ОБ АВАРИЯХ НА ОБЪЕКТАХ КОТЛОНАДЗОРА

Целью настоящего раздела является ознакомление персонала обслуживающего объекта котлонадзора, инженерно-технических работников предприятий, а также инспекторский состав Госгортехнадзора с обстоятельствами и причинами аварий на объектах котлонадзора с тем, чтобы после изучения этих причин были приняты необходимые меры по предупреждению подобных аварий.

Здесь описаны некоторые аварии, которые произошли в течение многих лет при эксплуатации паровых котлов, сосудов, работающих под давлением, и трубопроводов пара и горячей воды.

Аварии происходят редко, но в отдельных случаях они сопровождаются травмированием людей, вызывают разрушение зданий и оборудования и наносят предприятиям значительный материальный ущерб.

АВАРИИ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Основные причины аварий при эксплуатации паровых котлов: упуск воды, превышение давления, нарушение водного режима, дефекты изготовления и ремонта.

Аварии паровых котлов, вызванные упуском воды

Анализ причин этих аварий показывает, что они являются следствием неудовлетворительного надзора за эксплуатацией паровых котлов со стороны администрации предприятий, недостаточной квалификации рабочих, обслуживающих паровые котлы, и низкой трудовой дисциплины в котельных.

Большинство аварий, вызванных упуском воды, происходит из-за того, что кочегары оставляют работающие котлы без надзора (отлучки из котельной, сон во время дежурства) или в результате неправильных действий кочегаров при обслуживании котлов. Аварии из-за упуск а воды чаще происходят в вечерние и ночные часы дежурства, а также в выходные и праздничные дни, когда контроль администрации за работой кочегаров ослаблен или совершенно отсутствует. Ряд аварий произошел на предприятиях, где начальниками котельных назначали малоквалифицированных практиков, знания которых не были проверены экзаменационными комиссиями в соответствии с «Типовым положением о проверке знаний руководящих и инженерно-технических работников правил, норм и инструкций по технике безопасности».

В отдельных случаях последствия аварий усугублялись неправильными действиями кочегаров, производивших питание котла водой после обнаружения упуска воды, в нарушение требований Инструкции для персонала котельных, утвержденной Госгортехнадзором (ХСР, категорически запрещающей при упуске воды производить, подпитку котла.

Чтобы повысить требования к качеству обучения и аттестации машинистов (кочегаров) котлов и водосмотров правила котлонадзора по паровым котлам1 предусматривают аттестацию персонала только постоянно действующими квалификационными комиссиями, организуемыми при профессионально-технических училищах, институтах технического обучения, а также на крупных предприятиях, располагающих соответствующими условиями и специалистами с обязательным участием в комиссии инспектора котлонадзора.

Действенным средством борьбы с упуском воды явилось оснащение паровых котлов надежно действующими сигнализаторами предельных положений уровня воды и автоматическими регуляторами питания котла.

Перевод с твердого топлива на газообразное и жидкое дает возможность оснастить котльк более эффективными средствами автоматики безопасности. К таким средствам относятся автоматические устройства, прекращающие подачу топлива в топки котлов при снижении уровня воды в котле ниже допустимого.

В настоящее время, в соответствии с Правилами котлонадзора, паровые котлы производительностью 0,7 т/ч и выше оснащены автоматически действующими звуковыми сигнализаторами верхнего и нижнего предельных положений уровня воды, а котлы с камерным сжиганием топлива, кроме того, - автоматическим отключением подачи топлива при снижении уровня воды ниже допустимого. Котлы производительностью 2 т/ч и более снабжены автоматическими регуляторами питания.

При осуществлении Госгортехнадзором СССР мер, направлен* ных на обеспечение безопасных условий эксилуатации паровых котлов, особое внимание уделялось условиям работы вертикальных цилиндрических котлов, эксплуатация которых связана с повышенной опасностью. Практика работы подобных котлов показала, что относительно.небольшие деформации жаровой трубы (внутренней цилиндрической обечайки), возникающие вследствие перегрева металла при снижении уровня воды ниже допустимого или из-за отложений накипи, могут привести к взрыву котла. В то же время в водотрубных котлах типа ДКВР при аналогичных нарушениях режима работы происходит лишь разрыв кипятильных труб.

Наиболее уязвимым местом вертикальных цилиндрических котлов является плоское уторное кольцо, присоединяемое к корпусу и жаровой трубе котла угловыми швами, проверка качества которых связана с большими трудностями.

В жестком сварном соединении наружной и внутренней обечаек с плоским уторным кольцом при форсировках режима и резких колебаниях нагрузки возникают повышенные термические напряжения. Изготовление котлов с плоскими уторными кольцами было запрещено Госгортехнадзором СССР. Заводы начали выпускать котлы с штампованными уторными кольцами, соединяемыми с наружной и внутренней обечайками сварными стыковыми швами, которые легко доступны для проверки качества неразрушающими методами дефектоскопии.

При переводе вертикальных цилиндрических котлов на газообразное или жидкое топливо увеличивается опасность их эксплуатации. При работе на твердом топливе тепловые напряжения топочной камеры сравнительно невелики. Уторное кольцо, расположенное выше колосниковой решетки, находится в зоне низких температур. При работе на газообразном и жидком топливе сжигание происходит во внешних топках, сооружаемых под котлом. Условия работы существенно меняются. Температура в топке и тепловые нагрузки металла повышаются. Уторное кольцо оказывается в зоне с высокой температурой, что при обычной загрязненности шламом внутренней стороны нижней части котла и неудовлетворительной защите футеровкой со стороны топки создает угрозу перегрева стенки котла и аварии.

Для предупреждения возможных аварий Госгортехнадзор СССР разрешил работу вертикальных цилиндрических котлов с плоским уторным кольцом только на твердом топливе со сниженным давлением. Котлы со штампованным уторным кольцом допускаются к эксплуатации на жидком и газообразном топливе при соблюдении следующих условий:

Перевод котлов на жидкое и газообразное топливо осуществлять только по проекту, выполненному специализированной организацией:

В процессе эксплуатации производительность котла не должна превышать номинальную, указанную в паспорте;

Нижняя часть котла со стороны топки должна быть защищена футеровкой, исключающей возможность перегрева элементов котла выше допускаемой температуры.

Состояние футеровки должно быть проверено кочегарами при каждой сдаче и приемке смен и не реже одного раза в неделю лицом, ответственным за безопасную эксплуатацию котлов. Результаты проверки должны быть записаны в сменный журнал.

С 1января 1972 г. вертикальные цилиндрические котлы сняты* с производства. Котлостроительными заводами освоен выпуск менее опасных и более экономичных в эксплуатации водотрубных котлов производительностью до 1 т/ч (типа Е- 1/9),

Хозяйственными организациями проведена большая работа по замене вертикальных цилиндрических жаротрубных котлов современными водотрубными котлами, в результате чего число первых сократилось в несколько раз. Число находящихся в эксплуатации вертикальных цилиндрических котлов уменьшилось также благодаря переводу предприятий на централизованное теплоснабжение.

Благодаря мерам, принятым Госгортехнадзором СССР, число аварий из-за упуска воды резко сократилось.

Приводим характерные аварии паровых котлов, которые произошли вследствие унуска воды.

1. На одном из предприятий управления бытового обслуживания населения произошла авария парового котла ДКВР-6,5-13. В котельной этого предприятия установлено три паровых котла ДКВР (один паропроизводительностью 6,5 т/ч и два-4 т/ч), которые обслуживались двумя машинистами.

В день аварии по указанию администрации предприятия один из машинистов был отправлен на погрузочные работы, а через некоторое время второй машинист также покинул свое рабочее место, оставив котлы без надзора.

В результате этого на одном котле ДКВР-6,5-13 произошел глубокий упуск воды, при этом часть труб вырвало из трубных отверстий барабана. Выброшенными из топочной камеры горячей водой и паром был травмирован слесарь, ремонтировавший в это время на котле взрывной предохранительный клапан.

Котел ДКВР-6,5-13 оснащен сигнализатором предельных уровней воды, автоматическим устройством для прекращения подачи топлива при снижении уровня воды ниже допустимого и автоматическим регулятором питания. Однако в момент аварии средства сигнализации и автоматики защиты бездействовали, так как были отключены от электросети.- Устройство для отключения установлено на общей панели в месте, легко доступном для посторонних лиц. Комиссии по расследованию аварии не удалось установить, кто произвел отключение.

В котельной холодильника был допущен упуск воды на вертикальном цилиндрическом котле типа ММЗ, работающем на твердом топливе. В результате понижения уровня воды внутренняя цилиндрическая обечайка котла подвергалась значительной деформации и только благодаря счастливой случайности не произошло взрыва котла. В ночь, когда произошла авария, ответственный дежурный по холодильнику заходил в котельную и видел, что машинист котла спит, но никаких мер при этом не принял. И в этом случае имевшийся на котле сигнализатор был отключен. Машинисты неоднократно отключали сигнализатор, так как допускали отклонения уровня воды от нормального, а включающаяся при этом сирена «мешала» им работать.

Расследованием установлено, что в этой котельной допускались грубейшие нарушения Правил безопасности. Исполняющим обязанности начальника котельной был назначен сварщик, не имевший специального образования и опыта работы по эксплуатации котлов, причем работу начальника котельной он совмещал с работой сварщика. Машинисты котлов принимали и сдавали дежурства без проверки исправности питательных насосов, арматуры и приборов безопасности и без внесения соответствующих записей в сменный журнал.

Показательной является также авария с вертикальным цилиндрическим котлом на фабрике художественной галантереи. Машинист котла, находясь на дежурстве, в 19 часов ушел, оставив котельную без надзора, и возвратился в 23 часа в нетрезвом состоянии. По возвращении в котельную он начал форсировать работу котла, находившегося в горячем резерве, и при этом допустил глубокий упуск воды, в результате чего на внутренней цилиндрической обечайке образовалась выпучина размером 2000X600 мм со стрелой прогиба до 400 мм. Авария привела к прекращению производства на длительное время, фабрике нанесен значительный материальный ущерб.

Комиссией по расследованию аварии и здесь выявлены грубейшие нарушения Правил безопасности. Питательные насосы работали с перебоями, сигнализатор и автоматическое устройство для прекращения подачи топлива отключены, так как были в неисправном состоянии. Приказом по фабрике не было назначено лицо, ответственное за исправное состояние и безопасное действие котла. Машинист, допустивший аварию, был не обучен и не имел удостоверения на право обслуживания котла. Главный механик и другие инженерно-технические работники не проходили проверки знаний по правилам безопасности. Администрация фабрики без согласования с

профсоюзной организацией увеличила длительность дежурств машинистов до 24 ч.

Для предупреждения подобных аварий Госгортехнадзор СССР обязал руководителей предприятий обеспечить должную производственную дисциплину в котельных и строгое соблюдение Правил безопасности при эксплуатации и ремонте паровых котлов.

Особое внимание должно быть обращено на обеспечение своевременного и качественного проведения наладки, регулировки и ремонта устройств и приборов сигнализации и автоматики безопасности и осуществление мер, ограничивающих доступ к отключающим устройствам лиц, не имеющих отношения к их обслуживанию и ремонту. Следует строго наказывать лиц, преднамеренно отключающих приборы безопасности на котлах, находящихся в эксплуатации.

В производственную инструкцию необходимо внести дополнительные требования, регламентирующие порядок, сроки и способы периодической проверки исправности действия сигнализации и автоматики.

Госгортехнадзором СССР дано также указание госгортехнадзорам союзных республик и управлениям округов РСФСР вменить в обязанность инспекторов котлонадзора при проведении периодических обследований котельных обращать особое внимание на качество обучения и правильность аттестации машинистов (кочегаров) котлов, на техническое состояние средств сигнализации и автоматики безопасности котлов и организацию надзора за их эксплуатацией и ремонтом. Предложено также провести целевые обследования предприятий, на которых в 1974 и 1975 гг. были аварии при эксплуатации объектов котлонадзора, предусмотрев проверку выполнения этими предприятиями мер, исключающих возможность повторения аварий.

2. На локомобильной электростанции производственного объединения «Стеклотара» при эксплуатации локомобилей допускались грубейшие нарушения Правил безопасности. На станции не было производственной инструкции, прием и сдача дежурств производились без проверки технического состояния и исправности оборудования, питательных насосов, арматуры и приборов безопасности. На электростанцию беспрепятственно могли попасть посторонние лица.

Паровые котлы локомобилей оснащены звуковыми сигнализаторами предельных уровне воды. В процессе эксплуатации локомобилей были резкие колебания уровня воды в котлах, что приводило к частым включениям сигнализаторов. Машинисты локомобилей с ведома начальника станций отключили сигнализаторы.

Руководители производственного объединения, директор, и. о. главного инженера и главный энергетик не контролировали работу персонала станции. Пренебрежительное отношение администрации и машинистов локомобилей к соблюдению требований правил безопасности привело к серьезной аварии котла - упуску воды, вызвавшему взрыв котла.

При упуске воды в верхней части жаровой трубы образовалась выпучина длиной 1000 мм со стрелой прогиба 300-350 мм, а затем произошел разрыв трубы. Здание станции было разрушено, повреждено оборудование.

При расследовании выяснилось, что машинист локомобиля, допустивший упуск воды, более года не работал по специальности и был допущен к обслуживанию локомобиля без предварительной проверки его знаний.

3 В котельной мясокомбината из-за упуска воды произошел взрыв котла типа ММЗ. Установлено, что кочегар уснул, котел длительное время работал без подпитки водой. На котле по требованию местного органа госгортехнадзора было смонтировано автоматическое устройство по отключению подачи жидкого топлива в топку при снижении уровня воды ниже допустимого. Установленный на трубопроводе клапан-отсекатель соленоидного типа подачи мазута имел обводную линию (байпаса). Мазут поступал из бака, расположенного на небольшой высоте. Из-за отсутствия необходимого подогрева и недостаточного давления мазута, поступавшего самотеком к форсункам, пропуск топлива через клапан-отсекатель был затруднен и мазут поступал по обводной линии. При упуске воды автоматическое устройство сработало, однако горение не прекратилось, так как мазут продолжал поступать к форсунке котла через открытый пробковый кран на обводной линии.

Аналогичные аварии по тем же причинам произошли с котлом ДКВР-4-13 на винзаводе и котлом ММЗ на другом мясокомбинате.

На винзаводе при упуске воды из котла, несмотря на срабатывание клапана - отсекателя, топливо продолжало поступать в топку котла по обводной линии, в результате чего произошла авария котла.

На мясокомбинате необученный кочегар в ночное время оставил без наблюдения работающий котел, что привело к упуску воды и аварии, в результате которой котел полностью выведен из строя.

Как показало расследование, из-за отсутствия подогрева мазут имел большую вязкость. При этих условиях усилие, раззиваемое клапаном-отсекателем, оказалось недостаточным для прекращения подачи мазута в топку.

4. В феврале 1975 г. в котельной специализированного управления произошел взрыв вертикального цилиндрического котла типа ММЗ.

В результате взрыва разрушило здание котельной, наружная цилиндрическая обечайка котла с пучком труб отброшена на 58 м.

В котельной установлено два вертикальных цилиндрических котла (ММЗ и ВГД-28/8). Оба котла со штампованными упорными кольцами работали на жидком топливе. Котел ММЗ длительное время бездействовал, так как из-за неудовлетворительного технического состояния был запрещен к эксплуатации инспектором котлонадзора.

В день аварии в работающем котле ВГД-28/8 резко ухудшилась тяга, и топочные газы начали проникать в котельное помещение. В связи с этим главный механик управления, ответственный за безопасную эксплуатацию котлов, дал указание кочегару остановить котел ВГД-28/8 и временно пустить в работу запрещенный к эксплуатации котел ММЗ.

Котел был растоплен кочегаром без проверки исправности контрольно-измерительных приборов, арматуры и приборов безопасности. Такая проверка предусмотрена Инструкцией для персонала котельных и обязательна перед каждой растопкой котла. В данном случае проверка тем более была необходима, так как котел длительное время бездействовал. Через несколько часов после пуска в работу в котле повысилось давление, сработали предохранительные клапаны, по давление при этом мало изменилось и клапаны продолжали оставаться в открытом положении.

Кочегар не принял мер к снижению давления и попытался закрыть предохранительные клапаны с помощью дополнительного груза Эта попытка не удалась, и он ушел из котельной, чтобы позвонить

домой начальнику транспортного участка и выяснить как ему следует поступать дальше. Начальник участка, не будучи специалистом и не зная конкретной ситуации в котельной, тем не менее дал указание кочегару продолжать работу и по возможности продержаться до утра. По возвращении в котельную кочегар обнаружил упуск воды и вместо немедленного прекращения работы котла, включил питательный насос, а затем, по-видимому, почувствовав непосредственную угрозу аварии, поспешно покинул котельную.

В результате глубокого упуска воды внутренняя цилиндрическая обечайка по всей высоте деформировалась, а затем последовал разрыв металла в зоне приварки уторного кольца к обечайке.

Имевшееся у котла автоматическое устройство для отключения подачи топлива при снижении уровня воды ниже допустимого в момент аварии оказалось в неисправном состоянии.

5. В октябре 1975 г. на заводе профилированного стального настила произошла авария парового котла Д КВ Р-20 13. Котел изготовлен в 1973 г. и введен в эксплуатацию на газообразном топливе в июле 1975 г.

Из-за неисправности автоматического регулятора питания в процессе эксплуатации котла были кратковременные упуски воды и пе-репитки котла При очередной перепитке котла машинист решил снизить уровень воды продувкой котла через продувочный вентиль второй ступени испарения. Длительная продувка привела к нарушению циркуляции, перегреву и образованию свищей на двух трубах правого бокового экрана второй ступени испарения.

Строгое соблюдение водного режима с тщательным контролем за качеством питательной воды и безнакипным состоянием поверхностей нагрева является одним из основных условий обеспечения безопасности эксплуатации таких котлов. Это тем более необходимо для котлов, работающих на газообразном топливе, так как в этом случае при неравномерной работе горелок возможно резкое повышение локальных тепловых нагрузок радиационных поверхностей нагрева.

Между тем в данном случае допускались серьезные нарушения водного режима. Непосредственно перед аварией в течение нескольких дней, из-за отсутствия на складе поваренной соли, регенерация натрий-катионовых фильтров не производилась и котлы питали водой с общей жесткостью 5 мг-экв/кг при норме 0,015 мг-экв/кг.

Наличие отложений на внутренних поверхностях экранных труб ускорило развитие аварии.

6. В котельной завода дорожных машин произошла авария парового котла Шухова-Берлина типа А~5, изготовленного Бийским котельным заводом для работы на твердом топливе. В 1966 г. котел был переведен на природный газ. Питание котла осуществлялось автоматическим регулятором питания.

Из-за невнимательности и низкой квалификации кочегара во время работы котла произошел упуск воды. Желая скрыть допущенную ошибку, кочегар, вопреки требованиям производственной инструкции, включил питательный насос. В котле была нарушена плотность вальцовочных соединений двадцати кипятильных труб, у трубных решеток образовался прогиб до 26 мм.

Котел оснащен сигнализатором предельных уровней воды, автоматическим регулятором питания, автоматической отсечкой и сниженными указателями уровня. Все средства сигнализации и автоматической защиты были подключены к одному датчику. Выход из

строя датчика привел к одновременному отключению всех этих средств безопасности.

7. В котельной фабрики было установлено два котла типа ММЗ. Ответственным за безопасную эксплуатацию котлов приказом директора был назначен механик фабрики, не имевший специального образования и необходимого опыта работы с котлами. Он мало интересовался работой котлов и редко посещал котельную.

При эксплуатации котлов допускались грубые нарушения правил котлонадзора. Периодическая проверка знаний кочегаров не проводилась. К обслуживанию котлов допускались необученные рабочие. Неоднократно кочегары оставляли котлы без наблюдения.

Котел был введён в эксплуатацию за три дня до аварии после ремонта, при котором применялась сварка. Вопреки требованиям правил котлонадзора котел не был предъявлен инспектору котлонадзора для технического освидетельствования. Администрация фабрики не сочла нужным проверить качество выполненных работ.

В первые часы работы котла выяснилось, что ремонт выполнен неудовлетворительно. В сварном шве шуровочного кольца наблюдалась течь. Вентиль на питательной линии пропускал, а обратный клапан не «садился» на место, вследствие чего вода из котла уходила и кочегары вынуждены были усиленно питать котел водой даже при небольшом отборе газа. Из-за неисправности единственного питательного насоса (правилами требуется установка не менее двух питательных насосов) питание котла осуществлялось из водопровода, причем манометр на водопроводной линии отсутствовал и давление определялось кочегарами по напору струи воды из крана.

В день аварии кочегар закончил дежурство в 20 ч и, не дождавшись прихода кочегара другой смены, ушел домой, никого не предупредив. Отбор пара из котла в это время был минимальным, так как большинство потребителей было отключено. Спустя 30 мин явился на работу в нетрезвом состоянии кочегар следующей смены.

В 21 ч 45 мин в результате упуска воды и неправильных действий кочегара (обнаружив упуск воды, кочегар начал питать котел водой) произошел взрыв котла.

Котел был отброшен на 240 м от места установки.

8. В январе 1975 г. на одном из предприятий г. Орджоникидзе произошла авария котла ДКВР-10-13, работающего на газообразном топливе.

Котельная установка этого предприятия, состоящая из трех котлов ДКВР-10-13, обслуживалась двумя кочегарами. В день аварии работал один котел.

В 20 ч старший кочегар самовольно ушел из котельной, поручив обслуживание котла второму кочегару. В 3 ч ночи он вернулся и увидел, что все помещение котельной заполнено дымом! Питательные приборы бездействовали, в водоуказательных приборах воды не было, горелки включены и работают на полную мощность. Второй кочегар, будучи в нетрезвом состоянии, спал крепким сном. Старший кочегар сразу же отключил подачу газа и прекратил работу котла.

В результате упуска воды верхний барабан деформирован, экранные трубы сожжены, в нижнем барабане между трубными отверстиями образовались трещины. Нижняя часть труб расплавилась, при этом расплавленный металл через трубные отверстия стекал в нижний барабан. Внутри барабана обнаружен застывший расплавленный металл.

Так, вследствие преступно-пренебрежительного отношения кочегара к своим обязанностям и отсутствии должного контроля со стороны руководителей предприятия за техническим состоянием котла (автоматика безопасности работы котла была неисправна) и работой обслуживающего персонала был выведен из строя паровой котел.

Безопасной эксплуатации паровых котлов уделяется большое внимание.

В результате замены морально устаревших конструк­ций (вертикально-цилиндрических, жаротурбинных и др.) аварийность паровых котлов за последнее время резко со­кратилась. Однако полностью аварии пока не изжиты, осо­бенно из-за упуска воды. В отдельных случаях упуск воды приводил к взрывам паровых котлов с разрушением котель­ного помещения и человеческими жертвами.

За последние годы в связи с оснащением паровых кот­лов номинальной паропроизводительностью 0,7 т/ч и бо­лее автоматически действующими звуковыми сигнализато­рами верхнего и нижнего предельных положений уровней воды аварии по упуску воды на таких котлах резко сокра­тились. Упуски воды были лишь на котлах, у которых сиг­нализаторы отсутствовали или вследствие плохого ухода за ними были неисправны и в момент аварии бездействовали.

В некоторых случаях последствия аварии усугублялись неправильными действиями обслуживающего персонала, производившего подпитку котла после обнаружения упус­ка воды в нарушение требований «Типовой инструкции для персонала котельных», утвержденной Госгортехнадзором СССР 12 июля 1979 г.

Анализ аварий паровых котлов, на которых не установ­лены автоматические регуляторы питания, показывает, что аварии из-за упуска воды происходят в основном в резуль­тате ослабления внимания персонала, преимущественно в вечернее и ночное время. Так, в период с 0 до 8 ч утра число аварий доходит до 50 %, с 8 до 16 ч - до 20 % и с 16 до 24 ч-до 30 %.

В результате нарушений производственной дисциплины персонала происходит около 80 % аварий из-за упуска воды.

Упуск воды в паровом котле может произойти не толь­ко по вине персонала, не подпитавшего своевременно ко­тел, но и из-за технических неисправностей водоуказатель - ных приборов, продувочной и питательной арматуры, пита­тельных устройств, недостаточной производительности и напора питательных устройств, разрыва экранной, кипятиль­ной или экономайзёрной трубы. Приведем несколько приме­ров.

На ТЭЦ из-за глубокого упуска воды произошла авария котла ТГМЕ-454 производительностью 500 т/ч (давление в барабане"16,2 МПа). При этом произошел разрыв четырех экранных труб, в двух трубах появились свищи, вся экранная система была деформирована с ампли­тудой до 250 мм (топка газоплотная).

Материальный ущерб от аварии составил около 200 тыс. руб. Рас­следованием установлено, что причиной аварии явились: работа котла с отключенной автоматикой безопасности (прекращение подачи топ­лива в котел при понижении уровня воды ниже допустимого), непра­вильные действия машиниста котла в аварийной обстановке.

На ТЭЦ из-за глубокого упуска воды, произошла авария парового котла ТП-35 производительностью 45 т/ч (давление в барабане 3,9МПа). При этом произошел разрыв двух экранных труб, 40 % экранных труб деформировано. Материальный ущерб от аварии составил 10 тыс. руб.

Причины аварии: работа котла с подачей газа к горелкам по баи- пасной линии, исключая автоматическое отключение топлива при упус - ке воды. Машинист котла вмешался в работу автоматики регулирова­ния воздействием на ключ управления регулирующего клапана пита­ния, закрыл вручную задвижку на узле питания котла водой, при аварийном низшем уровне воды в. котле начал ручную подпитку, чем нарушил требования должностной инструкции и инструкции по предупреждению и ликвидации аварий. Начальник смены ТЭЦ в связи с изменениями в режиме работы котла не обеспечил соблюдение под­чиненным ему персоналом требования производственных инструкций, не принял мер по аварийной остановке котла. Имело место неудовлетво­рительное состояние производственной дисциплины среди обслужива­ющего персонала и ИТР, выразившееся в невыполнении требований действующих правил безопасности и инструкций.

В третьем случае в котельной из-за глубокого упуска воды произо­шла авария парового котла ДКВР-2,5/13. В результате аварии по­вреждены, экранные и кипятильные трубы котла.

Причины аварии: машинист оставил работающий котел без над­зора; котел работал с неисправной автоматикой безопасности; обслу­живающий персонал нарушил производственные инструкции.

В котельной из-за глубокого упуска воды произошла авария паро­вого котла ДКВР-10/13. В результате аварии повреждены экранные и кипятильные трубы котла с нарушением вальцовочных соединений. Поврежденные трубы также полностью заменены.

Причины аварии: неправильные действия машиниста, производив­шего продувку котла без должного контроля за уровнем воды в верх­нем барабане котла; неисправное состояние автоматики безопасности и сигнализации по упуску воды из котла; принятие смены старшим ма­шинистом без проверки состояния и автоматики безопас­ности; допуск к обслуживанию паровых котлов персонала, не прошед­шего проверку знаний действующих правил безопасности и производст­венных инструкций.

Для предупреждения упуска воды в паровых котлах не­обходимо:

Не допускать к обслуживанию котлов лиц, не прошедших обучение в объеме соответствующей программы и не имею­щих удостоверения квалифицированной комиссии на пра­во обслуживания котла;

Не допускать эксплуатацию котлов с неисправной водо - указательной, продувочной и питательной арматурой, а также автоматикой безопасности, обеспечивающей веде­ние нормального режима котла с пульта контроля и управ­ления;

Проверять исправность всех питательных насосов крат­ковременным пуском их в работу (у котлов с рабочим дав­лением до 2,4 МПа в сроки, установленные производствен­ной инструкцией, производить проверку водоуказательных приборов продувкой у котлов с рабочим давлением до 2,4 МПа не реже 1 раза в смену, у котлов с рабочим дав­лением от 2,4 до 3,9 МПа - не реже одного раза в сутки, а свыше 3,9 МПа - в сроки, установленные инструкцией);

Запретить оставлять во время работы котел без постоян­ного наблюдения со стороны персонала и выполнение ма­шинистом каких-либо других обязанностей, не предусмот­ренных инструкцией.

Описание:

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.

Как избежать проблем при эксплуатации котлов

William L. Reeves , президент Института по исследованию окружающей среды (США)

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. На рис. 1 показана полностью разрушенная взрывом котельная установка.

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 (рис. 2).

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. Система умягчения воды показана на рис. 3. 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.

Таблица 1 Максимально допустимые концентрации примесей в котловой воде, рекомендуемые Американской ассоциацией изготовителей котлов

Рабочее давление барабана, кПа Концентрация растворимых примесей, част./млн Щелочность, част./млн Содержание окиси кремния, SiO 2 част./млн Содержание взвешенных примесей, част./млн 0 – 2 100 3 500 700 150 15 2 107 – 3 150 3 000 600 90 10 3 157 – 4 200 2 500 500 40 8 4 207 – 5 250 1 000 200 30 3 5 257 – 6 300 750 150 20 2 6 307 – 7 000 625 125 8 1

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.

Слишком быстрый разогрев при холодном старте чаще всего повреждает обмуровку котла. Обмуровка имеет низкую теплопроводность и поэтому прогревается медленнее, чем металл. Пока топка еще не прогрета, материал обмуровки поглощает влагу из воздуха. Медленный прогрев необходим для того, чтобы постепенно просушить обмуровку и не допустить вскипание влаги, вызывающее растрескивание кирпичей. Стандартный график разогрева типового котла (рис. 4) предусматривает повышение температуры воды не более чем на 55°C в час.

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

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 (рис. 4) 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.

Перепечатано с сокращениями из журнала ASHRAE.

Перевод с английского О. П. Булычевой.

Разрывы труб поверхностей нагрева являются основной причиной аварийных остановов и отказов котлов. Наиболее серьезные последствия с обязательным остановом котла наблюдаются при разрывах экранных труб.При появлении свищей и трещин в экономайзерах и пароперегревателях иногда допускается работа котла в течение некоторого времени, однако при этом усиливают контроль, особенно дефектных участков, и, как только предоставляется возможность, котел останавливают, чтобы избежать более серьезных повреждений. Разрывы экранных труб в барабанных котлах сопровождаются сильным шумом в топочной камере и газоходах, понижением уровня воды в барабане (несмотря на усиленное питание), ростом давления в топке и выбиванием из нее газов, снижением давления в барабане и др. При разрывах в других поверхностях нагрева вследствие меньших диаметров труб эти же признаки проявляются в меньшей степени: разрыв труб пароперегревателей не сказывается на изменении уровня воды.

Основными причинами разрывов труб поверхностей нагрева являются: превышение давления; нарушение температурных условий работы; коррозионно-эрозионные процессы, происходящие на наружной и внутренней поверхностях труб; неудовлетворительный водный режим котла; усталостные разрушения и повышенные напряжения (например, при защемлениях труб); низкое качество изготовления труб и применение несоответствующего материала; некачественные монтаж и ремонт (особенно плохая сварка); недостаточный технический надзор за состоянием труб.

Во избежание чрезмерного повышения давления на паропроводах свржего и вторично перегретого пара устанавливают предохранительные клапаны, исправность которых регулярно контролируют. Пуск котла при неисправных предохранительных клапанах запрещается. Нарушения температурных условий работы труб наблюдаются при повышении температуры сверх допустимых пределов или резких ее колебаниях, вызывающих появление усталостных трещин. Сопротивление металла действующим нагрузкам уменьшается при повышении температуры, которое может быть вызвано недостаточным расходом пара или воды через трубу, ростом температуры газа и тепловых потоков образованием значительных внутренних отложений из-за неустойчивой циркуляции среды по трубам.

Недостаточный расход охлаждающей среды может возникнуть из-за невнимательности машиниста, упуска воды из барабана, появления разрывов в трубах, неустойчивости или нарушения циркуляции, неисправности контрольно-измерительных приборов, связанных с питанием котла. Причиной повышения температуры газов может быть чрезмерный расход топлива, неудовлетворительный топочный режим, вызывающий общее затягивание горения, или неравномерность («перекосы» температур) газов по сечению топки и газоходов (неправильная загрузка горелок).

Внутренние отложения появляются при неудовлетворительных водном режиме и химподготовке, интенсивном протекании коррозионных процессов, недостаточной очистке пара. Увеличение содержания солей в котлах вызывается забросом влаги из барабана при повышении уровня воды сверх допустимого. Кроме точного соблюдения режима эксплуатации и топочного процесса, а также постоянного контроля показаний приборов для сокращения аварий из-за разрыва труб персоналу станции следует регулярно проводить водяные и кислотные промывки внутренних поверхностей труб.

Коррозионные процессы протекают как с внутренней стороны труб, так и со стороны движения газа. Внутренняя коррозия определяется наличием в воде или паре коррозионно-активных соединений (кислорода, водорода, углекислого газа, нитратов, нитритов и др.). Коррозия может протекать как при работающем, так и остановленном котле (стояночная коррозия). При работе оборудования в большинстве случаев внутренняя коррозия происходит из-за неудовлетворительной деаэрации питательной воды и низкого качества внутрикотловой обработки воды.

Стояночную коррозию, вызванную проникновением атмосферного воздуха в трубы при остановах оборудования, устраняют при консервации котлов, которую выполняют в соответствии с «Руководящими указаниями по консервации теплоэнергетического оборудования». Наружная коррозия труб в высокотемпературных котлах наиболее сильно проявляется при сжигании мазута и твердых топлив с повышенным содержанием серы (ванадиевая, сульфидная коррозия) и в поверхностях нагрева в зоне низких температур газов (низкотемпературная сернистая коррозия).

Водный режим котла в значительной степени определяет коррозионные процессы и образование внутренних отложений. Для снижения аварийности в соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации» следует: поддерживать общее солесодержание питательной воды и содержание соединений железа, меди, кремния, кислорода не выше допустимых пределов; правильно дозировать обрабатывающие материалы (гидразин, аммиак, фосфат и др.); выдерживать требуемый расход воды непрерывной продувки и своевременно выполнять периодическую продувку; проводить предпусковые промывки котлов. Повышенные напряжения и усталостные разрушения могут быть вызваны неправильным проектированием оборудования, а также заклиниванием (защемлением) труб, резкими сменами температур. При пусках, остановах и эксплуатации оборудования контролируют удлинение трубопроводов и состояние поверхности труб, выявляют поврежденные участки и своевременно заменяют их.

Аварии и отказы из-за низкого качества изготовления , монтажа и ремонта вызываются: браком металла; отсутствием входного контроля; браком заводских, монтажных или ремонтных сварных стыков; применением несоответствующих материалов; нарушени­ями технологии и объема работ.

Выявление причин разрывов труб позволяет определить пути их устранения и аварийные ситуации, при которых следует немедленно остановить котел (даже если повреждение не произошло), чтобы избежать серьезных последствий и выхода его из строя на значительный срок.

В соответствии с «Правилами технической эксплуатации» котел немедленно останавливается действием защит или персоналом при:

упуске воды;

недопустимом повышении или понижении ее уровня в барабане, либо выходе из строя всех водоуказательных приборов;

быстром снижении уровня воды, несмотря на усиленное питание;

выходе из строя всех расходомеров питательной воды (в прямоточном котле) или прекращении питания любого из его потоков более чем на 30 с;

прекращении действия питательных насосов;

недопустимом повышении давления в пароводяном тракте; прекращении действия более 50% предохранительных клапанов или заменяющих их устройств.

При разрыве труб пароводяного тракта , появлении трещин, выпучин, пропусков в сварных стыках и соединениях основных элементов (барабане, коллекторе, перепускных трубах и др.) котел следует немедленно остановить. В прямоточных котлах при резком снижении давления в тракте до встроенной задвижки может произойти вскипание воды, что приводит к неравномерной раздаче пароводяной смеси по отдельным трубам, вызывает пульсацию давлений и расхода в них, увеличение температуры. Поэтому при недопустимом превышении или понижении давления до встроенной задвижки котел должен быть остановлен.

Разрывы питательных трубопроводов и основных паропроводов наблюдаются значительно реже, чем разрывы труб поверхностей нагрева. Однако по своим разрушающим последствиям эти повреждения гораздо опаснее. Среди причин разрывов следует отметить:

превышение давления рабочей среды; коррозионные (внутренние) процессы;

эрозионный (внутренний) износ в местах установки регулирующей арматуры;

развитие усталостных трещин; появление повышенных напряжений при защемлениях трубопроводов или резкой смене температур;

низкое качество металла, сварных соединений или конструкций;

несоответствие материала труб.

Для предупреждения этих разрывов состояние трубопроводов регулярно проверяют в соответствии с «Инструкцией по наблюдению и контролю за металлом трубопроводов и котлов». В ходе проверок своевременно выбраковывают поврежденные участки трубопроводов и впоследствии заменяют их. Особенно тщательно осматривают трубы, которые проработали время, близкое к предельно допустимому. В случае разрыва участка трубопровода (или паропровода) паровой котел немедленно останавливают, отключая все подводы к аварийному участку и отводы от него. Признаками разрыва трубопроводов являются сильный шум и парение в помещении цеха, резкое падение давления "в магистрали, снижение расхода пара и воды (за участком разрыва, в трубопроводах питательной магистрали).

Повреждения арматуры вызываются превышением давления, развитием трещин усталостного и коррозионного характера, нарушением плотности сальниковых и фланцевых соединений, а также износом и разрушением уплотнительных поверхностей (колец, затворов и шпинделя). При разрыве или обнаружении трещин в арматуре трубопроводов больших диаметров (более 50 мм) котел следует немедленно остановить. При обнаружении небольших течей и парений котел также требует останова, однако по разрешению главного инженера может работать еще некоторое время.

Хлопки и взрывы в топках и газоходах происходят из-за скопления значительных количеств непрореагировавшего топлива при неналаженном топочном режиме, обрыве факела и повторном зажигании его без вентиляции, и особенно при подаче угольной пыли в ненагретую топку. Хлопки и взрывы могут происходить также при обрушении значительных глыб шлака в водяную ванну шлакового комода. При сжигании газообразного топлива взрывы (часто с тяжелыми последствиями) наблюдаются.во время растопки котла с непровентилированной топкой при утечке в нее газа, а также зажигании факела (после обрыва) без предварительной вентиляции топки и газоходов. Пожары и взрывы при сжигании жидкого топлива происходят вследствие плохого его распыла и неналаженного топочного процесса. При взрыве в топке.или газоходах, особенно в случае разрушения обмуровки, каркаса или других элементов, котел следует немедленно остановить. Котел должен быть также остановлен в ситуациях, которые могут вызвать взрыв с серьезными последствиями. Такими аварийными ситуациями являются погасание факела и недопустимое понижение давления за регулирующими клапанами газа или мазута. Аварии с хлопками и взрывами большей частью происходят по вине обслуживающего персонала, нарушающего пусковые и эксплуатационные инструкции, в частности указания о вентиляции котла перед пуском.

Пожары в газоходах возникают вследствие неудовлетворительного ведения топочного процесса, когда продукты неполного сгорания (несгоревшее топливо, сажа, смолистые вещества) оседают и скапливаются на поверхностях нагрева экономайзеров и воздухоподогревателей. Возгорание этих отложений вызывает серьезные повреждения поверхностей нагрева и газоходов. Признаками загораний являются несвойственное для данной зоны повышение температуры газов, ухудшение тяги, выбивание пламени, разогрев обшивки. Обнаружив пожар, немедленно прекращают подачу топлива, локализуют горение (отключением дутьевых вентиляторов и дымососов и плотным закрытием газовых и воздушных шиберов) и

включают местное пожаротушение.

Кроме пожара в газоходах могут возникать пожары в помещении котельного или других цехов. В зависимости от места и размеров пожара принимают соответствующие меры и ликвидируют его всеми доступными средствами. При пожаре, угрожающем персоналу или оборудованию, а также системе дистанционного управления и отключающей арматуре защиты, котел останавливают немедленно.

Шлакование топок и поверхностей нагрева также снижает надежность работы и создает аварийные ситуации. Кроме неравномерности обогрева труб и нарушения циркуляции шлакование вызывает деформацию и повреждение отдельных экранных труб и их подвесной системы, разрушение холодной воронки, шлаковых шахт, устройств шлакоудаления и обмуровки (при падении глыб шлака), повышает температуру в топке и увеличивает тепловые потоки на незашлакованные участки труб. Шлакование экранов и поверхностей нагрева значительно ограничивает мощность котла и увеличивает затраты на тягу. При сильном шлаковании топки, когда наблюдаются перекрытие шлаком ее нижней части и прекращение его выхода с накоплением в топке, производят аварийный останов котла.

При эксплуатации котлов типа ПТВМ основными при­чинами неполадок и отказов в работе являются: Нарушения правил технической эксплуатации (работа с отключенными технологическими защитами, без режим­ных карт, с поврежденной обмуровкой и со …

На котле ТП-30 с шахтной топкой при сжигании под­московного угля воздухоподогреватель систематически за­бивался летучей золой и уносом. При этом сопротивление его по газу резко увеличивалось. Из-за плохой работы воз­духоподогревателя температура …

Аварии котлов из-за отложения внутритрубных образо­ваний, как правило, возникают при существенных повреж­дениях элементов котлов. Кроме того, внутритрубные отло­жения на стенках поверхностей нагрева вызывают большой пережог топлива. В период освоения энергоблока …

Для обеспечения надежной работы питательных насосов завод-изготовитель гарантирует их исправную работу с уче­том использования запасных частей не менее 12 мес со дня ввода в эксплуатацию для конденсатных насосов с подачей …

При эксплуатации экономайзеров нередко происходят их повреждения. Это объясняется тем, что во время рез­кого-снижения давления пара экономайзеры работают в тяжелых условцях. В, эксплуатации экономайзер требует особого внимания обслуживающего персонала в …

Паровые котлы, экономайзеры, пароперегреватели, тру­бопроводы пара и горячей воды эксплуатируются в тяжёлых условиях, и на надежность их влияет множество факторов: механические свойства металла, неоднородность его струк­туры, наличие и характер остаточных …

При пуске на электростанции котла ПТВМ-100, работающего на мазуте, и увеличении нагрузки наблюдалась пульсация факела и силь­ная вибрация котла, вызвавшая на нем растрескивание изоляции. При­чина- нехватка дутья в результате большого …

Для нормальной работы воздухоподогревателей для всех топлив необходимо: Не допускать загрязнения воздухоподогревателей; строго соблюдать график остановок котлов для расшла - ковки и очистки поверхностей нагрева, в том числе воздухо­подогревателей; Не …

На надежность работы энергетического оборудования в зависимости от обстоятельств влияют следующие факто­ры: конструкция оборудования; материалы, из которых из­готовлены элементы оборудования; водно-химический ре­жим; характер эксплуатации оборудования (отсутствие шлакования топки, загрязнение …

Условия, в которых находятся элементы паровых котлов во время эксплуатации, чрезвычайно разнообразны. Как показали многочисленные коррозионные испытания и промышленные наблюдения, низколегированные и даже аустенитные стали при эксплуатации котлов могут подвер­гаться …

Повреждения экономайзеров котлов промышленных ко­тельных или электростанций почти во всех случаях приво­дя? к аварийному останову котла. Основными повреждениями могут быть: стальных экономайзеров: коррозия труб на внутренней и наружной поверхностях нагрева …

Для безаварийной и надежной работы трубопроводов необходимо систематически вести квалифицированный над­зор за состоянием паропроводов и питательных трубопрово­дов, на каждом предприятии из числа инженерно-техниче­ских работников назначить ответственное" лицо, имеющее соответствующую техническую …

Ежегодно по окончании отопительного сезона необхо­димо проводить контроль толщины стенок труб в районе горелок и пода, в конвективных пакетах - в районе нижне­го ряда труб нижнего пакета и верхнего ряда …

По конструкции вентиляторы и дымососы имеют много общего, но назначение и условия работы машин различны: дутьевой вентилятор обеспечивает подачу в топку воздуха, необходимого для организации процесса горения топлива; дымосос отсасывает …

В процессе эксплуатации осуществляется контроль за: трубопроводами в пределах котла с наружным диаметром 100 мм и более; станционными паропроводами с наружным диаметром 108 мм и более; питательными трубопроводами с наружным …

Кислородная коррозия является самым распространен­ным видом разрушения металла котла, ей подвергаются, все элементы котла, изготовленные из углеродистых и низко­легированных сталей, которые контактируют с водой прак­тически с любым содержанием в ней …

Эрозионный (механический) износ наружных поверхно­стей труб экономайзера происходит из-за истирания труб износом (золой). Интенсивность износа зависит от скорос - ти дымовых" газов, концентрации й абразивности содержа1 щихся в них частиц …

По назначению арматура подразделяется на запорную, регулирующую, предохранительную, распределительно-сме­сительную и другую трубопроводную промышленную ар­матуру. Некоторые установленные ГОСТ 24856-81 термины и определения основных понятий в области трубопроводной промышленной арматуры приведены ниже. …

И ТРУБОПРОВОДЫ В ПРЕДЕЛАХ КОТЛА * Поверхностью нагрева стационарного котла в соответ­ствии с ГОСТ 23172-78 называется элемент котла, необхо­димый для передачи теплоты рабочей среде или воздуху. В соответствии с указанным …

Причинами повреждений тягодутьевых машин во время работы могут быть причины механического, электрическо­го и аэродинамического характера. Причинами механиче­ского характера являются: неуравновешенность рабочего колеса в результате износа или отложений золы (пыли) на …

Основными мероприятиями и условиями по обеспечению надежности, водотрубных котлов являются: Соблюдение графика обдувки и расшлаковки поверхно­стей нагрева при работе котлов-на твердом топливе; Постоянный контроль за состоянием зажигательных поя­сов в экранированных, …

Межкристаллитная коррозия появляется в виде хруп­ких межзеренных разрушений - трещин в заклепочных швах, развальцованных концах кипятильных, экранных труб и в металле барабана при наличии следующих одно­временно действующих факторов: мест глубокого …

Экономайзеры всех типов обычно выполняются как дре­нируемые, т. е. после останова и необходимого охлаждения вода из них может быть полностью спущена, если это не­обходимо. При низких температурах воду из экономайзера …

Условия работы пароводяной арматуры в тепловых схе­мах разнообразны. С помощью арматуры производятся включение и отключение котлов, отдельных элементов и уз­лов, регулирование протекающих теплотехнических процес­сов, а также осуществляется защита оборудования. Так …

Трубы поверхностей нагрева, трубопроводов и коллек­торов работают в тяжелых условиях. К их качеству предъ­являются высокие требования, так как от этого в значитель­ной степени зависит надежность работы котла. Продолжительность эксплуатации элементов …

Основными причинами вибрации дымососов и вентиля­торов могут быть: неудовлетворительная балансировка ро­тора после ремонта или разбалансировка во время работы в результате неравномерного износа и повреждения лопаток рабочего колеса или повреждения подшипников; …

Пароперегреватель - это устройство для повышения температуры пара выше температуры насыщения, соответ­ствующей давлению в стационарном котле. Перегреватель современного котла выполняется, как прлвило, из нескольких частей (пакетов) с радиационным, полурадйационным и …

В практике эксплуатации поверхностей нагрева паро­вых котлов встречается пароводяная коррозия, которая является результатом непосредственного химического взаимодействия металла и среды. Пароводяная коррозия поверхностей нагрева котлов может иметь как равномерный, так и …

Чугунные экономайзеры собирают из чугунных ребрис - тьп труб с фланцами и соединяют между собой с помощью чугунных колен (калачей) таким образом, чтобы питатель­ная вода могла последовательно пройти по трубам …

Для предупреждения повреждений арматуры следует: при транспортировке, разгрузке и хранении не допускать ударов и деформаций арматуры; При транспортировке и монтаже тяжелой арматуры стро­повку производить только за корпус; Электроприводы, исполнительные механизмы, …

При различных нарушениях на металлургическом или трубопрокатном заводе технологического процесса внутри труб остаются скрытые дефекты. К металлургическим дефектам относятся: несоответствие металла заданному химическому соста­ву, что приводит к изменению его рабочих …

В тягодутьевых машинах применяются подшипники ка­чения и скольжения. Для подшипников скольжения. приме­няются вкладыши двух конструкций: самоустанавливаю­щиеся с шаровой и с цилиндрической (жесткие) опорной поверхностью посадки вкладыша в корпус. Повреждения подшипников …

Различная температура пара на выходе из перегревате­ля вызывается неравномерным обогревом змеевиков со стороны дымовых газов (газовый перекос) или гидравли­ческой неравномерностью распределения пара в отдельных змеевиках (паровой перекос). Особенно неблагоприятны для …

Подшламовая коррозия металла кипятильных и экран­ных труб паровых котлов развивается в виде раковин под слоем шлама, в основном железнооксидных осадков, а так­же под железофосфатными и другими рыхлыми отложения­ми, которые скапливаются …

На большинстве котлов с естественной циркуляцией во­ды имеется линия, соединяющая барабан с входными (нижними) коллекторами экономайзера. На котлах со ступенчатым испарением эту линию включают в чистый"от­сек барабана. При растопке таких …