Парові i водогрійні котли

Щодо сучасних вимог безпеки парові та водогрійні котли поділяються на 2 групи:

♦ парові котли з надлишковим тиском понад 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) та водогрійні котли з температурою води понад 115°С;

♦ парові котли з надлишковим тиском до 0,07 МПа та водогрійні котли з температурою води, що не перевищує 115°С.

Згідно з цим поділом функціонують відповідні міжгалузеві нормативні акти, яи регламентують для зазначених вище груп парових і водогрійних котлів вимоги безпеки щодо їx будови і безпечної експлуатації.

Парові та водогрійні котли першої групи

НПАОП 0.00-1.08-94. «Правила будови i безпечної експлуатації парових та водогрійних котлів» — основний нормативний документ, що встановлює вимоги безпеки до будови, проектування, виготовлення, реконструкції, монтажу, налагодження, ремонту i експлуатації парових котлів, автономних пароперегрівачів і економайзерів, трубопроводів пари і гарячої води в межах котла.

Правила не поширюються на відповідне обладнання, встановлене на плавзасобах (окрім драг), на котли паровозів i залізничного рухомого складу, електричні котли, котли з об'ємом пароводяного простору до 0,01м3, в яких добуток робочого тиску в МПа на обєем в м3 не перевищує 0,02, теплоенергетичне устаткування, виготовлене відповідно до Правил будови і безпечної експлуатації устаткування атомних електричних станцій, пароперегрівачі трубних печей підприємств хімічної, нафтохімічної і нафтагазопереробної промисловості.

Проекти котлів, на які розповсюджується дія ДНАОП 0.00-1.08-94, їx елементів, проекти монтажу, реконструкції та ремонту, а також проекти котельних з використанням таких котлів, повинні виконуватися спеціалізованими проектними організаціями, які мають дозвіл органів Держнаглядохоронпраці на проведення відповідних робіт. Проекти котлів повинні погоджуватись і затверджуватися у порядку, встановленому ГОСТ 15.001-88 та ГОСТ 15.005-86.

Відхилення від Правил можливі у виняткових випадках з дозволу Держнаглядохоронпраці Україні при відповідному їx обгрунтуванні та висновку спеціалізованої організації.

Відповідність котлів вимогам чинних Правил повинна бути підтверджена сертифікатом відповідності, виданим органом сертифікацій, акредитованим Держстандартом України.

Відповідність котлів і їx елементів, а також напівфабрикатів для їx виготовлення, придбання яких здійснюється за кордоном, до укладання контракту на поставку також повинна бути підтверджена сертифікатом відповідності.

Конструкція котлів повинна забезпечувати надійність, монтажно- і ремонтопридатність, довічність i безпеку експлуатації з розрахунковими пара­метрами протягом розрахункового ресурсу безпечної роботи, а також можливість проведення технічного опосвідчення, очищення, промивання, ремонту i експлуатаційного контролю металу.

Конструкції i гідравлічна схема котла повинні забезпечувати надійне охолодження його елементів до температур, прийнятих в розрахунках на міцність, виключати можливість утворення повітряних і парових пробок, нерівномірність прогрівання i, як наслідок, формування недопустимих температурних напружень.

Елементи котлів з підвищеною температурою поверхні в зоні можливого перебування обслуговуючого персоналу покриваються тепловою ізоляцією, що забезпечує температуру на її поверхні не більше 55°С.

Конструкція газоходів котлів повинна виключати можливість вибухонебезпечного скупчення газів, а також враховувати можливість підвищення тиску в газоходах внаслідок вибухів (хлопків) цих газів.

Положення рівня води в котлах і їx елементах, розміщення, розміри, кон­струкція i кількість газів, лючків, топочних дверцят, запобіжних пристроїв топок і газоходів, конструкція днищ і трубних решіток, тип і розміщення зварних з'єднань і отворів, конструкція криволінійних елементів і вальцьованих з'єднань повинні відповідати вимогам Правил.

Кожен котел оснащується трубопроводами для підведення живильної води, продування котла і спускання води при його зупиненні, видалення повітря з котла при заповненні його водою, продування пароперегрівачів і паропроводу, відбору проб води і пари, введення в котлову воду коректуючих і миючих реагентів, відведення води або пари при розпалюванні і зупинці, розігріванні барабанів при розпалюванні. Використання ємності, яка працює під тиском, для відведення середовища продування допускається при 10-кратному перепаді тиску між ємністю і елементом котла.

На ділянках паропроводу, які можуть бути відключені запірними органа­ми, влаштовуються дренажі для відведення конденсату.

Для виготовлення, монтажу і ремонту котлів і їx деталей, яга працюють під тиском, використовуються сталеві напівфабрикати, листова сталь, сталеві труби, поковки, штамповки і прокат, сталеві та чавунні виливки, кріплення, кольорові метали і сплави та сталі нових марок відповідно до вимог Пра­вил. Використання матеріалів і напівфабрикатів, не передбачених Правила­ми, скорочення обсягів випробування і контролю в порівнянні з вимогами Правил можливе з дозволу Держпромпрнагляду на підставі позитивних висновків спеціалізованої організації.

Дані про якість і властивості матеріалів і напівфабрикатів повинні бути підтверджені сертифікатом підприємства-виготовлювача і відповідним маркуванням. При відсутності або неповноті вказаних даних підприємство-споживач матеріалів і заготовок повинно провести необхідні випробування з оформленням результатів протоколом.

Перед виготовленням, монтажем, ремонтом і реконструкцію котлів про­водиться вхідний контроль основних i зварювальних матеріалів і напівфабрикатів відповідно до ГОСТ 24297-87.

При виборі матеріалів для котлів, що поставляються в райони з холодним кліматом, враховується вплив низьких температур при вантажно-розвантажувальних роботах, монтажі та експлуатації котла згідно з рекомендаціями спеціалізованих науково-дослідних організацій.

Виготовлення, монтаж, налагодження, реконструкція та ремонт котлів повинні виконуватися спеціалізованими підприємствами, яга мають необхідну матеріально-технічну базу і дозвіл органів Держнаглядохоронпраці, за технологією, розробленою виконавцем до початку виконання робіт. При цьому повинна застосовуватися система контролю якості (вхідний, операційний і приймальний контроль) згідно з вимогами Правил та іншої нормативної документації.

Технологічні методи різання листів, труб, інших напівфабрикатів, вальцювання та штампування обичайок i днищ, гнуття труб повинні відповідати вимогам Правил. На листах, прокаті та поковках для виготовлення елементів, які працюють під тиском, а також на трубах зовнішнім діаметром більше 76 мм необхідно зберігати маркування підприємства-виробника. У випадках, коли вказані напівфабрикати розрізаються на частини, маркування має бути перенесене на окремі частини.

При виготовленні, монтажі, реконструкції i ремонт котлів повинна засто­совуватися технологія зварювання, атестована відповідно до вимог Правил. До проведення робіт із зварювання і прихватки допускаються зварники, які пройшли атестацію відповідно до «Правил атестації зварників» і мають відповідне посвідчення. Зварники допускаються тільки до тих видів зварювальних робіт, які вказані в їx посвідченні. Зварні з'єднання елементів, які прац­юють під тиском, з товщиною стінки більше 6 мм, підлягають клеймуванню (тавруванню), що дозволяє встановити прізвище зварника, який виконував зварювання. Зварювання елементів котлів, які працюють під тиском, повин­но проводитись при плюсовій температурі навколишнього повітря. При мінусовій температурі навколишнього повітря метал в районі зварного з'єднання перед зварюванням повинен бути прогрітий до плюсової температури.

Для зниження залишкових напружень, а також для забезпечення необхідних властивостей металу напівфабрикати, окремі елементи і складальні одиниці котлів та вироби в цілому піддаються термічній обробці — якщо її проведення передбачено Правилами, НД, конструкторською чи виробничо-технічною документацією.

Важливим фактором безпечної експлуатації котлів є контроль якості при їх виготовленні, монтажі реконструкції та ремонті.

Контроль якості зварювання i зварних з'єднань включає:

• перевірку атестації персоналу;

• перевірку обладнання, апаратури, приладів та інструментів;

• контроль якості основних матеріалів;

• контроль якості зварювальних матеріалів i матеріалів для дефектоскопії;

• операційний контроль технології зварювання;

• неруйнівний контроль якості зварних з'єднань;

• руйнівний контроль якості зварних з'єднань;

• контроль виправлення дефектів.

Основні види неруйнівного контролю металу i зварних з'еднань:

• візуальний i вимірювання;

• радіографічний;

• рентгенотелевізійний;

• ультразвуковий;

• радіоскопічний;

♦ капілярний або магнітопорошковий;

♦ стилоскопіювання;

♦ вимірювання твердості;

♦ прогонка металевої кулі;

♦ гідравлічне випробування.

Руйнівний контроль включає випробування механічних властивостей (на статичний розтяг, статичний згин або сплющування і ударний згин), металографічні дослідження і випробування на стійкість проти міжкристалітної корозії. Зазначені види руйнівного контролю реалізуються на зразках, виготовлених з контрольних або зварних з'єднань, вирізаних з вибірки.

Види і обсяги контролю якості металу і зварних з'єднань визначаються Правилами, нормативною та проектно-технічною документацією. Обсяг руйнівного і неруйнівного контролю, передбачений Правилами, може бути зменшений за погодженням з Держнаглядохоронпраці при масовому виконанні однотипних зварних з'єднань тощо.

гідравлічним випробуванням підлягають:

♦ Всі трубні, зварні, литі, фасонні та інші елементи і деталі, а також арматура, якщо вони не пройшли гідравлічного випробування за місцем їх виготовлення;

♦ елементи котлів у зібраному стані;

♦ котли, перегрівачі та економайзери після закінчення їх виготовлення, монтажу, реконструкцій чи ремонту.

Величина пробного тиску при гідравлічному випробуванні приймається:

♦ при робочому тиску не більше 0,5 МПа (5 кгс/см2) — 1,5 робочого тиску, але не менше 0,2 МПа;

♦ при робочому тиску більше 0,5 МПа — 1,25 робочого тиску, але не менше робочого тиску + 0,3 МПа.

Гідравлічне випробування повинно проводитись водою при температурі не нижче 5 i не вище 40°С. Час підняття тиску до величини пробного і час витримки котла під тиском повинен бути не менше 10 хвилин. Після зняття тиску до робочого проводиться огляд всіх зварних, вальцьованих, клепаних і роз'ємних з'єднань. При відсутності видимих залишкових деформацій, тріщин або ознак розриву, протікання в зварних, вальцьованих, роз'ємних i клепаних з'єднаннях і в основному металі об'єкт вважається таким, що витримав випробування.

Кожний котел, автономний пароперегрівач і економайзер постачаються підприємством-виготовлювачем з паспортом встановленої форми, а на їx корпусі повинна бути прикріплена заводська табличка з маркуванням ударним способом паспортних даних, згідно з вимогами Правил.

Для управління роботою котла, регулювання режимів, контролю параметрів, надійної та безпечної його експлуатації та ремонту проектом повинна бути передбачена достатня кількість відповідних технічних засобів.

3 метою запобігання підвищенню тиску в елементах котла за межі допустимого, котел та його елементи, обмеженні запірними органами, повинні бути обладнані запобіжними клапанами: важільно-вантажними, пружинними (клапани прямої дії). На кожному котлі і обмеженому запірними органами елементі повинно бути не менше двох клапанів. При тиску понад 4 МПа повинні бути імпульсні запобіжні клапани. Клапани приєднуються до елементів котла безпосередньо без проміжних запірних органів, обладнуються відповідними трубопроводами, пристроями для примусового продування.

Сумарна пропускна спроможність запобіжних клапанів має бути не менше паропродуктивності котла. Запобіжні клапани повинні спрацьовувати при перевищенні розрахункового тиску більш як на 10%.

Крім запобіжних клапанів парові і водогрійні котли мають бути оснащені відповідно до вимог Правил покажчиками рівня води, манометрами, приладами для вимірювання температури теплоносія і елементів котла, запірною і регулюючою арматурою, живильними пристроями та приладами безпеки при небезпечному відхиленні режимів експлуатації котла від розрахункових.

Будівлі і приміщення для котлів повинні відповідати вимогам СниП II-35-76 «Котельні установки». В окремих випадках допускається встановлення котлів всередині виробничих приміщень: прямоточних паропродуктивністю не більше 4 т/год, парових за умови (t-100)V<100 (t — температура насиченої пари при робочому тиску, °С; V — водяний об'ем котла, м3), водогрійних безбарабаних котлів теплопродуктивністю не більше 10,5 ГДж/год, котлів-утилізаторів — без обмежень.

Приміщення котельні повинно бути забезпечене природним освітленням і штучним еклектричним відповідно до ДБН В 2.5-28-2006. Обов'язковому аварійному електричному освітленню підлягають фронт котлів, проходи між, за та над котлами, щити і пульти управління, вимірювальні прилади, вентиляторні, димососні та інші площадки, приміщення водопідготовки та насосні, тощо.

Розміщення котлів і допоміжного устаткування, розміри зон обслуговування котлів, параметри площадок і сходів, для обслуговування котлів повинні відповідати вимогам Правил.

Всі парові котли з природною і багатократною примусовою циркуляцією паропродуктивністю більше 0,7 т/год, парові прямоточні і водогрійні котли обладнуються установками докотлової обробки води з метою забезпечення і якості відповідно до вимог Правил.

Після монтажу, до пуску в роботу котли, в яких (ts-100)V > 5, проходять реєстращю в органах Держпромпрнагляду — інспекціях чи експертно-технічних центрах. Котли пересувних котельних установок реєструються за місцем їx експлуатації. При передачі котла іншому власнику котел підлягає перереєстрації.

Після реєстрації до пуску в роботу, а також періодично в процесі експлуатації в терміни, встановлені Правилами, в т. ч. і позачергово, котли підлягають технічному опосвідченню за участю інспектора (експерта) Держпромгірнагляду.

Позачергове опосвідчення котлів проводиться у випадках простою котла більше 12 місяців, демонтажу i встановлення його на новому місці, ремонту з застосуванням зварювання основних елементів котла, після досягнення розрахункового терміну служби, після аварії котла, за рішенням осіб державного нагляду або відповідального за справний стан і безпечну експлуатацію котла.

Технічне опосвідчення котла включає зовнішній і внутрішній його огляд і гідравлічні випробування у відповідності з наведеним вище. При технічному опосвідченні котлів за участі осіб Держпромгірнагляду проводяться: внутрішній і зовнішній огляд — раз на 4 роки; гідравлічні випробування — раз на 8 років. Крім того, власник котла (особа, відповідальна за справний стан i безпечну експлуатацію котла) проводить щорічно внутрішні і зовнішній огляд котла з введенням відповідної документацій та гідравлічні випробування котла кожен раз після його ремонту з розкриттям основних його елементів.

Після реєстрації і технічного опосвідчення котел може вводитись в експлуатацію відповідно до чинних нормативів. На видному місці на котлі вивішується табличка з зазначенням реєстраційного номера, дозволеного тиску та дати наступного внутрішнього огляду і технічного опосвідчення.

Для забезпечення безпечної експлуатації котлів власник повинен призначити наказом особу, відповідальну за справний стан і безпечну експлуатацію котлів, укомплектувати необхідний штат експлуатаційного персоналу. До експлуатації котлів допускаються особи віком не менше 18 років, яга пройшли медичний огляд, навчання та атестацію i мають відповідні посвідчення.

Навчання машиністів (операторів) котельні з дозволу Держпромгірнагляду проводиться в ПТУ, НКК, а також на спеціально створених на підприємстві курсах за програмами, розробленими на підставі типових, погоджених з Держпромгірнаглядом, a їx тестація — комісією за участі інспектора Держпромгірнагляду. Посвідчення підписує голова комісії і інспектор Держпромгірнагляду.

Періодична перевірка знань персоналу, який обслуговує котли, повинна проводитись раз на 12 місяців, а позачергові — при зміні умов праці, при перерві в роботі більше 6 місяців, за рішенням адміністрації або вимогою інспектора Держпромгірнагляду.

Ilapoвіi та водогрійні котли другої групи

НПАОП 0.00-1.26-96. «Правила будови i безпечної експлуатації парових котлів з тиском пари не більше 0,07 МПа (0,7 кгс/м2), водогрійних котлів i водопідігрівачів з температурою нагріву води не вище 115°С» — основний нормативний документ, що встановлює вимоги безпеки до будови, проектування, виготовлення, реконструкції мон­тажу, налагодження, ремонту.

Правила встановлюють вимоги до парових i водогрійних котлів, водонагрівачів, що обігріваються парою з надлишковим тиском не вище 0,07 МПа, котлів-утилізаторів i мобільних установок з зазначеними вище параметрами.

Вимоги правил не поширюються на проточні газові водонагрівачів, змійовики нагрівання води в квартирних плитах, котли пливучих засобів і вагонів залізничного рухомого транспорту, опалювальні котли індивідуального користування теплопродуктивністю не більше 0,1 МВт.

• Вимоги Правил щодо відповідальності котлів цієї групи НД, можливих відступів від Правил, котлів, придбаних за кордоном, конструкції котлів, проектування, виготовлення, монтажу, ремонту і.налагодження котлів в цілому аналогічнім вимогам до котлів 1-ої групи.

Елементи котлів і трубопроводів з підвищеною температурою, доступні для обслуговуючого персоналу, покриваються тепловою ізоляцією, що забезпечує температуру зовнішньої поверхні не більше 45°С.

Котли з камерним спалюванням пилогазоподібного і рідкого палива або шахтною топкою для твердого палива обладнуються вибуховими запобіжними клапанами, кількість, розміщення i розміри яких встановлюються проектною організацією. При цьому для котлів з камерним спалюванням палива площа перерізу клапана має бути не менше 0,1 м2, а для інших котлів — 0,05 м2.

Для управління роботою і забезпечення безпечних режимів експлуатації котли повинні бути оснащені запобіжними клапанами, манометрами, приладами для вимірювання температури, покажчиками рівня води, запірною і регулюючою арматурою, приладами безпеки і живильними пристроями.

Для попередження підвищення тиску понад допустимий на котлах цієї групи застосовуються важільно — вантажні i пружинні запобіжні клапани.

Кількість і розміри запобіжних клапанів розраховуються за формулами:

ndh = 0.000006Q — для водогрійних котлів з природною циркуляцією;

ndh = 0.000003Q — для водогрійних котлів з примусовою циркуляцією;

(п — число запобіжних клапанів; d — діаметр клапана, см; Q — продуктивність котла, ккал/год; h — висота підйому клапана, см, для малопідйомних клапанів приймається в межах 1/20 d).

Сумарна пропускна здатність запобіжних пристроїв парового котла має бути не менше номінальної годинної його паропродуктивності. Якщо на котлі встановлено два запобіжних клапани, то один з них повинен бути контрольним. Запобіжні клапани повинні спрацьовувати при перевищенні тиску на 10% в1д розрахункового. Клапани повинні мати пристрої для примусового відкривання. Перевірка справності клапанів (їx продувка) проводиться щозміни з записом у відповідний журнал.

На парових котлах продуктивністю до 100 кг/год замість запобіжних кла­панів допускається встановлювати вихлопний запобіжний пристрій — гідро-затвор.

На барабанних водогрійних котлах, а також на котлах без барабанів теплопродуктивністю більше 0,4 МВт, встановлюється не менше 2-х запобіжних клапанів з мінімальним діаметром кожного 40 мм.

Для контролю рівня води водогрійні-котли повинні оснащуватися водопробними кранами (у верхній частині барабана, а при його відсутності - на виході води iз котла до запірного органу), а парові котли - двома покажчиками рівня води прямої дії відповідно до вимог Правил.

Манометри, що встановлюються на котлах і живильних лініях, повинні мати клас точності не менше 2,5. При розрахунковому тиску стрілка манометрів повинна знаходитись у середній третині шкали. На шкалі чи корпусі манометра наноситься мітка, що відповідає робочому тиску.

Не рідше одного разу на 12 місяців проводиться перевірка манометрів (з опломбуванням) органами Держстандарту, а власник не рідше одного разу на 6 місяців перевіряє справжність манометрів за допомогою контрольного чи перевіреного робочого.

Не допускається користування манометрами при відсутності пломби, простроченому терміні перевірки, якщо стрілка манометра не повертається до нульової позначки, розбите скло чи існують інші пошкодження.

Котли з камерним спалюванням усіх видів палива і механічними топками для твердого палива повинні мати автоматику безпеки, яка попереджає виникнення аварії при передбачених Правилами порушеннях режимів роботи газоповітряного, пароводяного трактів котла та інших небезпечних ситуаціях.

Система живлення котла водою повинна відповідати проектно-технічній документації. Забороняється експлуатація котлів без докотлової обробки води.

Вимоги щодо утримання, обслуговування, експлуатації i нагляду, вимоги до персоналу, його функції, введення експлуатаційної документації для цієї групи котлів аналогічні вимогам до 1-ої групи.

Котли, на які розповсюджується дія НПАОП 0.00.-1.26-96 після монтажу до пуску в роботу проходять реєстрацію в органах Держпромгірнагляду i первинне технічне опосвідчення (зовнішній і внутрішній огляд і гідравлічні випробування) за участю експерта Держпромгірнагляду.

Періодичні технічні опосвідчення котлів за участю ociб державного нагляду проводяться: зовнішній і внутрішній огляд — раз на 4 роки; гідравлічні випробування — раз на 8 років.

За необхідності (згідно з Правилами) можуть проводитись позачергові опосвідчення. Крім того, власник кожні 12 місяців проводить технічні опосвідчення — зовнішній і внутрішній огляд і гідравлічні випробування (за потреби) з введенням необхідної документації.

Лекція 9.