Руйнування та виробничий травматизм при вибухах парових котлів
Руйнування та виробничий травматизм
при вибухах парових котлів.
Причини вибухів парових котлів та їх запобігання
ГОУВПО «Московський державний університет сервісу»
Проведено порівняльний аналіз водогрійних котлів, що використовуються в технологічних процесах низки підприємств сфери сервісу. Зокрема для автономного забезпечення комбінатів хімічного чищення та пралень.
У процесі вибуху відбувається фізична чи хімічна зміна речовини, що супроводжується миттєвим виділенням великої кількості енергії.
Під час вибуху парового котла у ньому різко знижується тиск, і вода миттєво випаровується. Обсяг, який займає ця пара, буде в 700 разів більший за об'єм води.
У всіх випадках аварій парових казанів наслідки:
§ обвалення конструкцій будівель;
§ руйнування за межами будівель;
Частини котла розлітаються на відстань до 300-400 м, завдаючи руйнувань за територією підприємства.
При неправильній експлуатації парових котлів причинами вибухів є недостатня кількість води, великий шар накипу на стінках, перевищення розрахункового тиску.
При недостатній кількості води в котлі (упущена вода) стінки перегріваються, так як тепло гарячих газів, розраховане на нагрівання і випаровування води, не відводиться.
В результаті механічна міцність металу стінок котла зменшується, і утворюються випучені. При подальшому підвищенні тиску в котлі в місцях випучин з'являються тріщини і котел вибухає.
Прагнення заповнити втрачену воду в котлі шляхом негайної її подачі лише прискорює вибухказана, оскільки вода, потрапляючи на перегріті стінки, миттєво випаровується і в казані виникає тиск, що перевищує розрахунковий.
Відкладення на внутрішніх стінках котла накипу від води та у зв'язку з несвоєчасним його чищенням, також призводить до перегріву стінок котла та зниження його міцності.
Крім того, вибухи можливі через дефекти в металі, зварювальні та заклепувальні шви; змін структури металу стінок під час експлуатації (зміна температури, хімічна дія води та пари); порушення міцності металу за неправильної технології виготовлення котла.
Номінальну товщину стінки барабана приймають не менше 6 мм, за винятком казанів паропродуктивністю не більше 0,7 т/год при робочому тиску не вище 5 МПа, для яких номінальна товщина стінки приймається не менше 4 мм.
Мал. 1. Схема встановлення контрольно-вимірювальних приладів на паровому казані:
ВУВ – найвищий рівень води; НУВ – нижчий рівень води; 1 – водовказівні прилади прямої дії; 2 – термометр; 3 – термопара; 4 – манометр; 5 – запобіжний клапан.
Слід мати на увазі, що зі збільшенням температури стінки котла номінальну допустиму напругу знижують.
Для виготовлення парових котлів застосовують вуглецеву або леговану сталь (аркуші, труби).
На паровому котлі встановлюють прилади, що сигналізують про рівень води в котлі, тиск пари і температуру води і пари, встановлюють на паровому котлі. Постійний контроль рівня води здійснюється не менше ніж двома водовказівними приладами прямої дії (див. рис. 1).
Водовказівний прилад має загороджувальний пристрій, щоб уникнути ураження від розриву скла.
На котлах встановлюють також пристрій, що автоматично подає звукову абосвітлову сигналізацію про граничні рівні води.
Автоматичні рівнеміри конструктивно поділяють на поплавкові, електромагнітні та іонізаційні.
У стінці котла з боку стелі топки встановлюють запобіжну пробку з легкоплавкого свинцево-олов'янистого сплаву. При нестачі води в котлі верхня частина котла (піднебінна) перестає охолоджуватися, і тоді пробка, нагріта топковими газами, розплавляється. У отвір, що утвориться, почне виходити пара і гасити вогонь в топці. Шум, що виник при цьому, з'явиться також сигналом про те, що вода в котлі втрачена.
Для безперебійного забезпечення котла водою встановлюють два насоси, один із яких є резервним. Привід цих насосів повинен бути роздільним за застосовуваною енергією (наприклад, один з електроприводом, а інший – з паровим).
Експлуатація манометрів проводиться відповідно до встановлених правил та графіку їх періодичної перевірки, при якій їх пломбують. За відсутності пломби, несправностей у механізмі, недотримання термінів перевірки манометри застосовувати не допускається.
У разі перевищення робочого тиску в казані в дію вступає запобіжний клапан. На котлах продуктивністю понад 100 кг/год встановлюють два запобіжні клапани, що сполучаються з паровим простором котла. Один із них контрольний, сповіщає сигналом про граничний тиск у казані, а інший автоматично випускає зайву пару.
Тиск у водогрійних котлах
Номінальний надлишковий тиск, МПа
Тиск на початку відкриття запобіжних клапанів
Примітка, Рр – робочий тиск.
Запобіжні клапани проектують на захист казанів від перевищення розрахункового тиску більше 10%. За конструкцією запобіжні клапани поділяють напружинні, важільні та імпульсні. Запобіжні клапани на парових котлах регулюють тиск, що не перевищує величин, наведених у табл. 1. Запобіжний клапан при повному відкритті повинен пропускати пару для тиску від 0,7 до 120 МПа.
Парові котли з камерним спалюванням палива обладнають автоматичним пристроєм, що припиняє подачу палива до пальників при зниженні рівня води нижче за допустиму межу (НУВ) (див. рис. 1). Котли, що працюють на газоподібному паливі, мають автоматичний пристрій, що припиняє подачу газу в пальники при падінні тиску повітря нижче допустимого.
Змонтований паровий котел до пуску в експлуатацію пред'являють Ростехнагляду для реєстрації. При цьому пред'являється технічна документація на котел, котельне приміщення, акт про якість монтажу котла та лабораторний аналіз води, що застосовується для його живлення.
Технічний огляд парового котла, який виконує Ростехнагляд, має на меті встановити безпеку його експлуатації. Проводиться воно до пуску котла в експлуатацію, періодично в процесі роботи та достроково (наприклад, після ремонту або пуску в роботу після консервації).
Огляд котлів проводять шляхом їх внутрішнього огляду та гідравлічного випробування. Під час огляду перевіряється стан стінок котла, швів, труб, допоміжних механізмів та контрольно-вимірювальних приладів.
Тиск парового казана.
1,5Р, але не менше 2 МПа
1,25Р, але не менше р+3 МПа
Гідравлічне випробування проводиться водою з температурою не нижче 5°З витримкою під пробним тиском не менше 5 хв.
Якщо при цьому випробуванні не буде виявлено течі, розривів та деформацій частин котла, вважається, що котел витримав гідравлічне випробування.
Результатитехнічний огляд записуються в паспорт котла.
Безпека експлуатації парових котлів забезпечується заходами щодо захисту стінок котла від накипу: воду до надходження в котел обробляють. Спосіб обробки води (пом'якшення) встановлюють після лабораторного аналізу. Пом'якшення поживної води содово-вапняним розчином з подальшим очищенням і фільтрацією дозволяє відокремити накип до надходження води в котел. Антинакіпін вводять у котел разом із водою. При цьому на стінках котла утворюється плівка, що перешкоджає відкладенню накипу. Остання осідає на дні і видаляється при продуванні та промиванні котла. Практикується також магнітна обробка живильної котел води шляхом пропускання її крізь магнітні поля, що чергуються. В результаті цієї обробки на стінках котла шар накипу, як завжди, не відкладається, а утворюється лише пухкий порошок, що легко змивається. Крім того, ця вода набуває властивість розчиняти накип, що раніше утворився, на стінках котла.
Щоб уникнути опіків при видаленні золи та шлаків з котельні, робітники повинні працювати в респіраторах, окулярах, брезентових костюмах, шкіряних чоботях, рукавицях. Гарячу золу та шлак заливають водою у бункерах.
При роботі в газоходах та котлах освітлення допускається лише електричне при напрузі струму не вище 12 ст.
Для необхідної евакуації обслуговуючого персоналу у разі виникнення пожежі в котельних приміщеннях влаштовують щонайменше двох виходів назовні. Для своєчасного гасіння пожежі котельня обладнується засобами пожежогасіння.
Освітленість контрольно-вимірювальних приладів має бути не менше 50 лк. Аварійне освітлення влаштовують із самостійним джерелом живлення електроенергією.
Дотримання вимог безпечної експлуатації паровихкотлів дає можливість зберегти людські та матеріальні ресурси.