Многие условия могут привести к внезапному и неожиданному выходу из строя корпуса котла под давлением, что часто требует полного демонтажа и замены котла.Таких ситуаций можно избежать, если существуют и строго соблюдаются профилактические процедуры и системы.Тем не менее, это не всегда так.
Все обсуждаемые здесь отказы котла связаны с выходом из строя сосуда под давлением/теплообменника котла (эти термины часто используются как взаимозаменяемые) либо из-за коррозии материала резервуара, либо из-за механического повреждения из-за термического напряжения, приводящего к трещинам или расслоению компонентов.При нормальной работе обычно нет заметных симптомов.Неудача может занять годы или произойти быстро из-за внезапного изменения условий.Регулярные проверки технического обслуживания являются ключом к предотвращению неприятных сюрпризов.Выход из строя теплообменника часто требует замены всего агрегата, но для небольших и новых котлов ремонт или замена только сосуда под давлением может быть разумным вариантом.
1. Сильная коррозия со стороны воды. Низкое качество исходной питательной воды приведет к некоторой коррозии, но неправильный контроль и регулировка химической обработки могут привести к серьезному дисбалансу pH, который может быстро повредить котел.Материал корпуса высокого давления фактически растворится, и повреждение будет значительным – ремонт обычно невозможен.Следует проконсультироваться со специалистом по качеству/химической обработке воды, который разбирается в местных условиях воды и может помочь с профилактическими мерами.Они должны учитывать множество нюансов, поскольку конструктивные особенности различных теплообменников диктуют разный химический состав жидкости.Традиционные сосуды из чугуна и черной стали требуют иного обращения, чем теплообменники из меди, нержавеющей стали или алюминия.С жаротрубными котлами большой мощности обращаются несколько иначе, чем с небольшими водотрубными котлами.Паровые котлы обычно требуют особого внимания из-за более высоких температур и большей потребности в подпиточной воде.Производители котлов должны предоставить спецификации с подробным описанием параметров качества воды, необходимых для их продукции, включая допустимые химикаты для очистки и обработки.Эту информацию иногда трудно получить, но поскольку приемлемое качество воды всегда является предметом гарантии, проектировщикам и специалистам по обслуживанию следует запросить эту информацию перед размещением заказа на поставку.Инженеры должны проверить характеристики всех остальных компонентов системы, включая уплотнения насосов и клапанов, чтобы убедиться в их совместимости с предлагаемыми химикатами.Под контролем технолога система должна быть очищена, промыта и пассивирована перед окончательным заполнением системы.Заполняющие жидкости должны быть проверены, а затем обработаны в соответствии со спецификациями котла.Сита и фильтры следует снять, осмотреть и присвоить дату очистки.Должна существовать программа мониторинга и корректировок, при которой обслуживающий персонал должен быть обучен соответствующим процедурам, а затем находиться под наблюдением техников-технологов до тех пор, пока они не будут удовлетворены результатами.Рекомендуется нанять специалиста по химической обработке для постоянного анализа жидкостей и квалификации процесса.
Котлы предназначены для закрытых систем, и при правильном обращении первоначальная заправка может занять вечность.Однако необнаруженные утечки воды и пара могут привести к тому, что неочищенная вода будет постоянно попадать в закрытые системы, позволять растворенному кислороду и минералам проникать в систему и разбавлять химикаты для обработки, делая их неэффективными.Установка счетчиков воды на линиях наполнения котлов муниципальных или скважинных систем, работающих под давлением, является простой стратегией обнаружения даже небольших утечек.Другой вариант – установить резервуары для подачи химикатов/гликоля там, где наполнение котла изолировано от системы питьевой воды.Обе настройки могут визуально контролироваться обслуживающим персоналом или подключаться к BAS для автоматического обнаружения утечек жидкости.Периодический анализ жидкости также должен выявлять проблемы и предоставлять информацию, необходимую для корректировки уровня химического состава.
2. Сильное засорение/кальцификация со стороны воды. Постоянное введение свежей подпиточной воды из-за утечек воды или пара может быстро привести к образованию твердого слоя накипи на компонентах теплообменника со стороны воды, что приведет к выходу из строя. металл изоляционного слоя перегревается, что приводит к появлению трещин под напряжением.Некоторые источники воды могут содержать достаточное количество растворенных минералов, так что даже первоначальное заполнение основной системы может вызвать накопление минералов и выход из строя горячей точки теплообменника.Кроме того, неспособность должным образом очистить и промыть новые и существующие системы, а также неспособность отфильтровать твердые частицы из заполняющей воды может привести к засорению и засорению змеевика.Часто (но не всегда) эти условия приводят к тому, что котел начинает шуметь во время работы горелки, что предупреждает обслуживающий персонал о проблеме.Хорошей новостью является то, что если кальцификация внутренней поверхности обнаружена достаточно рано, можно выполнить программу очистки, чтобы восстановить теплообменник до состояния, близкого к новому.Все пункты предыдущего пункта о привлечении экспертов по качеству воды в первую очередь эффективно предотвратили возникновение этих проблем.
3. Сильная коррозия на стороне зажигания: кислотный конденсат любого топлива образуется на поверхностях теплообменника, когда температура поверхности ниже точки росы конкретного топлива.В котлах, предназначенных для конденсационного режима работы, в теплообменниках используются кислотостойкие материалы, такие как нержавеющая сталь и алюминий, и они предназначены для отвода конденсата.Котлы, не предназначенные для конденсационной работы, требуют, чтобы дымовые газы постоянно находились выше точки росы, поэтому конденсат вообще не образуется или быстро испаряется после короткого периода прогрева.Паровые котлы в значительной степени невосприимчивы к этой проблеме, поскольку они обычно работают при температурах, значительно превышающих точку росы.Внедрение чувствительных к погодным условиям средств контроля сброса на открытом воздухе, низкотемпературной цикличности и стратегий отключения в ночное время способствовало развитию конденсационных котлов с теплой водой.К сожалению, операторы, которые не понимают последствий добавления этих функций в существующую высокотемпературную систему, обрекают многие традиционные водогрейные котлы на ранний выход из строя – урок, извлеченный из этого опыта.Разработчики используют такие устройства, как смесительные клапаны и сепарационные насосы, а также стратегии управления для защиты высокотемпературных котлов во время работы низкотемпературной системы.Необходимо следить за тем, чтобы эти устройства находились в хорошем рабочем состоянии, а органы управления были правильно отрегулированы во избежание образования конденсата в котле.Это первоначальная ответственность проектировщика и агента по вводу в эксплуатацию, за которой следует программа планового технического обслуживания.Важно отметить, что ограничители низких температур и сигнализаторы часто используются вместе с защитными средствами в качестве страховки.Операторы должны быть обучены тому, как избежать ошибок в настройке системы управления, которые могут привести к срабатыванию этих устройств безопасности.
Загрязненный теплообменник топки также может привести к разрушительной коррозии.Загрязнения поступают только из двух источников: топлива или воздуха для горения.Необходимо расследовать потенциальное загрязнение топлива, особенно мазута и сжиженного нефтяного газа, хотя иногда это сказывалось на поставках газа.«Плохое» топливо содержит серу и другие загрязняющие вещества выше допустимого уровня.Современные стандарты призваны обеспечить чистоту подаваемого топлива, однако некондиционное топливо все равно может попасть в котельную.Само топливо трудно контролировать и анализировать, но частые проверки костров могут выявить проблемы с отложением загрязняющих веществ до того, как произойдет серьезный ущерб.Эти загрязнения могут быть очень кислыми, и при их обнаружении их следует немедленно очистить и вымыть из теплообменника.Должны быть установлены непрерывные интервалы проверок.Необходимо проконсультироваться с поставщиком топлива.
Загрязнение воздуха при горении встречается чаще и может быть очень агрессивным.Существует множество широко используемых химикатов, которые образуют сильнокислотные соединения при соединении с воздухом, топливом и теплом в результате процессов сгорания.Некоторые печально известные соединения включают пары жидкостей для химической чистки, красок и средств для их удаления, различные фторуглероды, хлор и многое другое.Даже выхлопы, казалось бы, безобидных веществ, таких как соль для умягчения воды, могут вызвать проблемы.Концентрации этих химикатов не обязательно должны быть высокими, чтобы нанести ущерб, и их присутствие часто невозможно обнаружить без специального оборудования.Операторы здания должны стремиться устранить источники химикатов внутри и вокруг котельной, а также загрязняющих веществ, которые могут попасть из внешнего источника воздуха для горения.Химические вещества, которые не следует хранить в котельной, например, моющие средства, необходимо переместить в другое место.
4. Термический удар/нагрузка. Конструкция, материал и размер корпуса котла определяют, насколько чувствителен котел к тепловому удару и нагрузке.Термическое напряжение можно определить как продолжающееся изгибание материала корпуса высокого давления во время типичной работы камеры сгорания либо из-за разницы рабочих температур, либо из-за более широких изменений температуры во время запуска или восстановления после застоя.В обоих случаях котел постепенно нагревается или остывает, поддерживая постоянную разницу температур (дельта Т) между подающей и обратной линиями сосуда высокого давления.Котел рассчитан на максимальную разницу температур, и при нагреве или охлаждении не должно быть никаких повреждений, если это значение не превышено.Более высокое значение Delta T приведет к изгибу материала резервуара за пределами расчетных параметров, и усталость металла начнет повреждать материал.Продолжение злоупотреблений со временем приведет к растрескиванию и утечке.Другие проблемы могут возникнуть с компонентами, загерметизированными прокладками, которые могут начать протекать или даже развалиться.Производитель котла должен иметь спецификацию максимально допустимого значения Delta T, предоставляющую проектировщику информацию, необходимую для обеспечения постоянного расхода жидкости.Большие жаротрубные котлы очень чувствительны к дельта-Т и должны строго контролироваться, чтобы предотвратить неравномерное расширение и коробление корпуса под давлением, что может привести к повреждению уплотнений на трубных решетках.Тяжесть состояния напрямую влияет на срок службы теплообменника, но если у оператора есть возможность контролировать Delta T, проблему часто можно устранить до того, как будет нанесен серьезный ущерб.Лучше всего настроить BAS так, чтобы он выдавал предупреждение при превышении максимального значения Delta T.
Термический удар является более серьезной проблемой и может мгновенно разрушить теплообменники.Много трагических историй можно рассказать с первого дня модернизации системы ночного энергосбережения.Некоторые котлы поддерживаются в горячей рабочей точке в период охлаждения, в то время как главный регулирующий клапан системы закрыт, чтобы позволить зданию, всем компонентам сантехники и радиаторам остыть.В назначенное время открывается регулирующий клапан, позволяя воде комнатной температуры спуститься обратно в очень горячий котел.Многие из этих котлов не выдержали первого термического удара.Операторы быстро поняли, что те же средства защиты, которые используются для предотвращения конденсации, могут также защитить от теплового удара, если ими правильно управлять.Термический удар не имеет никакого отношения к температуре котла, он возникает при резком и резком изменении температуры.Некоторые конденсационные котлы вполне успешно работают при сильном нагреве, при этом в их теплообменниках циркулирует незамерзающая жидкость.При нагреве и охлаждении при контролируемой разнице температур эти котлы могут напрямую снабжать системы снеготаяния или теплообменники бассейнов без промежуточных смесительных устройств и без побочных эффектов.Однако очень важно получить одобрение от каждого производителя котлов, прежде чем использовать их в таких экстремальных условиях.
Рой Коллвер имеет более чем 40-летний опыт работы в отрасли HVAC.Он специализируется на гидроэнергетике, уделяя особое внимание котельной технологии, контролю газа и сжиганию.Помимо написания статей и преподавания по темам, связанным с HVAC, он работает в сфере управления строительством в инжиниринговых компаниях.
Время публикации: 17 января 2023 г.