Техническим регламентом Таможенного союза «о безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением (ТР ТС 032/2013) даны определения:
«котел водогрейный» — устройство, предназначенное для нагрева воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне этого устройства;
«котел паровой» — устройство, предназначенное для выработки пара с давлением выше атмосферного, используемого вне этого устройства.
Котельная установка состоит из котельного агрегата и вспомогательного оборудования.
В состав котельного агрегата входят топочное устройство, паровой или водогрейный котел, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, каркас с лестницами и помостами для обслуживания, обмуровка, тепловая изоляция, обшивка, арматура (запорная, регулирующая, предохранительная и специальная), гарнитура (лазы, гляделки, затворы, клапаны и заслонки, взрывные клапаны, обдувочные аппараты) и газоходы.
К вспомогательному оборудованию относятся дутьевые вентиляторы, дымососы, питательные, подпиточные и циркуляционные насосы, водоподготовительные установки, теплообменники, приборы теплового контроля и средства автоматизации, системы топливоподачи, золоулавливания и шлакозолоудаления.
Рассмотрим влияние некоторых вспомогательных устройств на обеспечение безопасности.
Тягодутьевые устройства предназначены для подвода в топку котла воздуха для сгорания топлива и отвода из него продуктов сгорания. Состоят они из дутьевых вентиляторов, воздуховодов, газоходов, дымососов и дымовой трубы, при помощи которых обеспечиваются подача необходимого количества воздуха в топку, движения продуктов сгорания по газоходам и удаление их в атмосферу. Взрыв в топке – одна из опаснейших ситуаций при эксплуатации котлов. При отсутствии тяги и сбое работы приборов безопасности в топке может образоваться взрывоопасная смесь. Безаварийность котлов во многом зависит от надежной работы тягодутьевых установок. При эксплуатации таких установок особое внимание следует уделять охлаждению подшипников дымососов и выбору соответствующих по качеству смазочных материалов. Основные виды повреждений этих устройств: вибрация дымососа или вентилятора, вызванная неравномерным износом лопаток, неправильной центровкой валов электродвигателя и дымососа (вентилятора), применением подшипников несоответствующего типа, ослаблением фундаментных болтов или крепления подшипников, повреждением подшипников; повреждение вала; касание корпуса крыльчаткой; повышение температуры подшипников вследствие загрязнения или вытекания смазочного материала и т.д.
Питательные и подпиточные устройства (насосы, баки, трубопроводы) предназначены для подачи воды в котел или тепловую сеть. Упуск воды (одна из основных причин взрыва в котле) заключается в понижении ее уровня в паровом котле из-за несвоевременного и недостаточного поступления, а это, насколько известно, ведет к прекращению циркуляции и перегреву. Причинами такой ситуации могут являться неверные показания водоуказательных стекол, неисправность питательного насоса, образование в котле течи, а также неправильные действия машиниста (оператора) или нарушение им производственной дисциплины. Если вода из котла вытекла, то категорически запрещается ее подкачивать в работающий котел, так его стенки могут оказаться обнаженными и раскаленными, а при попадании на них воды она мгновенно испарится, метал быстро охладится и на нем появятся трещины, что приведет к взрыву.
Во избежание понижения уровня воды ниже допустимого следует ежедневно проверять наполнение системы водой, открывая кран, установленный на сигнальной трубке. Вода должна выходить из трубки ровной непрерывной струей в течение нескольких минут. Это показывает, что она выливается из расширительного сосуда, а не из сигнальной трубки, которую заполняла. При работе паровых котлов за уровнем воды в барабане следят по водоуказательным стеклам. Здесь встречается полное или частичное засорение парового или водяного крана в результате попадания в их каналы шлама или накипи. Машинист (оператор), обнаружив такой дефект, должен немедленно продуть или, если это не помогло, прочистить засорение стекла. Необходимо вести непрерывное наблюдение за работающими насосами и за показаниями контрольно-измерительных приборов. Не реже чем каждые 2 часа прослушивать насос, двигатель и редуктор, следить за отсутствием вибраций подшипников. Необходимо контролировать давление питательной воды в нагнетательной и всасывающей магистралях, не допускать его падения ниже значения, указанного в инструкции. Если же такое произойдет, нужно своевременно ввести в работу резервный питательный насос.
Водоподготовительные устройства служат для подогрева и умягчения питательной воды и состоят из аппаратов и приспособлений, обеспечивающих очистку от механических примесей и растворенных в ней накипеобразующих солей, а также для удаления из нее газов.
Для предотвращения образования накипи содержание солей жесткости в котловой воде должно находиться в допустимых пределах. Требования к водоподготовке ужесточаются при повышении рабочей температуры и давления котельной установки.
Для котлов низкого давления обычно используются ионообменные установки, понижающие кальциевую и магниевую жесткость. Для режимов с высоким давлением и температурой, характерных для котлов паротурбинных установок, необходима полная деминерализация воды, включающая удаление всех прочих примесей. Растворенный в воде кислород является постоянной угрозой целостности труб. Обычно котельная установка имеет нагреватель-деаэратор для удаления кислорода из подпиточной воды.
Водоподготовка для котлов включает также обработку химреактивами. Они связывают взвешенные частицы загрязнений и преобразуют их в шлам, который не образует осадка на поверхности и может быть удален при промывке. Качество воды очень важно для продления срока службы котла.
К устройствам теплового контроля и автоматического управления, сигнализации и защиты относятся контрольно-измерительные приборы и автоматы, обеспечивающие бесперебойную и согласованную работу отдельных устройств для выработки необходимого количества пара (воды) заданных параметров (температуры, давления).
Требования к технологическим защитам котлов определены главой 35 Правил по обеспечению промышленной безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением, утвержденных постановлением Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь 28.01.2016 г. №7.
Таким образом, при эксплуатации опасного производственного объекта и (или) потенциально опасного объекта безопасность котлов зависит от их работы в совокупности со вспомогательным оборудованием котельных, техническое состояние которых оказывает непосредственное влияние на состояние промышленной безопасности.
Н. ВНУКОВ, ведущий эксперт Гомельского областного управления Госпромнадзора.
