Безпека при роботі парових котлів та водонагрівальних котлів

Вибухи парових котлів представляють собою миттєве вивільнення енергії перегрітої води і зниження тиску до атмосферного. Це адіабатичний вибух. в открытом сосуде. При атмосферному тиску вода кипить при 100 ° C у відкритому посуді. , пар давит на поверхность воды - и кипение прекращается. У закритому - кипіння починається при 100 ° C, пар тисне на поверхню води - і кипіння припиняється. Щоб кипіння тривало необхідно воду нагріти до температури, відповідає тиску пари. , при Р = 1,2Мпа - 189 ° C , при Р = 1,96Мпа - 211 ° C . Наприклад, при Р = 0,6 МПа (6 КТС / см ²⁾ - Т = 169 ° С, при Р = 0,8 МПа - 171 ° C, при Р = 1,2 МПа - 189 ° C, при Р = 1, 96Мпа - 211 ° C. Якщо припинити нагрівання води при 190 ° С і нормально витрачати пар, то вода буде кипіти до тих пір, поки її температура не стане нижче 100 ° С, при цьому, чим швидше забирати пар, тим інтенсивніше буде кипіння і пароутворення за рахунок надлишку енергії міститься у воді. Цей надлишок теплової енергії (від Рмах до Ратм) повністю витрачається на пароутворення. Перегріта вода до 190 ° С повністю перетворюється в пар: з 1 м ³ води утворюється 1700 м ³ пари. Отже, небезпека таїться не в парі, який знаходиться в котлі, а в нагрітою вище 100 ° С воді володіє величезним запасом енергії і готової випаруватися в будь-який момент при різкому падінні енергії. Тому, чим більше води в казані на одиницю поверхні нагрівання, тим більше акумульованої в ній теплоти і тим більше вибухонебезпечний котел. Надійно спроектований і виготовлений відповідно до технічних умов при правильному обслуговуванні і контролі посудина під тиском ніколи не вибухне. Руйнівне енергія перегрітої води порівнянна з порохом - 60кг перегрітої води до 160 ° С, Р = 0,5 МПа, по енергії вибуху = 1кг пороху.

Причинами вибуху можуть бути: перевищення розрахункового тиску через несправні запобіжних клапанів; зниження рівня води, коли нагріваються стінки перестають охолоджуватися водою; зношеність установки від тривалої експлуатації; порушення технічних вимог експлуатації; недоліки конструкції і невідповідність матеріалу розрахункових параметрів.

Парові котли з топкою, котли-утилізатори, котли-бойлери підлягають контролю і реєстрації Держнагляду, якщо робочий тиск у них перевищує 0,07 МПа, водогрійні котли з топкою також підлягають контролю, якщо температура в них понад 115 ° С. Установки з тиском менше 0,7 МПа (0,7 кгс / см ²⁾ підвідомчі технічної адміністрації будівельних управлінь та підприємств.

За правилами Держнагляду, кожен паровий котел обладнується: запобіжними клапанами манометрами (робочий і контрольний); покажчиків рівня води, термометрами; запірним вентилем і зворотним клапаном на нагрівальній лінії живлення котла водою; спускним вентилем з засувкою (засоби захисту).

Кількість запобіжних клапанів, їх розміри і пропускна здатність повинні бути вибрані за наступним розрахунком: котел паропродуктивністю більше 100 кг / ч повинен бути забезпечений не менше, ніж двома запобіжними клапанами, на котлах продуктивністю менше 100 кг / год - встановлюється один запобіжний клапан.

Ріс.3.3.1 Контрольно-вимірювальні і запобіжні пристрої

Сумарна пропускна здатність запобіжних клапанів, що встановлюються на котлі, повинна бути не менш годинної продуктивності котла. Запобіжні клапани повинні бути розміщені в місцях, доступних для огляду. Робоче середовище, що виходить з запобіжного клапана, повинна відводитися в безпечне місце.

Установка на відвідних і дренажних трубах запірних органів не допускається. Кількість пара, яке може пропустити запобіжний клапан при тиску в котлах від 0,07 МПа до 2 МПа, наступне:

для насиченого пара:

(3.3.4)

для перегрітого:

(3.3.5)

Якщо в котлах тиск пари більше 12 МПа, то кількість пари

(3.3.6)

н.п., D п.п., D — пропускная способность клапана, кг/ч: α — коэффициент расхода пара (жидкости) клапаном, определяется проектной организацией (заводом-изготовителем) экспериментально для каждой конструкции клапана и записывается в паспорт; P ₁ — максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном, МПа V н.п., V п.п. V - удельный объем пара перед предохранительным клапаном, м ³ /кг; F — площадь сечения клапана, равная наименьшей площади сечения в проточной части, мм. де D н.п., D п.п., D - пропускна здатність клапана, кг / год: α - коефіцієнт витрати пари (рідини) клапаном, визначається проектною організацією (заводом-виробником) експериментально для кожної конструкції клапана і записується в паспорт ; P ₁ - максимальний надлишковий тиск перед запобіжним клапаном, МПа V н.п., V п.п. V - питомий об'єм пари перед запобіжним клапаном, м ³ / кг; F - площа перерізу клапана, рівна найменшою площі перерізу в проточній частині , мм. Розрізняють пружинні і важільні запобіжні клапани (рис. 3.3.1-3.3.2.).

Рис. 3.3.2 Важільний запобіжний клапан

1-противага; 2 - важіль, 3 - корпус клапана

Кількість і діаметр проходу запобіжних клапанів, що встановлюються на водонагрівальних котлах, визначаються за формулою

(3.3.7)

де n - число запобіжних клапанів;

— диаметр седла клапана в свету, см.; d - діаметр сідла клапана у світлі, см.;

— высота подъема клапана, см; h - висота підйому клапана, см;

- максимальная теплопроизводительность котла, Дж; Q - максимальна теплопродуктивність котла, Дж;

— эмпирический коэффициент: для низкоподъемных клапанов k = 135( h / d ≤1/20), полноподъемных клапанов - k =70( h / d ≤1/4); k - емпіричний коефіцієнт: для нізкопод'емних клапанів k = 135 (h / d ≤ 1 / 20), повнопідйомні клапанів - k = 70 (h / d ≤ 1 / 4);

Р - абсолютно максимально допустимий тиск в котлі при повному відкритті клапана, МПа;

— энтальпия насыщенного пара при максимально допустимом давлении в котле, Дж; t _В.Х . i - ентальпія насиченої пари при максимально допустимому тиску в котлі, Дж; t _В.Х. - Температура води, що входить в котел, ° С.

На запобіжний клапан постачальник повинен вислати замовникові паспорт та інструкцію з експлуатації.

Якщо за родом виробництва або внаслідок шкідливості середовища в посудині запобіжний клапан не може надійно працювати, то посудина має бути забезпечений запобіжної пластиною, яка розривається при перевищенні тиску в посудині не більш, ніж на 25% робочого тиску. Запобіжна пластина (мембрана) може бути встановлена ​​перед запобіжним клапаном за умови, що між ними буде пристрій, що дозволяє контролювати справність пластини. У стінці котла з боку топки встановлюють запобіжні вставки (пробки) з легкоплавкого (свинцево-олов'яного) сплаву. При нестачі води нагрів пробки веде до її розплаву.

Ріс.3.3.3 Схема предохра даткового клапана

Всі запобіжні пластини і плавкі вставки повинні мати заводське клеймо із зазначенням тиску, що розриває пластину, або температура оплавлення.

Кожна посудина має бути забезпечений манометром, який встановлюється на штуцері корпусу посудини, на трубопроводі до запірної арматури або на пульті управління. Показання манометра повинні бути чітко видні обслуговуючому персоналу. При цьому шкала його повинна перебувати або у вертикальній площині, або під нахилом вперед до 30 ° (ріс.3.3.4). Установка манометрів на висоті більше 5 м від рівня площадки обслуговування забороняється. Номінальний діаметр манометрів, що встановлюються на висоті від 2 до 5 м від площадки спостереження, повинен бути не менше 160 мм. Між манометром та посудиною повинен бути встановлений триходовий кран.

На посудинах встановлюються манометри з класом точності не нижче 2,5 і з такою шкалою, щоб межа вимірювання робочого тиску перебував у другій третині шкали. На розподілі, відповідному робочому тиску в посудині, проводиться червона риска або кріпиться металева пластина, пофарбована в червоний колір.

Манометр забороняється застосовувати, якщо відсутня пломба або клеймо, або стрілка манометра не повертається на нульову позначку при його вимиканні, або розбите скло. Перевірка манометрів та їх опломбування повинні проводитися не рідше одного разу на рік. Крім того, не рідше одного разу на півроку підприємством проводиться додаткова перевірка манометрів контрольним манометром або перевіреним робочим із записом результатів у журнал контрольних перевірок.

У котлах з паропродуктивністю менше 0,7 т / год дозволяється заміна одного з покажчиків рівня води двома корковими кранами або вентилями. Нижній кран, або вентиль, встановлюється на рівні мінімального, а верхню - на рівні, максимально допустимого рівня води в котлі.

Рис. 3.3.4 Манометри:

а, б - манометри робітник; і контрольний; 1,2 - пружини;

3 - стрілка, 4 - зубчастий привід; 5 - шарнір; 6 - плече;

7 - ніпель; 8 - стійка;

9 - шкала; 10 - корпус;

11 - зубчасте колесо;

12 - манометри, 13 - кран;

14-фланель;

16-трубка сифона.

На кожному знову виготовленому паровому котлі для постійного спостереження за положенням рівня води повинно бути встановлено не менше двох покажчиків рівня води прямої дії (ріс.3.3.5).

Ріс.3.3.5 Покажчик рівня води в котлі: водомірне скло

Рис. 3.3.6 Схема встановлення контрольно-вимірювальних приладів на паровому котлі: ВУВ - вищий рівень води;

Нув - нижчий рівень води.

Внутрішній діаметр пробного крана, або вентиля, повинен бути не менше 8 мм. Покажчиків рівня води конструюється так, щоб можна було замінити скло або корпус при експлуатації котла. На водовказівних приладах проти допустимого мінімального рівня води в котлі повинен бути встановлений нерухомий металевий покажчик з написом «Мінімальний рівень». Цей рівень повинен бути не менше, ніж на 25 мм, вище нижньої видимої кромки скла. Якщо відстань від майданчика, з якою ведеться спостереження, до покажчиків рівня води прямої дії більше 6 м, то встановлюються два надійно діючих знижених дистанційні покажчики рівня води.

Запірна арматура повинна встановлюватися на трубопроводах, що підводять і відвідних з посудини пар, газ або рідина. При послідовному з'єднанні декількох судин встановлення запірної арматури між ними не обов'язкове. Забороняється встановлювати запірну арматуру між посудиною і запобіжним клапаном. Установка переключающего крана чи триходового переключающего вентиля між клапаном і стаціонарними судинами допускається, якщо при будь-якому положенні пробки, або шпинделя вентиля, будуть з'єднані обидва запобіжних клапана. На маховиках запірної арматури повинен бути позначений напрямок при їх відкриванні і закриванні. При наявності вибухонебезпечного середовища або сильнодіючих отрут на лінії підведення від насоса або компресора встановлюється зворотний клапан, який автоматично закривається тиском судини. Зворотний клапан повинен встановлюватися між насосом (компресором) і запірною арматурою. Запірна арматура повинна мати чітке маркування (завод-виробник, умовний прохід, умовний тиск, напрямок потоку середовища).

Котельні приміщення не повинні примикати до житлових і громадських споруд, а також розповзатися всередині цих будівель (вбудовані приміщення). Примикання котелень до виробничих приміщень допускається за умови відокремлення їх протипожежною стіною з межею вогнестійкості не менше 4 годин Двері повинні відкриватися в бік котелень. Пристрій будь-яких приміщень безпосередньо над котлами не допускається.

Всередині виробничих приміщень, а також над ними і під ними допускається установка:

-Прямоточних котлів з ​​паропродуктивністю не більше 4 т / год;

-Котлів, які відповідають умові:

(Для кожного котла), (3.3.8)

— температура насыщенного пара при рабочем давлении, °С; де t - температура насиченої пари при робочому тиску, ° С;

— объем котла, м ³ ; V - об'єм котла, м ^3;

-Водогрійних котлів з ​​теплопродуктивністю не більше 10460 Дж / ​​ч.

Місця установок котлів всередині виробничих приміщень, над ними або під ними повинні бути відокремлені від інших частин приміщень вогнетривкими перегородками по всій висоті котлів, але не менше 2 м з улаштуванням дверей до казанів.

У виробничих приміщеннях, що примикають до житлових приміщень, відокремленим від них котельнями стінами, допускається встановлення парових котлів, у яких

, (3.3.9)

— температура жидкости при рабочем давлении, °С; де t - температура рідини при робочому тиску, ° С;

— объем котла, м ³ . V - об'єм котла, м ^3.

На кожному поверсі котельного приміщення має бути не менше двох виходів, розташованих в протилежних сторонах приміщення.

В якості запобіжного заходу, під час роботи котлів з ​​камерним спалюванням усіх видів палива і з механічними топками твердого палива повинна бути встановлена ​​автоматика безпеки, яка повинна переривати подачу палива при припиненні або зниженні нижче граничного робочого тиску газу, при припиненні подачі електроенергії та відключення дуттьових вентиляторів, при відключенні димососів або припинення тяги, несправності автоматики.

Автоматика повинна спрацьовувати при досягненні граничних значень параметрів: рівень води в паровому котлі; тиск пари в паровому котлі; температура води на виході з водогрійного котла; тиск води на виході з водогрійного котла; розрядження в топці для котлів з ​​урівноваженою тягою.

Одним із заходів безпеки для працюючого персоналу є пристрій стрічкового скління по всьому фронту котелень. При цьому товщина скління повинна бути не більше 3 мм.