ВОЗМОЖНЫЕ АВАРИЙНЫЕ СИТУАЦИИ

К аварийным ситуациям, вызывающим на­рушение нормального режима работы кот­лов, при которых, согласно требованиям Правил устройства и безопасной эксплуата­ции паровых и водогрейных котлов, они дол­жны быть немедленно остановлены действи­ем автоматики или дежурным персоналом, относятся:

Обнаружение неисправности предохрани­тельного клапана;

Если давление в барабане котла поднялось выше разрешенного на 10% и продолжа­ет расти;

Снижение уровня воды ниже низшего до­пустимого уровня, в этом случае подпит­ка котла водой категорически запрещена;

Повышение уровня воды выше высшего допустимого уровня;

Прекращение действия всех питательных насосов;

Прекращение действия всех указателей уровня воды прямого действия;

Если в основных элементах котла (бара­бане, коллекторе, камере, пароводопе репускных и водоопускных трубах, па­ровых и питательных трубопроводах, жаровой трубе, огневой коробке, кожу­хе топки, трубной решетке, внешнем се­параторе, арматуре) будут обнаружены трещины, выпучины, пропуски в их свар­ных швах, обрыв анкерного болта или связи;

Недопустимое повышение или понижение давления в тракте прямоточного котла до встроенных задвижек;

Погасание факелов в топке при камерном сжигании топлива;

Снижение расхода воды через водогрей­ный котел ниже минимального допусти­мого значения;

Снижение давления воды в тракте водо­грейного котла ниже допустимого;

Повышение температуры воды на выхо­де из водогрейного котла до значения на 20°С ниже температуры насыщения, со­ответствующей рабочему давлению воды в выходном коллекторе котла;

Неисправности автоматики безопасности или аварийной сигнализации, включая ис­чезновение напряжения на этих устрой­ствах;

Возникновение в котельной пожара, угро­жающего обслуживающему персоналу или котлу;

Появление неплотностей в обмуровке, в местах установки предохранительно-взрывных клапанов и газоходах;

Прекращение подачи электроэнергии или исчезновение напряжения на устройствах дистанционного, автоматического управ­ления и средствах измерения;

Неисправности КИП, средств автомати­зации и сигнализации;

Выход из строя предохранительных бло­кировочных устройств;

Неисправности горелок, в том числе ог-непреградителей;

Появление загазованности, обнаружение утечек газа на газовом оборудовании и внутренних газопроводах;

Взрыв в топочном пространстве, взрыв или загорании горючих отложений в га­зоходах;

Аварии в газовом хозяйстве.

ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ АВАРИЙ И ОТКАЗОВ В РАБОТЕ КОТЕЛЬНЫХ

Наиболее серьезными последствиями ава­рии являются взрывы при нарушении плот­ности котла по причинам несоблюдения ре­жимов работы и правил эксплуатации, а так­же взрывы, связанные с загазованностью топ­ки при неправильном ее обслуживании и сжи­гании топлива.

В топке и газоходах хлопки и взрывы про­исходят, когда концентрация газа в воздухе находится в диапазоне пределов взрываемос-ти и создается взрывоопасная газовоздушная смесь.

В котельной, работающей на твердом виде топлива, при слоевом сжигании топлива в топке и газоходах горючие газы в большом количестве выделяются из свежего топлива, если при кратковременной остановке котла его забрасывают на оставшееся несгоревшее топливо, а не удаляют из топки.

Причинами образования взрывоопасной газовоздушной смеси в топках и газоходах газифицированной котельной могут явиться неправильные действия персонала при эксп­луатации котлов, неисправность запорных устройств перед горелками и включение их при неисправной или отключенной автома­тике контроля пламени, отсутствие уст­ройств контроля герметичности запорных органов горелок.

При сжигании жидкого топлива пожары и взрывы в топке и газоходах возникают в слу­чае некачественного его распыления форсун­ками, что приводит к вытеканию мазута в амбразуру и на стенки топки. При плохом смешении мазута с воздухом и неполном его горении происходит повышенный вынос в газоходы сажи. В случае возгораний отложе­ний и сажи повышается температура газов, уменьшается тяга, значительно разогревает­ся обшивка, а иногда выбивается пламя.

Причиной аварии может явиться неудов­летворительный водный режим котлов. В результате чего образуются отложения на­кипи, вызывающей повышение температуры металла труб и их пережог. Скопление наки­пи и шлама могут также привести к наруше­нию циркуляции воды. Причинами повреж­дений и аварий могут являться заводской брак в котле, плохое качество материала, из ко­торого изготовлены отдельные узлы котла, а также неудовлетворительное состояние оборудования из-за некачественного монта­жа или ремонта.

В таблице 1 приводятся типичные случаи аварий и неполадок в работе котельных и указываются их причины и возможные по­следствия.

Таблица 1

Типичные случаи аварий и отказов в работе котельных, их причины и возможные последствия

Неисправность

Возможные последствия

Пожар в помещении котельной

Несоблюдение требований произ­водственной инструкции и правил пожарной безопасности. Воспламенение легко воспламе­няющихся материалов и веществ. Неполадки в работе оборудования котлоагрегатов. Неисправность автоматики безопасности котла. Неисправность электрооборудова­ния

Несчастные случаи и гибель людей. Материальный ущерб

Неисправность				Возможные последствия
Упуск воды в барабане котла	Нарушения производственных и должностных инструкций. Низкая трудовая дисциплина рабо­чих. Техническая неисправность пита­тельной и продувочной арматуры. Неисправность насосов, сигналь­ных устройств. Утечки воды из котла из-за непол­ного закрытия вентиля при про­дувке котла			Деформация барабана котла, образование тре­щин и свищей. Взрыв котла в результате резкого повышения давления пара при подпитке котла после упуска воды
Превышение допусти­мого уровня воды в барабане котла	Неисправность водоуказательных приборов. Повреждение питательной арматуры и регулирующих клапанов. Неисправность сигнализаторов предельных уровней воды. Вспенивание котловой воды			Гидравлический удар при попадании воды в паро­провод. Разрушение паропровода или прокладок во флан­цевых соединениях
Повышение давления в водогрейных котлах	Остановка насосов и прекращение циркуляции. Несрабатывание предохранитель­ных устройств. Закрытие общей задвижки на водяной линии котельной			Выпуклости и разрыв труб поверхностей нагрева
Повышение давления в паровых котлах	Прекращение расхода пара. Несрабатывание предохранитель­ных устройств. Чрезмерная форсировка котла			Разрыв паропроводов, труб, поверхностей нагрева, барабана
Вспенивание котловой воды	Неудовлетворительное качество питательной воды. Резкое увеличение расхода пара и снижение давления в котле. Превышение щелочности котловой Подача в большом количестве в котел химических реагентов			Заброс воды в паропро­вод, возможность упуска воды в барабане котла. Пропуск пара в арматуре. Гидравлические удары в паропроводе. Пробивание прокладок во фланцевых соединениях
Неисправность			Возможные последствия
Внезапное прекращение горения и взрывы газовой смеси в камерах сгорания и газоходах газифицированных		Неправильные действия персонала при ручном розжиге горелок и регулировании их тепловой мощности и неисправной автоматике котла. Отрыв (проскок) факела пламени горелки и повторное включение горелок без предварительной вентиляции топок и газоходов. Резкое падение давления газа перед горелками в связи с неполадками в работе оборудования ГРП (ГРУ). Неполадки тягодутьевого устройства агрегата	Срабатывание предохра­нительно-взрывного клапана. Выбрасывание пламени из смотрового отверстия топки. Разрушение обмуровки котлоагрегата и строи­тельных конструкций котельной. Травмы у обслуживающе­го персонала и гибель людей
Неисправность водоуказательных приборов		Неправильно продуты водоуказа-тельные стекла. Засорились каналы водоуказатель­ного стекла, кранов.	Неправильное показание уровня. Все стекло прибора заполняется водой. Уровень воды в стекле неподвижен или постепенно повышается.
Неисправны предохранительные		Износ клапана и седла. Перекос и неплотности клапана. Попадание постороннего предмета под клапан	Пропуск пара из клапана при нормальном давлении в котле
Предохранительный клапан не срабатывает		Клапан прикипел к седлу. Неправильная регулировка	Преждевременное открытие предохрани­тельного клапана или его несрабатывание
Неисправность пружинного манометра		Деформация латунной трубки вследствие попадания в нее пара. Имеются механические поврежде­ния. Неплотность в резьбовых соединениях. Манометр подсоединен к котлу без сифонной трубки	Стрелка не устанавлива­ется на «нуль». Стрелка сбита с оси или заскочила за штифт. Пропуск пара или воды в резьбовых соединениях. Манометр показывает неправильное давление
Неисправности в работе центробежного насоса		Изношены элементы насоса. Неплотности в сальниках. Слишком горячая вода. Пальцы на полумуфтах и шпонка, соединяющая вал насоса с рабочим колесом, пришли в негодность, слишком затянуты сальники. Плохая центровка валов.	Недостаточная производительность и напор насоса. Вибрация
Неисправность			Возможные последствия
Неисправности в работе поршневого		Подсос воздуха через неплотности во фланцах, в сальниках штока. Закрыта задвижка на всасывающем трубопроводе, высокая температу­ра воды в питательном баке. Неисправность и износ клапанов. Износ поршневых колец. Не полностью открыта задвижка на всасывающем или нагнетательном трубопроводе	Уменьшается производи­тельность и напор насоса
Неисправности в работе тягодутьевых установок		Увеличенный зазор в уплотнении на входе потока в рабочее колесо. Износ лопаток рабочего колеса. Загрязнены подшипник и смазка. Применены несоответствующие смазочные материалы. Пониженный уровень масла. Неправильная центровка валов вентилятора (дымососа) и электродвигателя. Ослабление фундаментных болтов или крепления подшипников. Недостаточная мощность электродвигателя. Обрыв одной из фаз электродвигателя. Засорение каналов воздушного охлаждения. Подгорание контактных колец	Снижение напора и производительности. Перегрев подшипников. Шум и вибрация вентилятора (дымососа). Перегрузка, чрезмерное нагревание электродвигателя
Загорание сажи		Неполное сгорание топлива. Несоблюдение требований очистки дымоходов	Повышение температуры уходящих газов. Уменьшение тяги. Значительный разогрев и повреждение дымоходов
Загазованность и взрывы газовоздуш­ной смеси в помещении котельной		Утечка газа через неплотности в соединениях газопроводов и в запорной арматуре. Разрыв внутрикотельного газопровода. Неисправность приточно-вытяжной вентиляции при загазованности помещения котельной	Повреждение основного и вспомогательного обору­дования котельной. Разрушение конструкции здания котельной. Материальный ущерб и вынужденный простой оборудования котельной. Травмы у обслуживающе­го персонала и гибель людей.

ПОРЯДОК ОПОВЕЩЕНИЯ В СЛУЧАЯХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

Владельцы котлов, зарегистрированных в органах Госпромнадзора, о каждой аварии, смертельном, тяжелом или групповом несча­стном случае обязаны немедленно уведомить территориальный орган технадзора и другие государственные учреждения в соответствии с положением о порядке технического рас­следования причин аварий и инцидентов на опасных производственных объектах.

Дежурный персонал, обслуживающий котельные установки, при каждом отказе в работе оборудования, аварии, несчаст­ном случае и при пожаре или угрозе пожа­ра обязан:

Немедленно уведомить ответственного за исправное состояние и безопасную экс­плуатацию котлов (начальника котель­ной);

Оповестить всех должностных лиц со­гласно заранее составленному списку;

До прибытия комиссии по расследованию обстоятельств и причин аварии или не­счастного случая обеспечить сохран­ность всей обстановки аварии (несчаст­ного случая), если это не представляет опасности для жизни и здоровья людей и не вызывает дальнейшего развития ава­рии или аварийной ситуации;

Составить объяснительную записку, ко­торая будет являться первичным доку­ментом предварительного расследования причин аварии.

ОБЩИЕ МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ АВАРИЙНОЙ ОБСТАНОВКЕ КОТЛОВ, РАБОТАЮЩИХ НА ТВЕРДОМ, ЖИДКОМ И ГАЗООБРАЗНОМ ТОПЛИВЕ

При ликвидации аварий, связанных с экст­ренной остановкой котлов, обслуживающий персонал должен уметь быстро оценивать сложившуюся аварийную ситуацию, сохра­нять спокойствие и уверенно действовать на любых стадиях развития аварий.

При аварийной остановке котлов необхо­димо соблюдать следующие меры безопас­ности.

При работе котельной на твердом виде топлива горящее топливо из топки остано­вившегося котла следует удалить. В исклю­чительных случаях, при невозможности бы­строго удаления топлива из топки, горящее топливо можно заливать водой. При этом особое внимание машинист (кочегар) должен обратить на то, чтобы струя воды не попала на стенки топки котла и обмуровку. Зали­вать выгребаемый шлак можно только с при­менением брансбойта с расстояния, обеспе­чивающего безопасность персонала при за­ливке (не менее 2-3 м).

Запрещается не только "приглушать" пла­мя топливом, но и прекращать подачу возду­ха при удалении топлива. Если это указание не будет выполнено, то это приведет к выб­расыванию пламени из топки скопившимися в ней газами и травмированию обслуживаю­щего персонала.

На дверцах топки должны быть надеты запоры, исключающие возможность выбра­сывания газов и пламени из топки и задымле­ния помещения котельной.

При работе котельной на жидком топли­ве немедленно перекрывается подача топли­ва в форсунку или воздуха при установке форсунки воздушного распыления. Если по­зволяет конструкция, форсунка извлекается из топки. Отключается кран на упуске тру­бопровода к форсунке аварийного котла, об­щий кран внутрикотельного трубопровода.

При работе котельной на газообразном топливе закрывается запорный орган на вво­де газопровода перед котельной или предох­ранительно-запорный клапан и запорный орган перед аварийным котлом для отклю­чения его от общего газопровода.

При этом вначале быстро перекрывается подача газа, потом воздуха, и затем откры­вается кран на газопроводе свечи безопасно­сти.

Эксплуатация газового оборудования с отключенными контрольно-измерительными приборами, блокировками и сигнализацией, предусмотренными проектом, запрещается.

ОПАСНЫЕ ДЕЙСТВИЯ ОБСЛУЖИВАЮЩЕГО ПЕРСОНАЛА КОТЕЛЬНОЙ, ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

Во избежание возможных аварий и отказов в процессе эксплуатации котельного обору­дования оператору (кочегару) запрещается:

Заклинивать предохранительные клапаны или дополнительно нагружать их;

Выполнять на котлах, которые находят­ся под давлением, ремонтные работы (смазывать подшипники, набивать и под­тягивать сальники, болты фланцевых со­единений);

Открывать и закрывать арматуру удара­ми молотка или других предметов, а так­же при помощи удлиненных рычагов;

Допускать, чтобы уровень воды в паро­вом котле опускался ниже допустимого низшего уровня или поднимался выше до­пустимого высшего уровня;

Допускать переход стрелки за красную черту, указанную на манометре;

Производить продувку котла при неисп­равной продувочной арматуре;

Обдувать котел от сажи, продувать его без использования рукавиц и защитных очков;

Пользоваться открытым огнем для отыс­кания мест утечки газа;

Включать и отключать электрические приборы при наличии запаха газа в поме­щении котельной;

Включать и выключать электродвигате­ли насосов и дымососов без электроза­щитных перчаток и при отсутствии за­земления электрооборудования;

Применять в дымоходах и котлах элект­ролампы с напряжением более 12 В;

Загромождать котельную посторонними предметами;

Выполнять во время дежурства какие-либо другие обязанности, не предус­мотренные производственной инструк­цией;

Оставлять котел без постоянного наблю­дения как во время работы котла, так и после его остановки до снижения давле­ния в нем до атмосферного;

Допускать посторонних лиц, не имеющих отношения к эксплуатации котлов и обо­рудования котельной.

Сооружение котельных установок требует больших капитальных затрат. Надежность и удобство их эксплуатации часто имеет решающее значение для экономичности установки. Таким образом, весьма существенным фактором становится обучение обслуживающего персонала, поскольку нарушение нескольких установленных практических правил может привести к катастрофе. Наиболее распространенными причинами аварий котлов являются: взрыв топлива, понижение уровня воды, недостатки водоподготовки, загрязнение котловой воды, нарушение технологии продувки, несоблюдение регламента разогрева, механическое повреждение труб, сверхнормативное форсирование, хранение в неподходящих условиях, понижение давления до вакуума.

Взрыв топлива
Взрыв в топке - одна из опаснейших ситуаций при эксплуатации котлов. Причиной большинства взрывов является «перенасыщение топливом» горючей смеси или недостаточная очистка топки. Перенасыщение горючей смеси происходит в том случае, когда в топке накапливается несгоревшее топливо. В зависимости от средств регулирования горелок это может случиться в силу ряда причин, в том числе из-за сбоя регуляторов, колебаний давления топливоподачи, повреждения оборудования.

Многие случаи взрывов в топке имели место после перебоев в работе горелок. Например, если засоряется топливная форсунка, некачественное распыливание вызывает нестабильность горения или отрыв пламени. При последующем впрыскивании топлива для возобновления горения в топке повышается концентрация паров топлива. Накопление несгоревшего топлива может произойти и в том случае, если горелка долгое время работает при некачественном распыливании.

Повторное зажигание горелки после перебоя может воспламенить взрывоопасную смесь.

Таким образом, вспышка несгоревшего топлива становится причиной взрыва. Этого можно избежать, соблюдая следующее простое правило: никогда не впрыскивать топливо в темную загазованную топку. Вместо этого необходимо отключить вручную все горелки и тщательно продуть топку воздухом. После того как это сделано и устранены неисправности с зажиганием, можно снова включить горелки.

Понижение уровня воды
При температуре свыше 427°C структура углеродистой стали изменяется - теряется ее прочность. Поскольку рабочая температура топки превышает 982°C, охлаждение котла водой в его трубах является тем фактором, который предупреждает аварию. При длительной работе котла с недостатком воды стальные трубы могут в буквальном смысле расплавиться, наподобие сгоревших свечек.

Чтобы уменьшить вероятность аварий по этой причине, необходимо предусматривать отключение котла при снижении уровня воды. Для этого могут использоваться датчики уровня воды прямого действия или поплавкового типа. При этом критическим звеном в системе является байпас пускового устройства, который обычно служит для проверки этого устройства. Байпас позволяет обслуживающему персоналу продувать засорившиеся секции, очищать их от шлама и накипи и имитировать аварийную ситуацию для проверки контура отсечки, не прерывая работу котла.

Недостатки водоподготовки
В процессе водоподготовки из воды удаляются ионы жесткости. Причиной образования накипи обычно является кальциевая или магниевая жесткость воды. Нарастание накипи в трубах может привести к их повреждению из-за перегрева. Тепло от труб котла отводится потоком протекающей воды, а накипь в трубах представляет собой слой теплоизоляции, который ухудшает теплообмен. Если это длится достаточно долго, результатом может явиться местное прогорание труб.

Для предотвращения образования накипи содержание солей жесткости в котловой воде должно находиться в допустимых пределах. Требования к водоподготовке ужесточаются при повышении рабочей температуры и давления котельной установки.

Для котлов низкого давления обычно используются ионообменные установки, понижающие кальциевую и магниевую жесткость. Для режимов с высоким давлением и температурой, характерных для котлов паротурбинных установок, необходима полная деминерализация воды, включающая удаление всех прочих примесей, например, силикатов. Если не удалять соединения кремния, они, испаряясь, смешиваются с водяным паром и могут образовывать осадок на оборудовании, например, на лопатках турбин.

Водоподготовка для котлов включает также обработку химреактивами. Эти реактивы связывают взвешенные частицы загрязнений и преобразуют их в шлам, который не образует осадка на поверхности и может быть удален при промывке котлов. Качество воды очень важно для продления срока службы котла. Недостаточная водоподготовка - это «разрушительная сила» для котла.

Загрязнение воды
Загрязнение воды котельных установок, представляющей собой смесь подпитки и обратного конденсата, - очень сложный вопрос. Этой проблеме и ее последствиям посвящены целые тома. Обычно в состав загрязнений входят кислород, смесь металлов и химикатов, масла и смолы.

Растворенный в воде кислород является постоянной угрозой целостности труб. Обычно котельная установка имеет нагреватель-деаэратор для удаления кислорода из подпиточной воды. В котельных установках с рабочим давлением до 7000 кПа в резервуар деаэратора обычно добавляют поглотитель кислорода - сульфит натрия. Он удаляет свободный кислород.

Язвенная кислородная коррозия - один из наиболее опасных видов кислородной коррозии. Язва - это концентрированная коррозия на очень маленьком участке поверхности. Сквозная ржавчина на трубе может образоваться даже при небольшом распространении коррозии в целом. Из-за быстрых катастрофических последствий кислородной коррозии необходимо регулярно проверять работу деаэраторов и поглотителей кислорода и контролировать качество воды.

Своевременно необнаруженное загрязнение возвратного конденсата - это еще одна причина загрязнения котловой воды. Состав загрязнений может быть различным: от таких металлов, как медь и железо, до масел и производственных химикатов. Металлы, попадающие в воду, - это конструктивные материалы оборудования и конденсатопроводов, а масла и производственные химикаты попадают из-за дефектов производственного оборудования или коррозионных утечек в теплообменниках, насосах, сальниковых уплотнениях и др.

Наибольший риск загрязнения воды связан с возможностью аварий технологического оборудования, из-за которых в котловую воду могут попасть в большом количестве опасные химикаты. Поэтому бережная эксплуатация котельной установки должна предусматривать постоянный мониторинг качества возвратного конденсата.

Попадание в воду ионообменных смол также может вызвать серьезное загрязнение котла. Это случается при повреждении внутренних трубопроводов или вспомогательной обвязки ионообменной установки. Очень дешевый и эффективный способ предотвращения этих явлений - установка смолоуловителей на всех коммуникациях ионообменной установки. Смолоуловители не только защищают котел, но и предотвращают в случае аварии потери ценного материала - ионообменных смол.

Загрязнение котловой воды может протекать как постепенное ухудшение или как мгновенная авария. Постоянное и качественное обслуживание позволит существенно снизить возможность неприятностей того и другого типа. Постоянный мониторинг качества котловой и подпиточной воды позволяет не только накапливать статистические данные, но и своевременно предупреждать об опасном уровне загрязнений.

Несоблюдение технологии продувки
Концентрация взвешенных твердых примесей в котловой воде уменьшается при постоянной продувке системы и периодической промывке поддонов. Максимально допустимые концентрации примесей согласно нормам Американской ассоциации производителей котлов (AMBA) приведены в таблице. Превышение концентрации или иные загрязнения котловой воды создают такие проблемы, как нестабильность уровня воды в барабане или вспенивание. Эти явления могут стать причиной ложного срабатывания аварийной сигнализации уровня воды, уноса капельной влаги паром, загрязнения пароперегревателей.

Правильно спроектированная система продувки осуществляет мониторинг состояния котловой воды и поддерживает такую интенсивность продувки, которая обеспечивает допустимую концентрацию примесей. Периодическая промывка поддонов и грязевиков необходима для предотвращения накопления шлама. Продолжительная продувка секций, образующих экраны топки, может привести к их повреждению из-за перегрева, вызванного изменением естественной циркуляции воды. Вместо этого рекомендуется открывать вентили продувки этих секций всякий раз при отключении котла, до того как давление в системе упадет до атмосферного.

Нарушение регламента разогрева
Отступление от правил разогрева относится к числу сильнейших испытаний, которым подвергается паровой котел. Во время процедур пуска и остановки все оборудование испытывает серьезные нагрузки, поэтому здесь требуется более строгое соблюдение правил эксплуатации, чем при постоянной работе в расчетном режиме. Корректный регламент и поэтапное прохождение пусковых операций способствуют продлению срока службы оборудования и уменьшают вероятность аварии.

В конструкции типового котла используются различные материалы: сталь большой толщины для барабана, более тонкая - для труб, огнеупорные и теплоизоляционные материалы, массивные чугунные элементы. Скорость прогрева и охлаждения всех этих материалов различна. Ситуация осложняется, если материал подвергается в одно и то же время воздействию различных температур. Например, паровой барабан при нормальном уровне воды в нижней части контактирует с водой, а в верхней части сначала с воздухом, а затем с паром. При холодном старте вода нагревается очень быстро, так что нижняя часть барабана подвергается тепловому расширению раньше, чем верхняя часть, не соприкасающаяся с водой. Следовательно, нижняя часть барабана становится длиннее верхней, что приводит к его деформации. При серьезной деформации это явление называют «горбатый барабан», следствием его является образование трещин на трубах между паровым и шламовым барабанами.

Механическое повреждение труб
Если посмотреть на котел в процессе сборки, можно заметить, что одинаковых элементов практически нет. В особенности это относится к трубам, составляющим экраны топки и секции конвективного нагрева. Повреждение единственной трубы ценой в несколько сот долларов может привести к аварийной остановке котлоагрегата миллионной стоимости.

Учитывая, что трубы промышленных котлов могут иметь толщину стенки 3 или 2 мм, становится ясно, как легко можно их повредить. Наиболее распространенные причины механического повреждения труб следующие:

Удар острым предметом при изготовлении или сборке.

Некорректная направленность продувки для удаления сажи (используется обдув топочных экранов паром для удаления с поверхности сажи, копоти, золы).

Использование для сдува копоти влажного пара, что может вызвать коррозию труб.

При проектировании новых котлов наибольшим «камнем преткновения» является попытка увеличить толщину стенки труб. Это связано с увеличением стоимости, однако, дает запас по надежности на механические повреждения. Кроме того, при изгибе труб толщина стенки уменьшается, при первоначально малой толщине на сгибе она может стать меньше допускаемой стандартом.

Опасность форсированного режима
Для многих производств увеличение выпуска продукции и оборота повышает рентабельность. Эта стратегия побуждает к эксплуатации всего оборудования на максимум производительности.

Эксплуатация котлов на режимах выше максимально допустимой продолжительной нагрузки (MCR) долгое время была предметом дискуссий. В течение многих лет изготовители котлов рекомендовали для своего оборудования длительность пиковых нагрузок 110% MCR от 2 до 4 часов. При этом часто возникал вопрос: «Если котел может работать с нагрузкой 110% MCR в течение 4 часов, почему он не может так работать постоянно?» Ответить на этот вопрос не так просто.

Резервы надежности и безопасности вспомогательного оборудования котельной установки отнесены к определенной гарантированной нагрузке этих устройств. Эти резервы включают увеличение производительности и статического давления вентиляторов и насосов, расширенные возможности систем телеметрии и автоматики и т. п. Конструкторы паровых котлов должны иметь уверенность в том, что их возможности не ограничивает ни один из элементов вспомогательного оборудования. Обычно проектирование вспомогательных систем «с запасом» позволяет эксплуатировать котел при пиковых нагрузках более 110% MCR. При отсутствии ограничений со стороны вспомогательного оборудования интенсификация производства заставляет форсировать котлы (иногда очень сильно) в течение длительного времени.

Из-за физических ограничений в конструкции котла (размера топки и паропроводов) могут внезапно возникнуть серьезные проблемы, связанные с уменьшением теплоотдачи и падением давления пара, что снижает рабочую мощность котла. Есть и другие, не столь очевидные физические ограничения. Эти ограничения являются причиной ряда проблем, которые ассоциируются со значительным перегревом котла:

Разрушение материала труб, обмуровки, газоходов от кратковременного или длительного перегрева.

Эрозия труб, экранов, газоходов, золоочистителей.

Коррозия стенок топки и труб пароперегревателей.

Унос паром капельной влаги и твердых взвешенных частиц, становящихся причиной повреждения пароперегревателей, лопаток турбин и другого технологического оборудования.

Возникновение проблем, связанных с перегревом котла, существенно зависит от типа используемого топлива. Проблемы эрозии обычно ассоциируются с твердым топливом: уголь, дрова, торф, горючие отходы производства и т. п., при сгорании которых образуется зола и шлаки. Независимо от вида топлива форсирование котла означает увеличение объема и скорости дымовых газов с соответственным увеличением (в квадратичной пропорции) давления набегающего потока газов, что оказывает влияние на процесс эрозии. Кроме того, могут возникать вихревые эффекты в хвостовых газоходах котла, что также приводит к локальной эрозии.

Конструкторы котлов скрупулезно просчитывают тепловые потоки на топочные экраны, перегородки, определяют температуру стенок труб, обмуровки и прочих поверхностей. Перегрев топки приводит к увеличению тепловых потоков и температуры обмуровки. Общий расход пара связан с определенной величиной циркуляционных потоков в трубах и перепадом давлений, обеспечивающим адекватный отвод тепла от поверхностей топки. Перегрев котла вызывает увеличение перепада давлений и изменение режима циркуляции. Под воздействием этих двух факторов существенно повышается температура стенок труб и перегородок. Эффект кратковременного или длительного воздействия высоких температур может выразиться в потере прочности металла труб.

Проблемы с коррозией возникают в случае контакта частиц твердого или жидкого топлива с поверхностью труб при высокой температуре. Кроме того, форсаж топки может вызвать распространение пламени на поверхность экранов, что также является причиной местной коррозии.

Большинство правильно сконструированных котлов-парогенераторов может эксплуатироваться при нагрузках свыше MCR в течение непродолжительного времени. Эксплуатация периферийного оборудования в пределах физических возможностей также не вызывает проблем. И наоборот, длительная эксплуатация в форсированном режиме свыше MCR может вызвать такие долговременные и дорогостоящие проблемы в обслуживании котлов, которые не проявляются при кратковременной перегрузке. Если интересы производства требуют форсирования парогенераторного оборудования, бизнес-решение должно основываться на сравнительном анализе доходов от интенсификации производства и удорожания эксплуатации оборудования.

Неправильное хранение
В результате небрежного хранения котла может начаться коррозия поверхностей как со стороны газов, так и со стороны воды. Коррозия на газовой стороне случается, если в котле ранее использовалось сернистое топливо. В топке имеются такие участки поверхностей, с которых невозможно полностью удалить золу во время обычной продувки. Наиболее уязвимы в этом зазоры между трубами и перегородкой на входе в барабан и зазоры между трубами и обмуровкой. Когда котел разогрет, коррозия обычно не угрожает, так как влага на поверхностях не присутствует. Однако во время остановки зола и поверхности обмуровки абсорбируют влагу, а спустя некоторое время начинается коррозия. Локализованная язвенная коррозия может быть весьма серьезной, это можно обнаружить при простукивании по изменившемуся «звучанию» труб.

Теплое хранение - это один из способов избежать коррозии на газовой стороне. Такие методы, как использование шламового барабана в качестве обогревателя или продувка теплоносителем от работающего котла, обычно достаточны для того, чтобы поддерживать температуры поверхностей труб выше точки росы кислотных растворов. Другим способом, используемым для малых котлов, является сухое хранение. При этом входные отверстия котла уплотняются абсорбентом-осушителем, и затем в котел вдувается азот.

Срыв в вакуум
Конструкция котлов рассчитана на работу под избыточным давлением, но не предусматривает возможности вакуума (падения давления ниже атмосферного). Возникновение вакуума возможно при остановке котла. По мере охлаждения котла происходит конденсация пара и понижается уровень воды, что приводит к снижению давления, возможно, ниже атмосферного. Вакуум в котле приводит к утечкам через развальцованные концы труб, так как они рассчитаны на уплотнение избыточным давлением. Избежать этой проблемы можно приоткрыв вентиляционное отверстие в паровом барабане в то время, когда там еще имеется избыточное давление.

Меры предосторожности
Вот некоторые практические рекомендации, позволяющие избежать проблем при эксплуатации котлов:

Чаще смотреть на пламя, чтобы своевременно заметить неполадки с горением.

Определить причину погасания горелки, прежде чем предпринимать многочисленные попытки повторного зажигания.

Перед зажиганием горелок тщательно очистить топку. Это особенно важно, если в топку пролилось жидкое топливо. Продувка позволит удалить избыток горючих газов до того, как их концентрация станет взрывоопасной. Если есть сомнения - необходима продувка!

Проверять работу оборудования водоподготовки, убедиться, что качество воды соответствует нормам для данной температуры и давления. Притом, что абсолютным критерием является нулевая жесткость воды, необходимо соответствие нормативам для рабочих параметров котла. Никогда не использовать необработанную воду.

Регулярная промывка тупиковых участков водяного контура, водоохладителей и т. п. во избежание накопления шлама в этих зонах, что влечет за собой повреждение оборудования. Никогда не останавливать циркуляцию воды.

Контролировать наличие свободного кислорода в воде на выходе из деаэраторов, рабочее давление деаэраторов, температуру воды в баке-аккумуляторе (соответствие температуре насыщения). Необходима постоянная продувка деаэратора для удаления неконденсируемых газов.

Постоянный мониторинг качества возвратного конденсата для обеспечения немедленного слива в канализацию при загрязнении конденсата в результате аварии технологического оборудования.

Постоянная продувка котла для обеспечения качества котловой воды в пределах нормы, периодическая промывка барабана-грязевика (проконсультироваться со специалистом по водоподготовке). Не продувать поверхности топки во время работы котла.

Проверять поверхности котла со стороны воды. Если есть признаки отложения накипи, отрегулировать водоподготовку.

Регулярно проверять внутренние поверхности деаэратора на предмет коррозии. Это очень важно по соображениям безопасности, так как деаэратор может проржаветь насквозь. В этом случае в деаэраторе произойдет бурное вскипание воды и вся котельная заполнится острым паром.

Стандартный график разогрева котла предусматривает для обычных котлов рост температуры воды не более чем на 55°C в час. После длительной эксплуатации котлов на минимальной нагрузке разогрев нередко протекает с превышением указанной скорости. Следовательно, для поддержания нормального темпа разогрева нужно предусматривать в стартовом режиме работу горелок с перерывами.

Убедиться в том, что обслуживающий персонал котельной понимает опасность механического повреждения тонкостенных труб. Поощрять рабочих сообщать о каждом случайном повреждении, чтобы своевременно их устранять.

Если производственная необходимость вынуждает форсировать котлы, регулярно проводить оценку потенциального воздействия перегрузки и доводить ее до сведения руководства.

Когда котел отключается на длительное время, поддерживать его в теплом состоянии. Заполнять азотом при охлаждении для предотвращения попадания воздуха и кислорода внутрь котла во время хранения, использовать сульфат натрия для поглощения кислорода из котловой воды. Если котел хранится в сухом состоянии, наряду с заполнением азотом поместить в барабаны абсорбент влаги.

Обеспечить открывание вентиляционного отверстия в паровом барабане при падении давления ниже 136 кПа.

Регулирование питания барабанного котельного агрегата водой.

Автоматизация питания барабанных котлоагрегатов предусматривает автоматическое управление питанием водой как при условиях нормального протекания эксплутационных режимов работы котла, так и при режимах пуска и останова котельного агрегата.

В свою очередь нормальные эксплутационные режимы работы могут протекать при постоянном и переменном (скользящем) давлении свежего пара.

Показателем соответствия материального баланса между паром и водой – расхода свежего пара и расхода питательной воды служит уровень в барабане котла. Отклонение уровня воды в барабане от среднего значения характеризует наличие небаланса между притоком питательной воды и расходом пара. Оно (отклонение) происходит также вследствие изменения паросодержания пара в пароводяной смеси подъемных труб за счет колебаний давления пара в барабане котла или изменений тепловосприятия испарительных поверхностей нагрева.

Так, при увеличении расхода пара в первый момент после возмущения уровень воды в барабане возрастает в результате резкого уменьшения давления пара, что в свою очередь приводит к увеличению паросодержания в подъемных трубах циркуляционного контура и росту уровня. Это явление называется набуханием уровня.

При изменении нагрузки котла и, как следствие, изменении его паропроизводительности средний уровень воды должен поддерживаться постоянным.

Максимально допустимые отклонения уровня воды в барабане составляют + 100 мм от среднего значения, установленного заводом-изготовителем. При этом средний уровень не обязательно должен совпадать с геометрической осью барабана. Снижение уровня ниже видимой части водомерного стекла, установленного на барабане котельного агрегата, считается «упуском» воды, а превышение его верхней видимой части – «перепиткой». Расстояние между этими критическими отметками составляет 400 мм.

Снижение уровня ниже места присоединения опускных труб циркуляционного контура может привести к нарушению питания и охлаждению водой подъемных труб, нарушению их прочности в местах стыковки с корпусом барабана, а в наиболее тяжелых случаях и пережогу.

Чрезмерное повышение уровня может привести к ухудшению действия внутрибарабанных сепарационных устройств, заносу солями пароперегревателя, а также забросу частиц воды в турбину, что может явиться причиной тяжелых механических повреждений лопаток ее ротора.

Снабжение барабана водой осуществляется по одной, реже двум ниткам трубопроводов питательной воды, одна из которых служит резервной.

Схема автоматического регулирования питания котельного агрегата. В АСР питания котла водой реализован принцип комбинированного регулирования по возмущению – при изменении расхода пара или питательной воды и отклонению – при изменении уровня воды в барабане котла.

Регулятор питания должен обеспечить постоянство среднего уровня воды независимо от нагрузки котла и возмущающих воздействий (Рис. 12.7).

В АСР питания используют для этих целей трехимпульсный регулятор питания. Сигналы по возмущению: расход свежего пара D n , расход питательной воды D n в. Сигнал по отклонению: уровень в барабане котельного агрегата H б. Сигнал по расходу питательной воды используется как выключающий для снятия в статике сигнала по расходу пара.

Регулятор питания перемещает регулировочный орган на линии питательной воды при появлении сигнала небаланса между расходами питательной воды и перегретого пара. Помимо этого он воздействует на положение клапана при отклонении уровня воды в барабане котельного агрегата от заданного значения. Использование сигналов D n и D n в обеспечивают быстродействие АСР питания, сигнал H б – заданную точность поддержания уровня в барабане.

В схеме измерительного блока регулятора питания датчики D n , D пв и H б включены таким образом, что при понижении уровня воды в барабане котлоагрегата, увеличении расхода пара, уменьшении расхода питательной воды, они действуют в одном направлении – в сторону открытия питательного клапана, а при повышении уровня, уменьшении расхода пара и увеличении расхода питательной воды в сторону закрытия питательного клапана.

Рис. 12.7 Принципиальная схема регулирования питания барабана котла.

1-экономайзер, 2-барабан котла, 3-пароперегреватель, 4-регулятор питания, 5-датчик уровня, 6-задатчик, 7-датчик расхода пара, 8-датчик расхода питательной воды, 9-регулятор производительности, 10-питательный клапан, 11-питательный насос, 12-гидромуфта, 13-электродвигатель, 14 – дифференциальный манометр.

В качестве регулировочных органов питания используются шиберные клапаны и клапаны золотникового типа.

При полном сбросе нагрузки на котле вследствие повышения давления пара в барабане возможно срабатывание предохранительных клапанов. Количество пара, проходящее через эти клапаны не учитывается датчиком расхода пара. Регулятор питания при этом становится двухимпульсным и будет поддерживать заниженный уровень в барабане в соответствии с неравномерностью регулятора по уровню. Поэтому необходимо выбирать минимально возможную величину неравномерности по уровню, обеспечивающую приемлемые динамические качества АСР питания.

Котельная давно стала неотъемлемой частью большинства коттеджей. Подвести к удаленному строению центральное отопление чаще всего представляется невозможным, да это и невыгодно. Прогреть несколько этажей в зимние холода, подать горячую воду в верхние этажи и во все батареи, обеспечить нагрев системы теплых полов – все это возможно только после сооружения котельной установки.

Однако при условиях несоблюдения некоторых установленных практических правил кроме комфорта такое оборудование может нести и серьезную опасность. Авария котла может привести к взрыву с катастрофическими последствиями. К аварии приводят несколько наиболее распространенных причин:

• взрыв топлива;
• недостатки водоподготовки;
• понижение уровня воды;
• загрязнение котловой воды;
• механическое повреждение труб;
• несоблюдение регламента разогрева;
• нарушение технологии продувки;
• сверхнормативное форсирование;
• ненадлежащие условия хранения;
• понижения давления.

Рассмотрим как сами опасные факторы, так и способы предосторожности, которые позволят не опасаться и использовать безопасную работу котлов.

Взрыв топлива

При эксплуатации котлов можно столкнуться с опаснейшей ситуацией – взрывом в топке. Причиной большинства взрывов становится недостаточная очистка топки или перенасыщение топливом горючей смеси. Перенасыщение горючей смеси становится следствием накопления в топке несгоревшего топлива. Это может произойти по ряду различных причин: из-за колебаний давления топливоподачи, повреждения оборудования, сбоя регуляторов.

Множество случаев взрывов происходили после того, как в работе горелок наступали перебои. Так, засорение топливной форсунки приводит некачественному распыливанию, вызывающему отрыв пламени или нестабильность горения. После того, как происходит последующее впрыскивание топлива в топке увеличивается концентрация его паров. Несгоревшее топливо накапливается и в случаях долгой работы горелки с некачественным распыливанием.

Вспышка несгоревшего топлива приводит к взрыву. Избежать этого можно при соблюдении следующего простого правила: никогда нельзя производить впрыскивание топлива в загазованную томную топку. Прежде следует отключить все горелки вручную и тщательным образом продуть топку воздухом. И только после такой несложно операции и устранении неисправностей с зажиганием горелки снова могут быть включены.

Понижение уровня воды

Структура углеродистой стали, из которой изготавливаются стенки котлов, изменяется при превышении температуры предела в 427°C – она теряет прочность. Но рабочая температура топки – больше 982°C, поэтому котел охлаждается водой, протекающей через его трубы. Если же он будет длительное время работать при недостатке воды, стальные трубы в буквальном смысле могут расплавиться как сгоревшие восковые свечки.

Для уменьшения вероятности аварий, возникающих из-за этой причины, должно быть предусмотрено отключение котла, наступающее при уменьшении уровня воды. Выполняют такую задачу датчики уровня воды поплавкового типа или прямого действия. Критическим звеном системы при этом становится байпас пускового устройства. Благодаря бейпасу обслуживающий персонал может продувать засорившиеся секции, проводить их очистку от накипи и шлама, имитировать аварийную ситуацию без остановки котла (так проверяется контур отсечки).

Недостатки водоподготовки

В трубах, из-за наличия в воде магниевой или кальциевой жесткости, образуется накипь. Ионы жесткости удаляются в процессе водоподготовки. Нарастание накипи приводит к перегреву труб, которые предназначены для отвода тепла от котла. Накипь снижает диаметр труб, создает дополнительный слой теплоизоляции и ухудшает теплообмен. Результатом может стать местное прогорание трубы.

Для того, чтобы предотвратить этот процесс, в котловой воде содержание солей жесткости не должно превышать допустимых пределов. При повышенной рабочей температуре и повышенном давлении котельной установки ужесточаются и требования к водоподготовке.

С котлами низкого давления понижение кальциевой и магниевой жесткости происходит при помощи ионообменных установок. Для котлов с паротурбинными установками, отличающихся режимами высокого давления и температуры, требуется полная деминерализация воды с удалением иных примесей наподобие силикатов. Если соединения кремния не будут удаляться, при испарении они смешаются с водяными парами и образуют осадок на лопатках турбин и другом оборудовании.

В водоподготовку для котлов входит и обработка химреактивами. Реактивы связывают частицы загрязнений, преобразуя их в шлам, не образующий на поверхности осадков. Шлам удаляется при промывке котлов. Недостаточная водоподготовка служит разрушительной силой для котла, поэтому в продлении его долговечности качество воды играет большую роль.

Загрязнение воды

Вода котельных установок состоит из смеси обратного конденсата и подпитки. И вопрос ее загрязнения очень сложный, ему посвящают целые книги. В загрязнения обычно входит кислород и смесь из смолы, масла, химикатов и металлов.

Кислород, растворенный в воде, постоянно угрожает целостности труб. В котельных установках обычно имеется нагреватель-деаэратор, удаляющий из подпиточной воды кислород. В резервуары деаэратора котельных установок, рабочее давление которых до 7000 кПа, обычно добавляется сульфит натрия – поглотитель свободного кислорода.

Самый опасный вид кислородной коррозии — язвенная кислородная коррозия. Язвой называется коррозия, сконцентрированная на совсем маленьком участке поверхности. Даже небольшое распространение коррозии в целом может привести к сквозной ржавчине из-за возникновения такой язвы. Катастрофические последствия кислородной коррозии требуют регулярной проверки работы поглотителей кислорода и деаэраторов и контроля качества воды.

Необнаруженное своевременно загрязнение возвратного конденсата становится еще одной причиной загрязнения котловой воды. Загрязнения могут состоять из различных частей: от железа и меди, до производственных химикатов и мела. Попадающие в воду металлы — конструктивные материалы конденсатопроводов и оборудования, а производственные химикаты и масла появляются из-за коррозионных утечек теплообменников, сальниковых уплотнений, насосов и т.д.

Опасные химикаты в большом количестве могут попасть в воду из-за аварий технологического оборудования. Поэтому постоянный мониторинг возвратного конденсата становится залогом бережной эксплуатации котельной установки.

Серьезное загрязнение котла может быть вызвано и попаданием в воду ионообменной смолы. Это происходит при повреждениях вспомогательной обвязки ионообменных установок или внутренних трубопроводов. Весьма эффективный и очень дешевый способ, предотвращающий подобные явления – установка на коммуникациях ионообменной установки смолоуловителей. Смолоуловители смогут не только защитить котел, но и в случае аварии предотвратят потерю ионообменных смол – весьма ценного материала.

Загрязнение котловой воды протекает и как постепенное ухудшение, и как мгновенная авария. Снижает возможность неприятностей обоего типа качественное и постоянное обслуживание. Мониторинг подпиточной и котловой воды позволяет получить своевременную информацию об уровне загрязнения.

Несоблюдение технологии продувки

Постоянная продувка системы и периодическая промывка поддонов приводит к уменьшению концентрации взвешенных твердых примесей, содержащихся в котловой воде. Превышение концентрации загрязнений котловой воды способно создать такие проблемы, как вспенивание воды в барабане или нестабильность ее уровня. В результате может происходить загрязнение пароперегревателей, унос капельной влаги паром, ложные срабатывания сигнализации уровня воды.

При правильно спроектированной системе продувки происходит мониторинг котловой воды и поддержание такой интенсивности продувки, обеспечивающей допустимую концентрацию примесей. Промывка грязевиков и поддонов предотвращает накопление шлама. Но продолжительная продувка образующих экраны топки секций способна вызвать их повреждение из-за перегрева, наступающего вследствие изменения циркуляции естественной воды. Рекомендуется вместо этого при каждом отключении котла открывать вентили продувки секций до момента падения давления в системе к уровню атмосферного давления.

Нарушение регламента разогрева

Сильнейшее испытание, которому может подвергнуться котел — нарушение правил разогрева. При процедурах пуска и остановки оборудование получает серьезные нагрузки. Работа в постоянном режиме таких нагрузок не доставляет, поэтому при частых включениях-отключениях соблюдение правил должно быть более строгим, чем при работе в расчетном режиме. Поэтапные пусковые операции и корректный регламент уменьшают вероятность аварии и способствуют продлению службы оборудования.

Конструкция типового котла подразумевает использование различных материалов: сталь различной толщины (толстой – для барабана, тонкой – для труб), огнеупорных и теплоизоляционных материалов, массивных чугунных элементов. Скорость, с которой они прогреваются и остывают, различна. Ситуация становится еще более сложной, если материал одновременно подвергается воздействию различных температур. К примеру, паровой барабан при уровне воды в пределах нормы контактирует в разных частях с водой, воздухом и паром. Во время холодного старта быстрее всего нагревается вода, поэтому нижняя часть барабана испытывает тепловое расширение большее, чем верхняя. В итоге нижняя часть становится длиннее верхней и барабан испытывает деформацию. Следствием серьезной деформации становится появление трещин труб между шламовым и паровым барабанами.

Очень быстрый разогрев во время холодного старта может повредить обмуровку котла. У обмуровки низкая теплопроводность, поэтому она прогревается дольше металла. При непрогретой топке материал обмуровки поглощает из воздуха влагу. Медленный прогрев постепенно просушивает обмуровку и не допускает вскипания влаги, которое могло бы привести к растрескиванию кирпичей. Согласно стандартному графику разогрева типового котла повышение температуры должно происходить со скоростью не выше 55°C в час.

Опасность форсированного режима

Эксплуатация котла в режиме, превышающем максимально допустимую продолжительную нагрузку, согласно рекомендациям изготовителей, не может превышать по длительности 2-4 часа.

Физические ограничения конструкций котлов (размеры паропроводов и топки) могут привести к серьезным проблемам, связанным с падением давления пара и уменьшением теплоотдачи. Подобные ограничения становятся причиной проблем, ассоциирующихся с перегревом котла:

• эрозии труб, золоочистителей, газоходов и экранов;
• разрушением обмуровки, материала труб, газоходов;
• коррозии труб пароперегревателей и стенок топки;
• уносом паром твердых взвешенных частиц и капельной влаги, что ведет к повреждению лопаток турбин, пароперегревателей, другого технологического оборудования.

Проблемы, связанные с перегревом котла, во многом зависят от вида используемого топлива. Но независимо от топлива форсирование работы котла увеличивает скорость и объем дымовых газов и их давление, что оказывает влияние на эрозию. Возникает повышение температуры перегородок и стенок труб, что сказывается на прочности металла. Форсаж топки может вызывать распространение пламени на экраны, а это также становится причиной местной коррозии.

Механическое повреждение труб

Котел практически не содержит одинаковых элементов. Особенно это можно отнести к трубам, из которых состоят секции конвективного нагрева и экраны топки. Повреждение одной из них приводит к остановке всего оборудования. А учитывая то, что толщина таких труб не превышает 2-3 миллиметров, становится понятно, что они легко могут быть повреждены. Причиной повреждения могут стать:

• удары при сборке или в процессе изготовления;
• неверная направленность при продувке для удаления сажи;
• приводящий к эрозии труб сдув копоти влажного пара.

Проектирование новых котлов предусматривает увеличение толщины стенок труб. Это ведет к повышению стоимости, но предоставляет запас прочности. К тому же в местах изгиба толщина стенки становится меньше и при первоначальной малой толщине в месте сгиба она может не соответствовать допускаемому стандарту.

Неправильное хранение

Небрежное хранение котла может привести к коррозии поверхностей и со стороны воды, и со стороны газов. Коррозия газовой стороны происходит, если ранее в котле использовалось сернистое топливо. Есть такие участки топки, с которых золу при обычной продувке удалить невозможно. Прежде всего, это зазоры между обмуровкой и трубами и между перегородкой на входе и трубами. При разогретом котле коррозия не может появиться, так как на поверхности нет влаги. Но после остановки поверхности обмуровки и зола начинают абсорбировать влагу, что через время приводит к началу коррозии. Локализованную язвенную коррозию можно установить простукиванием и изменившемуся звуку.

Один из способов избежать таких последствий – теплое хранение. В качестве обогревателя может быть использован шламовый барабан или продувка теплоносителем, идущим от другого, работающего, котла. Этого достаточно для поддержания температуры поверхности превыщающей точку росы кислотного раствора.

Еще один способ хранения малых котлов – сухое хранение. Для этого в котел вдувают азот, а его входные отверстия уплотняются абсорбентом-осушителем.

Срыв в вакуум

Конструкции котлов могут работать с избыточным давлением, однако не предусматривают возможности падения давления до уровня ниже атмосферного — вакуума. Его возникновение возможно во время остановки котла. При охлаждении происходит понижение уровня воды и конденсация пара. В итоге давление может снизиться до уровня ниже атмосферного. В итоге вакуум приведет к утечке через концы труб, развальцованные таким образом, что их уплотнение происходит при избыточном давлении. Избежать проблемы достаточно просто — необходимо приоткрыть в паровом барабане вентиляционное отверстие еще тогда, когда в нем имеется избыточное давление.

Необходимые меры предосторожности

• проверять пламя, чтобы своевременно замечать неполадки с горением;
• при погасании горелки определить причину, а не пытаться повторно ее зажечь;
• прежде чем зажигать горелки, тщательно очищать топку. Особенно важно это сделать, если в топку было пролито жидкое топливо. Избыток горючих газов, концентрация которых может стать опасной, удаляется продувкой. Ее следует производить при малейших сомнениях.
• не применять необработанную воду. Проводить проверку оборудования водоподготовки, качество воды должно соответствовать нормам, принятым для данного давления и температуры;
• для избегания накопления шлама в тупиковых участках водоохладителей, водяного контура и т.п. Необходима их регулярная промывка. Циркуляция воды никогда не должна быть остановлена.
• для удаления из деаэратора неконденсируемых газов необходима его постоянная продувка. Также необходимо контролировать содержание свободного кислорода, содержащегося в выходящей из деаэраторов воде, рабочее давление деаэраторов и температуру воды в баках-аккумуляторах;
• проводить мониторинг возвратного конденсата. В случае его загрязнения из-за аварии технологического оборудования обеспечить немедленный слив в канализацию;
• постоянно продувать котел для поддержания требуемого качества котловой воды, периодически промывать барабан-грязевик. Поверхности топки не должны продуваться в момент работы котла;
• регулярно проводить проверку внутренних поверхностей деаэратора на коррозию. Коррозия деаэратора может привести к тому, что он проржавеет насквозь. Это приведет к бурному вскипанию воды и наполнению паром всего помещения котельной;
• если на поверхности воды появятся признаки отложения накипи, необходимо отрегулировать водоподготовку;
• всегда придерживаться стандартного графика разогрева воды, предусматривающего рост температуры со скоростью не выше 55°C в час. Если котел длительное время эксплуатировался с минимальной нагрузкой, разогрев может протекать со скоростью выше указанной. Поэтому для нормального темпа разогрева в стартовом режиме должна быть предусмотрена работа горелок с перерывами;
• при отключении котла на длительное время, необходимо поддерживать его в сухом и теплом состоянии. Использовать сульфат натрия – это позволит поглотить кислород из котловой воды и заполнять азотом. При хранении в сухом состоянии вместе с азотом в барабан поместить абсорбент влаги;
• если давление падает ниже показателя 136 кПа, открывать в паровом барабане вентиляционное отверстие.