Взрыв самодельного отопительного котла

Рабочий процесс твердотопливных котлов (ТТК) на первый взгляд не представляет трудностей: залил теплоноситель, заложил топливо, зажег его и грейся себе на здоровье. Однако, с наступлением холодов, все чаще со средств массовой информации мы узнаем о взрывах котлов в различных районах России, да и не только. Сами по себе ТТК массивны, собраны из чугунных секций и при взрывах порой разрушают котельные и, к сожалению, уносят человеческие жизни. Поэтому безопасность твердотопливных котлов – это непустой звук, а необходимое условие при их эксплуатации. Рассмотрим несколько причин, которые производят к взрыву , разрыву трубопроводов, к выходу из строя группы безопасности ТТК. Итак:

Не правильный монтаж твердотопливного котла

Если вы решили установить себе твердотопливный котел лучше всего привлечь для этого дела настоящих специалистов, которые зарекомендовали себя положительно в этом вопросе. Но бывает так, что это невозможно: то ли их нет, то ли им нужно много платить и приходится монтировать ТТК самостоятельно. Раз уж так случилось и чтобы избежать неправильного монтажа твердотопливного котла, обратите внимание на следующие требования к безопасной установке твердотопливного котла:

• Площадь помещения где предполагается разместить котел (котельная) должна быть не менее 7 м².
• Обязательное наличие в котельной приточной вентиляции, сечение которой определяется из расчета 85 мм на 1 квт мощности твердотопливного котла. Вентиляция обеспечивается наличием форточки в окне и зазора под дверью.
• Между корпусом котла и стеной должно быть расстояние не менее 0,5 м.
• Особое внимание нужно уделить материалу, которым вымощен пол вокруг котла. Обычно для этих целей используется лист металла или другой негорючий материал.
• Требования к дымоходу должно быть следующее: избегать по возможности крутых поворотов дымохода, дымоход, состоящий из нескольких труб, должен быть надежно загерметизирован на стыках и сечение труб должно соответствовать сечению на выходе из котла.
• Сечение электропроводки к циркуляционному насосу должно соответствовать требованиям пожаробезопасности.

Установка твердотопливного котла

Это то что касается монтажа твердотопливного котла, однако нужно обратить еще на некоторые нюансы, которые в той или иной мере влияют на безопасную эксплуатацию ТТК:

• при погрузке и разгрузке котла нужно соблюдать осторожность;
• перед покупкой котла правильно установите его мощность, соответствующую площади отапливаемого помещения;
• после установки котла проверьте все соединения на герметичность;
• перед тем как запустить котел внимательно ознакомитесь с правилами эксплуатации прибора.

Давление в котле превышает допустимое

Необходимо постоянно контролировать давление в котле

Самая распространенная причина взрыва твердотопливных котлов заключается в избыточном давлении, которое возникает вследствие закипания теплоносителя. Особенно, это касается системы отопления с закрытым . При открытом типа расширительных бочков избыточное давление сбрасывается в бак и в большинстве случаев есть возможность избежать взрыва котла или повреждения туб теплоносителя. В свою очередь, причин повышения давления теплоносителя существует несколько:

• Остановка циркуляционного насоса.
• Не правильно отрегулирована автоматика котла.
• Течь теплообменника, которая случается при образовании микротрещин в теплообменнике. В этом случае сложно обнаружить утечку так, как она быстро испаряется.
• Просачивание воды через подпиточный кран. Происходит в том случае если он неисправен или открыт.
• Проблемы с трехходовым клапаном. Нарушение функциональности клапана происходит вследствие его засора.
• Недостаток теплоносителя в системе отопления

Если устранение вышеперечисленных причин не дали должного результата, вызывайте мастера газовщика.

Не работает циркуляционный насос системы отопления

Перед пуском нужно удалить воздух из циркуляционного насоса

Циркуляционный насос может не работать по нескольким причинам. Одна из них хотя и банальна, но все существует – это просто забыли его включить и ушли с дома. Опять же обратим внимание на тип расширительного бочка. Если бочек закрытого типа, может случиться большое несчастья при неисправности клапана сброса давления. Проблема не так ужасна последствиями если система бочка открытая и существует сброс лишнего теплоносителя чрез сливную трубку бака.

Насос еще может остановится если существуют перебои в электросети и опять же при неисправности клапана сброса давления может произойти повышение давления в котле со всеми вытекающими последствиями. В системе безопасности некоторых котлов на этот случай устанавливается дополнительный аккумулятор, который подпитывает циркуляционный насос во время отсутствия электричества.

При установке циркуляционного насоса ось крыльчатки должна быть установлена строго горизонтально!

Не исправна группа безопасности котла

Группа безопасности котла

Установка группы безопасности твердотопливных котлов является обязательным так как она помогает избежать превышение допустимого давления в отопительной системе, держит его (давление) на должном уровне, а также вовремя развоздушивает систему. Напомнить что рабочее давление в системе отопления должно быть в пределах от 1 до 2 бар.

Конструктивно группа безопасности состоит из трех элементов: манометра , предохранительного клапана и воздухоотводник а. Выход из строя одного из этих элементов может привести к повышению давления в котле. И еще, категорически запрещается установка запорной арматуры между котлом и группой безопасности.

Не прочищены дымоходы котла отопления

Дымоход, забитый сажей

Какой бы ни был качественным прочистка дымоходов обязательно иначе котел выйдет из строя. Трубы дымохода забиваются отложениями сажи, которая при попадании на нее искры может просто взорваться Конечно, взрыв не будет такой силы, как разрыв секций котла, однако неприятностей может наделать много. Кроме того, налет сажи на трубе дымохода ухудшит вытяжку продуктов горения, которые могут прорываться в котельную, отравляя воздух. Да и чем хуже тяга тем меньше КПД котла, а значить нужно больше использовать топлива и деньги в прямом смысле будут вылетать в трубу.

Первый признак засорения дымохода – это появления темного дыма и искр на выходе из трубы. Вторым признаком можно считать отсутствие гула при горении дров, а также желтоватый оттенок пламени. Все это говорит о том что дымоход пора чистить.

Не прочищенный зольник котла

Отложение сажи в зольника также может привести к взрыву сажи. Поэтому за этим местом в котле нужно следить постоянно и вовремя удалять сажу. Нужно учитывать тот факт что количество сажи в зольнике (как и в дымоходе) зависит от качества сжигаемого топлива. Мокрые и смолянистые дрова будут образовывать больше сажи чем сухие и чистые. Сжигание всякого рода пластмассы в топке также приводит к усиленному образованию сажи.

Не стоит чистить зольник когда печь не остыла, ведь горячая сажа является предметом пожароопасным. С этих же соображений не нужно выгребать ее руками, а использовать для этого специальную лопатку.

2017-06-23 Евгений Фоменко

Причины перегрева котлов

Существует много различных причин, из-за которых может произойти подобное, попробуем рассмотреть их на примерах котлов с различными способами работы.

Газовые

Первая причина, почему перегревается газовый котел, и жидкость в нем бурлит — это отсутствие циркуляции в отопительном контуре. Причина этого кроется в засорении фильтров, или произошло завоздушивание отопительного контура. Необходимо просмотреть все фильтры, промыть их, а при необходимости, заменить новыми. Если проблема кроется в завоздушивании, необходимо удалить воздух. Очень часто такая ситуация возникает в старых газовых устройствах фирмы Навьен.

Следующей причиной может послужить банальное засорение накипью, то есть, частички налета отслоились и забили проток. При этом во время работы могут идти щелчки, или такие звуки, будто он стучит. Решение довольно простое — необходимо прочистить аппарат при помощи специальных химических средств, или используя кислоты.

Так же возможно, что было продолжительное неиспользование системы, а затем ее пуск без предварительной прогонки вентиляционной системы. При запуске возможны звуки шума, и устройство выдает ошибку о недостаточной циркуляции. Этому может служить залипание в насосе по причине простоя. Нужно разобрать насос и промыть, затем повторить запуск вновь.

Некачественная газовоздушная смесь может послужить причиной взрыва, существуют нижние и верхние пределы, при которых происходит взрыв.

Еще одна причина — это несоблюдение рекомендаций по месту установки оборудования. Если помещение имеет высокую влажность воздуха или низкую температуру, металл, из которого изготовлен котел, будет портиться. Возможно образование коррозии в случае, если использовали сернистое топливо.

Ведь существую такие участки, которые нет возможности прочистить полностью при помощи продувки, например зазоры труб и перегородок. Если котел постоянно находится в рабочем состоянии влага не сможет повредить ему, а когда он отключен зола, а также поверхность обмуровки впитывают влагу, которая потом приводит к коррозии, а это в свою очередь может привести к утечки газа и взрыву.

Часто у пользователей возникает вопрос, почему булькает вода, причин может быть несколько. Первая — вышел из строя насос или подклинивает, происходит закипание теплоносителя и слышны подобные звуки. Вторая — засорилась батарея.

Если у вас происходит перегрев устройства необходимо выполнить следующие действия для устранения:

Промывка теплообменника

Проверить тягу в дымоходе, обратите внимание, нет ли при работе запаха угарного газа.

Твердотопливные

Очень часто ненормальная работа твердотопливного котла отопления связана с неправильным выбором модели. То есть, выбирая дровяной котел, пользователь отдает предпочтение устройству, которое обладает большой по размерам топкой, которая рассчитана на отопление площади свыше 150 м2.

Однако если у вас отапливаемое помещение всего 70м2 это приведет к тому, что устройство перегревается. А так же к росту давления в котле, что может в конечном итоге привести к взрыву. Еще одной причиной может послужить неверная установка, ведь часто такое ответственное дело доверяют не квалифицированным специалистам, а людям с улицы.

Следующая ситуация, способная повысить давление, это, если внезапно отключается электричество, и, как следствие этого, останавливается циркуляционный насос. Теплоноситель прекращает циркулировать по отопительной системе, резко повышается давление, и начинает быстро закипать жидкость, все это может привести к возникновению аварии.

Циркуляционный насос в системе отопления

Что делать, если это случилось? Перекройте подачу топлива к камере сгорания, категорически запрещается тушить пламя водой, так как это может привести к термическому ожогу кожи и взрыву котла. Чтобы безопасно потушить пламя, можно воспользоваться песком, золой.

Паровые

Рассмотрим, каковы основные причины, почему может взорваться котел. Если в паровом котле резко снизить уровень жидкости. Эта причина является самой частой, из-за уменьшения жидкости происходит перегрев стенок выше максимально допустимого значения. Происходит изменения химической структуры металла, уменьшается его сопротивление, и при воздействии на стенки давления, они поддаются выдуванию, что в конечном итоге приводит к взрыву.

При снижении уровня воды ни в коем случае нельзя заполнять его холодной водой, это приведет в кому, что металл потеряет свою пластичность, повысится его хрупкость и образуются трещины. Если обнаружили снижения воды, необходимо постепенно отключить устройство, прекратить подачу топлива. После того, как он остынет, заполните его жидкостью до установленной нормы, затем запустите вновь.

Для недопущения снижения уровня жидкости до критического значения он должен быть оборудован устройством, контролирующим верхние и нижние границы уровня жидкости, и при обнаружении несоответствия значений прекратить подачу топлива.

Жидкость несоответствующего качества. Происходит вследствие изменения химического состава воды, а чаще всего, повышение ее жесткости, поскольку увеличивается отложение накипи. Если вода, которая течет у вас в трубопроводе, не соответствует заявленным в инструкции характеристикам, необходимо очистить ее.

Для этого используют содово-известковый раствор, натриевый, фосфатное осаждение, можно также очищать катионированием, этот метод предполагает фильтрацию воды через специальный материал катион.

Образование накипи на внутренних элементах, которая образуется в результате скопления солей, содержащихся в питающей жидкости. Избежать этого можно используя фильтры очистки, которые устанавливаются перед входом в устройство. Если она уже скопилась, необходимо прочистить котел, дабы избежать его перегрева. Слой накипи не должен превышать 0,5 мм для исправной работы устройства.

Скопление в топочной камере взрывоопасного газа, возникающее вследствии неправильной работы вентиляционной системы, либо поступления топлива.

Часто причиной взрывов устройств служат дефекты или неисправность главных узлов, уменьшение их запаса прочности, вследствии неправильной эксплуатации, поломки датчиков контроля, а также измерительных устройств.

Увеличение рабочего давления. Основной причиной подобной неисправности служит выход из строя элементов безопасности, а также несоблюдение установленного режима.

Группа безопасности котла отопления

Для того, чтобы своевременно выявить неисправность, необходимо периодически подвергать их техническому освидетельствованию (один раз за год), а также испытаниям, для большей безопасности проводите их не только по плану.

Электрические

Причины перегрева в электрокотлах:

Меры предупреждения и профилактика перегрева

К мерам предупреждения и недопущения аварийных ситуаций можно отнести следующее:

• Устанавливайте дополнительный контур для охлаждения котла, который работает на твердом топливе. В двухконтурном котле при повышении теплоносителя, жидкость сможет охладиться за счет системы водоснабжения.
• Установка буферной емкости , она предупредит закипания котла, возьмет на себя лишнюю температуру, а также может хранить тепло для отопительного контура.
• Нужно установить источник бесперебойного питания . Если произойдет отключение электроэнергии, автоматически включится бесперебойник, энергия будет поступать из аккумулятора, и система продолжит работать.
• Периодически прочищать вентиляционную систему .

Принцип работы системы отопления

Если описать очень кратко, тогда принцип отопительной системы в частном доме заключается в том, что некая жидкость, будь то вода или часто используемый антифриз, прогревается в котле до заданной пользователем температуры.

Схема системы отопления

Затем по отопительной магистрали (трубе) протекает к радиаторам, в которых отдает свое тепло, затем обратно циркулирует при помощи обратного контура к отопительному устройству. Там вновь прогревается, это по сути представляет из себя замкнутый контур.

Существует две разновидности системы:

• Однотрубная. Является наиболее экономичной и простой в исполнении. Имеет вид кольца, в который последовательно вмонтированы отопительные радиаторы. Теплоноситель циркулирует по кругу, при этом к первому радиатору поступает наиболее прогретая жидкость, которая делится с ним теплом и при этом теряет несколько градусов, в то время как к пятому или шестому радиатору доходит уже значительно остывший теплоноситель.

  Выход из подобной ситуации, чтобы не были холодными батареи, это увеличение количества секций с каждым последующим радиатором, дабы потери в тепле не были столь ощутимы. Или увеличивать температуру теплоносителя в котле, а это повлечет за собой значительные затраты.

  Однако, можно установить циркуляционный насос, который будет искусственно увеличивать скорость движения теплоносителя и, соответственно, снижать потерю тепла, а также это незначительно сократит интервал нагрева. Однако, и тут есть недостаток, а именно, затраты на электроэнергию.

• Двухтрубная, в разы превосходит по энергетическим показателям. Она предполагает разветвление теплоносителя на два выхода, как следствие потери тепла сокращаются вдвое. Обратный контур у них совместный.

  Однако для построения подобной системы понадобится вдвое больше труб, запорных арматур, датчиков. Наиболее часто используется в газифицированных помещениях.

15.12.2017 14.12.2017 by admin2

Ежегодно в Беларуси происходит более 10 взрывов бытовых котлов, в результате чего разрушаются дома, но главное – страдают и даже гибнут люди. С наступлением календарной зимы, которая, по некоторым прогнозам, обещает быть довольно суровой, нагрузки на систему отопления в индивидуальных жилых домах резко возрастают. Равно как и риск аварий на таком оборудовании. Почему это происходит и кто виноват? Разбираемся вместе с Дзержинским РОЧС и ПУ «Дзержинскгаз».

В Дзержинском районе, к счастью, аварий с котельным оборудованием в жилых домах не было. Но в Беларуси за два неполных года от разрыва бытовых котлов погиб один человек, а пятеро с ожогами и переломами оказались в больницах. Как рассказал старший инженер Дзержинского РОЧС Андрей Холкин, начало нынешнего отопительного сезона было отмечено достаточно высокими положительными температурами. Это могло ввести в заблуждение некоторых потребителей, ослабивших контроль над состоянием бытовых котлов в коттеджах, жилых домах, а также в небольших сельских магазинах, аптеках и т.п. Между тем ночью и все чаще в дневное время столбик термометра опускается за нулевую отметку. А это может привести к частичному замерзанию трубопроводов и расширительных баков. Вода перестает циркулировать в отопительном контуре, закипает, давление в системе превышает критические параметры и – взрыв!

Из-за выброса из поврежденного котла большого объема пара и пароводяной смеси происходит повышение давления внутри помещения и, как следствие, разрушение несущих конструкций здания.

Замерзание систем отопления, как правило, происходит в чердачных помещениях при не утепленных или плохо утепленных расширительных баках, особенно, если котлы, работающие на дровах, торфобрикетах или угле эксплуатируются не постоянно. Кроме того, очень опасны сквозняки.

Поэтому при розжиге котла необходимо сначала убедиться, что обеспечена циркуляция теплоносителя (воды), каналы дымоходов свободны, а давление на манометре находится в пределах нормы. Если давление воды в котле начинает приближаться к предельно допустимому, нужно срочно прекратить подачу топлива, а его остатки удалить из топки в безопасное место и залить водой. После этого проверить систему на предмет обмерзания и закупорки и при необходимости обратиться к специалистам.

В субъектах хозяйствования, где установлены мини-котельные, должна вестись планомерная работа по поддержанию оборудования в исправном состоянии, обучению и проверке знаний обслуживающего персонала и контролю безопасной эксплуатации котлов.

Вместе с тем на Дзержинщине очень распространены газовые отопительные котлы. По информации ПУ «Дзержинскгаз», перед началом сезона специалисты проверили все подобное оборудование, установленное в домах жителей района. В результате десятки котлов были принудительно отключены от системы газоснабжения из-за выявленных неисправностей (что, правда, гораздо меньше, чем в прошлом году). Как правило, речь идет о неработающей автоматике.

Тем не менее, владельцы даже исправных котлов должны регулярно проводить техническое обслуживание оборудования с помощью специализированных организаций. А в зимнее время не реже одного раза в месяц, а также в периоды резкого похолодания следует внимательно осматривать и при необходимости очищать оголовки дымовых и вентиляционных каналов. Это нужно для предотвращения их обмерзания (из-за плохого утепления) и закупорки. Кстати, в таких случаях и должна срабатывать автоматика безопасности, отключающая отопительное оборудование. Поэтому при резком понижении температуры наружного воздуха не следует оставлять без присмотра работающее газоиспользующее оборудование и, тем более, эксплуатировать его при неисправных дым- и вентканалах или отсутствии тяги. И не забывайте: едва ли не ежегодно в Беларуси регистрируются случаи отравления угарным газом.

Печальная статистика

30 сентября в жилом доме в аг. Мали Островецкого района Гродненской области произошел разрыв отопительного котла без последующего горения. В результате происшествия 62-летний хозяин дома получил тяжелые ожоги, а его жена – рваную рану бедра. Оказалось, что мужчина растопил в подвале котел, забыв открыть кран подачи воды. Когда он вспомнил об этом и открыл кран, котел взорвался.

А 6 октября в г. Осиповичи Могилевской области от разрыва котла в частном доме погиб 65-летний мужчина.

Механизм взрыва котлов простой. В зону риска в основном попадают те котлы, которые работают не постоянно, а эпизодически. Слабые места находятся там, где систему отопления может «прихватить» ледком — это расширительные баки, циркуляционные трубы и холодные помещения типа чердаков.

Основной причиной, по которой взрываются котлы является замерзание системы отопления, при этом вода в трубах перестает циркулировать. Топливо при этом продолжает гореть. Внутри чугунных (металлических) секций котла или труб закипает вода. При этом давление пара внутри системы начинает очень быстро расти. В некоторый момент будет достигнута критическая точка роста давления, которую металл не может выдержать – и какими будут последствия разрушения труб и секций котла, предугадать уже невозможно. Дело в том, что одновременно в замкнутое пространство выкидывается очень большой объем пароводяной cмеси. Давление внутри помещения быстро растет. И, в лучшем случае, все закончится выбитыми стеклами. При худшем раскладе будут разрушены конструкции помещения, возможны причинения вреда здоровью людей или даже смертельный исход лиц, находящихся в зоне действия взрыва, в результате обрушения конструкций помещения котельной.

Так, например, 04.01.2016 произошёл взрыв бытового твёрдотопливного котла, установленного в квартире блокированного жилого дома в г. Ляховичи. Никто не пострадал, повреждены ограждающие конструкции помещения топочной, в которой был установлен котёл. Причина взрыва – отсутствие циркуляции воды в системе отопления, предположительно в результате в системе отопления, предположительно в результате образования ледяной пробки в отводящем трубопроводе. Способствующие факторы – бессистемный режим топки котла, вынужденная эксплуатация котла лицом, не знающим правил безопасной эксплуатации котла.

8 января 2017 в г. Любани (Минская область) в котельной жилого дома взорвался бытовой твердотопливный котел. В результате взрыва произошло обрушение кирпичной стены, повреждена крыша, уничтожены помещение котельной и котел. Пострадавших нет. Причина взрыва устанавливается.

За последние восемь лет это уже семидесятая чрезвычайная ситуация, произошедшая при эксплуатации бытовых отопительных котлов

Для снижения риска замерзания трубопроводов котла и системы отопления Правила безопасности требуют от владельцев потенциально опасных объектов, т.е. водогрейных котлов, чтобы монтаж и наладку систем отопления проводили только специализированные организации, зарегистрированные на территории Республики Беларусь и имеющие при этом соответствующее разрешение (лицензию) Госпромнадзора на выполнение данного вида работ.

При этом сотрудники или специалисты этой организации должны провести обучение владельца правилам безопасной эксплуатации котла и отопительной системы и сделать отметку об этом в паспорте котла.

Перед пуском котла домовладелец должен убедиться в том, что запорные системы должны быть открыты сразу на двух трубопроводах — том, который подает теплоноситель в котел, и том, который отводит теплоноситель из котла. Открыть надо и все запорные устройства, установленные на системе отопления. С нижнего отделения дымовой трубы необходимо удалить накопленный конденсат. Это поможет избежать отравления угарным газом. Необходимо регулярно проверять состояние оголовка дымовой трубы и каналов дымоходов. Прежде чем начать разжигать котел, необходимо открыть линию подпитки системы и контрольную линию заполнения расширительного бака. То, что система не замёрзла, станет ясно, когда вода начнет вытекать с контрольной линии.

Но представим себе следующую ситуацию: с контрольной линии системы отопления вода не пошла. Что же делать в таком случае? Если давление в котле непрерывно растет и достигает показателя давления водопроводной сети, то это свидетельствует о том, что система отопления замерзла. При таком раскладе разжигать котел категорически запрещается. Надеяться на то, что пар преодолеет ледяную пробку, не надо — вместе с этим пар разнесет и трубопровод и котел. Нужно определить примерное место замерзания отопительной системы, отогреть его и проверить, побежала ли из контрольной линий отопительной системы при открытой подпитке вода. И только, если это произошло, начинайте разжигать котел, контролируя при этом показания манометра. Если давление теплоносителя в системе отопления приближается к максимально допустимому, нужно немедленно прекратить подачу топлива. Если же котел работает на местных видах топлива, нужно удалить его из котла в безопасное место. Это состояние отопительной системы свидетельствует о том, что система отопления не отогрета.

Нечасто, но случается и так, что на чердаке замерзает установленный там котел. Как и трубу, отогревать его открытым огнем категорически запрещено, делать это можно с помощью, например, горячей водой. Однако, если при разогреве вы увидели, что с поверхности нагрева котла пошла вода — то это означает, что котел разгерметизировался. И дорога ему только одна — в ремонтную мастерскую. В таком состоянии котел к дальнейшей эксплуатации непригоден. Стальной котел специалисты, имеющие на это соответствующее разрешение переварят, ну, а, в чугунном котле они заменят поврежденные секции и перепакуют их заново.

Особую тревогу в органах Госпромнадзора вызывает эксплуатация котлов созданных (сваренных) так называемыми в народе «кулибиными» (народными умельцами).

За последние пять лет восемь котлов, которые взорвались, были самодельными. Народные умельцы кое-как склепали отопительные агрегаты. Но понятно, что при этом возникает огромный риск того, что могут начаться проблемы с поверхностями нагрева, топками, застойными зонами котлов… В конце концов это заканчивается тем, что вода перегревается, что приводит к разрыву котла. К тому же необходимо учитывать, что на «самоделки» не установлены, как правило, ни термометры, ни манометры, ни предохранительные клапаны.

И поэтому Госпромнадзор предупреждает: не пользуйтесь самодельными котлами и не доверяйте установку сертифицированных тепловых агрегатов лицам, которые не имеют специальной квалификации. Те деньги, которые вы сэкономите на этом, могут аукнуться пожаром, сильным разрушением или тяжелыми травмами людей. Так нужно ли рисковать ради экономии материальных средств своим имуществом, жильем, а может, здоровьем или даже жизнью?

Главный государственный инспектор Павлющенко В.В.

Ведущий государственный инспектор

Мисюн В.М., Казимирский О.С.

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.