Рекомендации к организации системы планово-предупредительных ремонтов паровой котельной на производстве
Отличительной особенностью безаварийной работы любой котельной является её полная зависимость от качества внешних ресурсов (электроэнергия, топливо, вода, воздух), качества пуско-наладочных (режимно-наладочных) работ и эффективности обеспечивающих систем котельной (вентиляция, дымоотвод, водоподготовка). В связи с этим, «здоровье» котельной, а также паро- и теплоснабжение предприятия в целом, во многом зависит от мероприятий, направленных на контроль качества ресурсов и качества работы вышеперечисленных систем. В современных котлах, оснащённых системой аварийной автоматики, если по какой-то причине не были выполнены работы системы планово-предупредительных ремонтов котельной (ППР) и/или произошёл сбой в системе наблюдений за неисправностями, растут или падают температура и давление в разных системах – автоматика это фиксирует и выдаёт предупреждение – информирует о факте превышении предела показаний, что в свою очередь позволяет своевременно произвести «реанимационные» действия. Надо понимать, что аварийная автоматика является «страховкой» на предаварийное состояние, а система планово-предупредительных ремонтов – это базовая основа безаварийной работы оборудования.
Ниже рассмотрим основные пункты системы ППР паровой котельной и обозначим мероприятия, направленные на предотвращение причин возникновения аварийных ситуаций при работе котельной.
ВНИМАНИЕ!!!
Ниже, в качестве мероприятий указаны действия, направленные на ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ аварийной ситуации, а не действия в аварийных ситуациях!
1. Пуско-наладочные работы (ПНР) и режимно-наладочные испытания (РНИ)
Часто, установив котёл заводской готовности, покупатель предполагает, что котёл должен работать без дополнительной настройки. К работе горелочного устройства такой подход не приемлем. Котёл полной заводской готовности испытывается на заводе в заводских условиях и на топливе с определёнными характеристиками. Часто случается так, что условия на месте эксплуатации котла далеки от идеальных заводских: топливо с другими характеристиками, параметры окружающей среды не те (атмосферное давление, температура), высота дымовой трубы отличается и т.д.
Признаки некачественных ПНР:
1. Повышенное сажеобразование (чёрный дым), появление отложений сажи в топке котла;
2. Котёл уходит в аварию по причине превышения давления дымовых газов в котле;
3. Повышение температуры дымовых газов;
4. Котёл уходит в аварию по причине увеличения температуры дымовых газов;
5. Повышенный расход топлива, котёл не выходит на заявленную производителем мощность.
Причины и мероприятия:
Признак | Возможные причины | Мероприятия по предотвращению |
1, 2, 3, 4, 5. | 1. Отклонение характеристик топлива и/или условий окружающей среды от заводских.
2. Неправильная настройка горелки котла (соотношение топливо-воздух).
|
При установке котла на новом месте, необходимо всегда производить работы по настройке горелки котла.
ВНИМАНИЕ!!! настройку горелки должен выполнять специалист с соответствующим допуском и оборудованием. В соответствии с приказом МинЭнерго РФ от 24 марта 2003 года № 115 Режимно-наладочные испытания проводятся не реже одного раза в 5 лет для котлов на твердом и жидком топливе и не реже одного раза в 3 года для котлов на газообразном топливе.
|
2. Воздухоснабжение котла
В соответствии с СП 89.13330.2012 (пункт. 17.11) расчетный воздухообмен в котельных должен определяться с учетом расхода воздуха, необходимого для горения, при заборе его из помещения.
Признаки недостатка воздуха:
1. Повышенное содержание сажи и угарного газа => чёрный дым из дымовой трубы;
2. Повышенный расход топлива, котёл не выходит на заявленную производителем мощность;
3. Котёл уходит в аварию по причине снижения давления воздуха или повышения температуры дымовых газов;
4. Котёл уходит в аварию по причине высокого давления дымовых газов на выходе из котла;
5. Отложения непонятного происхождения в топке.
Причины и мероприятия:
Признак | Возможные причины | Мероприятия по предотвращению
аварийных ситуаций |
1, 2, 3. | Неправильная работа вентиляционной системы котельной:
1. Недостаток воздуха в помещении котельной; 2. Неправильная работа вентиляционной системы котельной. |
1. Перед установкой котла убедиться в достатке воздуха в помещении для правильной работы горелки, проверить работу вентиляционной системы;
2. В системе ППР предусмотреть: * периодическую чистку фильтра и воздуховодов системы вентиляции; * периодически проверять показатели воздухообмена системы вентиляции и при необходимости производить её регулировку; * периодическую проверку работоспособности системы вентиляции помещения котельной.
|
1, 2, 3, 4. | Неправильная работа системы подачи воздуха горелки котла:
1. Воздухозаборные отверстия заклеены транспортировочной плёнкой; 2. Забит воздуховод котла, фильтр воздуха горелки; 3. Неправильная работа вентилятора (смотри п. «Электроснабжение котла»); 4. Неправильная работа воздушной заслонки (провернуло заслонку или привод воздушной заслонки – смотри п. «Электроснабжение котла»)
|
1. Перед пуско-наладочными работами проверять: проходимость воздуховода горелки, вентилятор с электродвигателем, воздушную заслонку с приводом;
2. В системе ППР предусмотреть: * периодичный контроль за чистотой воздуховода котла; * периодически проводить системную проверку вентилятора (электродвигатель, состояние крыльчатки, подшипников); * периодически проверять состояние воздушной заслонки (электромотор, заслонка); * по результатам измерений принимать решение о замене запчастей и/или заказе запчастей на склад для оперативной замены в будущем.
|
1, 2, 4, 5, 6. | «Некачественный» воздух.
В помещении котельной или рядом производятся строительные работы. Пылью забивается фильтр вентиляции и пыль попадает в топку котла, откладываясь на стенках топки.
|
1. При производстве строительных работ предпринять действия по защите котла от строительной пыли.
|
3. Топливоснабжение котла
Признаки некачественного топливоснабжения:
1. Повышенное сажеобразование (чёрный дым) и появление отложения сажи в топке котла;
2. Повышение температуры дымовых газов;
3. Повышенный расход топлива, котёл не выходит на заявленную производителем мощность;
4. Котёл уходит в аварию по причине увеличения температуры дымовых газов;
5. Котёл часто уходит в аварию по причине погасания факела горелки;
6. Короткое пламя с отрывом;
7. Котёл уходит в аварию по причине низкого давления топлива перед горелкой;
8. Коррозия трубного пучка со стороны дымового тракта.
Причины и мероприятия:
Признак | Возможные причины | Мероприятия по предотвращению |
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. | В топливе присутствуют посторонние примеси и влага. | 1. Улучшить качество топлива: отстаивание, сорбирование, дополнительное фильтрование…
2. Уменьшить сроки между мероприятиями ППР: — проверка качества топлива по итогам которых принимаются соответствующие мероприятия; — проверка топливного фильтра; — чистка форсунок и электродов; — проверка датчиков наличия пламени; — чистка топки, газохода, дымохода; 3. Организовать склад запчастей: электроды розжига, фотодатчик пламени, форсунки, топливный фильтр, клапана и другие элементы топливной линии.
|
7. (5, 6) | Недостаточное давление топлива перед горелкой. | В большинстве случаев данная проблема относиться к магистральному газу.
1. Предусмотреть резервное топливо. На период снижения давления основного топлива переходить на резервное топливо; 2. Можно рассмотреть возможность сжижения природного газа и его хранение. В период просадки давления природного газа в магистрали, использовать «складской» газ. Но это достаточно энергозатратная и дорогостоящая технология. 3. Применить мероприятия, указанные в пункте «В топливе присутствуют посторонние примеси и влага.»
|
8. | Увеличенное содержание соединений серы (S) и сероводорода в топливе.
При сжигании топлива в котлах образуются различные продукты сгорания, в том числе влага и оксиды серы (SO2, SО3). Влага и оксиды серы, содержащиеся в дымовых газах, при определённых условиях, конденсируются в газоходе котла и дымовой трубе, смешиваются и образуют серную кислоту, что приводит к коррозии дымохода и трубного пучка. Более того, содержание серных соединений в дымовых газах – это огромная угроза экологии.
|
1. Для предотвращения конденсации дымовых газов в газоходе котла, необходима подача питательной воды в котёл температурой не менее 70 ºС;
2. Теплоизолировать дымоход и дымовую трубу для предотвращения конденсации дымовых газов при отводе продуктов сгорания; 3. Есть технологии удаления серы из топлива, но, думаю, в нашем случае они не применимы по экономическим соображениям; 4. Установить экономайзер из кислотостойкой нержавеющей стали с подачей в него воды температурой 5…20 ºС, при условии, что температура питательной воды в сам котёл будет не ниже 70 ºС. В данном случае в экономайзере специально создаются условия для конденсации дымовых газов, которые необходимо нейтрализовать. * Серу в большом количестве содержат низкокачественные топлива, которые могут содержать другие посторонние примеси, что в результате может дать повышенное сажеотложение (смотри пункт «В топливе присутствуют посторонние примеси и влага.»).
|
4. Водоснабжение котла (водоподготовка и деаэрация)
Признаки некачественной питательной воды:
1. Увеличенная температура дымовых газов;
2. Котёл уходит в аварию по причине высокой температуры тела котла;
3. Котёл уходит в аварию по причине высокой температуры ДГ;
4. Повышенный расход топлива, котёл не выходит на заявленную производителем мощность;
5. Коррозия трубного пучка со стороны пароводяного тракта;
6. Коррозия внутренних поверхностей оборудования котельной и пароконденсатной системы предприятия;
7. Вспенивание котловой воды, ухудшение качества пара (проскок воды в пар), некорректная работа электродов уровня, невозможность отследить уровень котловой воды через водомерное стекло.
Причины и мероприятия:
Признак | Возможные причины | Мероприятия по предотвращению |
1, 2, 3, 4. | Отложения солей жёсткости (накипь) со стороны пароводяного тракта котла.
* В случае, если наряду с солями жёсткости, в воде присутствуют окислы железа и/или оксид кремния, ситуация усугубляется – накипь образуется быстрей и становиться более твёрдой. |
1. Качественный подбор водоподготовки в соответствии с фактическим анализом воды и требуемым составом воды для парового котла;
2. В системе ППР предусмотреть: — периодический контроль химического состава питательной воды и котловой воды в соответствии с требованиями производителя котла. В зависимости от полученных результатов корректировать настройку системы водоподготовки; — периодический осмотр пароводяного тракта на предмет наличия отложений солей жёсткости (накипь). На основании данных осмотра принимать решение о промывке котла; — периодически проводить промывку пароводяного тракта котла от отложений солей жёсткости или промывать по результату осмотра;
ПОМНИТЕ!!! Вода может менять свой химический состав. В особенности это относиться к воде из скважин и поверхностных источников.
|
5, 6. | Кислородная коррозия трубного пучка котла и/или оборудования котельной и/или пароконденсатной системы.
* Процесс может усугубить пониженная щёлочность котловой воды. * При недостаточном количестве периодических продувок и большом количестве шлама возможно развитие подшламовой коррозии.
Не удалённый кислород вступает в реакцию с железом при высокой температуре, которая увеличивает скорость коррозии.
|
1. Обеспечить герметичность пароконденсатной системы – препятствовать присосу воздуха;
2. В период остановки котла необходимо производить консервационные мероприятия (для предотвращения «стояночной» коррозии); 3. При применении термической деаэрации, предусмотреть использование реагентов для химической деаэрации для дополнительой защиты котла. При пуске котла с холодного состояния, когда деаэратор не вышел на стабильную работу, увеличивать дозирование реагента для связывания кислорода; 4. При применении химической деаэрации, как основной, жёстко контролировать химический состав питательной и котловой воды. Объём дозирования реагента менять в зависимости от результатов химических анализов воды; 5. В системе ППР предусмотреть: — проведение периодического химического анализа котловой воды и питательной воды, по результатам анализа принимать решение о объёме дозирования химических реагентов в питательную воду (п.4); — следить за исправностью непрерывной продувки; — периодически выполнять большую продувку котла; — периодически осматривать котёл на наличие шлама через смотровой лючок в нижней части котла. По результатам проверки корректировать периодичность большой продувки.
|
6. | Углекислотная коррозия оборудования котельной и элементов конденсатной системы предприятия.
Виновником данного вида коррозии является угольная кислота (H?CO?), которая образуется при соединении диоксида углерода (CO?) с водой (H?O) в условиях охлаждения или понижения парциального давления: CO? + H?O → H?CO? Содержание CO? в пароконденсатной системе предприятия, в большинстве случаев, может объясняться некачественной деаэрацией и/или в результате распада гидрокабоната натрия (NaHCO?) при повышении температуры воды свыше 60 ºC (т. е. в котле): 2NaHCO? → Na?CO? + H?O + CO?↑ NaHCO? появляется в питательной воде после умягчения воды методом Na-катионирования.
|
1. Сменить метод умягчения питательной воды с Na-катионирования на обратный осмос.
2. Теплоизолировать конденсатопровод и всё оборудование паровой котельной, в частности деаэратор; 3. Обеспечить герметичность пароконденсатной системы (исключить присосы воздуха в систему и максимально препятствовать её охлаждению); 4. В линию питательной воды установить дозирование реагента для нейтрализации диоксида углерода. Разработать систему изменения объёма дозирования реагента в питательную воду, в зависимости от химического состава конденсата и питательной воды; 5. Продиагностировать работу термического деаэратора в период нестабильной работы паровой котельной (с взятием химических анализов воды с пристенных участков деаэратора – в местах с максимально возможным охлаждением). По результатам анализа разработать систему дозирования реагента (п.4); 6. В системе ППР предусмотреть: — проведение периодического химического анализа конденсата. По результатам химанализа принимать решение о объёме дозирования химреагента в питательную воду (п.4).
|
7. | 1. Повышенное солесодержание (TDS);
2. Повышенный уровень щёлочности котловой воды.
Причин, по которой могут проявиться признаки вспенивания котловой воды две, но источников этих двух причин может быть множество: * изменился химический состав питательной воды; * некорректная работа системы водоподготовки; * некорректная работа непрерывной или периодической продувки; * некорректная работа системы дозирования химических реагентов в питательную воду; * некорректная работа деаэратора; * уменьшилось количество возвращаемого конденсата; * изменилась температура питательной воды; и т. д.
|
1. В системе ППР предусмотреть:
* периодическую проверку корректности работы непрерывной продувки; * график периодической продувки (ручная). В случае автоматической периодической продувки сделать график проверки корректности работы периодической продувки; * периодическую проверку корректности работы дозаторов химических реагентов в питательную воду и конденсат; * инструкцию по разведению химических реагентов с указанием пропорций реагент-вода, * периодическую проверку настройки насосов-дозаторов химических реагентов; * периодическую проверку корректности работы водоподготовки; * разработать график взятия проб для проведения химических анализов с записью в журнал: — pH воды: исходной, после умягчения, в деаэраторе, котловой, конденсата; — Общую щёлочность и солесодержание воды: питательной, котловой, пара; — Общий химический анализ питательной воды в соответствии с требованиями производителя котла; * В зависимости от результата анализов воды разработать систему по изменениям настроек водоподготовки и дозирования химических реагентов. Пробы для всех анализов необходимо брать одновременно!!! 2. Фиксировать показания всех основных параметров с обязательным занесением в журнал; 3. Обеспечить защиту настроек всех систем от «дурака».
|
5. Электроснабжение котла
Признаки некачественного электроснабжения:
1. Котёл уходит в аварию по причине отсутствия электрического напряжения;
2. Частые перегорания предохранителей, нарушения в работе и поломки электрооборудования котла;
3. Котёл часто уходит в аварию по причине низкого давления воздуха в воздуховоде (вентилятор не обеспечивает нужный напор воздуха для горения);
4. Котёл часто уходит в аварию по причине низкого уровня котловой воды (питательный насос не обеспечивает необходимый расход воды);
5. Котёл часто уходит в аварию по причине перегрева электромоторов насоса и/или вентилятора;
6. Возможны повышенное сажеобразование (чёрный дым), увеличенная температура дымовых газов;
7. Котёл часто уходит в аварию по причине высокого давления дымовых газов на выходе из котла.
Причины и мероприятия:
Признак | Возможные причины | Мероприятия по предотвращению
аварийных ситуаций |
1, 2, 3, 4, 5, 6. | Проблемы в электрической цепи котла. | 1. Перед пуско-наладочными работами произвести обтяжку всех клеммных соединений проводов системы электроснабжения и автоматики котла, проверить все элементы электрической системы и автоматики на работоспособность;
2. В системе ППР предусмотреть: * производить периодическую обтяжку всех клеммных соединений проводов системы электроснабжения и автоматики котла; * периодически проверять все элементы электрической системы и автоматики на работоспособность (электромоторы, датчики, обмотки клапанов, реле, приборы электрического щита).
|
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. | Некачественное электроснабжение.
ГОСТ 32144-2013 регламентирует показатели и нормы качества электрической энергии. Причины проблем, возникающих с электроснабжением достаточно много и рассмотреть их можно на других тематических ресурсах интернета. |
1. Перед пусконаладочными работами котла, произвести определения соответствия значений показателей качества электроэнергии нормам стандарта в течении 7 суток;
2. В обязательном порядке электропитание котла обеспечить через промышленный стабилизатор напряжения с соответствующими защитами; 3. После пуска котла в эксплуатацию, произвести определения соответствия значений показателей качества электроэнергии нормам стандарта в течении 7 суток; 4. По результатам измерений (п.1, п.3) принять меры и установить дополнительное оборудование для устранения выявленных недостатков в электроснабжении. 5. В системе ППР предусмотреть: * периодическую проверку соответствия значений показателей качества электроэнергии нормам стандарта в течении 7 суток. По итогам проверки вносить изменения в линию энергоснабжения; 6. В зависимости от ситуации с качеством электроснабжения, предусмотреть склад запасных частей (электродвигатели, блок управления, датчики, реле, электро-магнитные клапаны, привод воздушной заслонки и т.д.)
|
6. Отвод дымовых газов
Признаки неправильного отвода дымовых газов:
1. Котёл часто уходит в аварию по причине погасания факела горелки;
2. Выбросы дыма через неплотности дымохода и котла;
3. Котёл уходит в аварию по причине высокого давления дымовых газов;
4. Превышение температуры уходящих газов в дымовой трубе;
5. Повышенное содержание сажи и угарного газа => чёрный дым из дымовой трубы;
6. Конденсат в дымовой трубе, обледенение, забивание сажей и засор дымовой трубы;
7. Котёл потребляет много топлива и не выходит на заявленную производителем мощность;
8. Коррозия внутренней поверхности дымовой трубы.
Причины и мероприятия:
Признак | Возможные причины | Мероприятия по предотвращению
аварийных ситуаций |
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. | Ошибка проектирования и/или монтажа системы отведения дымовых газов.
Дымовая труба любой котельной – это сложное техническое сооружение, которое, при определённых условиях, требует отдельного проекта. Помимо решений по основным функциям дымовой трубы, в проекте необходимо предусмотреть фундамент, экологию, молниезащиту, светоограждающие конструкции и т. д. В данной статье нас интересует только технология отвода дымовых газов. В технологической части проекта нормативными документами нормируются высота, диаметр, конструкция, расположение относительно крыш, требуемые конструктивные элементы дымовой трубы. |
1. Перед пуско-наладочными работами котла в обязательном порядке проверить:
— высоту, диаметр, толщину теплоизоляции, отсутствие сужений, выступов дымохода и дымовой трубы на соответствие нормативным документам, проекту и рекомендациям производителя котельного оборудования; — на соответствие дымовой трубы п.10.4, п.10.5, п.10.6, п.10.7 СП 41-104-2000; — на соответствие дымовой трубы п.9.2.2, п.9.2.3, п.9.2.10, п.9.2.15 СП; — дымоход от котла до дымовой трубы должен иметь наклон, с увеличением расстояния от земли при присоединении к дымовой трубе. 2. Во время ПНР проверить, что бы дымовые газы не выходили через неплотности в дымоходе и трубе.
ВНИМАНИЕ!!! Перечислены элементарные и наиболее часто встречающиеся ошибки проектирования и монтажа, влияющие на качество отвода дымовых газов. По факту требований и нормативных документов намного больше, и, безусловно, дымовая труба должна всему соответствовать.
|
1, 2, 3, 5, 6, 7, 8. | 1. Отложения сажи в дымовой трубе — увеличенное сопротивление движению дымовых газов – недостаток тяги;
2. В дымовой трубе образуется конденсат, адгезия сажи к стенкам трубы возрастает, в зимний период конденсат замерзает; 3. При неконтролируемом росте сажевых отложений, возможно самовозгорание сажи, которое сопровождается высокими температурами и выходом дымовой трубы из строя; 4. Сажа + конденсат = условия образования агрессивной среды = коррозия дымовой трубы
|
1. ПНР и периодические РНИ (смотри п. «ПНР и РНИ);
2. Контроль качества топлива (смотри п. «Топливоснабжение котла») 3. Контроль количества воздуха, подаваемого на горение (смотри п. «Воздухоснабжение котла»); 4. В системе ППР предусмотреть: — периодический контроль температуры уходящих газов в дымовой трубе (не менее 1 раза в месяц); — периодический контроль состава дымовых газов газоанализатором, при необходимости проведение внеочередных РНИ; — разработать систему периодических осмотров и чисток дымовой трубы, дымохода, газохода и топки котла.
|
3, 4, 7. | Избыточная тяга.
При определённых условиях окружающей среды возможно чрезмерное увеличение тяги. Топливо сгорает не полностью, снижается КПД котла.
|
1. На стадии проектирования дымовой трубы рекомендуется установить регулятор тяги, который может компенсировать действие избыточной тяги.
|
В заключении обращу внимание, что даже несмотря на, казалось бы, идеальные условия, всегда могут возникнуть непредвиденные ситуации: поставщик подвёл с топливом – поставил некачественное топливо, авария на водоканале – увеличилась жёсткость питательной воды, изменения в режимах электроснабжения. Существующая на предприятии система планово-предупредительных ремонтов (ППР) позволят постоянно держать «руку на пульсе» и вовремя предвидеть потенциальные опасности поломки оборудования.
Часто бывают ситуации, когда оборудование вынуждено работать на некачественном топливе, с перебоями в электропитании и т. д. Можно работать в таких условиях, только надо скорректировать систему ППР и обеспечить склад запасных частей с учётом особенностей снабжения вышеперечисленными ресурсами.