Разрушения и производственный травматизм при взрывах паровых котлов. Причины взрывов паровых котлов и их предотвращение

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУВПО «Московский государственный университет сервиса»

Разрушения и производственный травматизм при взрывах паровых котлов. Причины взрывов паровых котлов и их предотвращение

Шилов А.М.

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;

§ тяжелые и смертельные несчастные случаи.

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.

котел авария безопасный эксплуатация

Рис. 1 Схема установки контрольно-измерительных приборов на паровом котле: ВУВ - высший уровень воды; НУВ - низший уровень воды; 1 - водоуказательные приборы прямого действия; 2 - термометр; 3 - термопара; 4 - манометр; 5 - предохранительный клапан

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

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

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

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

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

Автоматические уровнемеры конструктивно подразделяют на поплавковые, электромагнитные и ионизационные.

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

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

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

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

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

Таблица 1

Давление в водогрейных котлах

Примечание, Рр - рабочее давление

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

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

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

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

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

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

Таблица 2

Давление парового котла

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

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

Результаты технического освидетельствования записываются в паспорт котла.

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

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

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

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

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

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

Соблюдение требований безопасной эксплуатации паровых котлов дает возможность сохранить людские и материальные ресурсы.

Размещено на Allbest.ru