Причины аварий в котельных. Аварии и неполадки в работе котельной установки и мероприятия по их устранению. Механическое повреждение труб

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.

Каменских А.С.

Заклинивание предохранительного клапана в открытом положении после срабатывания

Возможная причина: механические повреждения клапана

Действия оператора:

Разрыв стекла или водомерной колонки

Возможные причины: неправильные действия персонала при продувке водоуказательной колонки (ВУС - водоуказательного стекла), повреждение стекла из-за его старения

Действия оператора:

Действия оператора при снижении уровня воды в барабане ниже нижнего допустимого

Если уровень воды снизился ниже нижнего допустимого, но ещё определяется по водоуказательному стеклу, котёл можно подпитать, открыв задвижку на обводной (байпасной) линии вокруг регулирующего клапана. В противном случае, котёл должен быть немедленно отключён (остановлен) действием защит или персоналом. Поэтому, если в данной ситуации не сработала автоматика безопасности, оператор осуществляет аварийную остановку котла. Для этого необходимо немедленно прекратить подачу топлива и сопутствующих компонентов (воздуха, пара) и резко ослабить тягу.

Отключить котёл от главного паропровода и при необходимости выпустить пар через при-поднятые предохранительные клапана.

УПУСК ВОДЫ. Возможные причины:

• неисправность или отключение автоматики питания
• остановка или неисправность питательных насосов
• отсутствие воды в аккумуляторном баке деаэратора
• разрыв питательного трубопровода, экранных или кипятильных труб
• неправильные действия персонала при продувке котла
• большой пропуск продувочной или спускной арматуры

Действия оператора:

• Прекратить подачу топлива
• Прекратить вентиляцию топки путём остановки дымососа и вентилятора
• Если производилась продувка, - прекратить её
• Прекратить питание котла, закрыв вентиль на питательной линии
• Закрыть парозапорную арматуру котла.

Категорически запрещается подпитка котла. Заполнение котла водой с целью определения возможных повреждений при упуске воды можно производить только по распоряжению начальника котельной и охлаждения барабана котла до температуры окружающего воздуха.

Вскипание котловой воды

Сопровождается резким колебанием уровня воды в водоуказательных стёклах, гидроударами в котле

Возможные причины:

• резкое увеличение расхода пара и уменьшение давления в барабане
• повышение солесодержания или щёлочности котловой воды
• подача в котёл химических реагентов в большом количестве

Действия оператора:

• Прекратить подачу топлива
• Отключить котёл от паропровода путём закрытия главной парозапорной арматуры
• Прекратить питание котла, закрыв вениль на питательном трубопроводе
• Остановить дымосос и вентилятор
• Продуть водоуказательные колонки и определить уровень воды

Действия оператора при повышении уровня воды парового котла выше допустимого

Если уровень воды превысил допустимый, но ещё определяется по водоуказательному стеклу, воду можно слить через продувочные клапаны, в противном случае, котёл должен быть немедленно отключён (остановлен) действием защит или персоналом. Поэтому, если в данной ситуации не сработала автоматика безопасности, оператор осуществляет аварийную остановку котла. Для этого необходимо немедленно прекратить подачу топлива и сопутствующих компонентов (воздуха, пара) и резко ослабить тягу. Не сгоревшее твёрдое топливо залить водой, соблюдая при этом осторожность, чтобы вода не попала на поверхности нагрева элементов котла. Отключить котёл от главного паропровода и при необходимости выпустить пар через приподнятые предохранительные клапана.

ПЕРЕПИТКА КОТЛА

Возможные причины:

• неисправность водоуказательных приборов
• резкое уменьшение расхода пара
• отключение или неисправность автоматики питания котла

Действия оператора:

Если уровень воды повысился до установки срабатывания защиты, то необходимо

Если несмотря на принятые меры уровень продолжает расти, то необходимо

• уменьшить питание котла, закрыть запорную арматуру на питательной линии
• осторожно открыть продувочную линию нижнего барабана и если после продувки уровень снова начинает повышаться, то необходимо
• прекратить подачу топлива
• отключить котёл от паропровода
• закрыть главную парозапорную арматуру
• провентилировать топку в течение 10 минут
• остановить вентилятор и дымосос
• спустить воду до среднего уровня путём открытия запорной арматуры на линии периодической продувки.

УДК 614.8.084

Разрушения и производственный травматизм

при взрывах паровых котлов.

Причины взрывов паровых котлов и их предотвращение

ГОУВПО «Московский государственный университет сервиса»

г. Москва

Проведен сравнительный анализ водогрейных котлов использующихся в технологических процессах ряда предприятий сферы сервиса. В частности для автономного обеспечения комбинатов химической чистки и прачечных.

В процессе взрыва происходит физическое или химическое изменение вещества, сопровождающееся мгновенным выделением большого количества энергии.

При взрыве парового котла в нем резко снижается давление, и вода мгновенно испаряется. Объем, занимаемый этим паром, будет в 700 раз больше объема воды.

Во всех случаях аварий паровых котлов последствия:

§ обрушения конструкций зданий;

§ разрушения за пределами зданий;

Части котла разлетаются на расстояние до 300-400 м, принося разрушения за территорией предприятия.

При неправильной эксплуатации паровых котлов причинами взрывов являются: недостаточное количество воды, большой слой накипи на стенках, превышение расчетного давления.

При недостаточном количестве воды в котле (вода упущена) стенки перегреваются, так как тепло горячих газов, рассчитанное на нагревание и испарение воды, не отводится.

В результате механическая прочность металла стенок котла уменьшается, и образуются выпучены. При дальнейшем повышении давления в котле в местах выпучин появляются трещины, и котел взрывается.

Стремление восполнить упущенную воду в котле путем немедленной ее подачи только ускоряет взрыв котла, поскольку вода, попадая на перегретые стенки, мгновенно испаряется и в котле возникает давление, превышающее расчетное.

Отложение на внутренних стенках котла накипи от воды и в связи с несвоевременной его чисткой, также приводит к перегреву стенок котла и снижению его прочности.

Кроме того, взрывы возможны из-за дефектов в металле, сварочных и заклепочных швах; изменений структуры металла стенок во время эксплуатации (изменение температуры, химическое воздействие воды и пара); нарушения прочности металла при неправильной технологии изготовления котла.

Во избежание аварий паровых котлов их установку, освидетельствование и эксплуатацию необходимо осуществлять в соответствии с правилами Ростехнадзора «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», ПБ – 10 – 115 – 06. Эти правила распространяются на стационарные и передвижные паровые котлы, паронагреватели водяные экономайзеры с рабочим давлением выше 0,7 МПа, а также на водогрейные котлы с температурой подогрева воды выше 115°C.

Номинальную толщину стенки барабана принимают не менее 6 мм, за исключением котлов паропроизводительностью не более 0,7 т/ч при рабочем давлении не выше 5 МПа, для которых номинальная толщина стенки принимается не менее 4 мм.

Рис. 1. Схема установки контрольно-измерительных приборов на паровом котле:

ВУВ – высший уровень воды; НУВ – низший уровень воды; 1 – водоуказательные приборы прямого действия; 2 – термометр; 3 – термопара; 4 – манометр; 5 – предохранительный клапан.

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

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

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

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

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

Автоматические уровнемеры конструктивно подразделяют на поплавковые, электромагнитные и ионизационные.

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

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

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

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

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

Таблица 1

Давление в водогрейных котлах

Примечание, Рр – рабочее давление.

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

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

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

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

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

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

Таблица 2

Давление парового котла.

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

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

Результаты технического освидетельствования записываются в паспорт котла.

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

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

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

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

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

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

1. Основными причинами взрывов котлов являются: нарушение правил технической эксплуатации, режимов их работы, а также должностных инструкций, требований техники безопасности вследствие несоблюдения трудовой и производственной дисциплины обслуживающим персоналом; дефекты и неисправности конструкторских узлов котлов. . Нарушения указанных инструкций и правил приводят к следующим главным техническим причинам взрывов котлов: резкое снижение уровня воды, превышение рабочего давления, неудовлетворительный водный режим котла, образование накипи, наличие взрывоопасных топочных газов. Наибольшее количество аварий при эксплуатации паровых котлов происходит из-за резкого снижения уровня воды в котле. Вследствие снижения уровня воды ниже линии соприкосновения поверхности котла с горячими газами в его топочной части стены котла нагреваются выше критической температуры. При этом механические свойства металла изменяются, снижается его прочность и под давлением пара стенки выдуваются, что может закончиться взрывом.

Распространенными причинами взрывов котлов вследствие дефектов и неисправности основных узлов являются дефекты конструктивных элементов, снижение их механической прочности в процессе эксплуатации и неисправность аппаратуры безопасности и измерительных приборов.

2. Взрывы при работе компрессоров могут происходить вследствие превышения давления сжатого воздуха, а также из-за повышения его температуры при сжатии, образования взрывоопасных смесей из кислорода воздуха и легких продуктов разложения смазочных масел. Обусловленные этими причинами взрывы возникают при нарушениях требований безопасности по уходу, обслуживанию и эксплуатации компрессоров. Они приводят к разрушению как самого компрессора, так и здания, в котором он расположен, а также к травмам с тяжелыми последствиями.. Повышение температуры резко интенсифицирует процесс разложения смазочного масла, что увеличивает опасность взрыва. Разложение смазочных масел происходит с выделением легких взрывоопасных фракций (водорода, предельных и непредельных газов, в том числе ацетилена), а также тяжелых фракций (сажа, смола, кокс, асфальтены и карбоиды). Последние отлагаются на стенках цилиндра компрессора, клапанных устройствах и трубопроводах. Это увеличивает трение и приводит к возникновению местных перегревов. Слой нагара из тяжелых фракции способен к самовозгоранию, что может явиться причиной взрыва компрессора и трубопроводов.

При высокой температуре смазочные масла частично испаряются, а при излишне обильной смазке распыляются в виде тумана, который также может образовать взрывоопасную смесь с воздухом при содержании в нем 6--11 % масляных паров. Такая смесь взрывается при температуре 200 °С, которая возникает при сжатии воздуха до давления около 0,4 МПа. Для предупреждения взрывов компрессоров и холодильных установок, а также входящих в их систему аппаратуры (сосудов под давлением) и трубопроводов, обеспечения безопасности при их эксплуатации должны соблюдаться требования ГОСТ 12.2.016--81 и ГОСТ 12.2.003-- 74, а также специальные требования, которые можно разделить на организационные, предупреждающие превышение давления, перегрев установок, взрывы паров масла, продуктов их разложения, а также хладагентов.. Размещение компрессоров должно соответствовать требованиям СНиП, противопожарных норм строительного проектирования промышленных предприятий и санитарным нормам их проектирования. Компрессоры, как правило, должны размещаться в отдельно стоящих одноэтажных зданиях.

3. На предприятиях применяются разнообразные баллоны, предназначенные для хранения, перевозки и использования сжатых (азот, воздух, кислород, сероводород), сжиженных (аммиак, сернистый ангидрид, диоксид углерода, фреон) и растворимых (ацетилен) газов под давлением 0,6--15 МПа. В связи с этим их взрывы представляют опасность независимо от того, содержат баллоны горючий или негорючий газ.

Причины взрывов можно разделить на общие для всех баллонов, а также на специфические для отдельных из них. К общим относятся: удары или падения баллона, особенно при высоких или низких температурах, так как в первом случае резко возрастает давление в баллоне за счет нагревания содержащегося в нем газа, а во втором -- материал, из которого сделан баллон, приобретает свойство хрупкости; переполнение баллона сжиженным газом без оставления свободного нормированного объема около 10% всего объема баллона; нагрев баллона солнечными лучами пли другими источниками, что приводит к увеличению давления в нем выше допустимых значений. Специфические причины, присущие кислородным баллонам: попадание масла на внутренние области вентиля, применение необезжиренных прокладок, а также замасливание поверхности баллона, так как в результате окисления масла может произойти его воспламенение и взрыв; наличие ржавчины или окалины в баллоне, при движении которых могут возникнуть искры и накапливаться статическое электричество с последующим новообразованием, могущим вызвать взрыв кислорода в баллоне;быстрый отбор газа из баллона, что может вызвать искрообразование в струе кислорода; присущие ацетиленовым баллонам: низкое качество или осадок пористой массы (древесный активированный уголь); недостаток ацетона в баллоне; применение оборудования редукционных клапанов, трубопроводов), содержащих более 70% меди, при контакте с которой ацетон вступает в химическую реакцию с большим выделением теплоты; быстрый отбор газа из баллона, что может вызвать вынос ацетона, который при расходе ацетилена 1,7 м3/ч и более не должен превышать допустимый, разный 20 г/м3 газа.

Ацетилен в обычных баллонах (без пористой массы) взрывается при давлении более 0,1 МПа. Поэтому для снижения его взрывоопасности и повышения предельного давления заполнения баллонов применяются стальные баллоны заполненные пористой массой, пропитанной ацетиленом. Это позволяет в баллоне объемом 40 дм3 растворять в ацетоне 7,5 м3 ацетилена при давлении 2 МПа.

Взрывы баллонов от ударов, падений предупреждаются путем увеличения их прочности за счет использования специальных материалов и способов изготовления, контроля качества изготовления, снабжения предохранительными колпаками и опорными башмаками, соблюдение?: правил транспортирования и эксплуатации. Для изготовления баллонов применяют бесшовные трубы из углеродистой стили, для баллонов низкого давления (до 3 МПа) допускается применение сварных баллонов. Для предупреждения взрывов из-за неправильного заполнения или быстрого отбора газа баллоны снабжаются вентилем, через который происходит наполнение и удаление газа. Для защиты вентиля от повреждений он закрывается металлическим колпаком. К вентилю присоединяется редукционный клапан, обеспечивающий отбор газа с более низким давлением, чем в баллоне. Для каждого вида баллонов используются специально предназначенные для содержащегося в нем газа редукционные клапаны. Они имеют 2 манометра, расположенные один - на стороне высокого, а другой - низкого давления. Понизительная камера редуктора снабжена манометром и предохранительным клапаном, отрегулированным на максимальное рабочее давление, предусмотренное для емкости, в которую отбирается газ.

Для предупреждения неправильного использования баллонов, предназначенных для разных газов, вентили имеют разную резьбу (для кислорода и инертных газов - правую, горючих - левую, а для ацетона - хомут), что исключает присоединение к ним редукционных клапанов.

Для предупреждения перегрева при хранении баллонов на открытом воздухе они должны быть защищены от солнечных лучей, а также от воздействия атмосферных осадков. При эксплуатации в помещениях баллоны не должны располагаться на расстоянии менее 1,5 м от отопительных приборов и газовых плит и менее 5 м от печей и других источников открытого огня.

На предприятиях различных отраслей спиртовой промышленности эксплуатировались сосуды – разварники вместимостью 5,0 и 5,3 м3 с давлением пара 0,6 МПа. Они предназначались для обработки паром картофеля, свеклы, зерна и других пищевых продуктов. Для защиты нижней конической части от механического износа разварники снабжались предохранительной гильзой высотой 1600 мм.

На некоторых заводах не проводился должный контроль за техническим состоянием указанных сосудов и износ их стенок своевременно не выявлялся, что приводило к авариям с тяжелыми последствиями. Так на одном из заводов разрушение разварника во время эксплуатации произошло из-за того, что утонение стенок конической части произошло с 12,0 мм до 2-2,8 мм.

На другом заводе разварник взорвался при следующих обстоятельствах.

При монтаже разварника был вырезан штуцер отвода ввиду его ненадобности и в этом месте вварена заплата диаметром 240 мм. Для заплаты применена сталь с содержанием углерода 0,7% вместо допустимых 0,3%

Заплата была вставлена в гнездо не полностью, со смещением стыкуемых кромок до 5,5 мм. Сварка произведена с непроваром корня шва по всему периметру заплаты глубиной до 50%.

Подготовка отверстия под заплату производилась газовым резаком без зачистки кромок абразивным инструментом. Качество сварки не проверялось. После окончания ремонта разварник не был предъявлен инспектору котлонадзора для технического освидетельсвования..

За два часа до разрыва разварник был отключен от паропровода и находился в рабочем состоянии, заполненный разваренной массой. Из-за неплотности в запорной арматуре в нем образовалось давление, при этом произошло разрушение сварного шва заплаты, вызвавшее взрыв.

В результате взрыва были разрушены стены, повреждено технологическое оборудование и коммуникации, при этом разварник пробил бетонное основание и углубился в грунт на 2,2 м.

Из-за нарушений водно-химического режима на котлах типа МЗК-7Г при наработке от 1700 до 3500 часов происходили разрывы труб поверхностей нагрева. Расследование показало, что причиной разрыва труб явилось полное перекрытие живого сечения труб отложениями солей накипи. На предприятиях, эксплуатирующих указанные котлы было выявлено следующее:

• котлы питались частично сырой водой или водой, жесткость которой во много раз превышала норматив Госгортехнадзора;
• продувка котлов производилась нерегулярно и не в достаточном количестве, а некоторые котлы вообще не продувались, и продувочные вентили были полностью забиты накипью и шламом;
• режимные карты по регенерации фильтров и продувке котлов специализированными (наладочными) организациями индивидуально для объекта не были составлены, сроки остановки котла на ревизию и очистку не установлены;
• систематический контроль за качеством воды в питательных баках отсутствовал;
• грубо нарушались требования по эксплуатации водоподготовительных блоков для котлов производительностью 1,0-0,4 т/ч.

Таким образом, как показывает изложенное, основной причиной ускоренного наноса внутренних поверхностей нагрева котлов солями накипи и образованием шлама в нижнем коллекторе является неудовлетворительный водный режим, т.е. питание котлов с высокой жесткостью питательной воды.

В процессе эксплуатации котлов малой производительности типа Е-1/9 происходили аварии с тяжелыми последствиями.

Так на маслозаводе в результате аварии с паровым котлом Е 1/9 было полностью разрушено помещение котельной. При расследовании установлено, что паровой котел предназначался для работы на твердом топливе.

По согласованию с заводом-изготовителем котел был переоборудован для работы на жидком топливе. При этом было установлено горелочное устройство, смонтировано автоматическое устройство для отключения подачи топлива при понижении уровня воды ниже допустимого или повышении давления выше установленного, а также выполнены другие работы, рекомендованные заводом-изготовителем.

Перед вводом котла в эксплуатацию работниками маслозавода произведена замена оказавшегося неисправным питательного насоса НД-1600/10 производительностью 1,6 м3/час и напором 10 кгс/см2, центробежно-вихревым насосом производительностью 14,4 м3/час c напором 8,2 кгс/см2.

Большая электрическая мощность двигателя этого насоса не позволила подключить его к электрической схеме автоматического регулирования питания котла. Поэтому питание котла водой осуществлялось вручную, а автоматика отключения подачи топлива при понижении уровня ниже допустимого осталась в нерабочем состоянии.

Из-за неисправности датчика не работала также автоматика прекращения подачи топлива при повышении давления.

В день аварии кочегар, растопив котел, вышел в соседний цех завода для проверки показаний манометра на паропроводе, так как телефонной связи в котельной не было. За время отсутствия кочегара (15-20 минут) питание котла водой не производилось. Вскоре после возвращения кочегара в котельную произошла авария котла, при которой вырвало крышку люка нижнего барабана и разрушен нижний левый коллектор в месте приварки к нему колосниковой балки.

Комиссией, производившей расследование аварии, установлено, что авария котла произошла из-за значительного превышения давления сверх допустимого. Причинами повышения давления явились упуск воды из котла (котел не подпитывался 15-20 минут) и последующая затем интенсивная подпитка его. Произведенные расчеты показали, что давление в котле в этом случае повысилось до 20-30 кгс/см2.

В котельной банно-душевого комбината произошел взрыв парового котла

Е-1/9-1М, в результате которого полностью разрушено здание. Взрывом котел был сорван с фундамента и отброшен на расстояние 20 метров от котельной.

Паровой котел, изготовленный для работы на жидком топливе, был установлен в помещении котельной, примыкающей к бане, оборудован химводоподготовкой и автоматикой безопасности (автоматическая подпитка котла, устройством для автоматической отсечки топлива при достижении уровня воды в котле и повышении давления выше установленного, приборами сигнализации).

При осмотре котла после аварии выявлено, что у верхнего и нижнего барабанов вырваны крышки люков, от барабанов оторваны коллектора боковых и потолочного экранов, запорный вентиль на паропроводе от котла закрыт, автоматика безопасности и приборы сигнализации находились в отключенном состоянии (тумблер на щите зафиксирован в положении ручного управления).

Комиссией, производившей расследование аварии, установлено, что взрыв котла произошел из-за значительного превышения давления выше допустимого. Причиной повышения давления в котле явился глубокий упуск воды с последующей интенсивной подпиткой воды центробежным насосом Кс-10-55/2 повышенной производительности (7-19 м3/час). В нарушение правил насос Кс-10-55/2 был установлен администрацией банно-душевого предприятия вместо предусмотренного заводом насоса ПН-1,6-16 производительностью 1,6 м3/час без согласования с заводом-изготовителем котельной установки.

Произведенные Всесоюзным научно-исследовательским институтом атомного энергетического машиностроения (ВНИИАМ) расчеты показали, что при интенсивной подаче большого количества воды на раскаленный металл котла насосом, давление в котле предположительно могло повыситься до 61 кгс/см2. Температура металла труб котла по результатам проведенных институтом исследований достигала 720-840°С.

Причинами аварии также явились грубейшие нарушения правил безопасности. Администрация предприятия не обеспечила должного технического надзора за работой котельной установки. К обслуживанию котла допускался необученный персонал. В котельной имела место низкая производственная дисциплина обслуживающего персонала. На время отпуска лица, ответственного за безопасную эксплуатацию котла, был назначен инженерно-технический работник, не прошедший проверку знаний по правилам безопасности. Из-за нарушения водного режима на поверхностях нагрева котла имелись солевые отложения. В котельную допускались посторонние люди.

В котельной пивоваренного завода произошел взрыв парового котла типа Е-1/9, в результате которого разрушено здание котельной.

При взрыве верхний и нижний барабаны с конвективным пучком труб были отброшены за пределы котельной, боковые экраны с коллекторами оторваны, у нижнего барабана вырвало крышку люка.

Паровой котел работал на твердом топливе.

Причиной взрыва явился глубокий упуск воды с последующей подпиткой котла. Металлографические исследования образцов металла, вырезанных из труб котла, показали, что в результате упуска воды температура стенок труб превышала 720°С, давление в котле после подпитки поднялось до 70 кгс/см2.

В процессе расследования были вскрыты грубейшие нарушения Правил эксплуатации котлов.

На заводе в соответствии со штатным расписанием имеется три инженерно-технических работника – директор, технолог и механик. Все они, а также кочегары и зольщики котлов обучены, аттестованы и получили удостоверения установленной формы. Периодическая проверка знаний персонала производилась своевременно и оформлялась соответствующими протоколами.

Требуемая Правилами котлонадзора оперативная документация (сменный журнал, журналы проверки знаний и проведения инструктажа, журнал по водоподготовке и др.) имелись и записи вносились в нее регулярно.

Однако, все это выполнялось формально.

Лицом, ответственным за безопасную эксплуатацию котлов, был назначен механик с четырехклассным образованием, имевший весьма смутное представление о работе котлов. Он не знал и не выполнял своих функциональных обязанностей, хотя ежедневно расписывался в сменном журнале.

Кочегарами не проводилась предусмотренная Правилами проверка оборудования, арматуры и средств автоматики, но в сменный журнал вносилась одна и та же стереотипная запись о выполнении этой работы. Такая запись была сделана и в день аварии. Авария произошла через час после приемки смены, а к этому времени в сменном журнале уже была сделана запись о работах, выполненных в течении всей смены и о сдаче в 8 часов утра следующего дня.

В котельной отсутствовала тепловая схема котельной установки и электрическая схема автоматики. Инструкция, составленная для котлов на жидком топливе, не была переработана применительно к местным условиям, несмотря на то, что котлы были переведены на твердое топливо.

Профилактическое обслуживание автоматики практически не осуществлялось. По заявлению работников котельной, в случае выхода из строя автоматики, для её наладки или ремонта приходилось вызывать специалиста из Москвы.

В котельной неоднократно имели место нарушения трудовой и производственной дисциплины. В день аварии кочегар и зольщик после сдачи смены не ушли, а остались играть в шашки, чем отвлекали внимание работающей смены. По заключению судебно-медицинской экспертизы все они были в нетрезвом состоянии. Тяжелым последствиям аварии способствовало то, что администрация завода не выполнила предписание котлонадзора об изъятии из эксплуатации дополнительно установленного центробежного насоса, подача которого в десять раз превышала проектную (16,0 м3/час), а в котлонадзор направила ложное уведомление о якобы выполнении указанного требования котлонадзора.

С 1968 г. котлостроительными заводами барабаны котлов Е-1/9 выпускались с крышками люка толщиной 8,0 мм, а с 1977 г. толщина крышки была увеличена до 10,0 мм. В целях предупреждения аварий паровых котлов типа Е-1/9 было принято решение снизить разрешенное при эксплуатации давление до 6,0 кгс/см2 у указанных котлов, имеющих толщину крышек люка 8,0 мм.

Толщина съёмной крышки барабана котла Е-1/9 должна составлять 10 мм при рабочем давлении 8 кгс/см2. При толщине крышки 8 мм давление должно быть снижено до 6 кгс/см2. Крышки меньшей толщины должны быть заменены на крышки толщиной 10 мм.

На ТЭЦ химического комбината была авария с тяжелыми последствиями (отрыв заглушки) трубопроводов четвертой категории (диаметр 400 мм, давление 8 кгс/см2, температура 169,6°С).

Отрыв заглушки трубопровода произошел вследствие гидравлического удара, возникшего при пуске трубопровода в работу без предварительной его продувки. Трубопровод после реконструкции не подвергался внеочередному техническому освидетельствованию, руководство и инженерно- технические работники комбината в нарушение инструкций и приказа по комбинату не сделали записей в журнале распоряжений о пуске трубопровода в работу и не проинструктировали дежурного слесаря о продувке паропровода перед пуском в работу.

Аналогичная авария с тяжелыми последствиями произошла на комбинате «Стройпластмасс», где вследствие гидравлического удара при пуске трубопровода IV категории произошел разрыв чугунного вентиля Ду-200 мм.

На котле ТГМ-96 ТЭЦ произошел разрыв трубопровода диаметром 133 мм байпаса питательной линии котла на прямом участке, расположенном за регулирующим клапаном, вызвавший тяжелые последствия. При осмотре трубопровода был обнаружен эрозионный износ внутренней поверхности трубы в зоне приварки патрубка корпуса клапана к трубопроводу. Труба подвергалась износу по всему периметру с максимальным утонением стенки до 1,2 мм при исходной толщине 10 мм. Обнаружен также эрозионный износ в аналогичной зоне у основания питательного клапана Ду250 мм. Трубопровод находился в эксплуатации 40 000 часов с параметрами среды Р=230 кгс/см2 и Т=230 °С. Проверка, проведенная котлонадзором на других электростанциях показала, что эрозионный износ участков трубопроводов, расположенных за регулирующей арматурой, имел место не только в байпасах, но и в основных питательных трубопроводах, а также на внутренней поверхности корпусов регулирующих клапанов.