Парові та водогрійні котли

У будівництві застосовують парові котли з метою отримання пари для теплової обробки залізобетонних виробів і конструкцій.

Для ремонту шин і камер ходового устаткування будівельних і дорожніх машин, вантажних автомобілів використовують па­рові вулканізаційні апарати, а при направленні зношених дета­лей у водному середовищі — пароутворювачі.

При недостатній кількості води в котлі стінки котла перегріва­ються, тому що теплота гарячих газів, яка розрахована на на­грівання і випаровування води, не відводиться. У результаті ме­ханічна міцність металу стінок котла зменшується й утворюють­ся випуклості. З підвищенням тиску в котлі в місцях випгуклостей з'являються тріщини і котел вибухає.

Вибухи парових котлів — миттєве вивільнення енергії пере­грітої води і зниження тиску до атмосферного. Чим більше води в котлі на одиницю поверхні нагріву, тим більше акумульованої в ній теплоти і тим вибухонебезпечніший котел. Якщо котел правильно спроектований і виготовлений згід­но з технічними умовами, при вмілому обслуговуванні та контро­лі посудина під тиском ніколи не вибухне.

Причинами вибуху можуть бути:

— перевищення розрахункового тиску через несправні запо­
біжні клапани;

— зниження рівня води, яке призводить до того, що стінки,
які нагріваються, перестають охолоджуватися водою;

— зношеність установки через тривалу експлуатацію;

— порушення технічних вимог експлуатації;

— недоліки конструкції і невідповідність матеріалу розрахун­ковим параметрам.

Парові котли з топкою, котли-утилізатори, котли-бойлери під­лягають контролю Держгірнагляду, якщо робочий тиск у них перевищує 68,65 мПа. Водогрійні котли з топкою також підляга­ють контролю, якщо температура в них більше ніж 115 °С. Уста­новки з тиском меншим за 68,65 мПа підлягають перевірці тех­нічною адміністрацією будівельних підприємств.

В умовах будівництва виникає необхідність у провірочному роз­рахунку котла при введенні його в експлуатацію. У цьому випад­ку необхідно керуватися нормами розрахунку, затвердженими Держгірнаглядом України.

За правилами Держгірнагляду, кожний паровий котел облад­нується: запобіжними клапанами; манометрами (робочим і кон­трольним); водовказівними приладами, термометрами; запірним вентилем і зворотним клапаном на нагрівальній лінії живлення котла водою; спускним вентилем із засувкою.

Кількість запобіжних клапанів, їхні розміри і пропускна здат­ність повинні бути обрані за такими критеріями: котел паропро­дуктивністю більше 100 кг/год має бути оснащений не менше ніж двома запобіжними клапанами; на котлах продуктивністю мен­ше 100 кг/год встановлюється один запобіжний клапан.

Сумарна пропускна здатність запобіжних клапанів, установлю­ваних на котлі, повинна бути не меншою за годинну продуктив­ність котла. Запобіжні клапани повинні бути розміщені в місцях, доступних для огляду. Робоче середовище, що виходить із запо­біжного клапана, повинно відводитися в безпечне місце.

Постійний контроль рівня води ведуть за двома і більше водовказівними приладами прямої дії. Термометри чи термопари для вимірювання температури води розміщують на живильному тру­бопроводі, пари — на виході його з котла.

Якщо внаслідок шкідливості середовища в котлі запобіжний клапан не може надійно працювати, то котел повинен бути осна­щений запобіжною пластиною, що розривається при перевищенні тиску в котлі не більше ніж на 25 % робочого тиску. Запобіжна пластина (мембрана) може бути встановлена перед запобіжним клапаном за умови, який між ними буде пристрій, що дозволяє контролювати справність пластини.

Усі запобіжні пластини повинні мати заводське клеймо з ука­зівкою тиску, що розриває пластину, і мати спеціальний шифр. Кожен котел має бути оснащений манометром, що встанов­люється на штуцері його корпусу, на трубопроводі до запірної апаратури або на пульті керування. Показання манометра повинні бути чітко видні обслуговуючому персоналу. При цьому шкала манометра має знаходитися у вертикальній площині або з нахи­лом уперед до 30°. Установка манометрів на висоті більше 5 м від рівня майданчика обслуговування забороняється. Номінальний діаметр манометрів, установлюваних на висоті від 2 до 5 м від майданчика спостереження, повинен бути не меншим за 160 мм. Між манометром і котлом має бути встановлений триходовий кран.

На котлах установлюються манометри з класом точності не нижче 2,5 і з такого шкалою, щоб межа виміру робочого тиску знаходилася в другій третині шкали. На розподілі, що відповідає робочому тиску в котлі, проводиться червона риска або кріпиться

металева пластина, пофарбована в червоний колір. Манометр за­боронено застосовувати, якщо відсутні пломба або клеймо, якщо стрілка манометра не повертається на нульову відмітку при його вимиканні, або якщо розбите скло. Перевірка манометрів і їхнє опломбування повинні проводитися не рідше одного разу на рік. Крім того, не рідше одного разу в півроку підприємством прово­диться додаткова перевірка манометрів контрольним манометром із записом результатів у журнал контрольних перевірок.

На кожному виготовленому паровому котлі для постійного спостереження за положенням рівня води повинно бути встанов­лено не менше двох водовказівників прямої дії. У котлах з паро­продуктивністю менше 0,7 т/ч дозволяється заміна одного з водовказівних приладів двома вентилями. Нижній край вентиля вста­новлюється на рівні нижчого, а верхній — на рівні вищого рівня води, що допускається, у котлі. Внутрішній діаметр вентиля по­винен бути не меншим за 8 мм. Водовказівний прилад констру­юється так, щоб можна було замінити скло або корпус при експлу­атації котла. На водовказівних приладах, проти нижчого рівня води, що допускається, у котлі має бути встановлений нерухомий металевий покажчик з написом "Нижчий рівень". Цей рівень по­винен бути не менше ніж на 25 мм вищий, ніж нижній видимий край скла. Якщо відстань від майданчика, з якого ведеться спо­стереження, до водовказівних приладів прямої дії більше 6 м, то встановлюються два надійних дистанційних покажчики рівня

води.

Запірна арматура повинна встановлюватися на трубопроводах, що підводять і відводять із судини пару, газ чи рідину. При послі­довному з'єднанні декількох судин установка запірної арматури між ними не обов'язкова. Забороняється встановлювати запірну арматуру між судиною і запобіжним клапаном. На маховиках за­пірної арматури треба зазначати напрямок відкривання і закри­вання. При вибухонебезпечному середовищі або сильнодіючих от­рутах на лініях підводу чи відводу ставиться зворотний клапан, що автоматично закривається тиском з котла. Зворотний клапан повинен установлюватися між насосом (компресором) і запірною арматурою. Запірна арматура повинна мати чітке маркування (за-вод-виробник, умовний прохід, умовний тиск, напрямок потоку

середовища).

За манометром контролюють фактичний тиск пари в котлі, пароперегрівнику чи економайзері. Граничний робочий тиск, що

допускається в цьому котлі, відзначено на шкалі манометра чер­воною рискою. Манометри періодично перевіряють і пломбують.

Запобіжні клапани проектують для захисту котлів від переви­щення в них тиску понад 10 % розрахункового.

Для виготовлення котлів необхідно отримати дозвіл відповід­них органів. Змонтований паровий котел до запускання в експлу­атацію пред'являють для реєстрації місцевому органу. Технічний огляд парового котла має на меті встановити безпеку експлуата­ції котла і виконується згідно з зазначеними Правилами.

Котельні не повинні примикати до житлових і громадських бу­динків, а також розташовуватися всередині цих будинків (вбудо­вані у приміщення). Примикання котелень до виробничих примі­щень допускається за умови відділення їх протипожежною стін­кою з межею вогнестійкості не менше 4Водогрійні котли в будівництві застосовують для обігріву тим­часових побутових, житлових і виробничих приміщень, а також для підігріву піску і гравію. Для експлуатації водогрійних котлів поширюються ті ж Правила, що йдля парових котлів

Компресорні станції При неправильній експлуатації повітряних поршневих комп­ресорів і повітрозбірників вони можуть вибухати через:

— перегрів стінок компресора;

--- загоряння і вибух парів мастила;

— перевищення допустимого тиску;

— засмоктування забрудненого повітря;

— несправні пристрої безпеки.

Крім того, на корпусі компресора може виникнути статична електрика.

Цей процес проходить при змінних об'ємі, тиску, температурі й теплообміні. Перевищення розрахункового тиску і температури

може призвести до руйнування металу і вибуху компресора чи

повітрозбірника.

Контроль і регулювання величини тиску стисненого повітря в компресорі ведуть за допомогою запобіжних клапанів і автома­тичного регулятора тиску, який при тиску більше допустимого переводить компресор на холостий хід.

Схема установки приладів безпеки на пересувній повітряно-компресорній станції показана на рис. 9.1.

Атмосферне повітря, що засмоктується у компресор через по­вітроочисник 1, надходить у циліндр З першого ступеня стискан­ня, далі в проміжний холодильник 11 і потім у циліндр 4 другого ступеня стискання. На повітропроводах першого і другого ступе­нів стискання повітря встановлюють манометри 2 і 8, запобіжні клапани 12 і 9 і термометр 10 на останньому ступені стискання повітря. Запобіжний клапан 7 також установлений на повітрозбірнику 5.

При адіабатичному процесі стискання (без охолодження) тем­пература повітря, що підрахована за цією формулою при тиску 0,1 МПа складе 86 °С; при 0,5 МПа — 221 °С; при 1,0 МПа — 290 °С і при 5,0 МПа — 563 °С, тобто температура стиснутого по­вітря збільшується зі збільшенням тиску.

Враховуючи зростання температури стиснутого повітря, а та­кож властивості металу і мастил, можна зробити такі висновки: при тиску 1,0 МПа метал, з якого виготовлений компресор, нагрі­вається до 290 °С і первісна механічна міцність його буде знижу­ватися. При подальшому підвищенні тиску метал руйнується і від­бувається вибух компресора; при тиску 0,5 МПа температура досягає 221 °С, мастило починає випаровуватися й окислятися з утворенням нагару і вибухонебезпечної суміші, що призводять до вибуху.

Для попередження вибуху в компресорних станціях передба­чають повітряне чи водяне охолодження стиснутого повітря і за­стосовують спеціальне компресорне масло з температурою спала­ху не нижче 216 °С.

При охолодженні компресора стиснене повітря характеризуєть­ся ізотермічним процесом. Інтенсивність охолодження компресо­ра повинна відповідати умові, за якої максимальна температура стиснутого повітря повинна бути не вищою 160°С для одноцилінд­рових компресорів і 140 °С — для багатоциліндрових.

Циліндри компресорів змазують спеціальним мастилом із тем­пературою спалаху не менше 216 — 240 °С і температурою самозагоряння більше 400 °С. Температура спалаху мастильного масла повинна бути вищою за температуру стиснутого повітря не менше ніж на 55 —75 °С.

Компресорне мастило повинно мати заводський паспорт-сертифікат.

З метою пом'якшення пульсацій тиску стиснутого повітря, яке поступає від компресора, і зменшення коливання тиску в спожи­вачів повітря (наприклад, у пневматичних ручних машинах по­близу компресора (див. рис. 9.1) встановлюють повітрозбірник 5 з манометром 8 і запобіжним клапаном 7. Повітрозбірник не доз­воляється встановлювати всередині будинку через можливість його вибуху.

До подачі повітря в порожнини циліндрів його потрібно очи­стити від пилу, бризків мастила, водяної пари, окалини й інших

Безпека при експлуатації апаратів, що працюють під тиском 245

включень. У протилежному випадку в компресорі від тертя утво­риться заряд статичної електрики, причому довжина електрич­ної іскри може досягати 20 мм. Для захисту компресора від ста­тичної електрики влаштовують заземлення 6.

3. Ацетиленові генератори

У будівельних організаціях для отримання газоподібного аце­тилену шляхом розкладу карбіду кальцію водою звичайно засто­совують пересувні ацетиленові генератори (табл. 9.2). Викори­стання карбідного пилу розміром частинок менше 20 мм заборо­нено, оскільки це може призвести до вибуху.

На кожний ацетиленовий генератор повинен бути паспорт і за­тверджена головним інженером підприємства інструкція з екс­плуатації. На ньому повинна бути табличка (бірка) із зазначен­ням організації — власниці апарата і дата випробування, а також червоним кольором напис "Вогненебезпечно".

При експлуатації газозварювальних апаратів необхідно дотри­муватися таких основних вимог: температура навколишнього се­редовища, при якій допускається робота пересувних генераторів, від -25 до +40 °С, розпад карбіду кальцію повинен регулюватися автоматично залежно від витрати газу, у генераторі не повинно бу­ти деталей і арматури зі сплавів із вмістом понад 70 % міді, а також пристроїв, що при роботі утворюють іскри; для видалення залиш­ків повітря у генераторах повинна бути передбачена продувна всіх місткостей до заповнення їх ацетиленом; конструкція генератора повинна забезпечити достатнє охолодження у зоні реакції, щоб температура води погашеного вапна у ній не перевищувала 80 °С, а ацетилену — 115 °С.

При недбалій газово вогневій обробці металу можливий вибух ацетиленового генератора, якщо в мундштуці ацетиленокисневого пальника відсутній кисень і є незначний тиск ацетилену. У цьому випадку при зворотному ударі полум'я газу потрапляє в ацетиленовий шланг і далі в генератор, де ацетилен і вибухає. Для запобігання зворотного удару в газогенератор між ним і паль­ником встановлюють запобіжний пристрій — водяний затвор. Схема пристрою водяного затвору низького тиску (0,01 Па) пока­зана на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Схема пристрою водяного затвору низького тиску:

а — положення при заливці води; б — при зворотному ударі

У корпус / (рис. 9.2, а) через лійку 2 заливають воду до рівня контрольного крану 7. При відкритті вентиля 3 газ виходить із трубки 4 через розсікач 8, потім проходить через шар води 9 і над­ходить у корпус 1 і далі через ніпель 6 у шланг до пальника. Газ, який проходить, підвищує тиск у корпусі 1, внаслідок чого ча­стина води витісняється і заповнює зазор між трубками 4 і 5. Цей водяний зазор перешкоджає виходу ацетилену в атмосферу.

При зворотному ударі вогню в напрямку 10 (рис. 9.2, б) тиск у корпусі 1 перевищить тиск від газу і вода витісниться в труб­ку 4. З пониженням рівня води в корпусі / кінець трубки 5 ого­литься і тиск газу буде знижений унаслідок виходу його через

лійку 2 в атмосферу.

Затвор не повинен пропускати в ацетиленові генератори і в аце­тиленові шланги кисень, який за несправної газозварювальної апаратури може випадково проникнути в ґумові рукави й створи­ти вибухонебезпечну ацетиленоповітряну суміш. Застережні за­твори затримують полум'я зворотного удару тільки в тому випад­ку, якщо вода в них знаходиться не нижче рівня контрольного крану. Тому рівень води в затворі необхідно перевіряти через 2 години (з виключеною подачею ацетилену), а також після перезарядки

генератора.

При температурі нижчій за нуль у затвор ацетиленового гене­ратора заливають незамерзаючу рідину, в склад якої входить роз­чин етилонгліколю, хлористого кальцію, хлористого натрію чи гліцерин. Замерзлу воду в затворі відігрівають гарячою водою чи

паром.

Якщо для газового різання металів замість ацетилену застосо­вують рідке пальне (наприклад, гас), можливий зворотний удар вогню в кисневий шланг. У цьому випадку на кисневому штуцері встановлюють зворотний клапан. При зворотному ударі вибухова хвиля гаситься в корпусі цього клапана і не проникає в кисневий

шланг.

Запобіжний клапан генератора, призначений для випуску в ат­мосферу надлишку газу, повинен повністю відкриватися й закри­ватися при тиску, що відповідно на 15 % і 5—10 % перевищує максимальний робочий тиск. Перевіряють цей клапан у період запускання генератора в роботу чи під час перерв у доборі газу. Запобіжний клапан повинен бути опломбований заводом-виробником, який виконує його регулювання після виготовлення чи

ремонту генератора.

Ацетиленові генератори виготовляють на підприємствах, що мають спеціальний дозвіл. Використовувати саморобні генерато­ри чи вносити зміни у конструкцію апаратів і запобіжних затво­рів заборонено.

4. Балони для стиснутих, зріджених і розчинених газів

До котлів, що працюють під тиском, належать: котли і балони з тиском більше 68,65 кііа; цистерни і бочки з тиском більше 68,65 мПа при температурі до 50 °С; котли і цистерни, що працю­ють без тиску, але опорожняються під тиском 68,65 мПа. До за­пускання в роботу, крім вищеперерахованих котлів, реєстрації Держгірнагляду підлягають:

— котли, що працюють під тиском неотруйних, неїдких і невибухонебезпечних середовищ з температурою стінок більше
200 °С;

— котли з отруйними і вибухонебезпечними речовинами з тем­пературою стінок більше 200 °С;

— балони місткістю більш 100л для транспортування і збере­ження стиснених, зріджених і розчинних газів.

Котли, що працюють під тиском, обладнуються так само, як і котли, запобіжними клапанами, манометрами, термометрами, вентилями тощо. Вимоги, що висуваються до них, в основному, однакові, проте є і відмінності.

Безшовні стандартні балони:

— місткістю від 12 до 55 л при втраті в масі від 7,5 до 10 % або
при зміні місткості на 1,5 — 2 % переводяться на тиск ниж­че встановленого на 15 % ;

— при втраті в масі 10- -15 % і збільшенні місткості на 2—2,5 %
балони переводяться на тиск нижче встановленого на 50 % ;

— при втраті в масі 15 — 20 % і збільшенні місткості в межах 2,5 — 3 % балони допускаються до роботи при тиску не біль­ше 588 399 Па;

— при втраті в масі більше 20 % і збільшенні місткості більше
З % балони бракуються.

При газовогневій обробці металів (зварювання і різання, мета­лізація і напилювання порошкових матеріалів) застосовують ки­сень, стиснене повітря, ацетилен й інші гази. Для збереження, транспортування і використання цих газів використовують бало­ни. Балони працюють під тиском до 15 МПа, і у випадку вибуху від хвилі миттєво розширюваного газу шматочки їх роздітаються. Особливо небезпечний вибух балонів з горючим газом, що викликає пожежі.

Причинами вибухів балонів можуть бути підвищений тиск у ба­лонах зі стисненим повітрям, удари по балону, нагрів чи переохо­лодження балона, нагромадження в балоні металевих частинок, потрапляння в балон жирових речовин і тривале зберігання газу в балоні без його витрати.

Граничний робочий тиск у балоні приймають для стиснутих і розчинених газів при температурі +20 °С і для зріджених газів при температурі +50 °С. Якщо температура балона значно переви­щує ці межі, тиск усередині балона може перевищити допусти­мий, і тоді неминучий вибух балона.

Балони потрібно охороняти від нагрівання сонячною радіацією і від будь-яких джерел тепла, у першу чергу, від нагрівальних

приладів.

Ацетилен при стискуванні полімеризується. Для виключення самовільного вибуху ацетиленові балони заповнюють пористою капілярною масою, просоченою ацетоном. За наявності цієї маси вибухове розкладання ацетилену не поширюється по усьому бало­ну, тому що молекули ацетону роз'єднують молекули ацетилену.

Балони для ацетилену при огляді випробовують азотом під тис­ком 3 432 327 Па (чистота азоту повинна бути не менше 97 %). При цьому балони повинні бути занурені у воду на глибину не менше 1 м. При тривалому збереженні наповнених газом балонів огляду вибірково піддається не менше 5 шт. з партії в 100 бало­нів; 10 — з 500; 20 — більше 500 балонів. При задовільних ре­зультатах термін збереження встановлюється не більше ніж 2 роки. Балони з газом, які встановлені в приміщеннях, повинні зна­ходитися від радіаторів опалення на відстані не менше їм, а від джерел тепла з відкритим вогнем — не менше 5 м. У зварювальній майстерні допускається мати по одному запасному балону з кис­нем і ацетиленом.

Балони зі всіма отруйними газами можуть зберігатися (див. Роз­діл 1) як у спеціальних приміщеннях, так і на відкритому повітрі за умови захисту від атмосферних опадів і сонячних променів. Складське збереження в одному приміщенні балонів з киснем і пальними газами забороняється. При укладанні балонів у шта­белі висота останніх не повинна перевищувати 1,5 м, вентилі по­винні бути звернені в один бік. Склади для збереження балонів варто будувати одноповерховими з покриттями легкого типу без горищних приміщень. Стіни, перегородки, покриття складів по­винні бути з матеріалів, що не горять, не нижче II ступеня вогне­стійкості; вікна і двері мають відчинятися назовні; віконні і дверні скла повинні бути матовими чи зафарбованими білою фарбою. Склади повинні мати штучну чи природну вентиляцію. Підлоги складів необхідно робити рівними з неслизькою поверхнею.

Склади поділяються на відсіки для збереження не більше 500 балонів (по 40 л) з пальними чи отруйними газами і не більше 1000 балонів з неотруйними і негорючими газами. Кожен відсік має самостійний вихід назовні, балони переміщуються на спе­ціально обладнаних для цього візках чи інших засобах.

Транспортування і збереження стандартних балонів місткістю більше 12 л виробляється з наверненими ковпачками. Перевози­ти наповнені балони можна тільки на ресорних транспортних за­собах. Як прокладки застосовують дерев'яні бруски з вирізаними для балонів гніздами, а також одягають на балон мотузкові чи ґумові кільця товщиною не менше 26 мм (по два кільця на кожен балон) чи інші прокладки, що оберігають від ударів. Усі балони під час перевезення укладають поперек кузовів автомашин вен­тилями в один бік. Балони можна перевозити й у вертикальному положенні.

Питання для самоперевірки:

1. Які причини аварій і нещасних випадків при експлуатації систем під тиском?
2. Як правильно зберігати балони?
3. Які правила безпечної експлуатації котельних установок?
4. Які правила безпечної експлуатації компресорів?

Рекомендована література.

1. Сугробов Н.П. Охрана труда в строительстве стор.190 – 194.

2.Батлук В.А. Охорона праці в будівельній галузі стор. 236 – 259.
ЛЕКЦІЯ