Окрушко М.Ю. " Пиковые водогрейные котельные электроцентрали, используемое на них оборудование и методы, позволяющие увеличить уровень безопасности сотрудников"

Окрушко М.Ю., эксперт по промышленной безопасности  ЗАО НТЦ «ТехноЭксперт»

  Пиковые водогрейные котельные электроцентрали, используемое на них оборудование и методы, позволяющие увеличить уровень безопасности сотрудников

В статье рассматривается используемое на водогреных котельных оборудование, а так же приведены основные методы создания необходимого уровня безопасности при его эксплуатации. 

Водогрейный котел – основной агрегат, на использовании которого основана работа целой котельной. Его подключение происходит в сетевой водопровод. Помимо котла в составе котельной присутствуют и иные, немало важные устройства:

·           Турбина.

·           Вакуумный деаэратор.

·           Насос.

·           Элеваторный узел.

·           Подогреватель.

Это основное оборудование, но не единственное, за счет которого водогрейная котельная может стабильно функционировать, выполняя возложенные на нее обязанности. Все вместе будет выглядеть следующим образом:

По используемой в теплоэнергетике схеме, потребители тепла всегда являются промежуточным звеном между котельной и ТЭЦ. Они получают необходимое тепло из магистрали, от режима подогрева зависит температура теплоносителя.

От работы котла в целом зависит функциональность остального оборудования водогрейной котельной. Чтобы лучше разобраться в технологии функционирования промышленного объекта и определить методы обеспечение необходимого уровня промышленной безопасности, важно более подробно ознакомиться с видами используемых в нашей стране котлов.

В России чаще всего используют котлы двух типов:

·           КВГМ.

·           ПТВМ.

Они производятся и поставляются в продажу разными изготовителями, имеют несколько модификаций. Котлы бывают нескольких видов, если рассматривать их со стороны конструктивных особенностей: водотрубные, газотрубные.

Отталкиваясь от названия можно сделать некоторые предположения относительно того, что собой представляет газотрубное оборудование. Оно может быть паровым или водогрейным, особенность его конструкции в том, что поверхность нагрева представляет собой небольшие по диаметру трубки, внутри которых находится продукт сгорания топлива.

Полная им противоположность водотрубные котлы, у которых нагревательная поверхность состоит из кипятильных трубок, внутри них движется теплоноситель – вода.

У газотрубных котлов, в сравнении с паровыми, более простая конструкция, но вторые имеют массу преимуществ в сравнении с ними:

·           Они имеют более быстрый нагрев.

·           Они более безопасны.

·           Они просты в эксплуатации.

·           Их легче транспортировать.

·           Они могут работать даже при наличии перегрузки.

Но, как и у любого другого оборудования, у паровых котлов имеются и свои недостатки. Среди всего перечня особенно выделяется сложная конструкция, состоящая из большого количество связующих узлов. Если нет протечек, тогда и эксплуатация оборудования будет безопасной. Важно помнить, что паровое оборудование осуществляет работу при высоком давлении и больших температурах, любая трещина, отверстие могут стать причиной травматизации человека, вот почему важно строго следить за соблюдением требований промышленной безопасности на водогрейных котельных.

Примерный расчет тепловой схемы водогрейной котельной будет выглядеть следующим образом:

 Все водогрейные котлы, по используемому теплоносителю, можно разделить на две большие группы: работающие на перегретой воде и низкотемпературные.

Для лучшего понимания, в чем разница рассмотрим каждый вид в отдельности. Котлы работа которых осуществляется на перегретой воде, имеют большую надежность и срок использования, небольшой уровень шума и низкое количество выброса вредных веществ. Работа такого оборудования осуществляется при температуре выше 150 градусов. На практике такие агрегаты легче обслуживать, а их ремонт занимает гораздо меньше времени.

Низкотемпературные котлы осуществляют работу при температуре ниже 150 градусов, но во время эксплуатации много требований предъявляется материалам, из которых котел был изготовлен. Когда такой агрегат работает при небольших температурах, происходит образование конденсата. Именно он, при соприкосновении с продуктом сгорания оказывает негативное влияние на поверхность котла. В результате негативного воздействия могут возникать поломки, значительно снижающие уровень безопасности использования пиковых водогрейных котельных.

Нельзя не упомянуть в рамках рассматриваемой темы об опасностях, которые могут появляться при эксплуатации оборудования котельных. Больше всего опасность в этом случае представляет возможность взрыва, в момент которого вода испаряется моментально и готова вырваться под высоким давлением в пространство вокруг себя под температурой выше той, при которой она кипит.

Взрыв сопровождается появлением огромного облака из пара. Один литр воды способен увеличиваться в 1700 раз в объеме, при переходе его в парообразное состояние.

Подобное происшествие имеет огромную разрушительную силу, вот почему на опасном производственном объекте важно строго следить за соблюдением требований и норм эксплуатации водогрейных котлов. На практике было выявлено несколько причин аварий:

·           Недостаток или полное отсутствие внутри котла необходимого количества воды.

·           Несоблюдение норм и требований промышленной безопасности.

·           Поломка питателей.

·           Некачественная работа приборов указывающих на уровень воды.

·           Отсутствие необходимой дисциплины среди работающего персонала.

Если в котле наблюдается недостаток воды, в топочной металл начинает терять свои свойства и становится мягким. Это приводит к образованию сначала выпучин, а потом и разрывов.

А вот скопление накипи представляет особую угрозу. При использовании водогрейных котлов предотвратить негативное воздействие накипи, возможно, если не допустить ее появление или делать регулярную чистку элементов внутри.

После проведения большого количества исследований. Специалисты в области промышленной безопасности сделали выводы, что при эксплуатации водогрейных котлов особенно выделяется ряд причин, по которым водогрейный режим приводит к ЧП:

·           Если в воде содержится кислород и углекислый газ, ее использование приведет к появлению электрохимической коррозии. Изменить ситуацию можно, но для этого будет необходимо удалить из жидкости эти элементы, а также соли.

·           Накипь, образующаяся на поверхности нагревательных элементов, имеет низкий уровень теплопроводимости, вот почему материал начинает перегреваться, а в дальнейшем и разрушаться от чрезмерной температуры.

·           Если используется умягченная вода, то впоследствии может образовываться межкристаллическая коррозия. Профессионалы называют ее каустической хрупкостью.

Когда необходимо предотвратить появление накипи на нагревательных элементах, стоит следить за качеством воды, поступающей в котел. Она обязятельно должна быть смягченной, только так можно обеспечить необходимый уровень промышленной безопасности на пиковых водогрейных котельных.

Сегодня широко используются правила устройства и эксплуатации водогрейных и паровых котлов, в которых подробно описаны требования по использованию этого вида оборудования. В этом документе описывают требования, согласно которым должно вводиться в эксплуатацию оборудование, работающее под давлением 0,07 МПа.

Кроме всего сказанного, обеспечить необходимый уровень промышленной безопасности на пиковых водогрейных котельных можно, если провести все необходимые расчеты, перед установкой оборудования, проследить, чтобы все контролирующие приборы работали исправно.

После подробного изучения причин ЧС при работе водогрейных котельных, стало понятно, что главная – недостаток воды. Можно предотвратить серьезные последствия, если в топке устанавливать пробку из мягкого материала, который при повышении температуры выше нормативной будет расплавляться. В результате открывается отверстие для выхода излишков пара в топку, где под его воздействием огонь погасает, и котел просто перестает работать.

Подобный предохранительный клапан устраняет самую большую опасность при эксплуатации водогрейных котлов. Уже при увеличении давления в системе более чем на 10% от допустимого, клапан должен срабатывать. Стоит учитывать и то, какой пропускной способностью должен обладать такой клапан. Его способность пропускать пар не может быть менее часовой производительности котла, иначе смысла никакого нет.

Пропускная способность рассчитывается по следующей формуле:

              Q_g

ndh=____________

            pk(i-t_Bx)*10²

 n – количество клапанов;

 d-диаметр седла;

h - высота подъема;

k - эмпирический коэффициент ( для клапанов низкоподъемных он будет составлять n/d<= 1/20,  k=135; а для полноподъемных h/d =>1/4, k=70);

Q - максимальная теплопроизводительность котла;

р - предельно возможное давление, если клапан открыт;

i - теплосодержание пара с учетом максимального давления;

t_вх - температура воды, которая входит в агрегат;

g - 9,81 м/с², ускорение силы тяжести.

Согласно требованиям безопасности в помещении котельной должно быть как минимум два выхода, от других помещений такие здания изолируются стеной из несгораемого материала. Особые требования предъявляются к материалу, из которого изготавливается крыша. Она обязана быть легко сбрасываемой, чтобы во время взрыва она не являлась препятствием взрывной волне.

От нижней части конструкции до площадок по обслуживанию оборудования не может быть менее трех метров, это требование соблюдается еще на этапе возведения котельной.

В некоторых случаях внутри помещения стоит не один котел, а несколько, тогда между оборудованием не может быть менее метра свободного пространства, при боковой топке пространство увеличивается до двух метров.

По правилам безопасности можно в подвальном помещении создавать котельную, но для этого должны быть следующие требования:

·           Температура работы оборудования не более ста градусов.

·           Давление в системе не более 0,07 Мпа.

Кроме требований относительно расположения котельного оборудования, увеличить уровень безопасности на объекте можно, если организовать качественное освещение. Внутри котельной должны быть источники естественного освещения, а вместе с тем устанавливается искусственое. Только так обслуживающий персонал сможет работать в комфортных условиях, видимость контролирующих приборов не ставится под сомнение, а возможность человеческих ошибок значительно сокращается.

Современные технологии позволяют создавать на пиковых водогрейных котельных высокий уровень безопасности. Среди наиболее востребованных технологий специалисты выделяют:

·           Использование в конструкции котельной усовершенствованных агрегатов, отвечающих за регулировку нагрузок.

·           Использование инновационных мер по предотвращению и устранению появления коррозии.

·           Использование переизбытков пара более рациональным способом.

·           Использование централизованных и децентрализованных источников в системе котельных.

Высокий уровень промышленной безопасности на пиковых котельных обеспечивается за счет использования качественного, надежного, современного оборудования. Подбирать оборудование стоит, учитывая следующие параметры:

·           Мощность.

·           Производительность.

При подборе котла принимается во внимание тепловая нагрузка, которая может быть как зимней, так и летней. Использование оборудования во время эксплуатации котельных основывается на применении следующих документов:

·           ФЗ № 116. [1]

·           ГОСТ 21563-93. [2]

·           ГОСТ 25720- 83. [3]

Недостаточно просто внедрять новые технологии, чтобы добиться необходимого уровня промышленной безопасности, важно чтобы обслуживающий персонал имел достаточный уровень в калификации, а контролирующие приборы работали исправно.

Чтобы обеспечить безопасные условия труда следует проследить, чтобы на котле были:

·           Контролирующие уровень воды приборы.

·           Манометр.

·           Запорная арматура.

·           Устройства для измерения температуры.

К указателям уровня воды особые требования, потому что именно недостаток жидкости приводит к взрыву. На каждом агрегате таких устройств не может быть менее двух, возможно применение дублирующего устройства, но только в том случае, если оно не будет мешать нормальной работе основному агрегату.

На всех контролирующий приборах данные должны быть хорошо видны, поэтому устанавливаются они под определенным углом, так, чтобы обслуживающий персонал не мог свободно видеть информацию на них.

Список литературы:

1.      ФЗ № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2.      ГОСТ 21563-93 «Котлы водогрейные. Основные требования и технические параметры».