«Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водонагревательных котлов» устанавливают требования к устройству, приспособлению, монтажу, ремонту и эксплуатации паровых котлов, автономных пароперегревателей и экономайзеров с рабочим давлением более 0,07МПа (0,7кгс/см2), водонагревательных котлов и автономных экономайзеров с температурой воды выше 115оС.
Взрывы паровых котлов представляют собой мгновенное высвобождение энергии перегретой воды и снижение давления до атмосферного. Это адиабатический взрыв. При атмосферном давлении вода кипит при 100°C в открытом сосуде. В закрытом - кипение начинается при 100°C, пар давит на поверхность воды - и кипение прекращается. Чтобы кипение продолжалось необходимо воду нагреть до температуры, соответствующей давлению пара. Например, при Р=0,6 МПа (6 ктс/см2) – Т=169°С, при Р = 0,8Мпа - 171°C, при Р = 1,2Мпа - 189°C, при Р = 1,96Мпа - 211°C. Если прекратить нагрев воды при 190°С и нормально расходовать пар, то вода будет кипеть до тех пор, пока ее температура не станет ниже 100°С, при этом, чем скорее забирать пар, тем интенсивнее будет кипение и парообразование за счет избытка энергии содержащейся в воде. Этот избыток тепловой энергии (от Рмах до Ратм) полностью расходуется на парообразование. Перегретая вода до 190°С целиком превращается в пар: из 1 м3 воды образуется 1700 м3 пара. Следовательно, опасность таится не в паре, который находится в котле, а в нагретой выше 100°С воде обладающей огромным запасом энергии и готовой испариться в любой момент при резком падении энергии. Поэтому, чем больше воды в котле на единицу поверхности нагрева, тем больше аккумулированной в ней теплоты и тем более взрывоопасен котел. Надежно спроектированный и изготовленный согласно техническим условиям при правильном обслуживании и контроле сосуд под давлением никогда не взорвется. Разрушающая энергия перегретой воды сравнима с порохом – 60кг перегретой воды до 160°С, Р = 0,5Мпа, по энергии взрыва = 1кг пороха.
Причинами взрыва могут быть: превышение расчетного давления из-за неисправных предохранительных клапанов; понижение уровня воды, когда нагреваемые стенки перестают охлаждаться водой; изношенность установки от длительной эксплуатации; нарушение технических требований эксплуатации; недостатки конструкции и несоответствие материала расчетным параметрам.
Паровые котлы с топкой, котлы-утилизаторы, котлы-бойлеры подлежат контролю и регистрации Госнадзора, если рабочее давление в них превышает 0,07 МПа, водонагревательные котлы с топкой также подлежат контролю, если температура в них более 115° С. Установки с давлением менее 0,7 МПа (0,7 кгс/см2) подведомственны технической администрации строительных управлений и предприятий.
По правилам Госнадзора, каждый паровой котел оборудуется: предохранительными клапанами манометрами (рабочий и контрольный); водоуказательными приборами, термометрами; запорным вентилем и обратным клапаном на нагревательной линии питания котла водой; спускным вентилем с задвижкой (средства защиты).
Количество предохранительных клапанов, их размеры и пропускная способность должны быть выбраны по следующему расчету: котел паропроизводительностью более 100 кг/ч должен быть снабжен не менее, чем двумя предохранительными клапанами, на котлах производительностью менее 100 кг/ч - устанавливается один предохранительный клапан.
Рис.3.3.1 Контрольно-измерительные и предохранительные устройства
Суммарная пропускная способность предохранительных клапанов, устанавливаемых на котле, должна быть не менее часовой производительности котла. Предохранительные клапаны должны быть размещены в местах, доступных для осмотра. Рабочая среда, выходящая из предохранительного клапана, должна отводиться в безопасное место.
Установка на отводящих и дренажных трубах запорных органов не допускается. Количество пара, которое может пропустить предохранительный клапан при давлении в котлах от 0,07 МПа до 2 МПа, следующее:
для насыщенного пара:
(3.3.4)
для перегретого:
(3.3.5)
Если в котлах давление пара свыше 12 МПа, то количество пара
(3.3.6)
где Dн.п., Dп.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; P1— максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном, МПа Vн.п., Vп.п. V - удельный объем пара перед предохранительным клапаном, м3/кг; F — площадь сечения клапана, равная наименьшей площади сечения в проточной части, мм. Различают пружинные и рычажные предохранительные клапаны (рис. 3.3.1-3.3.2.).
Рис. 3.3.2 Рычажной предохранительный клапан
1 —противовес; 2— рычаг; 3 — корпус клапана
Количество и диаметр прохода предохранительных клапанов, устанавливаемых на водонагревательных котлах, определяются по формуле
(3.3.7)
где n — число предохранительных клапанов;
d — диаметр седла клапана в свету, см.;
h — высота подъема клапана, см;
Q - максимальная теплопроизводительность котла, Дж;
k — эмпирический коэффициент: для низкоподъемных клапанов k = 135(h/d≤1/20), полноподъемных клапанов - k=70(h/d≤1/4);
Р — абсолютно максимально допустимое давление в котле при полном открытии клапана, МПа;
i — энтальпия насыщенного пара при максимально допустимом давлении в котле, Дж; t В.Х. - температура воды, входящей в котел, °С.
На предохранительный клапан поставщик должен выслать заказчику паспорт и инструкцию по эксплуатации.
Если по роду производства или вследствие вредности среды в сосуде предохранительный клапан не может надежно работать, то сосуд должен быть снабжен предохранительной пластиной, разрывающейся при превышении давления в сосуде не более, чем на 25% рабочего давления. Предохранительная пластина (мембрана) может быть установлена перед предохранительным клапаном при условии, что между ними будет устройство, позволяющее контролировать исправность пластины. В стенке котла со стороны топки устанавливают предохранительные вставки (пробки) из легкоплавкого (свинцово-оловянного) сплава. При недостатке воды нагрев пробки ведет к ее расплаву.
Рис.3.3.3 Схема предохранительного клапана
Все предохранительные пластины и плавкие вставки должны иметь заводское клеймо с указанием давления, разрывающего пластину, или температура оплавления.
Каждый сосуд должен быть снабжен манометром, который устанавливается на штуцере корпуса сосуда, на трубопроводе до запорной арматуры или на пульте управления. Показания манометра должны быть отчетливо видны обслуживающему персоналу. При этом шкала его должна находиться либо в вертикальной плоскости, либо под наклоном вперед до 30° (рис.3.3.4). Установка манометров на высоте более 5 м от уровня площадки обслуживания запрещается. Номинальный диаметр манометров, устанавливаемых на высоте от 2 до 5 м от площадки наблюдения, должен быть не менее 160 мм. Между манометром и сосудом должен быть установлен трехходовой кран.
Скачать реферат