ПРИМЕЧАНИЕ: Выходить в цех до отключения и обеспаривания поврежденного паропроводов категорически запрещается. При обнаружении свищей или течей и парений в арматуре начальнику смены цеха немедленно определить опасную зону и оградить ее для предотвращения проникновения людей в эту зону. В опасной зоне прекратить все работы, вести постоянное наблюдение за поврежденным участком, следить за уровнем в барабане и давлением в паропроводе. Время останова блока определяется главным инженером станции.

15. ВЗРЫВ В ТОПКЕ ИЛИ ГАЗОХОДАХ КОТЛА

А) ПРИЗНАКАМИ этой а.с. является:

Характерный звук в районе аварии, разрушение обмуровки к/а.

Плохая вентиляция топки и газоходов котла перед растопкой или после останова;

Погасание факела в топке котла;

Неплотность топливной арматуры перед горелками;

Нарушение топочного режима (неполное сгорание топлива из-за недостаточного количества воздуха, плохое перемешивание топлива и воздуха).

В) ДЕЙСТВИЯ ПЕРСОНАЛА:

Аварийно отключить котел и блок;

Проверить выполнение операций по останову блока по п.3;

Провентилировать топку и газоходы котла в течение 10 мин. при отсутствии очагов горения в топке и газоходов;

Выяснить причину взрыва;

Осмотреть котел с целью определения величины и характера разрушений, закрыть лючки-гляделки и лазы, которые могли открыться при взрыве, осмотреть состояние обмуровки котла и облицовку газоходов.

Приступить к растопке котла можно только, выяснив и устранив причину взрыва и ликвидировав последствия взрыва с разрешения главного инженера.

16. ЗАГОРАНИЕ ХВОСТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА КОТЛОВ

При появлении признаков резкого повышения температуры уходящих газов, разности температур между газом и воздухом оперативный персонал обязан:

Немедленно потушить котел;

Отключить тягодутьевые машины, закрыв их направляющие аппараты, исключив вентиляцию топки и газоходов;

Заключение о прекращении горения может быть сделано только после тщательного внутреннего осмотра поверхностей нагрева и газоходов;

Включить все виды внутреннего пожаротушения и обмывки ТВП;

Обеспечить обильное наружное орошение газохода (воздухопровода) и подачу воды через люки непосредственно на горящие поверхности с помощью пожарных стволов силами собственного оперативного и ремонтного персонала, а также с привлечением пожарных подразделений;

Прокачивать воду через экономайзер и создавать необходимый расход аккумулированного пара через пароперегреватель открытием продувки в атмосферу для предупреждения их повреждения.

17. ПОЖАР В ЦЕХЕ

А) ПРИЗНАКАМИ пожара являются:

Сильный дым в цехе;

Пламя в пределах цеха.

Б) ПРИЧИНАМИ пожара могут быть:

Взрыв или хлопок в топке;

Короткое замыкание в электрическом кабеле или электродвигателе;

Нарушение правил пожарной безопасности в цехе.

В) ДЕЙСТВИЯ ПЕРСОНАЛА:

При обнаружении очага пожара действовать согласно общеобъектовой инструкции по предупреждению и ликвидации пожара, оперативного плана пожаротушения;

При пожаре, угрожающем жизни персонала или оборудованию, а также цепям дистанционного управления отключающей арматуры, входящей в схему защит, немедленно отключить котел и блок. Проверить выполнение операций по останову блока по п.3.

18. ПОВЫШЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ СВЕЖЕГО ПАРА ЗА КОТЛОМ

А) Признаками этой а.с., определяемой по показаниям щитовых приборов, могут быть:

Срабатывание ПС РОУ при давлении пара перед турбиной 143 кгс/см 2 ;

Открытие контрольных импульсных предохранительных клапанов при повышении давления за котлом до 155 кгс/см 2 ;

Открытие рабочих импульсных предохранительных устройств при повышении давления в барабане котла до 172 кгс/см 2 .

Б) ПРИЧИНАМИ этой а.с. могут быть:

Резкое повышение частоты в системе (сброс нагрузки);

Некачественная работа системы регулирования турбины;

Неисправность регуляторов тепловой нагрузки или регуляторов топлива.

Среди систем теплоснабжения, котельные остаются самым востребованным вариантом получения энергии и тепла. Одновременно котельные, согласно действующим нормам закона относятся к опасным производственным объектам, требующим повышенного внимания к обслуживанию и эксплуатации. Источник опасности котельного оборудования – повышенное давление и применение газового топлива. Аварии в котельных по статистике являются наиболее частыми техногенными чрезвычайными ситуациями в теплоэнергетике.

Возможные причины аварии

Возникновения аварийной ситуации связано с рядом факторов. Аварии в котельных возникают в первую очередь из-за износа оборудования и систем коммуникации. Согласно данным статистики, средняя величина износа коммуникации в теплоснабжении составляет 65%. Авария в котельной также становится следствием следующих причин:

• топлива . Использование газовой смеси делает котел «миной замедленного действия» и нарушение режимов правильной эксплуатации может спровоцировать взрыв. Причиной взрыва газовых котлов становится перенасыщение горючей смеси, возникающее при накоплении несгоревшего топлива. Еще одной причиной взрыва топлива является нарушение работы горелок;
• снижение уровня воды . Поддержание требуемого уровня воды является залогом нормальной работы котла. Длительное функционирование котельного оборудования с недостаточным уровнем воды может привести к нагреванию стальных труб и их расплавлению;
• нарушение водоподготовки . Аварии в котельных с участием промышленных котлов происходят из-за недостаточного смягчения воды или ее загрязнения. Водоподготовка является обязательной процедурой, позволяющей снизить количество образующейся накипи и устранить излишки кислорода, который служит причиной язвенной кислородной коррозии. Причина аварии вследствие нарушения водоподготовки характеризуется появлением сквозной ржавчины на небольшом участке оборудования, приводящей к нарушению работы, что может стать причиной аварии;
• нарушение правил разогрева котла . При пуске или остановке котельной, оборудование испытывает повышенные нагрузки, что требует четкого следования правилам эксплуатации. Соблюдение регламента разогрева и следование этапам необходимых операций пуска послужит гарантией длительного срока службы котла и предотвратит аварию.

Дополнительные причины аварий в котельных заключаются в механических повреждениях труб, нарушении правильности хранения котла в режиме простоя, ошибках монтажа котельного оборудования.

Во избежание подобных проблем нужно своевременно проводить сертификацию газового оборудования. О порядке проведения процедуры и перечне документов .

Статистические данные по авариям в котельных

Специально созданный государственный орган – Ростехнадзор, выполняет задачу по обеспечению безопасной работы опасных промышленных объектов и осуществляет контроль того, как происходит ликвидация аварий на газовых котельных. Ежегодно ведется учет статистических данных, позволяющих проследить динамику ситуации в стране в целом и отдельных регионах, отследить наиболее частые причины аварии на котельных, статистика по которым имеет табличную форму для удобства восприятия. Статистика аварий на котельных за 9 лет, приведена в следующей таблице:

Года	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016
Кол-во аварий	7	5	5	1	9	5	3	4	7
Случаи	16	27	3	5	7	8	4	5	25
	15	16	2	5	7	3	2	2	6

Параллельно с общим учетом случаев аварии на котельных, статистика включает данные по распределению категории работников, пострадавших при возникновении чрезвычайной ситуации, соотношения случаев по травмирующему фактору, распределение аварийных сбоев по видам котельного оборудования.

Например, аварии на газовых котельных, статистика которых составляет 43,2% от общей массы всех видов устройств, занимают первое место по аварийности. Показатели, демонстрирующие рост чрезвычайных случаев, могут свидетельствовать о постепенном выходе из строя оборудования и его износе.

Последствия аварии и их ликвидация

Любая организация, имеющая оборудование, работающее под давлением и занимающаяся обеспечением производства тепла, должна иметь разработанный план, согласно которому осуществляется ликвидация аварий на газовых котельных. Там должны быть прописаны первоочередные действия персонала, система оповещения при возникновении аварийной ситуации, список ответственных лиц, отвечающих за опасный производственный объект. Важной частью плана является установление масштабов повреждений, действия, нужные для их ликвидации и сроки ремонта.

По факту произошедшего чрезвычайного происшествия назначается комиссия, в число членов которой входят технические эксперты Ротехнадзора, чьей обязанностью является проведение экспертизы.

По итогам расследования составляет акт об аварии на котельной, в котором отображаются последствия происшествия в котельных, причины возникновения, описательная часть и техническая информация о случившемся инциденте.

Реальные случаи аварии в котельных

Октябрь 2016 года. В Балашихе произошел сбой автоматической системы котельной, приведший к выходу из строя вентиляции. Произошедший взрыв, причиной которого явилось накопление отработанных газов, повредил вентиляционный короб и выбил стекла здания. Никто не пострадал.

Декабрь 2016 года. В Бузулуке из-за прорыва трубопровода, проходящего внутри котельной, произошла аварийная ситуация, результатом которой явилось нарушение системы отопления нескольких микрорайонов . Из-за последствий происшествия без отопления остались жилые дома, школы и детские учреждения. Их ликвидация потребовала двое суток усиленной работы коммунальщиков.

Январь 2017 года. В результате гидроудара произошло отключение водоснабжения в Щербинке. Это небольшое поселение, являющееся частью Новой Москвы. Отзывы жителей позволяют судить о том, что авария была оперативно устранена.

Еще одна чрезвычайная ситуация произошла в Красногорске. Авария случилась из-за выхода из строя насосов. Более 12 тысяч жителей на долгое время остались без теплоснабжения при температуре окружающего воздуха -25 градусов.

Февраль 2017 года. В Кемерово при внутри котельной, который возник вследствие возгорания трансформатора, было нарушено теплоснабжение нескольких . Оперативное прибытие на место коммунальных служб позволило быстро переподключить тепловые носители на резервную схему работы.

Эксплуатация котлов на газообразном топливе требует от машинистов (операторов) большого навыка и внимания. Невнимательность или ошибка при ведении топочного ре­жима может привести к тяжелым последствиям. Маши­нист должен знать и учитывать опасные свойства горючих газов, т. е. их взрывоопасность.

Наиболее частыми причинами образования взрыво­опасной концентрации газовоздушной смеси могут быть: недостаточное вентилирование топки и газоходов; подача газа в горелку до внесения или образования запального фа­кела; срыв пламени переносного запального устройства в топке при включении горелок; попытка розжига соседней горелки от работающей без применения запального факе­ла; повторное включение горелок после срыва запального или основного факела без предварительной вентиляции топки и газоходов; неправильное или преждевременное от­крытие кранов перед горелками; неправильная продувка газопроводов перед пуском котла в работу.

Причинами взрывов и загазованности при включении горелочных устройств также являются: неисправность за­пальника или неправильная его установка; ошибки обслу­живающего персонала в фиксации положения запорной газовой арматуры и ее неплотность; включение горелоч - йых устройств при отключенной или неисправной автомати­ке контроля пламени; неправильная оценка показаний контрольно-измерительных приборов или их неисправность.

Во время эксплуатации котла причинами погасания фа­кела, загазованности топки и взрыва от раскаленных по­верхностей обмуровки могут быть: кратковременное пре­кращение подачи газа; срыв пламени в результате резкого возрастания разрежения в топке; погасание факела в слу­чаях неисправности регулятора давления газа или клапана «газ - воздух», засорение газовыходных отверстий, оста­новка дымососа или вентилятора, а также неправильные - действия персонала при регулировании тепловой мощности горелок.

Даже незначительные утечки газов в плохо вентили­руемом помещении могут создавать взрывоопасные смеси.

Отсутствие запаха у газов, не содержащих меркаптано - вой серы, а также цвета у всех углеводородов создает труд­ности своевременного выявления и устранения возможных утечек газа.

Поэтому газу придают запах путем добавки остропах - нущих веществ, в частности этилмеркаптана C2H5SH, с це­лью определения утечек. Этот процесс называется одориза­цией газов. Запах одоризированного газа должен ощу­щаться при содержании его в воздухе в количестве примерно 7б нижнего предела взрываемости газа.

Вследствие того что плотность воздуха составляет 1,293 кг/м3, а природного газа в зависимости от содержа­ния компонентов - около 0,8 кг/м3, при утечках газы вна-. чале будут скапливаться в верхних частях помещения (так как они легче воздуха), чем затрудняется их обнаружение.

Сжигание газового топлива в топках котлов осуществ­ляется горелочными устройствами.

Качество работы газогорелочных устройств оценивает­ся полнотой сгорания газа. Для определения полноты сго­рания газа в настоящее время применяют различные при­боры: газоанализаторы (ВТИ, ГХП-100), хроматографы (ГСТЛ, «Газохром-3101») и др.

Газовое топливо различных видов для обеспечения на­дежной и безопасной работы горелочных устройств долж­но соответствовать государственным стандартам и отвечать следующим основным требованиям: содержать возможно меньше количество вредных и балластных (несгорающих) примесей; обладать постоянным составом компонентов и соответственно иметь неизменяющуюся теплоту сгорания,; содержать минимальное количество кислорода и воздуха, способствующих коррозии внутренней поверхности газо­проводов.

При неправильном режиме работы котлов на газовом топливе, т. е. при нарушении устойчивости горения (отрыв или проскок пламени при резких изменениях режимов ра­боты, неисправности газогорелочных, тягодутьевых и ста­билизирующих устройств, повреждения газоходов и возду­ховодов и т. д.), в их топках, газоходах и боровах при опре­деленных условиях может образоваться взрывоопасная газовоздушная смесь. Если ее температура достигнет тем­пературы воспламенения, то независимо от того, произо­шло ли это во всем объеме или в ограниченной его части, возможен взрыв смеси.

Для большинства горючих газов температурой воспла­менения является температура открытого огня самого раз­личного происхождения: пламени спички, ударной или электрической искры, зажженной сигареты. Так, темпера­тура воспламенения газовоздушной смеси метана 645 °С, пропана 490 °С, бутана 475 °С.

Накопление в топках и газоходах горючих газов и об­разование взрывоопасной смеси происходят наиболее часто при утечке газа из газопроводов в топку через газогорелоч - ные устройства из-за неплотностей запорной арматуры, нарушения порядка продувки газопроводов и розжига го­релок и других нарушений инструкций по эксплуатации.

Наиболее ответственным с точки зрения безопасности является розжиг холодного . Особенно это относится к котлам, не имеющим дымососов и дутьевых вентиляторов. Вентилирование топок и газоходов в них происходит толь­ко с помощью разрежения, создаваемого дымовой трубой. При неработающих котлах значение этого разрежения близко к нулю и для вентилирования газоходов и боровов котельной требуется длительное время. Кроме того, необ­ходима проверка этих объемов с помощью приборов на от­сутствие загазованности.

Примеры аварий, связанных со сжиганием газового топлива

На котле ДКВР-6,5/13 при растопке котла после пятичасового про­стоя в резерве произошел взрыв газовоздушной смеси в топке и газо­ходах. В результате взрыва разрушена обмуровка, деформированы кар­кас, фронтальная плита, трубопроводы в районе котла, обшивка эконо­майзера, остекление котельного помещения.

Причина аварии - несоблюдение инструкции: оператор внес за­жженный запальник в топочное пространство, не провентилировав топку и газоходы и не проверив плотность отключающих устройств. Краны перед одной из горелок были неплотно закрыты, и газ через них заполнил топочное пространство.

Останов и пуск котла оператор осуществил без письменного рас­поряжения лйда, ответственного за безопасную эксплуатацию котла и газового хозяйства. Ранее на этом же котле произошел взрыв газо­воздушной смеси из-за отключения дистанционного управления прибо,- ров автоматики безопасности системы «Кристалл». Исполнительные устройства были умышленно выведены из действия, и при отключении дымососа и вентилятора произошла загазованность топки.

Авария котла "ДЕ-25-14ГМ в новой котельной произошла в период пусконаладочных работ из-за взрыва в топке и газоходе газовоздуш - ной смеси.

Персоналом котельной руководил прораб группы наладчиков. Из - за отсутствия воды в деаэраторе оператор остановил котел. После устранения неисправности по линии питательной воды оператор, по указанию наладчиков, приступил к розжигу котла. Предварительно не­много провентилировав топку, отрегулировал разрежение, стал настраи­вать газовое . На ГРП взвел клапан ПКВ (предохрани­тельный клапан высокого давления), настроил регулятор давления РДУК2 (регулятор давления универсальный Казанцева) на давление 0,03 МПа, взвел клапан ПКН (предохранительный клапан низкого дав­ления), открыл задвижку на вводе газа к клапану, затем проверил, что задвижка перед газовой горелкой закрыта.

После этого оператор открыл кран на газовой линии запальника и повернул ключ на щите управления для подачи напряжения на цен­тральный электрод электрозапальника. При первой попытке газ в топке не загорелся, при вторичном включении катушки зажигания электро­запальника последовал взрыв.

В результате взрыва частично повреждена обшивка котла и эко­номайзера, деформирован трубопровод газа диаметром 150 мм от кол­лектора до горелки, разрушена фронтальная кладка обмуровки и около 85 % оконного остекления котельного помещения.

Расследованием установлено, что задвижка на опускной трубе была открыта на один оборот вращения штока, а под запорным орга* ном задвижки находился оплавленный кусок металла от электросвар­ки, в результате газ поступал в топку и газоходы котла до начала рас­топки его, а во время растопки, из-за недостаточности , что и привело к взрыву газовоздушной смеси после появления искры меж­ду электродами электрозапальника.

Аварии можно было бы избежать, если бы длительность предпус­ковой вентиляции топочной камеры и газоходов соответствовала ука­занной в инструкции.

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

Номинальное избыточное давление, МПа	Давление в начале открытия предохранительных клапанов
	Контрольный клапан	Рабочий клапан
От 60 до 140	Рр +0,2 МПа	Рр +0,3 МПа

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.

ВЗРЫВЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ , разрушение стенок котла, при котором получается мгновенное выравнивание давления внутри котла и атмосферного давления, причем нагретая в котле вода также мгновенно переходит в парообразное состояние, и ее огромная потенциальная энергия превращается в энергию кинетическую. Статистические данные о взрывах паровых котлов в разных странах показывают, что около 60% таких взрывов происходит от неудовлетворительности ухода и чистки. Так, за 1925 и 1926 гг., в Германии взрывы паровых котлов по причинам распределяются следующим образом: от недостатков конструкции, материала и установки - 24%, от упуска воды в котле - 39%, от разъедания и перегрева стенок - 23% и от различных других причин - 14%. Данные о взрывах паровых котлов во Франции за период с 1880 по 1900 год, опубликованные в «Annales des Mines», также подтверждают, что наибольшее число взрывов происходит вследствие плохого ухода за котлами. Так, например, за период 1895-1900 гг. взрывы паровых котлов распределялись по причинам следующим образом: от недостатков конструкции и установки - 14%, от неудовлетворительности ухода и чистки - 55%, от понижения уровня воды - 6%, от превышения давления - 5% и от различных других причин - 20%.

Сила взрыва и вызываемые им разрушения зависят от величины водяного пространства котла и температуры нагретой воды. Поэтому взрывы паровых котлов с большим водяным пространством (например, цилиндрических котлов) являются наиболее тяжелыми по своим последствиям.

В настоящее время, несмотря на применение более высоких давлений, взрывы паровых котлов происходят реже и менее опасны по своим последствиям, чем прежде, что можно объяснить: изданием почти во всех странах правил и норм, которые регулируют постройку новых котлов и надзор во время работы; улучшением конструкций котлов, качества котельного материала (фиг. 1) и методов его обработки; все растущим применением водотрубных котлов (т. е. котлов более производительных, но с малым, сравнительно, водяным пространством); усовершенствованными способами исследования причин самих взрывов и, наконец, поднятием уровня квалификации кочегаров.

Причины взрывов паровых котлов . Эти причины могут быть подведены под две категории: 1) причины, не зависящие от кочегара - недостатки конструкции и установки, неудовлетворительность ремонта котла (плохая склепка, сварка и т. п.) и малая прочность материала; 2) причины, зависящие от кочегара - плохое состояние котла и его арматуры, повышение давления выше дозволенного, понижение уровня воды, которое может повести к раскалению стенок котла.

1. Недостатки конструкции и материалов . Ряд взрывов, имевших место в последнее время, произошел из-за опасных напряжений в материале котла при его нагреве вследствие нерациональных соединений, ненужного утолщения материала, нагрева частей парового пространства, находящихся в соприкосновении с газами высокой температуры, плохой циркуляции воды и прочих дефектов в конструкции котла. Вследствие неравномерного нагревания стенок котла последние деформируются и прогибаются, особенно сильно деформируются кромки днищ. Такую же угрозу в отношении взрывов представляют днища, имеющие нерациональную выпуклость, а также и плоские днища, в которых кромка загнута под прямым углом. К недостаткам конструкции должны быть также отнесены: неточная пригонка листов, неумелая склепка листов и целый ряд других дефектов. Обычно большинство этих дефектов дает себя знать в виде отдулин и трещин (фиг. 2, 3 и 4).

В этом случае д. б. приступлено к основательному ремонту в целях устранения указанных причин. Днища неправильной конструкции должны быть заменены другими согласно новейшим нормам.

Одной из лучших мер для предупреждения взрывов паровых котлов является применение при их постройке или ремонте высококачественного материала и правильная обработка этого материала. При неправильной обработке в листах получаются вредные остающиеся напряжения, могущие, при случайном возникновении других дефектов (например, перегрева или разъедания материала), повлечь за собой взрыв котла. Превращение структуры котельного железа в крупнозернистую из-за перенапряжения и последующего нагрева до 600-700° представлено на фиг. 5.

2. Избыток давления , если он не является результатом упущения со стороны кочегара, может произойти из-за неправильной нагрузки предохранительного клапана или недостаточных размеров последнего.

3. Недостаток воды в котле может произойти гл. обр. вследствие плохого состояния или неправильного функционирования водоуказательных и питательных приборов. Особенно опасен недостаток воды в котлах с жаровыми трубами, так как перегрев жаровых труб ведет к их смятию и возможному разрушению (фиг. 6).

При обнаружении недостатка воды в котле необходимо немедленно выгрести огонь из топки и изолировать котел закрытием парового и питательного кранов. Только по обнаружении недостатков и устранении их можно приступить к наполнению котла водой.

4. Разъедания стенок котлов бывают внутренние и наружные. а) Внутренние разъедания являются результатом окисления под влиянием кислот или воздуха. В питательной воде нередко бывают растворены хлористые соли магния, кальция и натрия, которые, разлагаясь при сравнительно низкой температуре, образуют соляную кислоту, быстро разъедающую стенки котла. Весьма опасны также сернокислые соли железа, алюминия и магния; разрушительное влияние первых двух солей особенно заметно в случае образования накипи в определенных местах котла, т. к. в таких местах, вследствие скопления тепла, происходит разложение этих солей и образование свободной серной кислоты, разъедающей стенки котла (фиг. 7).

Вредное влияние такой питательной воды обнаруживается обыкновенно по течи у кромок листов и около заклепок. Воздух, растворенный в воде, может разъесть стенку котла до трещины в том случае, если напряжение металла выше предела упругости (фиг. 8).

В последнее время профессор Парр (США), основываясь на ряде изысканий, выдвинул так называемую щелочную гипотезу, специально касающуюся разрушения заклепочных соединений под влиянием щелочей. Согласно этой гипотезе, имеющиеся в питательной воде щелочи, в особенности едкий натр, проникают в заклепочные швы, под заклепочные головки и т. д. и концентрируются там; при этом, при наличии в материале напряжений, превышающих предел его текучести, щелочи делают металл ломким и тем вызывают в нем разрушения; образующиеся при этом трещины идут обыкновенно от одной заклепочной дыры к другой, но никогда не заходят дальше заклепочного шва.

Предпосылками для этой гипотезы являются, т. о., два условия: сильная концентрация щелочи в заклепочных швах и перенапряжение материала. Первая предпосылка, предполагающая, что все заклепочные соединения неплотны (иначе в них не могла бы проникнуть питательная вода), еще оспаривается германской школой, возглавляемой профессором Бауманом; вторая же предпосылка не встречает возражений, так как профессор Бауман также устанавливает, что напряжения в котельных швах иногда превышают предел текучести материала. Для предупреждения всех этих видов разъедания питательную воду, до поступления ее в котел, нейтрализуют путем соответственной очистки или своевременно удаляют отложения и накипи. Внутренние разъедания могут быть вызваны также применением конденсационной воды, содержащей смазочное масло. Жировые отложения на стенках котла, препятствуя прохождению тепла в водяное пространство, вызывают перегрев материала и образование кислот. Паровозный котел, взорвавшийся вследствие внутреннего разъедания, представлен на фиг. 9.

б) Наружные разъедания получаются под влиянием кислорода, действующего в присутствии влаги на наружную поверхность котла. Одной из более частых причин наружных разъеданий служит неудовлетворительная склепка или плохая чеканка. Образующаяся в результате этого течь обнаруживается при гидравлической пробе котла. Наиболее надежной мерой м. б. переклепка нескольких заклепок. Другая форма наружного разъедания наблюдается в локомобильных и вертикальных котлах с внутренней топкой, а именно - в нижней части их, - соприкасающейся с решеткой, где присутствие золы, жадно поглощающей влагу, вызывает окисление стенок (фиг. 10).

Меры противодействия: систематическая очистка нижней поверхности стенок котла и своевременное удаление золы. Далее, разъедание может происходить, если котел опирается непосредственно на кирпичную кладку, так как просачивающаяся через нее вода может вызвать проржавление стенок котла. Поэтому котлы опирают на чугунные балки или железные рельсы, или возводят кладку на цементе. Особенную опасность могут представить заклепочные швы, закрытые обмуровкой, как затрудняющие их осмотр. Причиной наружного разъедания служит также неправильная конструкция и плохая приладка арматуры, в особенности клапанов, что может привести к опасной течи. Наконец, причиной разъеданий могут служить сернистые газы (сернистый ангидрид, сульфаты и т. п.), выделяемые топливом и вызывающие быстрое разрушение заклепочных соединений (фиг. 11). Меры противодействия: переход на другое топливо и подчеканка или переклепка дефектных швов.

5. Накипь препятствует прохождению тепла в водяное пространство и ведет к полному разрушению отдельных частей котла, вызывая опасность в отношении взрывов (фиг. 12).

Одной из более рациональных мер для предупреждения образования накипи является очистка питательной воды до поступления ее в котел. Очистка эта может производиться механическим или химическим способами. Механический способ состоит в улавливании в особом сосуде примесей, причем те из них, которые тяжелее воды, непосредственно осаждаются; те же, которые легче воды, задерживаются в фильтре, наполненном слоем гравия или кокса (фильтр типа Рейзерта). Химическая очистка производится в специальных приборах (например, системы Дерво), где питательная вода, в зависимости от ее состава, обрабатывается различными реактивами: известью - для осаждения кальция, далее содой, а в последнее время и пермутитом (глиноземистым силикатом) - для превращения нерастворимых сернокислых солей извести в сернокислую соль натрия, обладающую большой растворимостью в воде. Потребность в очистке питательной воды зависит от системы котла, характера его работы и степени его форсировки. Для котлов с большим водяным пространством очистку питательной воды можно считать необходимой, если жесткость ее превышает 12 германских градусов (1 германский градус жесткости соответствует содержанию 1 г СаО в 100 л воды). Для тех типов котлов, при которых удаление накипи встречает затруднение, очистка воды настоятельно рекомендуется уже при 6-7 германских градусах. Другой весьма рациональный, но дорогой способ очистки воды состоит в ее выпаривании и осаждении получаемого пара в выпарных аппаратах. Способ этот находит в последнее время применение, кроме судовых котлов, еще и для стационарных паровых установок, в особенности при наличии паровых турбин. Т. к. в последнем случае конденсат может служить для питания котла, то необходимо очистить примерно только 5-15% всего количества питательной воды. Из других мер для предупреждения образования накипи можно указать на систематическую продувку котла и, наконец, на устройство циркуляции, которая обеспечивает отложение осадков в назначенных для этого местах.

6. Ослабление материала после продолжительной службы котла . После продолжительной работы материал котла перерождается. Хотя вопрос о старении (утомлении) котельного материала еще не решен окончательно, однако не подлежит сомнению, что он со временем теряет свои первоначальные свойства и, прежде всего, необходимую вязкость. Кроме того, со временем толщина листов, в результате ржавления, уменьшается, и возникают дефекты в заклепочных соединениях, например, ослабление их и т. п.

Меры борьбы со взрывами паровых котлов . Эти меры могут быть разбиты на две категории: 1) меры, предпринимаемые во время службы котла - своевременное устранение обнаруживаемых дефектов, являющихся часто предвестниками взрыва (меры эти были указаны при рассмотрении отдельных причин взрывов паровых котлов); 2) меры законодательного характера : а) нормы, регулирующие постройку паровых котлов в отношении: качества материала, исследования материала и методов его обработки; б) обязательные постановления и правила, регулирующие надзор за паровыми котлами.

а) Нормы, регулирующие постройку паровых котлов . Применение для котлов высоких давлений, доходящих до 50-100 atm, и высоких температур перегрева пара, достигающих 400°, вызвало необходимость пересмотреть уже существующие в некоторых странах нормы по постройке паровых котлов и издать взамен их новые. Т. о. существовавшие в Германии вюрцбургские и гамбургские нормы, изданные в последних годах прошлого и в первых годах нынешнего столетия, были заменены новыми нормами, вошедшими в законную силу 12 октября 1926 г. Согласно новым нормам, материалы, идущие на постройку паровых котлов, должны быть освидетельствованы экспертами, которые выдают соответственные удостоверения. Кроме прочности на разрыв и допускаемого удлинения для различных материалов, применяемых в котлостроении, новые нормы устанавливают, что особенно важно, минимальные пределы для радиусов бортов днищ, так как неправильная форма днищ часто служила причиной взрывов. Такие же нормы изданы в 1924 г. в США. Новые американские нормы различают огневые и бортовые листы. Кроме того, они предписывают для котельных листов, в зависимости от сортов, предельное содержание углерода , марганца , фосфора и серы, что не предусмотрено германскими нормами. Нормы эти устанавливают для бортовых, огневых листов и других материалов минимальные пределы для прочности на разрыв и для удлинения. В общем нормы эти в значительной своей части базируются на эмпирических формулах, в отличие от германских норм, основанных гл. обр. на расчетных данных и являющихся продуктом долголетних изысканий.

б) Обязательные постановления и правила, регулирующие надзор за паровыми котлами . Почти во всех странах изданы правила, регулирующие надзор за паровыми котлами. Надзор этот осуществляется в разных странах непосредственно правительственными органами, или же частными обществами, представляющими объединения котловладельцев, которые обязаны в своих действиях подчиняться существующим для этой цели правилам. Правила эти предусматривают техническое освидетельствование паровых котлов в установленные сроки. Так, очередные освидетельствования котла должны, согласно правилам НКТ СССР, производиться нормально в следующие сроки: наружный осмотр - один раз в год, внутренний осмотр - один раз в три года, гидравлическое испытание, соединенное с внутренним осмотром, - один раз в шесть лет. В отношении же котлов, возраст которых превышает 25 лет, правила НКТ предусматривают исследование материала при ближайшем ремонте котла.