Предупреждение АВАРИЙ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Взрывоопасность угольной пыли

Качество угольной пыли характеризуется тониной по­мола, содержанием влаги и взрываемостью. Оптимальные значения этих величин определяются на основании испыта­ний котла и его системы пылеприготовления.

Повышенная взрывоопасность пылеприготовительной установки создает ее аварийное состояние, которое насту­пает при: наличии тлеющих очагов; повышении температу­ры пылегазовоздушной смеси в пылесистеме сверх допус­тимой; возникновении хлопков с раскрытием взрывных пре­дохранительных клапанов; обрыве растопочного или основного пылеугольного факела; аварийном отключении дымососов, дутьевых или мельничных вентиляторов; пре­кращении поступления сырого топлива в мельницу.

Случаи взрывов пыли имеют место при работе котлов на углях: кузнецких — газовом и длиннопламенном, до­нецких — марок ГР, ГСШ, ДСШ, львовско-волынском, на - заровском, ирша-бородинском, азейском, сучанском, ха­касском, черемховском, а также на фрезерном торфе, эс­тонских сланцах.

Взрывы и хлопки пыли происходили на каждой третьей из обследованных тепловых электростанций с пылевидным сжиганием взрывоопасных топлив. В пылесистемах с про­межуточным бункером относительное число взрывов почти в 3 раза больше, чем в пылесистемах прямого вдувания (около 3 случаев на 10 пылесистем). Взрывы отмечались в пылесистемах, где для сушки топлива применяются ды­мовые газы. Наблюдениями установлено, что при работе на экибастузском угле взрывов в пылесистемах не проис­ходит, но случались хлопки в топках в растопочных режи­мах.

Повышенная запыленность в зданиях котельных цехов неоднократно являлась причиной вторичных взрывов, вы­званных завихриванием отложений внутри помещения при срабатывании взрывных предохранительных клапанов.

Меньшее число взрывов в системах прямого вдувания не означает их большей взрывобезопасности по сравнению со схемами с промбункером пыли, ибо при ограниченном взрыве (хлопке) происходит сброс давления через пыле - провод прямо в топку в системах прямого вдувания. Сле­довательно, аварийное состояние фиксируется только при серьезных нарушениях режима, которые приводят к силь­ным взрывам, т. е. реже, чем в системах с промбункером. При уменьшении подачи сушильного агента в мельницу существует опасность проскока пламени в пылепровод. Кроме того, не преодолены трудности с отводом газов от взрывных клапанов в пылесистемах этого типа, а размеще­ние мельниц прямо у топки не позволяет обезопасить в полной мере обслуживающий персонал от выбросов через взрывные клапаны и от их отводов.

Из-за неполноты сведений указанные цифры являются заниженными, так как случаи хлопков без серьезных по­следствий не всегда учитываются. Материалы обследова­ний ряда электростанций, сжигающих взрывоопасные угли с содержанием летучих около 45 %, показывают, что число взрывов на отдельных станциях превышает среднее, ука­занное выше.

Группа электростанций использует ирша-бородинский и азейский бурые и черемховский длиннопламенный угли, отличающиеся высокой взрывоопасностью, которые приго­тавливаются к сжиганию в пылесистемах паровых котлов ТП-81, ТП-85, ПК-10, ПК-24, БКЗ-320, БКЗ-210, БКЗ-160 и др.

Применяются различные пылеприготовительные си­стемы: индивидуальные замкнутые с бункером пыли и суш­кой горячим воздухом, а также смесью дымовых газов с воздухом; пылесистемы с прямым вдуванием с длинными пылепроводами и горелками и с шахтными мельницамн. В пылесистемах используются молотковые мельницы (в основном типа ММТ) и шаровые барабанные мельницы (ШБМ) типа Ш и ШК.

На вышеуказанных пылесистемах происходят взрывы, причем фиксировались случаи с разрушением оборудова­ния и со вскрытием значительной части взрывных предо­хранительных клапанов [51].

Взрывы часто происходят при поступлении переувлаж­ненного топлива, содержащего глинозем, который наруша­ет работу топливоподачи, застревает в течках и бункерах, налипает во входных горловинах ШБМ. В котлах, в которых сжигаются смеси, переход с одного сорта угля на другой, совершаемый иногда по нескольку раз в смену, также мо­жет стать причиной взрыва, особенно при неработающей системе технологических защит пылеприготовительной ус­тановки.

При анализе причин взрывов и хлопков установлено, что практически во всех случаях выявлены тлеющие отло­жения, явившиеся источником воспламенения при взрыве. Отложения были обнаружены: на входе в пылевой циклон типа ЦН-15, а также в месте сопряжения пылепровода от сепаратора с входным патрубком, циклона на нижней пол­ке гиба со слабонаклонным (15°) входным патрубком; пе­ред мельничным вентилятором, во входном его патрубке; в наружном конусе сепаратора и в*месте примыкания его к течке возврата из внутреннего конуса; во входной горло­вине ШБМ и в коробах подвода сушильного агента для молотковых мельниц.

При сушке горячим воздухом высокая температура и большое содержание кислорода приводят к возгоранию от­ложений. Тонкодисперсная пыль после циклона особенно склонна к возгоранию и завихриванию. Кроме того, на ря­де пылесистем опасность создавали отложения пыли, вы­явленные в межсистемных шнеках, на шибере за циклоном перед мельничным вентилятором (шибер позволяет подво­дить горячий воздух на всас мельничного вентилятора, но при такой работе на нем отлагается пыль), на патрубках присадки холодного воздуха, на решетке между мигалка­ми пылевого циклона, в линзовых компенсаторах и на вре­зах импульсных линий, в патрубках взрывных клапанов, имеющих малый угол наклона. Отложение пыли указыва­ет на недоработку конструкции оборудования, а также на ошибки персонала.

Бункера пыли являются одним из наиболее взрывоопас­ных мест пылесистемы при размоле вышеуказанных углей. На котлах БКЗ-320-140 ПТ произошли взрывы в пылевых бункерах при чистых трубах влагоотсосов, оборудованных заслонками с ручным приводом. При взрывах в бункерах пыли вскрываются взрывные клапаны, но были и случаи разрушения перекрытия бункера.

С целью недопущения взрыва предусматривается под­вод пара в пылевые бункера, а также в ШБМ, сепараторы, циклоны и пылевые шнеки. На одной электростанции пре­дусмотрен подвод в бункера углекислоты.

Необходимо иметь в виду, что в холодное время года на обследованных электростанциях, расположенных в зо­не с суровой зимой, опасность взрыва пыли возрастает при пуске пылеприготовительных установок. Остановленные в резерв или в ремонт пылесистемы в зимнее время года ох­лаждаются, а при пуске возможен переход температуры за верхний допустимый предел либо налипание пыли на влажную поверхность неразогретого оборудования.

На одной электростанции установлены три котла БКЗ-210-140Ф (две системы каждого из котлов оборудованы мельницами ШБМ-287/410 и ЦН15-1850) для сжигания кузнецких газовых углей с рабочей зольностью от 27,3 до 34 % с содержанием летучих Уг = = 32,3н-33,2 %. Сушка топлива производилась горячим воздухом с температурой 260 °С. В результате застревания угля в бункерах и от­сутствия сигнализации и защиты от обрыва подачи топлива за 2 года зарегистрировано три хлопка. Пылесистемы не оборудованы защитой от чрезмерного повышения температуры аэросмеси и сигнализацией верхнего и нижнего предельных уровней пыли в промбункерах. Для предупреждения хлопков производится присадка инертных газов в су­шильный агент, реконструированы входные патрубки циклонов и мельниц.

Моменты пуска и останова пылеприготовительной уста­новки, временного прекращения поступления угля и прони­кновения большого количества воздуха в систему через не­плотности (при этом взрыхляются очаги тлеющей пыли) являются опасными для возникновения взрыва. Поэтому необходимо: исключать возможность образования отложе­ний пыли в элементах установки; гасить тлеющие очаги способами, исключающими взвихривание пыли; запрещать открывать лючки и лазы при работе установки, а после ее останова следует производить их медленное открывание во избежание взрыхления оставшейся в системе пыли.

Уборку пыли с оборудования необходимо производить после заливки ее водой.

Взрыв может произойти при плохом топочном режиме с пульсацией горения, при периодически возникающем дав­лении в топке и сепарации пыли из факела. Такие явления имеют места при малых "нагрузках камерных топок (осо­бенно экранированных) из-за недостаточно высоких тем­ператур в них.

При наличии в топке отсепарированной пересушенной пыли во время растопки котла без предварительной вен­тиляции топки и газоходов также возможен взрыв.

При отсутствии требуемых правилами взрывобезопас - ности предохранительных клапанов или их неисправности взрыв пыли может привести к повреждениям оборудования и травмированию обслуживающего персонала.

В случае взрыва (хлопка) в пылеприготовительных ус­тановках с открытием взрывных клапанов или поврежде­нием пылесистемы пуск ее разрешается производить вновь только после полной ликвидации причин взрыва и очагов горения, очистки оборудования и восстановления взрыв­ных клапанов и поврежденных элементов.

Все случаи взрывов, хлопков и загораний обязательно регистрируются и расследуются.

Обслуживание пылеприготовительной системы должно вестись в строгом соответствии с производственной инст­рукцией и режимной картой.

Режимная карта составляется для каждой установки на основании ее эксплуатационных испытаний. В карте ука­зываются требуемая тонина помола и влажность готовой ныли, разряжение до и после мельницы, температура га­зовоздушной смеси, подаваемой для сушки угля, темпера­тура после мельницы, нагрузка электродвигателей мельни­цы и вентиляторов и т. д.

Факторами, понижающими надежность работы пыле - угольной топки, являются неустойчивость и опасность зату­хания факела, шлакование топки.

Неустойчивое горение и затухание факела может быть при: неравномерной подаче и перерыве в подаче пыли пи­тателями или мельничным вентилятором; неправильной подаче в топку первичного, вторичного, а также сбросного воздуха; чрезмерно большом разряжении в топке; сниже­нии температур в топке вследствие понижения нагрузки котла и соответственно уменьшении тепловыделения в топ­ке; ухудшении качества помола, т. е. угрублении пыли и увеличении ее влажности.

Основными мероприятиями по повышению взрывобезо - пасности являются: реконструкция оборудования, постав­ляемого заводами-изготовителями, с целью исключения мест отложений пыли в пылевых циклонах, течках возвра­та сепараторов, горловинах ШБМ, батарейных пылеулови­телях, коробах сушильного агента молотковых мельниц; создание роботоспособныхотходоуловителей; реконструкция проектной трассировки пылепроводов, прежде всего пово­ротного патрубка перед мельничным вентилятором, отсос­ных трубопроводов из пылевого бункера; более полное оснащение пылесистем защитами, автоматическими блоки­ровками п КИП, предусмотренными правилами взрывобез - опасности; переход на сушку смесью дымовых газов с воз­духом и «чисто газовую» сушку с 02<16%; механизация управления схода топлива в бункерах сырого угля и схода пыли; механизация уборки помещения пылеприготовитель - ной установки, бункерной галереи, топливоподачи; аспира­ция воздуха в местах наибольшего пыления и обеспечение надежной работы аспирациокных установок.

В соответствии с ГОСТ 12.1.010-76 (СТ СЭВ 3517-81) термины имеют следующие определения.

Взрыв — быстрое экзотермическое химическое превращение взры­воопасной среды, сопровождающееся выделением энергии и образова­нием сжатых газов, способных производить работу.

Взрывоопасная среда — химическая активная среда, находящаяся при таких условиях, когда может возникнуть взрыв.

Взрывоопасную среду могут образовать:

Смеси веществ (газов, паров, пылей) с воздухом и другими окис­лителями (кислородом, озоном, хлором, окислами азота и Др.);

Вещества, склонные к взрывному превращению (ацетилен, озон, гидразин и др.).

Для предупреждения взрыва необходимо исключить образование взрывоопасной среды и возникновение источника инициирования взрыва.

Источниками инициирования взрыва могут быть: открытое пламя, горящие и раскаленные тела; электрические разряды; искры от удара и трения; ударные волны; тепловые проявления химических реакций и механических воздействий; электромагнитные и другие излучения. '

Опасными и вредными факторами, воздействующими на работаю­щих в результате взрыва, являются: ударная волна, во фронте которой давление превышает допустимое значение; пламя и пожар; обрушива­ющиеся конструкции, оборудование, коммуникации, здания и соору­жения и их разлетающиеся части; образовавшиеся при взрыве и (или) выделившиеся из поврежденного оборудования вредные вещества, со­держание которых в воздухе рабочей зоны превышает предельно до­пустимые концентрации.

Коэффициент безопасности (поправочный) — коэффициент к экс­периментальному или расчетному значению взрывоопасности, опреде­ляющий предельно допустимую величину этого параметра (концентра­ции, температуры, давления и т. д.) для данного производственного процесса.

Взрывобезопасность — состояние производственного процесса, при котором исключается ВОЗМОЖНОСТЬ взрыва ИЛИ В глуияА РТУ) т

2-640 вения предотвращается воздействие на людей вызываемых им опасных и вредных факторов и обеспечивается сохранение материальных цен­ностей.

Взрывозащита — меры, предотвращающие воздействие на людей опасных и вредных факторов взрыва и обеспечивающие сохранение ма­териальных ценностей.

Взрывопредупреждение — меры, предотвращающие возможность возникновения взрыва.

В организационно-технические мероприятия по обеспечению взры- вобезопасности необходимо включать:

Организацию обучения, инструктажа и допуска к работе обслужи­вающего персонала;

Осуществление контроля и надзора за соблюдением норм техно­логического режима, правил и норм техники безопасности, промыш­ленной санитарии и пожарной безопасности;

Организацию противоаварийных, газоспасательных работ и уста­новление порядка ведения работ в аварийных условиях;

Разработку системы инструктивных материалов, средств наглядной агитации, регламентов и норм ведения технологических процессов, пра­вил обращения со взрывоопасными веществами и материалами.

В нормативно-технической документации на ведение производст­венного процесса необходимо отражать установленные коэффициенты безопасности.

Предотвращение образования взрывоопасной среды и обеспечение в воздухе котельных помещений содержания взрывоопасных веществ, не превышающего нижнего кон­центрационного предела воспламенения с учетом коэффици­ента безопасности, должно быть обеспечено контролем со­става воздушной среды, отводом взрывоопасной среды, применением рабочей и аварийной вентиляции, а также герметичного оборудования.