопасных газов являются нарушения режимов работы тягодутьевых устройств или подачи топлива. Для предупреждения скапливания взрывоопасных газов устанавливается аппаратура контроля тяги, которая автоматически прекращает подачу топлива к горелкам при снижении разрежения в топке котла или за ним.

Распространенными причинами взрывов котлов вследствие дефектов и неисправности основных узлов являются дефекты конструктивных элементов, снижение их механической прочности в процессе эксплуатации и неисправность аппаратуры безопасности и измерительных приборов.

К металлу, из которого изготовляются отдельные элементы котлов, предъявляются особые требования. На используемые для этого, а также при ремонте котлов материалы органы Госпроматомнадзора выдают сертификаты.

При эксплуатации механическая прочность котлов снижается вследствие коррозии его стенок и конструктивных элементов. Для предупреждения взрыва котла из-за внутренних (скрытых) дефектов материалов, из которых он изготовлен, при конструировании и расчетах его прочности принимается коэффициент запаса. Снижение прочности котла из-за коррозии учитывается при установлении допустимого давления в нем.

Для своевременного выявления возможных дефектов котлов, других объектов, работающих под давлением, они подвергаются техническому освидетельствованию и испытанию до пуска в работу, периодически в процессе эксплуатации и внепланово.

Техническим освидетельствованием, проводимым техническим инспектором Госпроматомнадзора в присутствии начальника котельной или лица, ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию объектов, работающих под давлением, предусматривается внутренний осмотр для выявления состояния внутренних и внешних поверхностей и влияния среды на стенки -- нe реже 1 раза в 4 года; гидравлическое испытание с предварительным внутренним осмотром -- не реже 1 раза в 8 лет.

Результаты технических испытаний котлов, регистрируемых в органах Госпроматомпадзора, записываются в паспорт котла инспектором, а для нерегистрируемых -- лицом, ответственным за безопасную эксплуатацию.

Котлы должны устанавливаться в специальных помещениях, не примыкающих к производственным и другим зданиям. Как исключение, допускается их размещение в примыкающих зданиях при условии отделения их противопожарной стеной с пределами огнестойкости не менее 4 ч. Помещение котельной строится из несгораемых материалов, должно иметь два выхода, оборудовано вентиляцией и аварийным освещением.

ВЗРЫВЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ , разрушение стенок котла, при котором получается мгновенное выравнивание давления внутри котла и атмосферного давления, причем нагретая в котле вода также мгновенно переходит в парообразное состояние, и ее огромная потенциальная энергия превращается в энергию кинетическую. Статистические данные о взрывах паровых котлов в разных странах показывают, что около 60% таких взрывов происходит от неудовлетворительности ухода и чистки. Так, за 1925 и 1926 гг., в Германии взрывы паровых котлов по причинам распределяются следующим образом: от недостатков конструкции, материала и установки - 24%, от упуска воды в котле - 39%, от разъедания и перегрева стенок - 23% и от различных других причин - 14%. Данные о взрывах паровых котлов во Франции за период с 1880 по 1900 год, опубликованные в «Annales des Mines», также подтверждают, что наибольшее число взрывов происходит вследствие плохого ухода за котлами. Так, например, за период 1895-1900 гг. взрывы паровых котлов распределялись по причинам следующим образом: от недостатков конструкции и установки - 14%, от неудовлетворительности ухода и чистки - 55%, от понижения уровня воды - 6%, от превышения давления - 5% и от различных других причин - 20%.

Сила взрыва и вызываемые им разрушения зависят от величины водяного пространства котла и температуры нагретой воды. Поэтому взрывы паровых котлов с большим водяным пространством (например, цилиндрических котлов) являются наиболее тяжелыми по своим последствиям.

В настоящее время, несмотря на применение более высоких давлений, взрывы паровых котлов происходят реже и менее опасны по своим последствиям, чем прежде, что можно объяснить: изданием почти во всех странах правил и норм, которые регулируют постройку новых котлов и надзор во время работы; улучшением конструкций котлов, качества котельного материала (фиг. 1) и методов его обработки; все растущим применением водотрубных котлов (т. е. котлов более производительных, но с малым, сравнительно, водяным пространством); усовершенствованными способами исследования причин самих взрывов и, наконец, поднятием уровня квалификации кочегаров.

Причины взрывов паровых котлов . Эти причины могут быть подведены под две категории: 1) причины, не зависящие от кочегара - недостатки конструкции и установки, неудовлетворительность ремонта котла (плохая склепка, сварка и т. п.) и малая прочность материала; 2) причины, зависящие от кочегара - плохое состояние котла и его арматуры, повышение давления выше дозволенного, понижение уровня воды, которое может повести к раскалению стенок котла.

1. Недостатки конструкции и материалов . Ряд взрывов, имевших место в последнее время, произошел из-за опасных напряжений в материале котла при его нагреве вследствие нерациональных соединений, ненужного утолщения материала, нагрева частей парового пространства, находящихся в соприкосновении с газами высокой температуры, плохой циркуляции воды и прочих дефектов в конструкции котла. Вследствие неравномерного нагревания стенок котла последние деформируются и прогибаются, особенно сильно деформируются кромки днищ. Такую же угрозу в отношении взрывов представляют днища, имеющие нерациональную выпуклость, а также и плоские днища, в которых кромка загнута под прямым углом. К недостаткам конструкции должны быть также отнесены: неточная пригонка листов, неумелая склепка листов и целый ряд других дефектов. Обычно большинство этих дефектов дает себя знать в виде отдулин и трещин (фиг. 2, 3 и 4).

В этом случае д. б. приступлено к основательному ремонту в целях устранения указанных причин. Днища неправильной конструкции должны быть заменены другими согласно новейшим нормам.

Одной из лучших мер для предупреждения взрывов паровых котлов является применение при их постройке или ремонте высококачественного материала и правильная обработка этого материала. При неправильной обработке в листах получаются вредные остающиеся напряжения, могущие, при случайном возникновении других дефектов (например, перегрева или разъедания материала), повлечь за собой взрыв котла. Превращение структуры котельного железа в крупнозернистую из-за перенапряжения и последующего нагрева до 600-700° представлено на фиг. 5.

2. Избыток давления , если он не является результатом упущения со стороны кочегара, может произойти из-за неправильной нагрузки предохранительного клапана или недостаточных размеров последнего.

3. Недостаток воды в котле может произойти гл. обр. вследствие плохого состояния или неправильного функционирования водоуказательных и питательных приборов. Особенно опасен недостаток воды в котлах с жаровыми трубами, так как перегрев жаровых труб ведет к их смятию и возможному разрушению (фиг. 6).

При обнаружении недостатка воды в котле необходимо немедленно выгрести огонь из топки и изолировать котел закрытием парового и питательного кранов. Только по обнаружении недостатков и устранении их можно приступить к наполнению котла водой.

4. Разъедания стенок котлов бывают внутренние и наружные. а) Внутренние разъедания являются результатом окисления под влиянием кислот или воздуха. В питательной воде нередко бывают растворены хлористые соли магния, кальция и натрия, которые, разлагаясь при сравнительно низкой температуре, образуют соляную кислоту, быстро разъедающую стенки котла. Весьма опасны также сернокислые соли железа, алюминия и магния; разрушительное влияние первых двух солей особенно заметно в случае образования накипи в определенных местах котла, т. к. в таких местах, вследствие скопления тепла, происходит разложение этих солей и образование свободной серной кислоты, разъедающей стенки котла (фиг. 7).

Вредное влияние такой питательной воды обнаруживается обыкновенно по течи у кромок листов и около заклепок. Воздух, растворенный в воде, может разъесть стенку котла до трещины в том случае, если напряжение металла выше предела упругости (фиг. 8).

В последнее время профессор Парр (США), основываясь на ряде изысканий, выдвинул так называемую щелочную гипотезу, специально касающуюся разрушения заклепочных соединений под влиянием щелочей. Согласно этой гипотезе, имеющиеся в питательной воде щелочи, в особенности едкий натр, проникают в заклепочные швы, под заклепочные головки и т. д. и концентрируются там; при этом, при наличии в материале напряжений, превышающих предел его текучести, щелочи делают металл ломким и тем вызывают в нем разрушения; образующиеся при этом трещины идут обыкновенно от одной заклепочной дыры к другой, но никогда не заходят дальше заклепочного шва.

Предпосылками для этой гипотезы являются, т. о., два условия: сильная концентрация щелочи в заклепочных швах и перенапряжение материала. Первая предпосылка, предполагающая, что все заклепочные соединения неплотны (иначе в них не могла бы проникнуть питательная вода), еще оспаривается германской школой, возглавляемой профессором Бауманом; вторая же предпосылка не встречает возражений, так как профессор Бауман также устанавливает, что напряжения в котельных швах иногда превышают предел текучести материала. Для предупреждения всех этих видов разъедания питательную воду, до поступления ее в котел, нейтрализуют путем соответственной очистки или своевременно удаляют отложения и накипи. Внутренние разъедания могут быть вызваны также применением конденсационной воды, содержащей смазочное масло. Жировые отложения на стенках котла, препятствуя прохождению тепла в водяное пространство, вызывают перегрев материала и образование кислот. Паровозный котел, взорвавшийся вследствие внутреннего разъедания, представлен на фиг. 9.

б) Наружные разъедания получаются под влиянием кислорода, действующего в присутствии влаги на наружную поверхность котла. Одной из более частых причин наружных разъеданий служит неудовлетворительная склепка или плохая чеканка. Образующаяся в результате этого течь обнаруживается при гидравлической пробе котла. Наиболее надежной мерой м. б. переклепка нескольких заклепок. Другая форма наружного разъедания наблюдается в локомобильных и вертикальных котлах с внутренней топкой, а именно - в нижней части их, - соприкасающейся с решеткой, где присутствие золы, жадно поглощающей влагу, вызывает окисление стенок (фиг. 10).

Меры противодействия: систематическая очистка нижней поверхности стенок котла и своевременное удаление золы. Далее, разъедание может происходить, если котел опирается непосредственно на кирпичную кладку, так как просачивающаяся через нее вода может вызвать проржавление стенок котла. Поэтому котлы опирают на чугунные балки или железные рельсы, или возводят кладку на цементе. Особенную опасность могут представить заклепочные швы, закрытые обмуровкой, как затрудняющие их осмотр. Причиной наружного разъедания служит также неправильная конструкция и плохая приладка арматуры, в особенности клапанов, что может привести к опасной течи. Наконец, причиной разъеданий могут служить сернистые газы (сернистый ангидрид, сульфаты и т. п.), выделяемые топливом и вызывающие быстрое разрушение заклепочных соединений (фиг. 11). Меры противодействия: переход на другое топливо и подчеканка или переклепка дефектных швов.

5. Накипь препятствует прохождению тепла в водяное пространство и ведет к полному разрушению отдельных частей котла, вызывая опасность в отношении взрывов (фиг. 12).

Одной из более рациональных мер для предупреждения образования накипи является очистка питательной воды до поступления ее в котел. Очистка эта может производиться механическим или химическим способами. Механический способ состоит в улавливании в особом сосуде примесей, причем те из них, которые тяжелее воды, непосредственно осаждаются; те же, которые легче воды, задерживаются в фильтре, наполненном слоем гравия или кокса (фильтр типа Рейзерта). Химическая очистка производится в специальных приборах (например, системы Дерво), где питательная вода, в зависимости от ее состава, обрабатывается различными реактивами: известью - для осаждения кальция, далее содой, а в последнее время и пермутитом (глиноземистым силикатом) - для превращения нерастворимых сернокислых солей извести в сернокислую соль натрия, обладающую большой растворимостью в воде. Потребность в очистке питательной воды зависит от системы котла, характера его работы и степени его форсировки. Для котлов с большим водяным пространством очистку питательной воды можно считать необходимой, если жесткость ее превышает 12 германских градусов (1 германский градус жесткости соответствует содержанию 1 г СаО в 100 л воды). Для тех типов котлов, при которых удаление накипи встречает затруднение, очистка воды настоятельно рекомендуется уже при 6-7 германских градусах. Другой весьма рациональный, но дорогой способ очистки воды состоит в ее выпаривании и осаждении получаемого пара в выпарных аппаратах. Способ этот находит в последнее время применение, кроме судовых котлов, еще и для стационарных паровых установок, в особенности при наличии паровых турбин. Т. к. в последнем случае конденсат может служить для питания котла, то необходимо очистить примерно только 5-15% всего количества питательной воды. Из других мер для предупреждения образования накипи можно указать на систематическую продувку котла и, наконец, на устройство циркуляции, которая обеспечивает отложение осадков в назначенных для этого местах.

6. Ослабление материала после продолжительной службы котла . После продолжительной работы материал котла перерождается. Хотя вопрос о старении (утомлении) котельного материала еще не решен окончательно, однако не подлежит сомнению, что он со временем теряет свои первоначальные свойства и, прежде всего, необходимую вязкость. Кроме того, со временем толщина листов, в результате ржавления, уменьшается, и возникают дефекты в заклепочных соединениях, например, ослабление их и т. п.

Меры борьбы со взрывами паровых котлов . Эти меры могут быть разбиты на две категории: 1) меры, предпринимаемые во время службы котла - своевременное устранение обнаруживаемых дефектов, являющихся часто предвестниками взрыва (меры эти были указаны при рассмотрении отдельных причин взрывов паровых котлов); 2) меры законодательного характера : а) нормы, регулирующие постройку паровых котлов в отношении: качества материала, исследования материала и методов его обработки; б) обязательные постановления и правила, регулирующие надзор за паровыми котлами.

а) Нормы, регулирующие постройку паровых котлов . Применение для котлов высоких давлений, доходящих до 50-100 atm, и высоких температур перегрева пара, достигающих 400°, вызвало необходимость пересмотреть уже существующие в некоторых странах нормы по постройке паровых котлов и издать взамен их новые. Т. о. существовавшие в Германии вюрцбургские и гамбургские нормы, изданные в последних годах прошлого и в первых годах нынешнего столетия, были заменены новыми нормами, вошедшими в законную силу 12 октября 1926 г. Согласно новым нормам, материалы, идущие на постройку паровых котлов, должны быть освидетельствованы экспертами, которые выдают соответственные удостоверения. Кроме прочности на разрыв и допускаемого удлинения для различных материалов, применяемых в котлостроении, новые нормы устанавливают, что особенно важно, минимальные пределы для радиусов бортов днищ, так как неправильная форма днищ часто служила причиной взрывов. Такие же нормы изданы в 1924 г. в США. Новые американские нормы различают огневые и бортовые листы. Кроме того, они предписывают для котельных листов, в зависимости от сортов, предельное содержание углерода , марганца , фосфора и серы, что не предусмотрено германскими нормами. Нормы эти устанавливают для бортовых, огневых листов и других материалов минимальные пределы для прочности на разрыв и для удлинения. В общем нормы эти в значительной своей части базируются на эмпирических формулах, в отличие от германских норм, основанных гл. обр. на расчетных данных и являющихся продуктом долголетних изысканий.

б) Обязательные постановления и правила, регулирующие надзор за паровыми котлами . Почти во всех странах изданы правила, регулирующие надзор за паровыми котлами. Надзор этот осуществляется в разных странах непосредственно правительственными органами, или же частными обществами, представляющими объединения котловладельцев, которые обязаны в своих действиях подчиняться существующим для этой цели правилам. Правила эти предусматривают техническое освидетельствование паровых котлов в установленные сроки. Так, очередные освидетельствования котла должны, согласно правилам НКТ СССР, производиться нормально в следующие сроки: наружный осмотр - один раз в год, внутренний осмотр - один раз в три года, гидравлическое испытание, соединенное с внутренним осмотром, - один раз в шесть лет. В отношении же котлов, возраст которых превышает 25 лет, правила НКТ предусматривают исследование материала при ближайшем ремонте котла.

Паровые и водогрейные котлы – устройства, имеющие топки для сжигания топлива и предназначенные для получения соответственно пара и горячей воды, используемой вне самих котлов; процесс нагревания идет при давлении выше атмосферного.

На ПМП для приготовления пара применяют паровые котлы, а для приготовления горячей воды – бойлеры и водогрейные котлы различных типов и конструкций.

Основными причинами взрывов паровых котлов является:

Упуск воды (резкое снижение уровня воды в котле).

Упуск воды в котле приводит:

а) перегрев котла в топочной части. Стенка котла нагревается выше критической температуры. При этом механические свойства металла изменяются, снижается его прочность, и под давлением пара стенки выдуваются, что может закончиться взрывом.

б) попадание воды на перегретые стенки котла. Для предупреждения возможности снижения воды ниже допустимого уровня котлы должны быть оснащены устройствами автоматического контроля верхнего и нижнего предельного уровня воды, автоматического прекращения подачи топлива к горелкам, двумя водоуказателями прямого действия и т.д.

2. Превышение допустимого давления в котле. Является нарушением заданного режима его работы, неисправность аппаратуры безопасности. Для предупреждения превышения допустимого давления котлы оснащаются манометрами и предохранительными клапанами.

Манометры проходят проверку в органах Госстандарта 1 раз в 1 год, а 1 раз в 6 месяцев контроль на предприятии контрольным манометром.

Образование накипи. Неудовлетворительный водный режим, т.е. нарушение качества и жесткости воды, питающий котел является причиной отложения шлама и накипи на внутр. стенки котла и наблюдается перегрев стенок котла.

Дефектность и неисправность основных конструктивных элементов котла, снижение их механической прочности в процессе эксплуатации, неисправность аппаратуры безопасности и измерительных приборов.

Взрыв газов топочной части котла. Причина: нарушение режимов работы тягодутьевых устройств или подачи топлива.

Для своевременного выявления возможных дефектов котлов, они подвергаются техническому освидетельствованию, которое проводят инспекторы Проматомнадзора в присутствии начальника котельной. Предусматривается внутренний осмотр 1 раз в 4 года и гидравлические испытания 1 раз в 8 лет, пробным давлением (1,25 – 1,5) Р раб.

Котлы, которые не подлежат регистрации в органах Проматомнадзора, освидетельствуются лицом, ответственным за эксплуатацию: внутренний осмотр 1 раз в 1-2 года после чистки и ремонта, гидравлические испытания 1 раз в 6 лет.

Обслуживание паровых котлов может быть поручено лицам не моложе 18 лет, прошедшим медицинское освидетельствование, обученным по соответствующей программе и имеющих удостоверение квалификационной комиссии на право обслуживания котлов. Эти лица проходят повторную проверку:

При переводе котла на другое топливо;

Периодическую, 1 раз в 12 месяцев;

При переходе на другое предприятие.

44 Причины взрывов баллонов и их предупреждение

На пищевых предприятиях применяются разнообразные, предназначенные для хранения, перевозки и использования сжатых (N 2 ,О 2 ,воздуха, сероводорода), сжиженных (NH 3 ,SO 2 ,CO 2 , холодильные агенты) и растворенных (ацетилен) газами, давление в которых составляет 30-150 атм. На предприятиях ПМП используются стальные баллоны для ацетилена, кислорода, углекислоты, аммиака, горючих газов, окрашенных в зависимости от находящихся в них газов в определенный цвет.

Причины взрывов баллонов могут быть общими для всех баллонов, а также специфические для отдельных из них:

К общим причинам относятся:

1.Наличие микротрещин и коррозии, которые снижают прочность баллонов.

2.Удары или падение баллонов, особенно при высоких или низких температурах, т.к. в первом случае резко возрастает давление в баллоне за счет нагревания содержащегося в нем газа, а во втором–возникает хрупкость металла.

Взрывы баллонов от ударов,падений предупреждаются путем повышения их механической прочности за счет использования специальных материалов и способов изготовления,контроля качества изготовления, снабжения предохранительными колпаками и опорными башмаками,соблюдением правил транспортирования и эксплуатации. Для изготовления баллонов применяют бесшовные трубы из углеродистой стали. А для баллонов низкого давления (до 3 МПа) допускается применение сварных баллонов.

3.Переполнение баллонов сжиженным газом без оставления свободного нормируемого объема около 10% всего объема баллона.

4.Влияние высоких температур. Под воздействием высоких температур, солнечных лучей происходит резкое увеличение давления в баллоне, например, при повышении температуры с 10 до 50 0 С в аммиачном баллоне давление возрастает с 6 атм до 600, происходит его разрушение, т.к. допустимое давление аммиачного баллона 100 атм. Поэтому расстояние от отопительных приборов не менее 1,0 м, от открытого огня – 5 м.

Давление в баллоне определяется по формуле: P= *(t 1 -t 2)

a- коэффициент теплового объемного расширения;

v- коэффициент объемного сжатия;

t 1 ,t 2 - начальная и конечная температура баллона, 0 С

5.Ошибочное заполнение баллона другим газом. Поэтому для предупреждения взрывов из-за неправильного или быстрого отбора газа баллоны снабжаются вентилем, через который происходит наполнение или удаление газа. Вентиль баллона защищает при помощи колпака. Вентили имеют разную резьбу: для инертных газов и кислорода вентили имеют правую, а горючие – левую резьбу, а для ацетона – хомут. Кроме того, баллоны маркируются, т.е. окрашиваются в разные цвета, снабжаются соответствующими надписями и полосами.

Н-р, азот: окраска баллона чёрная, надпись азот, цвет надписи жёлтый, цвет полосы коричневый; сернистый ангидрид: баллон чёрный, надпись сернистый, цвет надписи белый, цвет полосы жёлтый.

Быстрое накопление или отбор газа из баллонов, сопровождается резким нагревом газа. Так при быстром отборе СО 2 резко превращается в снег с температурой -79 0 С, что приводит к обморожениям. Поэтому отбор газа осуществляется при помощи редуктора (два манометра и предохранительный клапан).

6.Длительное хранение баллонов. Температура на складах баллонов < 35 0 С.

Специфические причины:

1.Попадание масла на вентиль кислородных баллонов, т.к. в результате окисления масла может произойти его воспламенение и взрыв.

2.Наличие ржавчины или окалины в неисправном баллоне, при движении которых могут возникнуть искры и накапливаться статическое электричество с последующим искрообразование, могущим вызвать взрыв кислорода в баллоне;

3.Быстрый отбор газа из баллона, что может вызвать искрообразование в струе О 2 .

4.Низкое качество пористой массы ацетиленовых баллонов, быстрый отбор газа из баллона, что может вызвать вынос ацетона. Ацетилен в обычных баллонах (без пористой массы) взрывается при давлении более 0,1 МПа. Поэтому для снижения его взрывоопасности применяются стальные баллоны, заполненные пористой массой (буковый уголь) пропитанной ацетоном, при давлении – 2 МПа.

Стандартные баллоны разделяются на 5 типов.

Забракованные баллоны отмечаются рифленым клеймом: крест в круге диаметром 12 мм. Такие баллоны отправляются в металлолом.

На верхней сферической части баллона имеется клеймо, на котором устанавливается:

Товарный знак завода-изготовителя;

Номер баллона;

Масса баллона, кг;

Вместимость, в л;

Дата изготовления (испытания);

Год следующего испытания;

Рабочее пробное давление.

Периодическое освидетельствование баллонов включает: осмотр поверхности, проверку массы, вместимость и гидравлические испытания. Гидравлические испытания проводятся пробным давлением, которое выдерживают в течение 5 мин (за исключением ацетиленовых баллонов, из-за взрывоопасности).

УДК 614.8.084

Разрушения и производственный травматизм

при взрывах паровых котлов.

Причины взрывов паровых котлов и их предотвращение

ГОУВПО «Московский государственный университет сервиса»

г. Москва

Проведен сравнительный анализ водогрейных котлов использующихся в технологических процессах ряда предприятий сферы сервиса. В частности для автономного обеспечения комбинатов химической чистки и прачечных.

В процессе взрыва происходит физическое или химическое изменение вещества, сопровождающееся мгновенным выделением большого количества энергии.

При взрыве парового котла в нем резко снижается давление, и вода мгновенно испаряется. Объем, занимаемый этим паром, будет в 700 раз больше объема воды.

Во всех случаях аварий паровых котлов последствия:

§ обрушения конструкций зданий;

§ разрушения за пределами зданий;

Части котла разлетаются на расстояние до 300-400 м, принося разрушения за территорией предприятия.

При неправильной эксплуатации паровых котлов причинами взрывов являются: недостаточное количество воды, большой слой накипи на стенках, превышение расчетного давления.

При недостаточном количестве воды в котле (вода упущена) стенки перегреваются, так как тепло горячих газов, рассчитанное на нагревание и испарение воды, не отводится.

В результате механическая прочность металла стенок котла уменьшается, и образуются выпучены. При дальнейшем повышении давления в котле в местах выпучин появляются трещины, и котел взрывается.

Стремление восполнить упущенную воду в котле путем немедленной ее подачи только ускоряет взрыв котла, поскольку вода, попадая на перегретые стенки, мгновенно испаряется и в котле возникает давление, превышающее расчетное.

Отложение на внутренних стенках котла накипи от воды и в связи с несвоевременной его чисткой, также приводит к перегреву стенок котла и снижению его прочности.

Кроме того, взрывы возможны из-за дефектов в металле, сварочных и заклепочных швах; изменений структуры металла стенок во время эксплуатации (изменение температуры, химическое воздействие воды и пара); нарушения прочности металла при неправильной технологии изготовления котла.

Во избежание аварий паровых котлов их установку, освидетельствование и эксплуатацию необходимо осуществлять в соответствии с правилами Ростехнадзора «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», ПБ – 10 – 115 – 06. Эти правила распространяются на стационарные и передвижные паровые котлы, паронагреватели водяные экономайзеры с рабочим давлением выше 0,7 МПа, а также на водогрейные котлы с температурой подогрева воды выше 115°C.

Номинальную толщину стенки барабана принимают не менее 6 мм, за исключением котлов паропроизводительностью не более 0,7 т/ч при рабочем давлении не выше 5 МПа, для которых номинальная толщина стенки принимается не менее 4 мм.

Рис. 1. Схема установки контрольно-измерительных приборов на паровом котле:

ВУВ – высший уровень воды; НУВ – низший уровень воды; 1 – водоуказательные приборы прямого действия; 2 – термометр; 3 – термопара; 4 – манометр; 5 – предохранительный клапан.

Следует иметь в виду, что с увеличением температуры стенки котла номинальное допустимое напряжение снижают.

Для изготовления паровых котлов применяют углеродистую или легированную сталь (листы, трубы).

На паровом котле устанавливают приборы, сигнализирующие об уровне воды в котле, давлении пара и температуре воды и пара, устанавливают на паровом котле. Постоянный контроль уровня воды осуществляется не менее чем двумя водоуказательными приборами прямого действия (см. рис. 1).

Водоуказательный прибор имеет заградительное приспособление во избежание поражения от разрыва стекла.

На котлах устанавливают также устройство, автоматически подающее звуковую или световую сигнализацию о предельных уровнях воды.

Автоматические уровнемеры конструктивно подразделяют на поплавковые, электромагнитные и ионизационные.

В стенке котла со стороны потолка топки устанавливают предохранительную пробку из легкоплавкого свинцово-оловянистого сплава. При недостатке воды в котле верхняя часть котла (небная) перестает охлаждаться, и тогда пробка, нагретая топочными газами, расплавляется. В образующееся отверстие начнет выходить пар и тушить огонь в топке. Возникший при этом шум явится также сигналом о том, что вода в котле упущена.

Для бесперебойного обеспечения котла водой устанавливают два насоса, один из которых является резервным. Привод этих насосов должен быть раздельным по применяемой энергии (например, один с электроприводом, а другой – с паровым).

Термометры или термопары для измерения температуры воды устанавливают на питательном трубопроводе и для пара – на выходе его из котла. По манометру контролируется фактическое давление пара в котле, пароперегревателе или экономайзере. Предельное рабочее давление, допускаемое данным котлом, указывается на шкале манометра красной чертой.

Эксплуатация манометров производится в соответствии с установленными правилами и графиком их периодической проверки, при которой их пломбируют. При отсутствии пломбы, неисправностей в механизме, несоблюдения сроков проверки манометры применять не допускается.

В случае превышения рабочего давления в котле в действие вступает предохранительный клапан. На котлах производительностью свыше 100 кг/ч устанавливают два предохранительных клапана, сообщающихся с паровым пространством котла. Один из них контрольный, извещает сигналом о предельном давлении в котле, а другой автоматически выпускает излишний пар.

Таблица 1

Давление в водогрейных котлах

Примечание, Рр – рабочее давление.

Предохранительные клапаны проектируют на защиту котлов от превышения расчётного давления более 10%. По конструкции предохранительные клапаны подразделяют на пружинные, рычажные и импульсные. Предохранительные клапаны на паровых котлах регулируют на давление, не превышающее величин, приведенных в табл. 1. Предохранительный клапан при полном открытии должен пропускать пар в количестве для давления от 0,7 до 120 МПа.

Паровые котлы с камерным сжиганием топлива оборудуют автоматическим устройством, прекращающим подачу топлива к горелкам при снижении уровня воды ниже допустимого предела (НУВ) (см. рис. 1). Котлы, работающие на газообразном топливе, имеют автоматическое устройство, прекращающее подачу газа в горелки при падении давления воздуха ниже допустимого.

Смонтированный паровой котел до пуска в эксплуатацию предъявляют Ростехнадзору для регистрации. При этом предъявляется техническая документация на котел, котельное помещение, акт о качестве монтажа котла и лабораторный анализ воды, применяемой для его питания.

Техническое освидетельствование парового котла, выполняемое Ростехнадзором, имеет целью установить безопасность его эксплуатации. Проводится оно до пуска котла в эксплуатацию, периодически в процессе работы и досрочно (например, после ремонта или пуска в работу после консервации).

Освидетельствование котлов проводят путем внутреннего их осмотра и гидравлического испытания. При осмотре проверяется состояние стенок котла, швов, труб, вспомогательных механизмов и контрольно-измерительных приборов.

Гидравлическому испытанию подвергаются паровой котел, пароперегреватель, экономайзер и арматура. Паровой котел испытывается под рабочим и пробным давлением (см. таблицу 2).

Таблица 2

Давление парового котла.

Гидравлическое испытание производится водой с температурой не ниже 5°С с выдержкой под пробным давлением не менее 5 мин.

Если при этом испытании не будет обнаружено течи, разрывов и деформаций частей котла, считается, что котел выдержал гидравлическое испытание.

Результаты технического освидетельствования записываются в паспорт котла.

Безопасность эксплуатации паровых котлов обеспечивается мероприятиями по предохранению стенок котла от накипи: воду до поступления в котел обрабатывают. Способ обработки воды (умягчение) устанавливают после ее лабораторного анализа. Умягчение питательной воды содово-известковым раствором с последующей очисткой и фильтрацией позволяет отделить накипь до поступления воды в котел. Антинакипин вводят в котел совместно с водой. При этом на стенках котла образуется пленка, препятствующая отложению накипи. Последняя осаждается на дне и удаляется при продувке и промывке котла. Практикуется также магнитная обработка питающей котёл воды путем пропускания ее сквозь чередующиеся магнитные поля. В результате этой обработки на стенках котла слой накипи, как обычно, не откладывается, а образуется лишь рыхлый, легко смываемый порошок. Кроме того, эта вода приобретает свойство растворять ранее образовавшуюся накипь на стенках котла.

Во избежание ожогов при удалении золы и шлаков из котельной рабочие должны работать в респираторах, очках, брезентовых костюмах, кожаных сапогах, рукавицах. Горячую золу и шлак заливают водой в бункерах .

При работе в газоходах и котлах освещение допускается лишь электрическое при напряжении тока не выше 12 В.

Для необходимой эвакуации обслуживающего персонала при возникновении пожара в котельных помещениях устраивают не менее двух выходов наружу. Для своевременного тушения возникшего пожара котельная оборудуется средствами пожаротушения.

Котельное помещение с основными потребителями пара связывается телефоном или другими средствами сигнализации.

Освещенность контрольно-измерительных приборов должна быть не менее 50 лк. Аварийное освещение устраивают с самостоятельным источником питания электроэнергией.