Pokyny pro nouzové situace v kotelně. Chyby v provozu kotelen a jejich odstraňování Porucha průmyslové havárie parního kotle
Potravinářské závody spotřebují velké množství tepelné energie ve formě tepla z ohřáté vody, vzduchu a páry. Například pekařské výrobky se pečou při teplotě 250-160 °C po dobu 10-6O minut. V továrnách na těstoviny se produkty suší v dopravníkových sušičkách s průtokem vzduchu až 7000 m3/h, ohřívají se v parních ohřívačích na teplotu 85°C. Spotřeba tepla na přípravu mladiny na jednu várku v rmutovací kádi o obsahu 1650 kg je 35 400 MJ.
Při výrobě asi 22 000 dal denně nealkoholických nápojů se spotřebuje až 15 000 kg páry v závodech na výrobu sirupu, míchání, kvasu a mycích provozech. Při ohřevu surovin v cukrářských závodech v kotlích o objemu 100–300 dm3 se spotřebuje 10–150 kg/h páry. Pro technologické potřeby při přípravě 1 dalu piva je potřeba 7,84 kg páry a k ohřevu vody na třech pračkách typu AMM-12 o výkonu 12 000 lahví/hod. při práci ve 2 směnách po 7 hodinách cca 18 tis. spotřebuje se kg páry.
V tomto ohledu potravinářské podniky široce využívají parní a horkovodní kotle, jejichž provoz a údržba jsou klasifikovány jako vysoce rizikové práce. Největší nebezpečí představují výbuchy parních kotlů. Provozní tlak kotlů používaných v pekárnách je 0,07 MPa, cukrářských - 0,3-1,1, cukru - 4, nealkoholických nápojů - 0,05-0,3 MPa,
Hlavními příčinami výbuchů kotlů jsou: porušení technických provozních řádů, jejich provozních režimů, ale i pracovních náplní, bezpečnostních požadavků nedodržováním pracovní a výrobní kázně pracovníky údržby; závady a poruchy konstrukčních součástí kotle.
Porušení těchto pokynů a pravidel vede k těmto hlavním technickým příčinám výbuchů kotlů: prudký pokles hladiny vody, překročení provozního tlaku, nevyhovující vodní stav kotle, tvorba vodního kamene a přítomnost výbušných spalin.
K největšímu počtu havárií při provozu parních kotlů dochází v důsledku prudkého poklesu hladiny vody v kotli. Vlivem poklesu hladiny vody pod linii styku povrchu kotle s horkými plyny v jeho spalovací části dochází k zahřívání stěn kotle nad kritickou teplotu. V tomto případě se mění mechanické vlastnosti kovu, klesá jeho pevnost a pod tlakem páry dochází k profukování stěn, což může mít za následek výbuch.
Při vypouštění vody je přísně zakázáno přivádět do kotle studenou vodu, protože v tomto případě je její výbuch nevyhnutelný kvůli ztrátě plastických vlastností kovem stěn kotle s prudkou změnou jejich teploty, zvýšením křehkost kovu a tvorba trhlin v něm; rychlé odpařování a prudké zvýšení tlaku v kotli při kontaktu vody s jeho přehřátými stěnami. Při zjištění úniku vody je nutné kotel ihned zastavit, tj. zastavit přívod paliva k hořákům. Kotel je uveden do provozu po vychladnutí, kontrole stavu a naplnění vodou na nastavenou úroveň.
Aby se zabránilo možnosti poklesu vody pod přípustnou hladinu, musí být kotle vybaveny zařízeními pro automatickou kontrolu horní a dolní mezní hladiny vody, automatickým odstavením přívodu paliva do hořáků, dvěma přímočinnými vodoměry, dvěma čerpadly nezávislými na navzájem s produktivitou minimálně 110 % a produktivitou kotle. Všechny kotle s tlakem páry nad 0,07 MPa a výkonem nad 0,7 t/h musí být vybaveny automatickými plovákovými zvukovými alarmy pro spodní hranici hladiny vody. Kotle s komorovým spalováním paliva o parním výkonu 0,7 t/h a vyšším musí být vybaveny zařízeními pro automatické zastavení přívodu paliva k hořákům při poklesu hladiny vody pod přípustnou úroveň a o výkonu 2 t/h. nebo více - s automatickými regulátory výkonu.
Rýže. 27. Schéma instalace zařízení pro indikaci vody na kotli: 1 - hladina vody v kotli; 2 - pára; 3,5,6 - pára, výstupní ventil vody; 4 - sklenice na odměrku vody.
Na každém kotli jsou instalována dvě přímočinná zařízení pro indikaci vody, tedy napojená přímo na kotel a fungující na principu komunikujících nádob tak, aby byla hladina vody v něm vidět z pracoviště obsluhy kotle. Vodoznaky instalované na kotlích se kontrolují každou směnu ofukováním (obr. 27).
Hlavními důvody překročení přípustného tlaku v kotli jsou porušení stanoveného provozního režimu a porucha bezpečnostního zařízení. Pro zamezení překročení povoleného tlaku jsou kotle vybaveny manometry a pojistnými ventily.
Na každém parním kotli jsou instalovány tlakoměry pro měření tlaku - v kotli, na výstupním rozdělovači přehříváku, na přívodním potrubí a na ekonomizéru, který se vypíná vodou, a na teplovodním kotli - u studené vody. vstup a výstup ohřáté vody. Tlakoměry musí mít třídu přesnosti minimálně 2,5 (dovolená chyba by neměla přesáhnout 2,5 % čtecího rozsahu); pracovní plocha ve střední třetině stupnice; červená čára na dělení nejvyššího přípustného tlaku. Oks se připojují k tělesům kotle pomocí spojovací sifonové trubky o průměru minimálně 10 mm s 3cestným kohoutem. Ten je vybaven přírubou pro připojení kontrolního tlakoměru za účelem kontroly údajů na provozním tlakoměru a také zajišťuje proplachování trubky.
Tlakoměry jsou kontrolovány nejméně jednou za 12 měsíců úřady Gosstandart a je na ně umístěno razítko (pečeť). Minimálně jednou za 6 měsíců kontrolují stav tlakoměru zaměstnanci společnosti kontrolní zkouškou a dále každou směnu pomocí 3cestných ventilů, což se zaznamenává do tlakoměru a směnného deníku.
Rýže. 28. Pojistné ventily:
a - pružina (1 - tělo; 2 - sedlo; 3. 4 - zařízení pro nucené otevírání ventilu; 5 - regulátor tlaku; 6 - pružina; 7 - víčko; 8 - tyč; 9 - deska ventilu; b - páka- zatížení ( 1 — sedlo ventilu; 2 — bezpečnostní kryt; 4 — deska ventilu; 6 — ventil;
Hlavním prostředkem pro zamezení výbuchu kotle při vzestupu tlaku nad přípustnou úroveň jsou pojistné ventily, které při aktivaci musí udržovat v kotli tlak, který nepřevyšuje provozní tlak o více než 10 %. Na kotle s výkonem menším než 100 kg/h se instaluje jeden a při vyšším výkonu minimálně dva pojistné ventily, z nichž jeden je regulační.
U parních kotlů pracujících pod tlakem do 1,3 MPa - při jeho překročení o 0,03, resp. 0,02 MPa a pracujících při vyšším tlaku - při tlaku 1,05, resp. Provozní ventily se musí otevírat na přepínatelném ekonomizéru vody - na straně přívodu vody tlakem maximálně 1,25 MPa a na výstupu - 1,1 MPa, provozním tlakem na kotli, u teplovodních kotlů - tlakem max. ne více než 1,08 MPa pracovníka.
Výkon (kg/h) pojistných ventilů pro parní kotle se určuje podle následujících vzorců:
při tlaku páry v nich 0,07–12 MPa nasycené
Gnp = 0,5a/7(10р1 + 1),
přehřátý
Kde a je součinitel toku páry, který se rovná 0,9 hodnoty nastavené výrobcem ventilu (jako první aproximaci lze vzít a=0,6); F je průtoková plocha ventilu v průtokové části, mm3; р1 — maximální přetlak před ventilem, MPa; VaB, Van - měrný objem páry, respektive syté a přehřáté páry před ventilem, při tlaku přehřáté a syté páry 12 MPa
Kde V je měrný objem páry (nasycené a přehřáté) před ventilem, m3/kg.
Nevyhovující vodní režim, tj. narušení kvality a především tvrdosti vody napájející kotel, způsobuje usazování kalů a vodního kamene na vnitřních stěnách jeho povrchu. U kotlů s přirozenou cirkulací s parním výkonem 0,7 t/h a vyšším a pracovním tlakem ≤ 3,9 MPa by obsah soli v napájecí vodě neměl překročit; pro plynové a žárovzdorné kotle na tuhá paliva - 500 mEq/kg, na plynná a kapalná paliva - 30; pro vodotrubné kotle s provozním tlakem do 1,3 MPa - 20 a od 1,3 do 3,9 MPa - 15 mEq/kg.
Pokud voda použitá k napájení kotle tyto požadavky nesplňuje, musí kotle s výkonem 13:0,7 t/h páry používat různé způsoby předvařovací úpravy, z nichž nejúčinnější jsou chemické čištění pomocí sodnovápenatého, srážení sodíkem nebo fosforečnanem a také metoda katinizace. Všechny kotle uvedeného výkonu jsou proto vybaveny instalacemi pro úpravu kotlové vody a kotelna musí mít deník úpravy vody, do kterého se zaznamenávají výsledky rozborů vody, režimy proplachování kotle a úkony údržby zařízení na úpravu vody.
Jednou z příčin přehřívání kotle je vznik vrstvy vodního kamene na jeho vnitřním povrchu ze solí obsažených v napájecí vodě. Aby se zabránilo přehřátí kotle, jsou pravidelně čištěny tak, aby tloušťka vrstvy vodního kamene na nejteplejších místech povrchu kotle nepřesáhla 0,5 mm.
Důvody hromadění výbušných plynů v kotli jsou porušení provozních režimů tažných zařízení nebo dodávky paliva. Aby se zabránilo hromadění výbušných plynů, je instalováno zařízení pro regulaci tahu, které automaticky zastaví přívod paliva do hořáků při poklesu podtlaku v topeništi kotle nebo za ním.
Častými příčinami výbuchů kotlů v důsledku závad a poruch hlavních komponentů jsou závady na konstrukčních prvcích, snížení jejich mechanické pevnosti při provozu, závady na bezpečnostních zařízeních a měřicích přístrojích.
Kov, ze kterého jsou vyrobeny jednotlivé kotlové články, má speciální požadavky. Orgány Gospromatnadzor vydávají certifikáty pro materiály použité k tomu, stejně jako na opravy kotlů.
Během provozu se mechanická pevnost kotlů snižuje v důsledku koroze jeho stěn a konstrukčních prvků. Aby se zabránilo výbuchu kotle v důsledku vnitřních (skrytých) vad materiálů, ze kterých je vyroben, je při navrhování a výpočtu jeho pevnosti přijat bezpečnostní faktor. Snížení pevnosti kotle v důsledku koroze se bere v úvahu při stanovení přípustného tlaku v něm. Tento tlak (v MPa) je určen vzorcem
S – tloušťka stěny kotle, cm; c – zvýšení tloušťky stěny v důsledku eroze; σ dovolené napětí materiálu stěny; φ je pevnostní koeficient svaru; D je vnitřní průměr kotle, m.
Provozu vadných bezpečnostních zařízení, ochranných zařízení a měřicích přístrojů se brání jejich systematickým sledováním a zkoušením, jejichž termíny jsou uvedeny výše.
Aby bylo možné včas identifikovat možné závady na kotlích a jiných objektech pracujících pod tlakem, podléhají technické kontrole a testování před uvedením do provozu, pravidelně během provozu a neplánovaně.
Technická kontrola prováděná technickým inspektorem Gospromatnadzor za přítomnosti vedoucího kotelny nebo osoby odpovědné za dobrý stav a bezpečný provoz zařízení pracujících pod tlakem umožňuje vnitřní kontrolu ke zjištění stavu vnitřních a vnějších povrchy a vliv prostředí na stěny - minimálně 1x za 4 roky ; hydraulická zkouška s předběžnou vnitřní kontrolou - minimálně jednou za 8 let.
Hydraulické zkoušky objektů pracujících při tlaku ≤ MPa, jakož i při teplotách do 200 °C, se provádí zkušebním tlakem nepřesahujícím 1,5násobek pracovního tlaku, ale ne nižším než 0,2 MPa, a objektů pracujících pod tlakem ≤0,5 MPa, - při zkušebním tlaku pracovníka 1,25 MPa, nejméně však o 0,3 MPa jej překračujícím.
Kotle a další zařízení pracující pod tlakem, která nepodléhají registraci u úřadů Gospromatnadzor, jsou kontrolována osobou odpovědnou za jejich provoz. Provádějí se; vnitřní kontrola a hydraulické zkoušky nově instalovaných nebo přemístěných kotlů, jakož i po jejich opravě svařováním, nýtováním, výměnou potrubí a dalších prvků; hydraulické zkoušky kotlů v provozu nejméně každých 6 let a kotlů, které nejsou k dispozici pro vnitřní kontrolu - po 3 letech; vnitřní revize a hydraulické zkoušky kotlů pracovním tlakem po každém čištění a opravě, minimálně však 1x ročně, kromě výše uvedených oprav, které vyžadují zkušební tlakovou zkoušku.
Výsledky technických zkoušek kotlů registrovaných u orgánů Gospromatatompadzor zaznamenává do pasu kotle inspektor, u neregistrovaných osoba odpovědná za bezpečný provoz.
Kotle musí být instalovány ve speciálních místnostech, které nesousedí s výrobními a jinými budovami. Výjimečně je povoleno jejich umístění v sousedních objektech, pokud jsou odděleny požární stěnou s limitem požární odolnosti minimálně 4 hodiny a nouzové osvětlení.
Parní a horkovodní kotle– zařízení, která mají topeniště na spalování paliva a jsou určena k výrobě páry, respektive horké vody, používaná mimo vlastní kotle; Proces zahřívání probíhá při tlaku nad atmosférickým.
V PMP se pro přípravu páry používají parní kotle, pro přípravu teplé vody kotle a horkovodní kotle různých typů a provedení.
Hlavní příčiny výbuchu parního kotle jsou:
Ztráta vody (prudký pokles hladiny vody v bojleru).
Ztráta vody v kotli vede k:
a) přehřátí kotle ve spalovací části. Stěna kotle se zahřeje nad kritickou teplotu. V tomto případě se mění mechanické vlastnosti kovu, klesá jeho pevnost a pod tlakem páry dochází k profukování stěn, což může mít za následek výbuch.
b) voda vstupující do přehřátých stěn kotle. Aby se zabránilo možnosti poklesu vody pod přípustnou hladinu, musí být kotle vybaveny zařízeními pro automatickou kontrolu horní a dolní mezní hladiny vody, automatické odstavení přívodu paliva do hořáků, dva přímočinné indikátory vody atd.
2. Překročení povoleného tlaku v kotli. Jedná se o porušení stanoveného provozního režimu, poruchu funkce bezpečnostního zařízení. Pro zamezení překročení povoleného tlaku jsou kotle vybaveny manometry a pojistnými ventily.
Tlakoměry kontrolují úřady Gosstandart jednou za 1 rok a jednou za 6 měsíců jsou kontrolovány v podniku kontrolním tlakoměrem.
Tvorba vodního kamene. Nevyhovující vodní režim, tzn. porušení kvality a tvrdosti vody napájející kotel způsobuje usazování kalu a vodního kamene na vnitřní straně.
stěny kotle a je pozorováno přehřívání stěn kotle.
Závady a poruchy hlavních konstrukčních prvků kotle, snížení jejich mechanické pevnosti při provozu, nefunkčnost bezpečnostních zařízení a měřicích přístrojů.
Výbuch plynů ze spalovací komory kotle. Důvod: porušení provozních režimů tažných zařízení nebo dodávky paliva.
Aby byly včas odhaleny případné závady kotlů, podstupují technickou kontrolu, kterou provádějí inspektoři Promatomnadzor za přítomnosti vedoucího kotelny. Vnitřní kontrola se provádí 1x za 4 roky a hydraulické zkoušky 1x za 8 let, zkušební tlak (1,25 - 1,5) P pracovní.
Kotle, které nepodléhají registraci u úřadů Promatomnadzor, jsou kontrolovány osobou odpovědnou za provoz: vnitřní kontrola jednou za 1-2 roky po vyčištění a opravě, hydraulické zkoušky jednou za 6 let.
Údržbu parních kotlů lze svěřit osobám starším 18 let, které prošly zdravotní prohlídkou, proškolily se v příslušném programu a mají osvědčení od kvalifikační komise pro oprávnění k obsluze kotlů. Tito jedinci jsou znovu testováni:
Při přepnutí kotle na jiné palivo;
Při přechodu do jiné společnosti.
44 Příčiny výbuchů lahví a jejich prevence
Potravinářské podniky používají různé plyny určené pro skladování, přepravu a použití stlačených (N 2, O 2, vzduch, sirovodík), zkapalněných (NH 3, SO 2, CO 2, chladiva) a rozpuštěných (acetylenových) plynů. tlak, ve kterém je 30-150 atm. Podniky PMP používají ocelové lahve na acetylen, kyslík, oxid uhličitý, čpavek a hořlavé plyny, natřené určitou barvou v závislosti na plynech, které obsahují.
Důvody výbuchu lahví mohou být společné pro všechny lahve i specifické pro jednotlivé lahve:
Mezi běžné důvody patří:
1. Přítomnost mikrotrhlin a koroze, které snižují pevnost válců.
2. Nárazy nebo pády válců, zejména při vysokých nebo nízkých teplotách, protože v prvním případě se tlak ve válci prudce zvyšuje v důsledku zahřívání plynu v něm obsaženého a ve druhém se kov stává křehkým.
Výbuchu lahví při nárazech a pádech se předchází zvýšením jejich mechanické pevnosti použitím speciálních materiálů a výrobních metod, kontrolou kvality, zajištěním bezpečnostních uzávěrů a opěrných bot, dodržováním přepravních a provozních předpisů. Pro výrobu válců se používají bezešvé trubky z uhlíkové oceli. A pro nízkotlaké lahve (do 3 MPa) je povoleno použití svařovaných lahví.
3. Přeplnění lahví zkapalněným plynem bez ponechání volného normalizovaného objemu asi 10 % z celkového objemu lahve.
4. Vliv vysokých teplot. Vlivem vysokých teplot a slunečního záření dochází k prudkému nárůstu tlaku ve válci, např. při zvýšení teploty z 10 na 50 0 C v čpavkové láhvi se tlak zvýší z 6 atm na 600, dojde k jeho destrukci, protože přípustný tlak čpavkové láhve je 100 atm. Proto je vzdálenost od topných zařízení nejméně 1,0 m, od otevřeného ohně - 5 m.
Tlak ve válci je určen vzorcem: P= *(t 1 -t 2)
α - koeficient tepelné objemové roztažnosti;
β - objemový kompresní poměr;
t 1,t 2 - počáteční a koncová teplota válce, 0 C
5. Nesprávné plnění láhve jiným plynem. Proto, aby se předešlo výbuchům v důsledku nesprávného nebo rychlého odběru plynu, jsou lahve vybaveny ventilem, kterým se plyn plní nebo odebírá. Ventil láhve je chráněn víčkem. Ventily mají různé závity: pro inertní plyny a kyslík mají ventily pravý závit a pro hořlavé ventily - levý závit a pro aceton - svorku. Navíc jsou válce označeny, tzn. malované v různých barvách, dodávané s příslušnými nápisy a pruhy.
Například dusík: barva válce je černá, nápis je dusík, barva nápisu je žlutá, barva pruhu je hnědá; oxid siřičitý: černý válec, nápis síry, bílý nápis, žlutý pruh.
Rychlé nahromadění nebo odebrání plynu z lahví je doprovázeno náhlým zahřátím plynu. Při rychlém odstranění CO 2 se tedy prudce změní ve sníh s teplotou -79 0 C, což vede k omrzlinám. Proto se výběr plynu provádí pomocí reduktoru (dva manometry a pojistný ventil).
6. Dlouhodobé skladování lahví. Teplota ve skladech lahví< 35 0 С.
Konkrétní důvody:
1. Olej se dostává na ventil kyslíkových lahví, protože V důsledku oxidace oleje se může vznítit a explodovat.
2. Přítomnost rzi nebo vodního kamene ve vadné láhvi, jejíž pohyb může způsobit jiskry a akumulovat statickou elektřinu s následným jiskřením, které může způsobit výbuch kyslíku v láhvi;
3.Rychlý odběr plynu z láhve, který může způsobit jiskření v proudu O 2 .
4. Nízká kvalita porézní hmoty acetylenových lahví, rychlý odvod plynu z lahve, který může způsobit odstranění acetonu. Acetylen v běžných lahvích (bez porézní hmoty) exploduje při tlaku větším než 0,1 MPa. Proto se pro snížení nebezpečí výbuchu používají ocelové lahve, plněné porézní hmotou (bukové uhlí) napuštěnou acetonem, pod tlakem 2 MPa.
Standardní válce jsou rozděleny do 5 typů.
soud |
|||
02, H2, CH2, N2 | |||
NH3CI2, fenol |
Vyřazené válce jsou označeny vlnitou značkou: kříž v kruhu o průměru 12 mm. Takové válce se posílají do šrotu.
Na horní kulové části válce je značka, na které je nainstalováno:
obchodní značka výrobce;
Číslo válce;
Hmotnost válce, kg;
Kapacita v l;
Datum výroby (test);
Rok příští zkoušky;
Pracovní zkušební tlak.
Periodická kontrola válců zahrnuje: kontrolu povrchu, kontrolu hmotnosti, kapacity a hydraulické zkoušky. Hydraulické zkoušky se provádějí zkušebním tlakem, který je udržován po dobu 5 minut (s výjimkou acetylenových lahví, kvůli nebezpečí výbuchu).
Hlavními závadami kotlů jsou koroze a destrukce kovových konstrukcí tepelnou únavou, ztráta hustoty valivých spojů, praskliny a praskliny trubek a rozdělovačů v důsledku přehřátí, poruchy zařízení trysek a vedení vzduchu, armatur, přístrojového vybavení a zdiva pecí. . Trubky vodních trubkových kotlů s větší pravděpodobností selžou než jiné prvky, protože jsou vystaveny tvrdším podmínkám. Mezi hlavní typy poškození trubek patří: ztenčení stěn, píštěle, vyboulení, praskliny, praskliny, deformace (průhyby). Ke ztenčování trubek dochází v důsledku procesů koroze a eroze.
Nejčastěji pozorované jsou vysokoteplotní - vanad-sodné a nízkoteplotní - sirné a korozní destrukce vnějších topných ploch.
Plynová koroze je chemická interakce mezi kovem trubek a jinými kovovými konstrukcemi kotle s plynnými nebo pevnými agresivními složkami nacházejícími se ve spalinách. Během procesu plynové koroze se na povrchu kovu vytváří film oxidů železa (a-Fe203), který chrání kov před další destrukcí.
Přítomnost vanadu v palivu podporuje korozi vanadu. Tavením při teplotách v rozmezí 600 - 700°C oxid vanadičný (V205), obsažený v popílku ze zplodin hoření, rozpouští ochranný film oxidů železa, podporuje difúzi kyslíku a povrchu kovu, zintenzivňuje proces koroze.
Přítomnost síranu sodného (Na2S04) s bodem tání 885 °C v produktech spalování podporuje výskyt sulfid-oxidové koroze v důsledku difúze přes film oxidu síry. Zavedení síry do krystalové mřížky zvyšuje oxidační proces a rychlost koroze se několikrát zvyšuje.
K zamezení korozivních účinků sodíku a vanadu se používají speciální přísady do paliva, jejichž základem je MdO (neutralizace vanadu), Si02 a Gr203 (neutralizace sodíku).
Je třeba poznamenat, že ochranný oxidový film může být zničen mechanickým a tepelným namáháním filmu spojeným se změnami teplotního stavu kotle, například při přechodných provozních podmínkách nebo při odstavení kotle z provozu.
Další podmínky pro rozvoj nízkoteplotní sirné koroze. Organické sloučeniny síry se v procesu spalování paliva (v kotlích, plynových turbínách, spalovacích motorech) částečně přeměňují v parní fázi na agresivní kyselinu sírovou, což způsobuje intenzivní korozivní opotřebení výhřevných ploch s relativně nízkou teplotou. Teplota, při které dochází ke kondenzaci par kyseliny sírové na topné ploše, se nazývá rosný bod, který zase závisí na procentuálním obsahu síry v palivu. V tabulce je uvedena závislost teploty rosného bodu na obsahu síry v palivu.
Vliv obsahu síry S, % na teplotu rosného bodu t°C
Když teplota plynu klesne pod rosný bod, tloušťka usazené vrstvy na povrchu trubek se zvětší. Ložiska mají hustou strukturu, bílou nebo světle šedou barvu, jejich velikosti jsou nerovnoměrné - od několika desetin milimetru (0,2/0,4 mm) do 1,5/2 ohmu a zpravidla jsou nahoře pokryty a vrstva sazí a popela o tloušťce 2/4 mm. Vrstva světlých usazenin s lesklým (pocínovaným) povrchem je charakteristickým znakem nízkoteplotní sirné koroze probíhající pod vrstvou kontaminantů bez přístupu kyslíku.
Možnost kondenzace par kyseliny sírové při teplotě rovné teplotě rosného bodu je hlavním důvodem omezení hloubky zpětného získávání tepla z výfukových plynů.
Radikálním prostředkem boje proti nízkoteplotní sirné korozi ocasních ploch kotlů je zvýšení teploty topné plochy.
S přihlédnutím k možnosti vzniku stagnujících zón a nerovnoměrného proudění tepla v průřezech kotle musí být teplota plynu na výstupu z kotle za provozu udržována o 10-15°C nad teplotou rosného bodu.
Nízkoteplotní koroze může být způsobena vstupem vody nebo páry na vnější topné plochy v důsledku porušení těsnosti (praskliny, praskliny, píštěle, netěsnosti valivých spojů) potrubních systémů a rozdělovačů.
Únos topných ploch zplodinami zhoršuje podmínky výměny tepla a snižuje technický a ekonomický výkon kotlových jednotek.
Velké nebezpečí však představuje nerovnoměrné znečištění topných ploch, které je dáno nestejnými průtoky plynu podél přední části. Navíc jsou někdy v určitých oblastech pozorovány úplné posuny mezipotrubních prostorů. Vlivem nerovnoměrnosti usazenin vznikají proudy plynů o vysokých rychlostech (od 10 do 16 m/s), což je zdrojem intenzivní konvekční výměny tepla, vnímané trubicemi omezujícími proudění.
V místech maximální absorpce tepla může nárůst teploty v trubkách dosáhnout 10%. Dlouhodobé vystavení zvýšeným teplotám zvyšuje tepelné namáhání, zhoršuje strukturu materiálu, snižuje jejich pevnostní charakteristiky a v kombinaci s dalšími typy destruktivních vlivů (nízkoteplotní a vysokoteplotní korozní poškození) jsou jednou z hlavních příčin vzniku píštěle, praskliny a praskliny trubic.
Topné plochy podléhají korozní destrukci nejen zvenčí, ale i zevnitř. Při vysoké teplotě kotlové vody se zvyšuje její korozní aktivita, charakter koroze je elektrochemický. Způsobuje ji vzduch rozpuštěný ve vodě, který se ukládá ve formě bublin na vnitřních plochách kolektorů a trubic. Protože koncentrace kyslíku uvnitř bubliny je vyšší než ve vodě, povrch kovu uvnitř bubliny v blízkosti stěny se ukáže jako katoda a v blízkosti stěny vně bubliny - anoda. V důsledku toho je kov zničen podél obvodu bubliny zvenčí. Rychlost koroze se zvyšuje s rostoucím kyslíkem rozpuštěným ve vodě a závisí na vnitřních faktorech - zvýšení koncentrace solí v kotlové vodě a přítomnosti jednotlivých vměstků v kovu, což jsou silné katody. Je to nebezpečné, když je svar anodou.
Při mechanickém odstraňování vodního kamene může dojít ke ztenčení trubek.
Deformace, vyboulení, praskliny a praskliny trubek jsou důsledkem nejen tepelných a destruktivních vlivů zvenčí, ale také přehřátí kovu vlivem usazenin vodního kamene nebo ropných produktů uvnitř trubek.
Nízká tepelná vodivost okují a ropných produktů vede ke zvýšení tepelného odporu proti přenosu tepla, což způsobuje zvýšení teploty kovových trubek. Přehřátí je možné při nesprávném nastavení trubek, které brání volnému úniku vzduchových bublin.
Někdy mohou být poškozené trubky způsobeny neopatrnou údržbou. Vyskytly se případy přehřátí a prasknutí hadic v důsledku vstupu vláken ucpávky do napájecího systému a poté do hadic. Těsnění, které se usadilo v trubkách, může vést k místnímu přehřátí kovu trubky.
Průhyb trubek, který je důsledkem přehřátí, závisí na délce trubek, úhlu sklonu a jejich průřezové ploše.
Ztráta vody ve vodotrubných kotlích má vážné následky - hoření trubek a jiných kovových částí kotle přiléhajících k topeništi, poškození zdiva a armatur, deformace odnímatelných panelů, opláštění, komínů a opláštění.
Nesprávné válcování a neuspokojivé žíhání konců trubek může způsobit vznik trhlin a netěsností podél trubky v místě, kde trubka vstupuje do bubnu nebo sběrače.
Hlavním poškozením bubnů, kolektorů a částí vodotrubných kotlů jsou netěsnosti ve švech, praskliny mezi otvory v potrubí, poškození korozí a deformace. Netěsnosti švů bubnu mohou být důsledkem teplotního namáhání, tlaků vyšších než pracovní tlak, špatné kvality svařování nebo nýtování nebo koroze švu. Stejné důvody, stejně jako obtížné pracovní podmínky s nerovnoměrným ohřevem a vysokými teplotami, pokud dochází k usazování vodního kamene a mezikrystalové korozi, vedou ke vzniku trhlin. Koroze bubnů a sběračů může být nejen rovnoměrná, ale i lokální, tzn. Na některých místech se mohou tvořit jednotlivé hluboké vředy a průchozí píštěle.
Při rovnoměrné korozi se stěna bubnu ztenčuje téměř stejně po celém povrchu. To je nebezpečné z hlediska síly.
Ve sběračích přehříváků je pozorováno erozní poškození způsobené mechanickým působením rychle se pohybujících kapek vlhkosti a jiných částic. Stěny kolektorů a v nich obsažené trubky jsou vystaveny korozivní destrukci a konce rozšířených trubic jsou zničeny především v místě vstupu syté páry.
Poruchy zařízení trysek a vedení vzduchu jsou obvykle spojeny s jejich mechanickým poškozením a opotřebením; zvýšená produktivita vstřikovačů v důsledku zvětšení průtokové plochy způsobené opotřebením stěn otvoru trysky, rozšíření tangenciálních drážek trysek mechanických vstřikovačů, zhoršení kvality rozprašování paliva; deformace částí zařízení vedení vzduchu, zhoršení kvality mísení paliva se vzduchem.
Nejčastějšími poruchami armatur kotlů jsou únik pracovních médií při zavřených ventilech, zničení nebo ztráta průhlednosti skla (slídové pakety), zařízení pro signalizaci vody, zablokování uzamykacích zařízení, selhání hlavních pojistných ventilů při tlaku páry v parním potrubí se zvyšuje.
Velká pozornost je věnována bezpečnému provozu parních kotlů.
V důsledku výměny zastaralých konstrukcí (vertikálně-válcové, tepelné turbíny atd.) se v poslední době prudce snížila nehodovost parních kotlů. Havárie se však zatím nepodařilo zcela odstranit, zejména kvůli ztrátě vody. V některých případech vedly ztráty vody k výbuchům parních kotlů se zničením kotelny a lidskými oběťmi.
V posledních letech v důsledku vybavování parních kotlů o jmenovitém výkonu páry 0,7 t/h a více automaticky pracujícími zvukovými alarmy pro horní a dolní mezní polohy vodních stavů prudce poklesl počet havárií se ztrátami vody na těchto kotlích. K únikům vody docházelo pouze u kotlů, které neměly alarmy nebo byly z důvodu špatné údržby v době havárie poruchové a neaktivní.
V některých případech byly následky havárie zhoršeny nesprávným jednáním personálu údržby, který dobíjel kotel po zjištění úniku vody v rozporu s požadavky „Standardních pokynů pro personál kotelny“ schválených Státním hornictvím SSSR. Technický dozor dne 12.7.1979.
Z analýzy havárií parních kotlů, které nemají nainstalované automatické regulátory výkonu, vyplývá, že k haváriím v důsledku ztráty vody dochází především v důsledku oslabené pozornosti personálu, a to především ve večerních a nočních hodinách. V době od 0 do 8 hodin tak počet nehod dosahuje 50 %, od 8 do 16 hodin - až 20 % a od 16 do 24 hodin - až 30 %.
V důsledku porušení výrobní kázně personálu vzniká asi 80 % havárií v důsledku ztráty vody.
Ztráta vody v parním kotli může nastat nejen vinou personálu, který včas nedoplnil palivo do kotle, ale také v důsledku technických poruch indikačních zařízení vody, proplachovacích a napájecích armatur, napájecích zařízení, nedostatečné produktivity a tlak podávacích zařízení, prasknutí síta, trubky kotle nebo ekonomizéru. Uveďme si pár příkladů.
V tepelné elektrárně došlo vlivem hluboké ztráty vody k havárii kotle TGME-454 o výkonu 500 t/h (tlak v bubnu "16,2 MPa). V tomto případě praskly čtyři sítové roury, píštěle se objevily ve dvou trubkách, celý sítový systém byl deformován s amplitudou až 250 mm (plynotěsné topeniště).
Hmotná škoda při nehodě dosáhla asi 200 tisíc rublů. Šetřením bylo zjištěno, že příčinou havárie byl: provoz kotle s vypnutým automatickým bezpečnostním systémem (přerušení dodávky paliva do kotle při poklesu hladiny vody pod přípustnou úroveň), nesprávné jednání obsluhy kotle v nouzová situace.
V tepelné elektrárně došlo vlivem hluboké ztráty vody k havárii parního kotle TP-35 o výkonu 45 t/h (tlak v bubnu 3,9 MPa). V tomto případě došlo k prasknutí dvou sítových trubek, 40 % sítových trubek bylo zdeformováno. Hmotná škoda při nehodě dosáhla 10 tisíc rublů.
Příčiny havárie: provoz kotle s přívodem plynu k hořákům přes obtokové potrubí, s výjimkou automatického odstavení paliva při ztrátě vody. Obsluha kotle zasahovala do chodu automatického řídicího systému ovlivňováním ovládacího klíče regulačního ventilu přívodu a při havarijně nízké hladině vody ručně uzavírala ventil na přívodu kotlové vody. Kotel zahájil ruční přikládání, čímž byly porušeny požadavky popisu práce a pokynů pro prevenci a odstraňování havárií. Vedoucí směny tepelné elektrárny z důvodu změn provozního režimu kotle nezajistil, aby jeho podřízení dodržovali požadavky výrobních pokynů, a neprovedli opatření k nouzovému zastavení kotle. Mezi personálem údržby a inženýrským personálem byl neuspokojivý stav výrobní kázně, který se projevoval nedodržováním požadavků platných bezpečnostních pravidel a pokynů.
Ve třetím případě v kotelně došlo vlivem hluboké ztráty vody k havárii parního kotle DKVR-2,5/13. V důsledku havárie došlo k poškození clony kotle a potrubí kotle.
Příčiny nehody: řidič nechal kotel v provozu bez dozoru; kotel pracoval s vadnou bezpečnostní automatikou; pracovníci údržby porušili výrobní pokyny.
V kotelně došlo vlivem hluboké ztráty vody k havárii parního kotle DKVR-10/13. V důsledku havárie došlo k poškození clony kotle a kotlových trubek a poškození valivých spojů. Poškozené potrubí bylo také kompletně vyměněno.
Příčiny havárie: nesprávné jednání řidiče, který odvzdušnil kotel bez řádné kontroly nad hladinou vody v horním bubnu kotle; vadný stav automatických bezpečnostních a poplašných systémů pro ztrátu vody z kotle; přijetí směny starším řidičem bez kontroly stavu a automatické bezpečnosti; přijetí do servisu parních kotlů personálu, který neprošel zkouškou ze znalosti aktuálních bezpečnostních pravidel a výrobních pokynů.
Aby se zabránilo ztrátám vody v parních kotlích, je nutné:
neumožňovat obsluhu kotlů osobám, které neabsolvovaly školení v rozsahu příslušného programu a nemají osvědčení kvalifikované komise pro oprávnění k obsluze kotle;
Nedovolte provoz kotlů s vadným indikátorem vody, proplachovacími a napájecími armaturami, jakož i automatickými bezpečnostními systémy, které zajišťují normální provoz kotle z monitorovacího a ovládacího panelu;
Krátkým uvedením do provozu zkontrolujte provozuschopnost všech napájecích čerpadel (u kotlů s provozním tlakem do 2,4 MPa ve lhůtách stanovených výrobním návodem zkontrolujte vodoznaky profouknutím u kotlů s provozním tlakem do 2,4 MPa minimálně 1x za směnu, u kotlů s provozním tlakem od 2,4 do 3,9 MPa - minimálně 1x denně a nad 3,9 MPa - ve lhůtách stanovených pokyny);
Zakažte ponechat kotel během provozu bez neustálého dozoru personálu a zakažte obsluze provádět jakékoli jiné povinnosti, které nejsou uvedeny v návodu.
MDT 614.8.084
Destrukce a průmyslová zranění
při explozích parních kotlů.
Příčiny výbuchů parních kotlů a jejich prevence
GOUVPO "Moskevská státní univerzita služeb"
Moskva
Byla provedena srovnávací analýza teplovodních kotlů používaných v technologických procesech řady podniků služeb. Zejména pro autonomní provozování čistíren a prádelen.
Při výbuchu dochází v látce k fyzikální nebo chemické změně doprovázené okamžitým uvolněním velkého množství energie.
Když parní kotel exploduje, tlak v něm prudce klesne a voda se okamžitě odpaří. Objem této páry bude 700krát větší než objem vody.
Ve všech případech havárií parních kotlů jsou následky:
§ zřícení stavebních konstrukcí;
§ ničení mimo budovy;
Části kotle se rozptýlí na vzdálenost až 300-400 m, což způsobí zničení mimo území podniku.
Při nesprávné obsluze parních kotlů jsou příčiny výbuchů: nedostatečné množství vody, velká vrstva vodního kamene na stěnách, překročení návrhového tlaku.
Pokud není v kotli dostatek vody (voda se ztrácí), dochází k přehřívání stěn, protože se neodvádí teplo horkých plynů určených k ohřevu a odpařování vody.
V důsledku toho se snižuje mechanická pevnost kovu stěn kotle a tvoří se vybouleniny. Při dalším zvyšování tlaku v kotli se na vybouleninách objevují praskliny a kotel exploduje.
Touha doplnit ztracenou vodu v kotli okamžitým dodáním pouze urychluje explozi kotle, protože voda, která dopadá na přehřáté stěny, se okamžitě odpařuje a v kotli vzniká tlak překračující konstrukční tlak.
Usazování vodního kamene na vnitřních stěnách kotle od vody a v důsledku včasného čištění také vede k přehřívání stěn kotle a poklesu jeho pevnosti.
Kromě toho jsou možné výbuchy kvůli defektům v kovu, svařování a nýtových švech; změny ve struktuře kovových stěn během provozu (teplotní změny, chemické účinky vody a páry); porušení pevnosti kovu v důsledku nesprávné technologie výroby kotle.
Aby se předešlo haváriím parních kotlů, jejich instalace, kontrola a provoz musí být prováděny v souladu s pravidly Rostekhnadzor „Pravidla pro konstrukci a bezpečný provoz tlakových nádob“, PB - 10 - 115 - 06. Tato pravidla platí do stacionárních a mobilních parních kotlů a ohřívačů páry, ekonomizérů vody s provozním tlakem nad 0,7 MPa, jakož i do kotlů na ohřev vody s teplotou ohřevu vody nad 115°C.
Jmenovitá tloušťka stěny bubnu se bere minimálně 6 mm, s výjimkou kotlů s výkonem páry nejvýše 0,7 t/h při provozním tlaku nejvýše 5 MPa, u kterých je jmenovitá tloušťka stěny je považována za minimálně 4 mm.
Rýže. 1. Schéma instalace regulačních a měřicích přístrojů na parním kotli:
VUV – nejvyšší hladina vody; NUV – nejnižší hladina vody; 1 – indikace vody s přímou akcí; 2 – teploměr; 3 – termočlánek; 4 – manometr; 5 – pojistný ventil.
Je třeba mít na paměti, že s rostoucí teplotou stěny kotle se snižuje jmenovité dovolené napětí.
Pro výrobu parních kotlů se používá uhlíková nebo legovaná ocel (plechy, trubky).
Na parním kotli jsou instalována zařízení, která indikují hladinu vody v kotli, tlak páry a teplotu vody a páry. Stálá kontrola hladiny vody se provádí minimálně dvěma přímočinnými vodoznaky (viz obr. 1).
Vodoměrné zařízení má ochranné zařízení, které zabrání poškození rozbitím skla.
Kotle jsou také vybaveny zařízením, které automaticky vydává zvukový nebo světelný alarm o maximální hladině vody.
Automatické hladinoměry se konstrukčně dělí na plovákové, elektromagnetické a ionizační.
Ze strany stropu topeniště je ve stěně kotle instalována pojistná zátka z nízkotavitelné slitiny olova a cínu. Při nedostatku vody v kotli přestane horní část kotle (palatinální) chladit a následně se roztaví zátka ohřátá spalinami. Do vzniklého otvoru začne unikat pára a uhasit oheň v topeništi. Výsledný hluk bude také signálem, že se v kotli ztratila voda.
Pro zajištění nepřetržité dodávky vody do kotle jsou instalována dvě čerpadla, z nichž jedno je záložní. Pohon těchto čerpadel musí být z hlediska použité energie oddělený (například jedno s elektrickým pohonem a druhé s parním pohonem).
Teploměry nebo termočlánky pro měření teploty vody jsou instalovány na přívodním potrubí a pro páru - na jejím výstupu z kotle. Tlakoměr sleduje aktuální tlak páry v kotli, přehříváku nebo ekonomizéru. Maximální provozní tlak povolený tímto kotlem je vyznačen na stupnici tlakoměru červenou čarou.
Provoz tlakoměrů se provádí v souladu se stanovenými pravidly a harmonogramem jejich periodické kontroly, při které dochází k jejich zaplombování. Při absenci plomby, poruchách v mechanismu nebo nedodržení termínů kontrol není povoleno používat tlakoměry.
Při překročení provozního tlaku v kotli se aktivuje pojistný ventil. Na kotlích s výkonem nad 100 kg/h jsou instalovány dva pojistné ventily, komunikující s parním prostorem kotle. Jeden z nich je regulační, upozorňující signálem na maximální tlak v kotli a druhý automaticky vypouští přebytečnou páru.
Tabulka 1
Tlak v teplovodních kotlích
Jmenovitý přetlak, MPa |
Tlak na začátku otevírání pojistných ventilů |
|
Regulační ventil |
Pracovní ventil |
|
Od 60 do 140 |
Рр +0,2 MPa |
Рр +0,3 MPa |
Poznámka, Рр – pracovní tlak.
Pojistné ventily jsou určeny k ochraně kotlů před překročením výpočtového tlaku o více než 10 %. Podle konstrukce se pojistné ventily dělí na pružinové, pákové a pulzní. Pojistné ventily na parních kotlích jsou regulovány na tlak nepřekračující hodnoty uvedené v tabulce. 1. Při plném otevření musí pojistný ventil propouštět páru o tlaku 0,7 až 120 MPa.
Parní kotle s komorovým spalováním paliva jsou vybaveny automatickým zařízením, které zastaví přívod paliva do hořáků při poklesu hladiny vody pod přípustnou mez (VŠE) (viz obr. 1). Kotle pracující na plynné palivo mají automatické zařízení, které zastaví přívod plynu do hořáků při poklesu tlaku vzduchu pod přípustnou úroveň.
Před uvedením do provozu je instalovaný parní kotel předložen Rostechnadzoru k registraci. V tomto případě se předkládá technická dokumentace ke kotli, kotelně, osvědčení o kvalitě instalace kotle a laboratorní rozbor vody používané k jeho napájení.
Technická kontrola parního kotle, kterou provádí Rostechnadzor, je zaměřena na zjištění bezpečnosti jeho provozu. Provádí se před uvedením kotle do provozu, periodicky za provozu a před plánovaným termínem (například po opravách nebo uvedení do provozu po konzervaci).
Kontrola kotlů se provádí vnitřní kontrolou a hydraulickými zkouškami. Při kontrole se kontroluje stav stěn kotle, švů, potrubí, pomocných mechanismů a přístrojového vybavení.
Parní kotel, přehřívák, ekonomizér a armatury jsou podrobeny hydraulické zkoušce. Parní kotel je zkoušen pod provozním a zkušebním tlakem (viz tabulka 2).
Tabulka 2
Tlak parního kotle.
Hydraulické zkoušení se provádí vodou o teplotě alespoň 5 °C a udržuje se pod zkušebním tlakem po dobu alespoň 5 minut.
Pokud při této zkoušce nejsou zjištěny netěsnosti, praskliny nebo deformace částí kotle, má se za to, že kotel prošel hydraulickou zkouškou.
Výsledky technické zkoušky se zapisují do pasportu kotle.
Bezpečný provoz parních kotlů je zajištěn opatřeními na ochranu stěn kotle před vodním kamenem: voda se upravuje před vstupem do kotle. Způsob úpravy vody (změkčování) se stanoví po jejím laboratorním rozboru. Změkčení napájecí vody sodnovápenatým roztokem s následným čištěním a filtrací umožňuje oddělení vodního kamene před vstupem vody do kotle. Vodní kámen se do kotle zavádí spolu s vodou. V tomto případě se na stěnách kotle vytvoří film, který zabraňuje usazování vodního kamene. Ten se ukládá na dně a odstraňuje se při foukání a mytí kotle. Magnetická úprava napájecí vody kotle se také provádí jejím průchodem přes střídavé magnetické pole. V důsledku této úpravy se na stěnách kotle neusazuje jako obvykle vrstva vodního kamene, ale tvoří se pouze sypký, snadno smývatelný prášek. Tato voda navíc získává vlastnost rozpouštění dříve vytvořeného vodního kamene na stěnách kotle.
Aby se zabránilo popálení při odstraňování popela a strusky z kotelny, musí pracovníci pracovat v respirátorech, brýlích, plátěných oblecích, kožených botách a rukavicích. Horký popel a struska se plní vodou v bunkrech.
Při práci v plynových potrubích a kotlích je povoleno pouze elektrické osvětlení při napětí nepřesahujícím 12 V.
Pro nutnou evakuaci personálu údržby v případě požáru jsou v kotelnách uspořádány minimálně dva východy ven. Pro včasné uhašení požáru je kotelna vybavena hasicím zařízením.
Kotelna je propojena s hlavními spotřebiči páry telefonem nebo jinou signalizací.
Osvětlení kontrolních a měřicích přístrojů musí být minimálně 50 luxů. Nouzové osvětlení je zajištěno nezávislým napájením.