Проблеми експлуатації котлів та шляхи їх вирішення

Котельня давно стала невід’ємною частиною більшості котеджів. Підвести до віддаленого будовою центральне опалення найчастіше представляється неможливим, та це й невигідно. Прогріти кілька поверхів у зимові холоди, подати гарячу воду у верхні поверхи і у всі батареї, забезпечити нагрів системи теплих підлог – все це можливо тільки після спорудження котельної установки.

Проблеми експлуатації котлів та шляхи їх вирішення

Однак за умов недотримання деяких встановлених практичних правил крім комфорту таке обладнання може нести серйозну небезпеку. Аварія котла може призвести до пожежі з катастрофічними наслідками. До аварії призводять кілька найбільш поширених причин:

  • вибух палива;
  • недоліки водопідготовки;
  • пониження рівня води;
  • забруднення котлової води;
  • механічне пошкодження труб;
  • недотримання регламенту розігріву;
  • порушення технології продувки;
  • наднормативне форсування;
  • неналежні умови зберігання;
  • пониження тиску.

Розглянемо як самі небезпечні фактори, так і способи заходи, які дозволять не побоюватися і використовувати безпечну роботу котлів.

Вибух палива

При експлуатації котлів можна зіткнутися з найнебезпечнішої ситуацією – вибухом в топці. Причиною більшості вибухів стає недостатнє очищення топки або перенасичення паливом горючої суміші. Перенасичення горючої суміші стає наслідком накопичення в топці незгорілого палива. Це може статися з різних причин: через коливання тиску паливоподачі, пошкодження обладнання, збою регуляторів.

Безліч випадків вибухів відбувалися після того, як в роботі пальників наступали перебої. Так, засмічення паливної форсунки призводить неякісного розпилювання, викликає відрив полум’я або нестабільність горіння. Після того, як відбувається подальше впорскування палива в топці збільшується концентрація його парів. Незгоріле паливо накопичується і у випадках тривалої роботи пальника з неякісним розпилюванням.

Спалах незгорілого палива призводить до вибуху. Уникнути цього можна при дотриманні наступного простого правила: ніколи не можна виробляти впорскування палива в загазованную томну топку. Насамперед слід відключити всі пальники вручну і ретельно продути топку повітрям. І тільки після такої нескладно операції та усунення несправностей з запалюванням пальника знову можуть бути включені.

Пониження рівня води

Структура вуглецевої сталі, з якої виготовляються стінки котлів, змінюється при перевищенні температури межі 427°C – вона втрачає міцність. Але робоча температура топлення – більше 982°C, тому котел охолоджується водою, що протікає через його труби. Якщо ж він буде тривалий час працювати при нестачі води, сталеві труби в буквальному сенсі можуть розплавитися як згорілі воскові свічки.

Для зменшення ймовірності аварій, що виникають із-за цієї причини, повинно бути передбачено відключення котла, що наступає при зменшенні рівня води. Виконують таке завдання датчики рівня води поплавкового типу або прямої дії. Критичним ланкою системи при цьому стає байпас пускового пристрою. Завдяки бейпасу обслуговуючий персонал може продувати засмітилися секції, проводити їх очищення від накипу і шламу, імітувати аварійну ситуацію без зупинки котла (так перевіряється контур відсічення).

Недоліки водопідготовки

В трубах, з-за наявності у воді магнієвої або кальцієвої жорсткості, утворюється накип. Іони жорсткості видаляються в процесі водопідготовки. Наростання накипу призводить до перегріву труб, які призначені для відводу тепла від котла. Накип знижує діаметр труб, створює додатковий шар теплоізоляції і погіршує теплообмін. Результатом може стати місцевий прогоряння труби.

Для того, щоб запобігти цей процес, у котловій воді вміст солей жорсткості не повинна перевищувати допустимих меж. При підвищеній робочій температурі і підвищеному тиску котельної установки посилюються вимоги до водопідготовці.

З котлами низького тиску зниження кальцієвої і магнієвої жорсткості відбувається за допомогою іонообмінних установок. Для котлів з паротурбинными установками, що відрізняються режимами високого тиску і температури, потрібна повна демінералізації води з видаленням інших домішок зразок силікатів. Якщо з’єднання кремнію не будуть видалятися, при випаровуванні вони змішаються з водяними парами і утворюють осад на лопатках турбін та іншому обладнанні.

У водопідготовку для котлів входить і обробка хімреактивами. Реактиви зв’язують частинки забруднень, перетворюючи їх в шлам, не утворює на поверхні опадів. Шлам видаляється при промиванні котлів. Недостатня водопідготовка служить руйнівною силою для котла, тому продовження його довговічності якість води відіграє велику роль.

Забруднення води

Вода котельних установок складається з суміші зворотного конденсату і підживлення. І питання її забруднення дуже складний, йому присвячують цілі книги. В забруднення зазвичай входить кисень і суміш смоли, олії, хімікатів і металів.

Кисень, розчинений у воді, постійно загрожує цілісності труб. У котельних установках зазвичай є нагрівач-деаератор, видаляє з підживлювальної води кисень. В резервуари деаератора котельних установок, робочий тиск яких до 7000 кПа, зазвичай додається сульфіт натрію – поглинач вільного кисню.

Найнебезпечніший вид кисневої корозії – виразкова киснева корозія. Виразкою називається корозія, сконцентрована на зовсім маленькому ділянці поверхні. Навіть невелике поширення корозії в цілому може призвести до наскрізної іржі з-за виникнення такої виразки. Катастрофічні наслідки кисневої корозії потребують регулярної перевірки роботи поглиначів кисню і деаераторів і контролю якості води.

Необнаруженное своєчасно забруднення зворотного конденсату стає ще однією причиною забруднення котлової води. Забруднення можуть складатися з різних частин: від заліза та міді, до виробничих хімікатів і крейди. Потрапляють у воду метали – конструктивні матеріали конденсатопроводов і обладнання, а виробничі хімікати і масла з’являються з-за корозійних витоків теплообмінників, сальникових ущільнень, насосів і т. д.

Небезпечні хімікати у великій кількості можуть потрапити у воду із-за аварій технологічного устаткування. Тому постійний моніторинг зворотного конденсату стає запорукою дбайливої експлуатації котельної установки.

Серйозне забруднення котла може бути викликане і потраплянням у воду іонообмінної смоли. Це відбувається при пошкодженнях допоміжної обв’язки іонообмінних установок або внутрішніх трубопроводів. Вельми ефективний і дуже дешевий спосіб, що запобігає подібні явища – установка на комунікаціях іонообмінної установки смолоуловителей. Смолоуловители зможуть не тільки захистити котел, але і у випадку аварії запобіжать втрату іонообмінних смол – вельми цінного матеріалу.

Забруднення котлової води протікає і як поступове погіршення, і як миттєва аварія. Знижує можливість неприємностей обох типу якісне та постійне обслуговування. Моніторинг підживлювальної і котлової води дозволяє отримати своєчасну інформацію про рівні забруднення.

Недотримання технології продувки

Постійна продування системи і періодична промивка піддонів призводить до зменшення концентрації зважених твердих домішок, що містяться в котловій воді. Перевищення концентрації забруднень котлової води здатне створити такі проблеми, як спінювання води в барабані або нестабільність її рівня. В результаті може відбуватися забруднення пароперегрівачів, віднесення краплинної вологи пором, помилкові спрацьовування сигналізації рівня води.

При правильно спроектованій системі продування відбувається моніторинг котлової води і підтримку такої інтенсивності продувки, яка забезпечує допустиму концентрацію домішок. Промивка грязьовиків і піддонів запобігає накопичення шламу. Але тривала продування утворюють екрани топки секцій здатна викликати їх пошкодження із-за перегріву, що настає внаслідок зміни природної циркуляції води. Рекомендується замість цього при кожному відключенні котла відкривати вентилі продувки секцій до моменту падіння тиску в системі до рівня атмосферного тиску.

Проблеми експлуатації котлів та шляхи їх вирішення

Порушення регламенту розігріву

Найсильніше випробування, якого може зазнати котел – порушення правил розігріву. При процедурах пуску і зупинки обладнання отримує серйозні навантаження. Робота в постійному режимі таких навантажень не завдає, тому при частих включеннях-відключення дотримання правил повинно бути більш суворим, ніж при роботі в розрахунковому режимі. Поетапні пускові операції і коректний регламент зменшують ймовірність аварії і сприяють продовженню служби обладнання.

Конструкція типового котла передбачає використання різних матеріалів: сталь різної товщини (толстой – для барабана, тонкої – для труб), вогнетривких і теплоізоляційних матеріалів, масивних чавунних елементів. Швидкість, з якою вони прогріваються і остигають, різна. Ситуація стає ще більш складною, якщо матеріал одночасно піддається впливу різних температур. Наприклад, паровий барабан при рівні води в межах норми контактує в різних частинах з водою, повітрям і парою. Під час холодного старту швидше нагрівається вода, тому нижня частина барабана відчуває теплове розширення більша, ніж верхня. У підсумку нижня частина стає довша верхньої і барабан відчуває деформацію. Наслідком серйозної деформації стає поява тріщин труб між шламовым і паровим барабанами.

Дуже швидкий розігрів під час холодного старту може пошкодити обмурування котла. У обмурівки низька теплопровідність, тому вона прогрівається довше металу. При непрогрітій топці матеріал обмурівки поглинає з повітря вологу. Повільний прогрів поступово просушує обмурування і не допускає скипання вологи, яка могла б призвести до розтріскування цегли. Згідно стандартного графіку розігріву типового котла підвищення температури повинно відбуватися зі швидкістю не вище 55°C в годину.

Небезпека форсованого режиму

Експлуатація котла в режимі, що перевищує максимально допустиму тривалу навантаження, відповідно до рекомендацій виробників, не може перевищувати за тривалістю 2-4 години.

Фізичні обмеження конструкцій котлів (розміри паропроводів і топки) можуть призвести до серйозних проблем, пов’язаних з падінням тиску пари і зменшенням тепловіддачі. Подібні обмеження стають причиною проблем, що асоціюються з перегрівом котла:

  • ерозії труб, золоочистителей, газоходів і екранів;
  • руйнуванням обмурівки, матеріалу труб, газоходів;
  • корозії труб пароперегрівачів і стінок топки;
  • винесенням пором твердих зважених частинок і краплинної вологи, що веде до пошкодження лопаток турбін, пароперегрівачів, іншого технологічного обладнання.

Проблеми, пов’язані з перегрівом котла, багато в чому залежать від виду використовуваного палива. Але незалежно від палива форсування роботи котла збільшує швидкість і об’єм димових газів і їх тиск, що впливає на ерозію. Виникає підвищення температури перегородок і стінок труб, що позначається на міцності металу. Форсаж топки може викликати розповсюдження полум’я на екрани, а це також стає причиною місцевої корозії.

Механічне пошкодження труб

Котел практично не містить однакових елементів. Особливо це можна віднести до труб, з яких складаються секції конвективного нагріву і екрани топки. Пошкодження однієї з них призводить до зупинки всього обладнання. А враховуючи те, що товщина таких труб не перевищує 2-3 міліметрів, стає зрозуміло, що вони легко можуть бути пошкоджені. Причиною ушкодження можуть стати:

  • удари при складанні або в процесі виготовлення;
  • неправильна спрямованість при продувці для видалення сажі;
  • приводить до ерозії труб здувши кіптяви вологої пари.

Проектування нових котлів передбачає збільшення товщини стінок труб. Це веде до підвищення вартості, але надає запас міцності. До того ж у місцях вигину товщина стінки стає менше і при первісній малій товщині у місці згину вона може не відповідати допускаемому стандарту.

Неправильне зберігання

Недбале зберігання котла може призвести до корозії поверхонь і з боку води, і з боку газів. Корозія газової сторони відбувається, якщо раніше в котлі використовувалося сірчисте паливо. Є такі ділянки топки, з яких золу при звичайній продуванню видалити неможливо. Насамперед, це зазори між обмуровкой і трубами і між перегородкою на вході і трубами. При розігрітому котлі корозія не може з’явитися, так як на поверхні немає вологи. Але після зупинки поверхні обмурівки і зола починають абсорбувати вологу, що через деякий час приводить до початку корозії. Локалізовані виразкову корозію можна встановити простукуванням і зміненого звуку.

Один зі способів уникнути таких наслідків – тепле зберігання. В якості обігрівача може бути використаний шламовый барабан або продувка теплоносієм, що йде від іншого, працюючого, котла. Цього достатньо для підтримки температури поверхні яка перевищує точку роси кислотного розчину.

Ще один спосіб зберігання малих котлів – сухе зберігання. Для цього в котел вдувають азот, а його вхідні отвори ущільнюються абсорбентом-осушувачем.

Зрив у вакуум

Конструкції котлів можуть працювати з надлишковим тиском, однак не передбачають можливості падіння тиску до рівня нижче атмосферного – вакууму. Його виникнення можливе під час зупинки котла. При охолодженні відбувається зниження рівня води та конденсація пари. У результаті тиск може знизитися до рівня нижче атмосферного. У підсумку вакуум призведе до витоку через кінці труб, развальцованные таким чином, що їх ущільнення відбувається при надлишковому тиску. Уникнути проблеми досить просто – необхідно відкрити в паровому барабані вентиляційний отвір ще тоді, коли в ньому є надлишковий тиск.

Необхідні запобіжні заходи

Рекомендації, які дозволять уникнути появи проблем під час експлуатації котлів:

  • перевіряти полум’я, щоб вчасно помічати неполадки з горінням;
  • при загасанні пальника визначити причину, а не намагатися її повторно запалити;
  • перш ніж запалювати пальники, ретельно очищати топку. Особливо важливо це зробити , якщо в топку було пролито рідке паливо. Надлишок горючих газів, концентрація яких може стати небезпечною, видаляється продувкою. Її слід проводити при найменших сумнівах.
  • не застосовувати необроблену воду. Проводити перевірку устаткування водопідготовки, якість води має відповідати нормам, прийнятим для даного тиску та температури;
  • для уникнення накопичення шламу в тупикових ділянках водоохладителей, водяного контуру і т. п. Необхідна регулярна промивка. Циркуляція води ніколи не повинна бути зупинена.
  • для видалення з деаератора неконденсованих газів необхідна постійна продування. Також необхідно контролювати вміст вільного кисню, який міститься в що виходить з деаераторів воді, робочий тиск деаераторів і температуру води в баках-акумуляторах;
  • проводити моніторинг зворотного конденсату. У разі його забруднення через аварію технологічного обладнання забезпечити негайний злив в каналізацію;
  • постійно продувати котел для підтримання необхідної якості котлової води, періодично промивати барабан-грязьовик. Поверхні топки не повинні продуватися в момент роботи котла;
  • регулярно проводити перевірку внутрішніх поверхонь деаератора на корозію. Корозія деаератора може призвести до того, що він проржавіє наскрізь. Це призведе до бурхливого закипання води і наповнення пором всього приміщення котельні;
  • якщо на поверхні води з’являться ознаки відкладення накипу, необхідно відрегулювати водопідготовку;
  • завжди дотримуватися стандартного графіка розігріву води, що передбачає зростання температури зі швидкістю не вище 55°C в годину. Якщо котел тривалий час експлуатувався з мінімальним навантаженням, розігрів може протікати зі швидкістю вище зазначеної. Тому для нормального темпу розігріву в стартовому режимі повинна бути передбачена робота пальників з перервами;
  • при відключенні котла на тривалий час, необхідно підтримувати його в сухому і теплому стані. Використовувати сульфат натрію – це дозволить поглинути кисень з котлової води і заповнювати азотом. При зберіганні в сухому стані разом з азотом в барабан помістити абсорбент вологи;
  • якщо тиск падає нижче показника 136 кПа, відкривати в паровому барабані вентиляційний отвір.
Поділитися з друзями
Ремонт та вироби своїми руками