Взрывы в топках котлов, работающих на газообразном топливе

1.5. Взрывы в топках котлов, работающих на газообразном топливе

Эксплуатация котлов на газообразном топливе требует от машинистов (операторов) большого навыка и внимания. Невнимательность или ошибка при ведении топочного ре­жима может привести к тяжелым последствиям. Маши­нист должен знать и учитывать опасные свойства горючих газов, т. е. их взрывоопасность.

Наиболее частыми причинами образования взрыво­опасной концентрации газовоздушной смеси могут быть: недостаточное вентилирование топки и газоходов; подача газа в горелку до внесения или образования запального фа­кела; срыв пламени переносного запального устройства в топке при включении горелок; попытка розжига соседней горелки от работающей без применения запального факе­ла; повторное включение горелок после срыва запального или основного факела без предварительной вентиляции топки и газоходов; неправильное или преждевременное от­крытие кранов перед горелками; неправильная продувка газопроводов перед пуском котла в работу.

Причинами взрывов и загазованности при включении горелочных устройств также являются: неисправность за­пальника или неправильная его установка; ошибки обслу­живающего персонала в фиксации положения запорной газовой арматуры и ее неплотность; включение горелоч­ных устройств при отключенной или неисправной автомати­ке контроля пламени; неправильная оценка показаний контрольно–измерительных приборов или их неисправность.

Во время эксплуатации котла причинами погасания фа­кела, загазованности топки и взрыва от раскаленных по­верхностей обмуровки могут быть: кратковременное пре­кращение подачи газа; срыв пламени в результате резкого возрастания разрежения в топке; погасание факела в случаях неисправности регулятора давления газа или клапана "газ – воздух", засорение газовыходных отверстий, оста­новка дымососа или вентилятора, а также неправильные действия персонала при регулировании тепловой мощности горелок.

Даже незначительные утечки газов  в плохо вентилируемом помещении могут создавать взрывоопасные смеси.

Отсутствие запаха у газов, не содержащих меркаптановой серы, а также цвета у всех углеводородов создает труд­ности своевременного выявления и устранения возможных утечек газа.

Поэтому газу придают запах путем добавки остропахнущих веществ, в частности этилмеркаптана С₂Н₅SН, с це­лью определения утечек. Этот процесс называется одориза­цией газов. Запах одоризированного газа должен ощу­щаться при содержании его в воздухе в количестве примерно 1/5 нижнего предела взрываемости газа.

Вследствие того что плотность воздуха составляет 1,293 кг/м³, а природного газа в зависимости от содержа­ния компонентов – около 0,8 кг/м³, при утечках газы вна­чале будут скапливаться в верхних частях помещения (так как они легче воздуха), чем затрудняется их обнаружение.

Рекомендуемые материалы

Сжигание газового топлива в топках котлов осуществ­ляется горелочными устройствами.

Качество работы газогорелочных устройств оценивает­ся полнотой сгорания газа. Для определения полноты сго­рания газа в настоящее время применяют различные при­боры: газоанализаторы (ВТИ, ГХП–100), хроматографы (ГСТЛ, "Газохром–3101") и др.

Газовое топливо различных видов для обеспечения на­дежной и безопасной работы горелочных устройств долж­но соответствовать государственным стандартам и отвечать следующим основным требованиям: содержать возможно меньше количество вредных и балластных (несгорающих) примесей; обладать постоянным составом компонентов и соответственно иметь неизменяющуюся теплоту сгорания; содержать минимальное количество кислорода и воздуха, способствующих коррозии внутренней поверхности газо­проводов.

При неправильном режиме работы котлов на газовом топливе, т.е. при нарушении устойчивости горения (отрыв или проскок пламени при резких изменениях режимов ра­боты, неисправности газогорелочных, тягодутьевых и ста­билизирующих устройств, повреждения газоходов и возду­ховодов и т. д.), в их топках, газоходах и боровах при опре­деленных условиях может образоваться взрывоопасная газовоздушная смесь. Если ее температура достигнет тем­пературы воспламенения, то независимо от того, произо­шло ли это во всем объеме или в ограниченной его части, возможен взрыв смеси.

Для большинства горючих газов температурой воспла­менения является температура открытого огня самого раз­личного происхождения: пламени спички, ударной или электрической искры, зажженной сигареты. Так, темпера­тура воспламенения газовоздушной смеси метана 645 ºС, пропана 490 ºС, бутана 475 ºС.

Накопление в топках и газоходах горючих газов и об­разование взрывоопасной смеси происходят наиболее часто при утечке газа из газопроводов в топку через газогорелочные устройства из–за неплотностей запорной арматуры, нарушения порядка продувки газопроводов и розжига го­релок и других нарушений инструкций по эксплуатации.

Наиболее ответственным с точки зрения безопасности является розжиг холодного котла. Особенно это относится к котлам, не имеющим дымососов и дутьевых вентиляторов. Вентилирование топок и газоходов в них происходит толь­ко с помощью разрежения, создаваемого дымовой трубой. При неработающих котлах значение этого разрежения близко к нулю и для вентилирования газоходов и боровов котельной требуется длительное время. Кроме того, необ­ходима проверка этих объемов с помощью приборов на отсутствие загазованности.

Примеры аварий, связанных со сжиганием  газового топлива

Пример 1.2. На котле ДКВР–6,5/13 при растопке котла после пятичасового про­стоя в резерве произошел взрыв газовоздушной смеси в топке и газо­ходах. В результате взрыва разрушена обмуровка, деформированы кар­кас, фронтальная плита, трубопроводы в районе котла, обшивка эконо­майзера, остекление котельного помещения.

Причина аварии – несоблюдение инструкции: оператор внес за­жженный запальник в топочное пространство, не провентилировав топку и газоходы и не проверив плотность отключающих устройств. Краны перед одной из горелок были неплотно закрыты, и газ через них заполнил топочное пространство.

Останов и пуск котла оператор осуществил без письменного рас­поряжения лица, ответственного за безопасную эксплуатацию котла и газового хозяйства. Ранее на этом же котле произошел взрыв газо­воздушной смеси из–за отключения дистанционного управления прибо­ров автоматики безопасности системы "Кристалл". Исполнительные устройства были умышленно выведены из действия, и при отключении дымососа и вентилятора произошла загазованность топки.

В лекции "7 Понятие о случайных функциях и процессах" также много полезной информации.

Пример 1.3. Авария котла ДЕ–25–14ГМ в новой котельной произошла в период пусконаладочных работ из-за взрыва в топке и газоходе газовоздуш­ной смеси.

Персоналом котельной руководил прораб группы наладчиков. Из–за отсутствия воды в деаэраторе оператор остановил котел. После устранения неисправности по линии питательной воды оператор, по указанию наладчиков, приступил к розжигу котла. Предварительно не­много провентилировав топку, отрегулировал разрежение, стал настраи­вать газовое оборудование. На ГРП взвел клапан ПКВ (предохрани­тельный клапан высокого давления), настроил регулятор давления РДУК2 (регулятор давления универсальный Казанцева) на давление 0,03 МПа, взвел клапан ПКН (предохранительный клапан низкого дав­ления), открыл задвижку на вводе газа к клапану, затем проверил, что задвижка перед газовой горелкой закрыта.

После этого оператор открыл кран на газовой линии запальника и повернул ключ на щите управления для подачи напряжения на цен­тральный электрод электрозапальника. При первой попытке газ в топке не загорелся, при вторичном включении катушки зажигания электро­запальника последовал взрыв.

В результате взрыва частично повреждена обшивка котла и эко­номайзера, деформирован трубопровод газа диаметром 150 мм от кол­лектора до горелки, разрушена фронтальная кладка обмуровки и около 85 % оконного остекления котельного помещения.

Расследованием установлено, что задвижка на опускной трубе была открыта на один оборот вращения штока, а под запорным орга­ном задвижки находился оплавленный кусок металла от электросвар­ки, в результате газ поступал в топку и газоходы котла до начала рас­топки его, а во время растопки, из-за недостаточности вентиляции, что и привело к взрыву газовоздушной смеси после появления искры меж­ду электродами электрозапальника.

Аварии можно было бы избежать, если бы длительность предпус­ковой вентиляции топочной камеры и газоходов соответствовала ука­занной в инструкции.