Инструкция по аварийным ситуациям в котельной. Ошибки эксплуатации котельных и их устранение Поломка парового котла производственная авария
Пищевые
предприятия потребляют много тепловой энергии в виде теплоты подогретой
воды,
воздуха и пара. Например, хлебобулочные изделия выпекаются при
температурном
режиме 250—160 °С п течение 10—6O мин. На
макаронных фабриках продукция сушится
в конвейерных сушилках с расходом воздуха до 7000 м3/ч, подогретого в
паровых
калориферах до температуры 85°С. Расход теплоты для
приготовления пивного сусла
одной варки в заторном чане вместимостью 1650 кг составляет 35 400 МДж.
При
производстве около 22 000 дал в сутки безалкогольных напитков в
сироповарочных, купажных отделениях, квасном и моечно-фасовочных цехах
расходуется до 15 000 кг пара. При тепловой обработке сырья на
кондитерских
фабриках в котлах объемом 100—300 дм3 расходуется
10—150 кг/ч пара. На
технологические нужды при приготовлении 1 дал пива требуется 7,84 кг
пара, а
для подогрева воды на трех моечных машинах типа АММ-12
производительностью 12
000 бутылок/ч каждая при работе в 2 смены по 7 ч расходуется около 18
000 кг
пара.
В связи,
с этим на пищевых предприятиях широко используются паровые и
водогрейные котлы, эксплуатация и обслуживание которых относятся к
работам
повышенной опасности. Наибольшую опасность представляют взрывы паровых
котлов.
Рабочее давление котлов, эксплуатируемых на хлебопекарных предприятиях,
составляет 0,07 МПа, кондитерских — 0,3—1,1,
сахарных — 4, безалкогольных
напитков — 0,05—0,3 МПа,
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
упуске 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 н 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.
Рис. 28.
Предохранительные клапаны:
а — пружинный (1 — корпус; 2 — седло; 3.
4 — устройства принудительного
открывания клапана; 5
— регулятор
давления; 6 —
пружина; 7 — колпак; 8
— шток; 9 — тарелка клапана;, б —
рычажно-грузовой (1 — седло клапана; 2 —
рычаг; 3 — предохранительный кожух; 4 — устройство
для принудительного
открывания клапана; 5
— груз; 6 —
замок; 7 — шток; 8
— корпус; 9 — тарелка клапана)
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.
Пропускная способность (кг/ч) предохранительных клапанов, для паровых
котлов
определяется по Следующим формулам:
при давлении пара в них 0,07—12 МПа насыщенного
Gнп = 0,5а/7(10р1 + 1),
перегретого
Где а —
коэффициент расхода пара, принимаемый равным 0,9 величины,
установленной
заводом-изготовителем клапана (в первом приближении можно принимать
а=0,6); F —
площадь проходного сечения клапана в проточной части, мм3; р1
— максимальное
избыточное давление перед клапаном, МПа; VaB, Van — удельный
объем пара
соответственно насыщенного и перегретого перед клапаном, при давлении
— 12 МПа
перегретого и насыщенного пара
Где V —удельный
объем пара (насыщенного и перегретого) перед клапаном, м3/кг.
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.
Сели
используемая для питания котла вода не соответствует этим требованиям,
на
котлах производительностью 13:0,7 т/ч пара должны использоваться разные
методы
ее докотловой обработки, из которых наиболее эффективными являются
химическая
очистка с помощью содово-известкового, натриевого или фосфатного
осаждения, а
также метод катинировання. Поэтому все котлы указанной
производительности
оборудуются установками для котловой обработки воды, а в котельной
должен быть
журнал по водоподготовке, в котором регистрируются результаты анализов
воды,
режимы продувки котлов и операции по обслуживанию оборудования
водоподготовки.
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.
Это
давление (в МПа) определяется по формуле
S — толщина стенки
котла, см; с — прибавка толщины стенки на
аррозию; σ допустимое напряжение материала стенок; φ
— коэффициент прочности
сварного шва; D — внутренний диметр котла, м.
Эксплуатация неисправной аппаратуры безопасности, защитных устройств и
измерительных приборов предупреждается их систематическим контролем и
проверкой, сроки которых указаны выше.
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.
Гидравлическое испытание объектов, работающих при давлении ≤
МПа, а также при
температуре до 200°С, проводят пробным давлением, не
превышающим в 1,5 раза
рабочее, но не менее 0,2 МПа, а объектов, работающих под давлением
≤0,5 МПа,
—при пробном давлении 1,25 МПа рабочего, но не менее чем на
0,3 МПа,
превышающим его.
Котлы и
другое работающее под давлением оборудование, не подлежащее регистрации
в органах Госпроматомнадзора, освидетельствуется лицом, ответственным
за их
эксплуатацию. Им проводятся; внутренний осмотр и гидравлические
испытания вновь
установленных или переставленных на другое место котлов, а также после
их
ремонта с применением сварки, клепки, замены труб и других элементов;
гидравлическое испытание эксплуатируемых котлов не реже чем через
каждые 6 лет,
а недоступных для внутреннего осмотра — через 3 года;
внутренний осмотр и
гидравлическое испытание котлов рабочим давлением после каждой чистки и
ремонта, но не реже 1 раза в год, кроме указанных выше ремонтов,
требующих
испытания пробным давлением.
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.
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)
α- коэффициент теплового объемного расширения;
β- 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.
испытательное |
|||
О 2 ,Н 2 ,СН 2 ,N 2 | |||
NН 3 Cl 2 , фенол |
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).
Основными дефектами котлов являются коррозионные и термоусталостные разрушения металлических конструкций, потеря плотности вальцовочных соединений, разрывы и трещины труб и коллекторов в результате перегревов, неисправностей форсуночных и воз-духонаправляющих устройств, арматуры, контрольно-измерительных приборов и кирпичных кладок топок. Трубки водотрубных котлов чаще подвержены отказам, чем другие элементы, так как находятся в более тяжёлых условиях. К основным видам повреждений трубок следует отнести: утонение стенок, свищи, выпучины, трещины, разрывы, деформации (прогибы). Утонение трубок происходит из-за протекания процессов коррозии и эрозии.
Наиболее часто наблюдаются высокотемпературные - вана-диево-натриевые и низкотемпературные - сернистые и коррозионные разрушения наружных поверхностей нагрева.
Газовая коррозия представляет собой химическое взаимодействие металла трубок и других металлических конструкций котла с газообразными или твёрдыми агрессивными компонентами, находящимися в дымовых газах. В процессе газовой коррозии на поверхности металла образуется плёнка окислов железа (a-Fe203), защищая металл от дальнейшего разрушения.
Наличие в топливе ванадия способствует протеканию ванадиевой коррозии. Плавясь при температурах в диапазоне 600 - 700°С двуокись ванадия (V205), содержащаяся в золе продуктов сгорания, растворяет защитную плёнку окислов железа, способствуя диффузии кислорода и поверхности металла, интенсифицируя коррозионный процесс.
Присутствие в продуктах сгорания сульфата натрия (Na2S04) с температурой плавления 885°С способствует протеканию сульфидно-окисной коррозии из-за диффузии через окисную плёнку серы. Внедрение серы в кристаллическую решётку усиливает процесс окисления, и скорость коррозии увеличивается в несколько раз.
Для предотвращения коррозионного воздействия натрия и ванадия применяют специальные присадки в топливо, основу которых составляет МдО (нейтрализация ванадия), Si02 и Gr203 (нейтрализация натрия).
Следует отметить, что защитная окисная плёнка может быть разрушена вследствие механических и термических напряжений в плёнке, связанных с изменениями температурного состояния котла, например, при переходных режимах работы или выводе котла из действия.
Иные условия развития низкотемпературной сернистой коррозии. Органические соединения серы в процессе сжигания топлива (в топках котлов, газовых турбинах, ДВС), частично превращаются в агрессивную серную кислоту в её парообразной фазе, которые вызывают интенсивный коррозионный износ поверхностей нагрева, имеющих сравнительно низкую температуру. Температура, при которой происходит конденсация паров серной кислоты на поверхности нагрева, называется точкой росы, зависящая в свою очередь, от процентного содержания серы в топливе. В таблице показана зависимость температуры точки росы от содержания серы в топливе.
Влияние содержания серы S, % на температуру точки росы t°C
При снижении температуры газов ниже точки росы, толщина слоя отложения на поверхности трубок увеличивается. Отложения имеют плотную структуру, белого или светло-серого цвета, их величины неравномерны - от нескольких десятых миллиметра (0,2/0,4мм), до 1,5/2,Омм и, как правило, покрыты сверху слоем сажи и золы, толщиной 2/4мм. Слой отложений светлого цвета, имеющий блестящую (похожую на лужёную) поверхность, является характерным признаком низкотемпературной сернистой коррозии, протекающей под слоем загрязнений без доступа кислорода.
Возможность конденсации паров серной кислоты при температуре, равной температуре точки росы, является основной причиной, ограничивающей глубину утилизации тепла уходящих газов.
Радикальным средством борьбы с низкотемпературной сернистой коррозией хвостовых поверхностей котлов является повышение температуры поверхности нагрева.
Учитывая возможность возникновения застойных зон и неравномерности теплового потока в поперечных сечениях котла, температура газа на выходе из него должна поддерживаться в эксплуатации 10-15°С выше температуры точки росы.
Низкотемпературную коррозию могут вызвать вода или пар, попадающие на наружные поверхности нагрева вследствие нарушения герметичности (разрывы, трещины, свищи, неплотности вальцовочных соединений) трубных систем и коллекторов.
Занос поверхностей нагрева продуктами сгорания ухудшает условия теплообмена, снижая технико-экономические показатели работы котельных агрегатов.
Однако большую опасность представляют неравномерные величины загрязнений поверхностей нагрева, которые определяются неодинаковыми скоростями потока газов по фронтальному сечению. Причём, иногда, наблюдаются полные заносы межтрубных пространств на отдельных участках. Вследствие неравномерности отложений, создаются потоки газов с большой скоростью (от 10 до 16м/с), что является источником интенсивного конвективного теплообмена, воспринимаемого ограничивающими поток трубками.
В местах максимального тепловосприятия повышение температуры трубок может достичь 10%. Длительные воздействия повышенных температур увеличивают тепловые напряжения, ухудшают структуру материала, снижают их прочностные характеристики, а в сочетании с другими видами разрушающих воздействий (низко и высокотемпературные коррозионные разрушения) являются одной из основных причин образования свищей, трещин и разрывов трубок.
Поверхности нагрева подвержены коррозионному разрушению не только с внешней, но и с внутренней стороны. При высокой температуре котловой воды повышается её коррозионная активность, природа коррозии - электрохимическая. Вызывается растворённым в воде воздухом, который в виде пузырьков осаждается на внутренних поверхностях коллекторов и трубок. Так как концентрация кислорода внутри пузырька выше, чем в воде, то поверхность металла внутри пузырька около стенки оказывается катодом, а около стенки вне пузырька - анодом. В результате металл разрушается по периметру пузырька с внешней стороны. Скорость коррозии возрастает при увеличении кислорода, растворённого в воде, и зависит от внутренних факторов - увеличения концентрации солей в котловой воде и наличия в металле отдельных включений, являющимися сильными катодами. Опасно, когда сварной шов является анодом.
Утонение трубок может происходить при механической очистке их от накипи.
Деформации, выпучины, трещины и разрывы трубок являются следствием не только тепловых и разрушающих воздействий с внешней стороны, но и перегрева металла в связи с отложениями накипи или нефтепродуктов внутри трубок.
Низкая теплопроводность накипи и нефтепродуктов приводит к росту термического сопротивления теплопередаче, что вызывает рост температуры металла трубок. Перегрев возможен при установке неправильного угла наклона трубок, препятствующем свободному выходу пузырьков воздуха.
Иногда причиной повреждений трубок может явиться небрежное обслуживание. Отмечались случаи перегрева и разрыва трубок из-за попадания в питательную систему, а затем в трубки, волокон сальниковой набивки. Осевшая в трубках набивка может привести к местному перегреву металла трубок.
Прогиб трубок, являющийся следствием перегрева, зависит от длины трубок, угла наклона и площади её поперечного сечения.
Упуск воды в водотрубных котлах вызывает тяжёлые последствия - сгорание трубок и других металлических частей котла, примыкающих к топке, повреждение кирпичной кладки и арматуры, деформацию съёмных щитов, кожухов, дымохода, корпуса.
Неправильное вальцевание, неудовлетворительный отжиг концов трубок могут явиться причиной появления, идущих вдоль трубки, трещин и течей в месте входа трубки в барабан или коллектор.
Основными повреждениями барабанов, коллекторов и секций водотрубных котлов являются течи швов, трещины между трубными отверстиями, коррозионные разрушения, деформации. Течи швов барабана может быть следствием температурных напряжений, давлений выше рабочего, низкого качества сварки или клёпки, коррозии швов. Эти же причины, а также тяжёлые условия работы при неравномерном нагреве и высоких температурах, если имеются отложения накипи и межкристаллитная коррозия, приводят к образованию трещин. Коррозия барабанов и коллекторов может носить не только равномерный, но и локальный характер, т.е. в отдельных местах могут образовываться отдельные глубокие язвы и сквозные свищи.
При равномерной коррозии происходит утонение стенки барабана почти на одну и ту же величину по всей поверхности. Это опасно сточки зрения обеспечения прочности.
Эрозионные разрушения, вызываемые механическим воздействием быстродвижущихся капель влаги и других частиц, наблюдаются в коллекторах пароперегревателя. Коррозионному разрушению подвергаются стенки коллекторов и входящие в них трубки, причём концы развальцованных трубок разрушаются в основном в месте входа насыщенного пара.
Неисправности форсуночных и воздухонаправляющих устройств связаны обычно с их механическими повреждениями и износом; повышением производительности форсунок в результате увеличения проходного сечения, вызванного изнашиванием стенок соплового отверстия, расширением тангениальных канавок распылителей механических форсунок, ухудшающих качество распыливания топлива; деформацией деталей воздухонаправляющих устройств, ухудшающих качество перемешивания топлива с воздухом.
Наиболее часто встречающимися неисправностями арматуры котлов являются пропуски рабочих сред при закрытом состоянии клапанов, разрушение или потеря прозрачности стёкол (слюдяных пакетов), водоуказательных приборов, заклинивание стопорных устройств, несрабатывание главных предохранительных клапанов при повышении давления пара в паровом коллекторе.
Безопасной эксплуатации паровых котлов уделяется большое внимание.
В результате замены морально устаревших конструкций (вертикально-цилиндрических, жаротурбинных и др.) аварийность паровых котлов за последнее время резко сократилась. Однако полностью аварии пока не изжиты, особенно из-за упуска воды. В отдельных случаях упуск воды приводил к взрывам паровых котлов с разрушением котельного помещения и человеческими жертвами.
За последние годы в связи с оснащением паровых котлов номинальной паропроизводительностью 0,7 т/ч и более автоматически действующими звуковыми сигнализаторами верхнего и нижнего предельных положений уровней воды аварии по упуску воды на таких котлах резко сократились. Упуски воды были лишь на котлах, у которых сигнализаторы отсутствовали или вследствие плохого ухода за ними были неисправны и в момент аварии бездействовали.
В некоторых случаях последствия аварии усугублялись неправильными действиями обслуживающего персонала, производившего подпитку котла после обнаружения упуска воды в нарушение требований «Типовой инструкции для персонала котельных», утвержденной Госгортехнадзором СССР 12 июля 1979 г.
Анализ аварий паровых котлов, на которых не установлены автоматические регуляторы питания, показывает, что аварии из-за упуска воды происходят в основном в результате ослабления внимания персонала, преимущественно в вечернее и ночное время. Так, в период с 0 до 8 ч утра число аварий доходит до 50 %, с 8 до 16 ч - до 20 % и с 16 до 24 ч-до 30 %.
В результате нарушений производственной дисциплины персонала происходит около 80 % аварий из-за упуска воды.
Упуск воды в паровом котле может произойти не только по вине персонала, не подпитавшего своевременно котел, но и из-за технических неисправностей водоуказатель - ных приборов, продувочной и питательной арматуры, питательных устройств, недостаточной производительности и напора питательных устройств, разрыва экранной, кипятильной или экономайзёрной трубы. Приведем несколько примеров.
На ТЭЦ из-за глубокого упуска воды произошла авария котла ТГМЕ-454 производительностью 500 т/ч (давление в барабане"16,2 МПа). При этом произошел разрыв четырех экранных труб, в двух трубах появились свищи, вся экранная система была деформирована с амплитудой до 250 мм (топка газоплотная).
Материальный ущерб от аварии составил около 200 тыс. руб. Расследованием установлено, что причиной аварии явились: работа котла с отключенной автоматикой безопасности (прекращение подачи топлива в котел при понижении уровня воды ниже допустимого), неправильные действия машиниста котла в аварийной обстановке.
На ТЭЦ из-за глубокого упуска воды, произошла авария парового котла ТП-35 производительностью 45 т/ч (давление в барабане 3,9МПа). При этом произошел разрыв двух экранных труб, 40 % экранных труб деформировано. Материальный ущерб от аварии составил 10 тыс. руб.
Причины аварии: работа котла с подачей газа к горелкам по баи- пасной линии, исключая автоматическое отключение топлива при упус - ке воды. Машинист котла вмешался в работу автоматики регулирования воздействием на ключ управления регулирующего клапана питания, закрыл вручную задвижку на узле питания котла водой, при аварийном низшем уровне воды в. котле начал ручную подпитку, чем нарушил требования должностной инструкции и инструкции по предупреждению и ликвидации аварий. Начальник смены ТЭЦ в связи с изменениями в режиме работы котла не обеспечил соблюдение подчиненным ему персоналом требования производственных инструкций, не принял мер по аварийной остановке котла. Имело место неудовлетворительное состояние производственной дисциплины среди обслуживающего персонала и ИТР, выразившееся в невыполнении требований действующих правил безопасности и инструкций.
В третьем случае в котельной из-за глубокого упуска воды произошла авария парового котла ДКВР-2,5/13. В результате аварии повреждены, экранные и кипятильные трубы котла.
Причины аварии: машинист оставил работающий котел без надзора; котел работал с неисправной автоматикой безопасности; обслуживающий персонал нарушил производственные инструкции.
В котельной из-за глубокого упуска воды произошла авария парового котла ДКВР-10/13. В результате аварии повреждены экранные и кипятильные трубы котла с нарушением вальцовочных соединений. Поврежденные трубы также полностью заменены.
Причины аварии: неправильные действия машиниста, производившего продувку котла без должного контроля за уровнем воды в верхнем барабане котла; неисправное состояние автоматики безопасности и сигнализации по упуску воды из котла; принятие смены старшим машинистом без проверки состояния и автоматики безопасности; допуск к обслуживанию паровых котлов персонала, не прошедшего проверку знаний действующих правил безопасности и производственных инструкций.
Для предупреждения упуска воды в паровых котлах необходимо:
Не допускать к обслуживанию котлов лиц, не прошедших обучение в объеме соответствующей программы и не имеющих удостоверения квалифицированной комиссии на право обслуживания котла;
Не допускать эксплуатацию котлов с неисправной водо - указательной, продувочной и питательной арматурой, а также автоматикой безопасности, обеспечивающей ведение нормального режима котла с пульта контроля и управления;
Проверять исправность всех питательных насосов кратковременным пуском их в работу (у котлов с рабочим давлением до 2,4 МПа в сроки, установленные производственной инструкцией, производить проверку водоуказательных приборов продувкой у котлов с рабочим давлением до 2,4 МПа не реже 1 раза в смену, у котлов с рабочим давлением от 2,4 до 3,9 МПа - не реже одного раза в сутки, а свыше 3,9 МПа - в сроки, установленные инструкцией);
Запретить оставлять во время работы котел без постоянного наблюдения со стороны персонала и выполнение машинистом каких-либо других обязанностей, не предусмотренных инструкцией.
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
Номинальное избыточное давление, МПа |
Давление в начале открытия предохранительных клапанов |
|
Контрольный клапан |
Рабочий клапан |
|
От 60 до 140 |
Рр +0,2 МПа |
Рр +0,3 МПа |
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.
- Правила препинания. Пунктуационная норма. Значение пунктуации в русском языке. Виды знаков препинания, которые есть в русском языке
- Пьесы на немецком языке для детей - Немецкий язык онлайн - Start Deutsch Сценарий детских пьес на немецком языке
- Запятые при обращении и междометии
- Знаки препинания при обращении