анализ опасностей при работе и обслуживание котельных

Инженерно-экологический факультет
593
Вероятность получения электротравмы на данных станках резки металла крайне мала и возрастает в основном при неправильной установке и монтаже оборудования. Для обеспечения безопасности на ЗАО «ТОМЗЭЛ» рекомендуется прокладывать силовые кабели в специальных промышленных кабель-каналах, которые представлены на рис. 7. Сами кабель-каналы рекомендуется изолировать в стенах или полу, чтобы избежать случайных
механических повреждений.
Рис. 7. Промышленные кабель-каналы
Предложенные мероприятия снижают вероятность аварийных ситуаций,
уменьшают воздействие вредных факторов на операторов. Для обеспечения
безопасности персонала, работающего в заготовительном цехе ЗАО «ТОМЗЭЛ»,
рекомендуется применять мировые современные способы резки металла.
УДК 614.8
М.В. ВОЛОГЖАНИНА, студентка
Научный руководитель:
Л.Н. ЦВЕТКОВА, канд. техн. наук, доцент
АНАЛИЗ ОПАСНОСТЕЙ ПРИ РАБОТЕ
И ОБСЛУЖИВАНИЕ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Проблема бесперебойного теплоснабжения очень актуальна, особенно
для России, т. к. многие ее регионы расположены в суровых климатических
условиях. У небольших теплопотребителей пользуются популярностью промышленные и отопительные котельные. В России эксплуатируется более
70 000 паровых и водогрейных котлов. Статистические данные, представленные на рис. 1, свидетельствуют о том, что из этого общего количества около
половины действуют на газе, еще треть – на дизельном топливе, порядка
10 % – комбинированные и не более 5 % – твердотопливные.
Анализ показал, что при работе и обслуживании котельных могут произойти следующие нежелательные события: утечка вредных веществ в окружающую среду, пожар, взрыв и т. д., что может привести к аварии, и как след-
594
Материалы 59-й научно-технической конференции
ствие к серьезным экономическим и социальным последствиям. Например,
в результате аварии на котельной в Москве пострадали свыше 1,5 млн чел.,
десятки тысяч заболели после переохлаждения и для 2 тыс. исход стал летальным. А в результате взрыва котла МУП «Шегарский водозабор» в Томской области без тепла остались более 500 жителей, школа, детский сад
и районная больница.
Котельные установки, в зависимости от вида
применяемого топлива
10%
5%
54%
31%
Газовые
Жидкотопливные
Твердотопливные
Комбинированные
Рис. 1. Котельные установки, в зависимости от вида применяемого топлива
Проанализировав различные аварии на котельных за последние несколько лет, получили данные, которые представлены на рис. 2.
Виды аварий на котельных
4%
16%
Взрыв
Утечка
опасных газов
Пожар
8%
72%
Другие
Рис. 2. Виды аварий на котельных
Из данной диаграммы видно, что наиболее распространенная авария –
это взрывы на котельных. Для того чтобы выявить основные причины взрывов и другие опасности, связанные с работой и обслуживанием котельных,
необходимо знать, что такое котельная установка, ее разновидности и принцип работы.
Котельная установка представляет собой комплекс устройств, размещенных в специальных помещениях и служащих для преобразования химиче-
Инженерно-экологический факультет
595
ской энергии топлива в тепловую энергию пара или горячей воды. Они используются, в основном, для подачи тепла в жилые кварталы и промышленные предприятия.
Существует несколько классификаций котельных установок.
Котельные установки в зависимости от типа потребителя делятся на:
– энергетические, они вырабатывают пар для паровых турбин на тепловых электростанциях, их оборудуют, как правило, котлоагрегатами большой
и средней мощности, которые вырабатывают пар повышенных параметров;
– производственно-отопительные вырабатывают пар не только для производственных нужд, но и для отопления и горячего водоснабжения населения;
– отопительные (водогрейные или паровые) предназначены для обслуживания систем отопления, горячего водоснабжения производственных и жилых помещений.
По виду размещения: отдельно стоящие, встроенные, крышные (на крыше здания), рамные (крупная узловая сборка без сооружения), пристроенные
(к другому зданию), блочного (модульного) исполнения (в транспортабельном
сооружении, контейнерные и т. п.).
По виду применяемого топлива: газовые, жидко-топливные (отработанное масло, мазут, дизельное топливо), комбинированные, твердотопливные
(дрова, торф, уголь).
По виду вырабатываемого теплоносителя они делятся на: паровые и водогрейные.
В зависимости от масштаба:
1. Местные (индивидуальные). Их обычно оборудуют водогрейными
котлами с нагревом воды до температуры не более 115 °С или паровыми котлами с рабочим давлением до 70 КПа.
2. Групповые. Обеспечивают теплотой группы зданий или небольшие
микрорайоны. Такие котельные оборудуют как паровыми, так и водогрейными
котлами, как правило, большей теплопроизводительности, чем котлы для местных котельных. Эти котельные обычно размещают в специальных зданиях.
3. Районные отопительные котельные предназначены для теплоснабжения крупных жилых массивов; их оборудуют сравнительно мощными водогрейными и паровыми котлами.
На рис. 3 приведена схема районной отопительной котельной с водогрейными котлами. Котлы могут работать на жидком и газообразном топливе,
поэтому они оборудованы горелками и форсунками 3. Воздух, необходимый
для горения, подается в топку дутьевыми вентиляторами 4, а вода – насосами 5. Вентиляторы и насосы приводятся в действие электродвигателями.
Пройдя через поверхность нагрева, вода нагревается и поступает к потребителям, где отдает часть теплоты, и с пониженной температурой снова возвращается в котел. Дымовые газы из котла удаляются в атмосферу через трубу 2.
Эта котельная имеет компоновку полуоткрытого типа: нижняя часть
котлов (примерно до высоты 6 м) расположена в здании, а верхняя их часть –
на открытом воздухе. Внутри котельной размещают дутьевые вентиляторы,
насосы, а также щит управления. На перекрытии котельной устанавливают
деаэратор 6 для удаления кислорода и СО2 из воды.
596
Материалы 59-й научно-технической конференции
Рис. 3. Схема районной отопительной котельной установки с водогрейными котлами
Анализ показал, что если котельная установка работает на газовом топливе, то возможны аварийные ситуации, возникающие при эксплуатации газовых котлов (таблица).
Вероятные
источники
опасности
Причины
Отсутствие пламени горелки в результате:
Топливо (газ
снижения давления газа
проникает
ниже допустимого
в помещение)
отсутствия тяги в дымоходе
Блокировка циркуляционТеплоноситель ного насоса
(нагретый до Отсутствие приборов тервысокой тем- морегулирования
пературы, его Отложение солей жесткоповышенное
сти на внутренних поверхдавление)
ностях теплообменника
Воздушные пробки
Нарушение требований
нормативных документов
при строительстве топочного помещения
Несоблюдение мер безоПерсонал
пасности при эксплуатации
котла
Невыполнение правил содержания топочного помещения
Следствия
Способы защиты
Оснащение котла:
Остановка котла
датчиком контроля наличия
Отравление газом пламени
Взрыв/пожар
датчиком контроля тяги
наличие газоанализатора
Наличие в системе отопления:
Течь в местах
расширительного бака
сочленения труб
предохранительного клапана;
Прогорание теписпользование умягченной
лообменника
воды или специального бытоРазрыв теплооб- вого антифриза
менника
Наличие в котле датчика перегрева теплообменника
Знание и выполнение мер
безопасности при эксплуатаТечь в местах
ции котлов
сочленения труб Оснащение необходимой коПрогорание теп- тельной автоматикой
лообменника
Своевременное обслуживание
Разрыв теплооб- котла, дымохода, конденсатосменника
борника
Промывка системы отопления
с заменой теплоносителя
Инженерно-экологический факультет
597
Во избежание возникновения аварийных ситуаций рекомендуется принимать следующие меры:
– не хранить в помещении, где установлен котел, взрывоопасные и легковоспламеняющиеся материалы (бензин, краски, бумагу и т. д.);
– при запахе газа закрыть кран на вводе в котел и не производить какихлибо действий, способных вызвать воспламенение или искру (включать/выключать электроприборы или освещение);
– открыть окно и обеспечить приток воздуха в помещение;
– не прислоняться предметы к корпусу работающего котла (минимальное расстояние – 20 см);
– не допускать наличия препятствий на линии подачи воздуха к отопительному котлу;
– периодически проверять давление воды в системе;
– во избежание возникновения термических напряжений и повреждения
теплообменника производить подпитку только охлажденного котла;
– защитную крышку на смотровом окошке котла держать закрытой во
избежание выхода отходящих газов.
На рис. 4 представлена схема паровой котельной установки.
Рис.4. Схема паровой котельной установки
Паровой котел 4 имеет два барабана - верхний и нижний. Нижний барабан заполнен водой, а верхний – в нижней части водой, в верхней части насыщенным водяным паром. В нижней части котла расположена топка 2 с механической колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива. При
сжигании жидкого и газообразного топлива вместо решетки устанавливают
форсунки или горелки, через которые топливо вместе с воздухом подается
в топку. Топливо подается транспортером в бункер, затем поступает на колосниковую решетку топки, где оно сгорает. При сгорании топлива образуют-
598
Материалы 59-й научно-технической конференции
ся дымовые газы, которые из топки поступают в газоходы. При движении газы омывают пучки труб котла пароперегревателя 3, проходят через экономайзер 5 и воздухонагреватель, где они охлаждаются вследствие подачи теплоты
воде, поступающей в котел, и воздуху, подаваемому в топку. Охлажденные
дымовые газы с помощью дымососа 8 удаляются через дымовую трубу 7
в атмосферу. Вода из источника водоснабжения к питательному трубопроводу
подается насосом 1 в водяной экономайзер, откуда после нагрева поступает
в верхний барабан котла, после чего вода по трубам опускается в нижний барабан, откуда по левому пучку труб она снова поднимается в верхний барабан. При этом вода испаряется, образующийся пар собирается в верхней части
верхнего барабана. Затем пар поступает в пароперегреватель 3, где теплотой
дымовых газов он полностью подсушивается, в результате чего температура
его повышается.
Из пароперегревателя пар поступает в главный паропровод и оттуда
к потребителю, а после использования конденсируется и в виде горячей воды
(конденсата) возвращается обратно в котельную.
Воздух, необходимый для горения топлива, забирается, как правило,
вверху помещения котельной и подается вентилятором 9 в воздухоподогреватель, где он подогревается и затем направляется в топку.
Котел ограничен кирпичными стенами – обмуровкой. То есть котельная
установка имеет компоновку закрытого типа, когда все основное оборудование котельной размещено в здании.
При эксплуатации паровых котлов наибольшее количество аварий происходит из-за резкого снижения уровня воды в котле. Вследствие этого стены
котла нагреваются выше критической температуры. При этом механические
свойства металла изменяются, снижается его прочность, и под давлением пара, стенки выдуваются, что может закончиться взрывом.
При снижении уровня воды категорически запрещено подавать в котел
холодную воду. Поскольку в этом случае произойдет взрыв, т. к. металлические стенки котла теряют свойство пластичности из-за резкого изменения их
температуры, увеличится хрупкость металла и в нем образуются трещины.
При выявлении упуска воды котел немедленно должен быть остановлен, т. е.
прекращена подача топлива. Котел вводится в работу после его охлаждения,
проверки состояния на заполнения водой до установленного уровня.
Для предупреждения возможности снижения воды ниже допустимого
уровня котлы должны быть оснащены устройствами автоматического контроля верхнего и нижнего предельных уровней воды, а также автоматического
прекращения подачи топлива.
Котельные установки бывают различные, но все они имеют какие-то общие элементы, нарушение работоспособности которых может привести к аварии.
Основные причины, общие для всех, из-за которых происходят пожары
и взрывы представлены на рис. 5.
Из данной диаграммы видно, что основной причиной возникновения
аварии являются ошибочные действия персонала. Т.е. нарушение требований
нормативных документов, несоблюдение мер безопасности при эксплуатации
котла персоналом; невыполнение правил содержания топочного помещения.
Инженерно-экологический факультет
Основные причины аварий
8%
7%
43%
16%
599
Неплотности в
трубопроводе
Пожары в котельных, и
прилегающих к ним
местах
Взрыв из-за скопления
газа в котельном
помещении
Прекращение работы
горелки
Развал конструкций
21%
5%
Ошибочные действия
персонала
Рис. 5. Основные причины аварий на котельных
Существуют общие основные способы обеспечения безопасной эксплуатации котельных установок:
1. Оборудование котла необходимым количеством контрольно-измерительных приборов, автоматической системой регулирования важнейших параметров котла, защитными устройствами.
2. Контроль соответствия режимов работы котла режимной карте.
3. Немедленная остановка котла при нарушении нормальной работы
вследствие неисправностей, которые могут привести к аварии.
4. Капитальный ремонт котлов через каждые два-три года.
5. Периодическое техническое освидетельствование по трем видам:
– наружный осмотр (1 раз в год);
– внутренний осмотр (1 раз в четыре года);
– гидравлическое испытание (1 раз в восемь лет).
6. Соединения трубопроводов котельных установок необходимо выполнять фланцевыми или сварными.
7. Применение определенной специальной арматуры безопасности (манометры, для контроля давления среды (воды, пара и др.); предохранительные
устройства для сброса избыточного давления рабочей среды (разрывные мембраны, предохранительные клапаны, и др.);
8. Оборудование котельных установок необходимой гарнитурой безопасности: заслонки и шиберы для регулирования тяги и дутья; лазы в обмуровке для осмотра топочной камеры, газоходов и др. Контроль температуры
топочных газов, пара и воды, отключение при превышении критических величин температур.
9. Автоматические системы контроля и регулирования подачи горючего
на запальник и в топку, для обеспечения безопасности процесса розжига.
10. Умягчение (обессоливание) питательной воды с целью предупреждения образования накипи на нагретых поверхностях.
11. Как было сказано ранее, большинство аварий происходит из-за ошибок персонала (см. рис. 5). Чтобы свести к минимуму ошибки персонала необходимо проводить обучение, с применением современных методов, новых
600
Материалы 59-й научно-технической конференции
знаний. В настоящее время большинство существующих документов по обучению персонала морально устарели, поэтому руководствоваться ими становится затруднительно. В связи с этим мы рекомендуем максимально автоматизировать котельные установки (на которых автоматизация отсутствует или
минимальна), чтобы свести к минимуму участие человека и исключить ошибки персонала.
УДК 658.382.3
М.В. ВОЛОГЖАНИНА, студент
Научный руководитель:
Г.И. КОВАЛЕВ, доцент
ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ТРАВМООПАСНОСТИ
РАБОЧИХ МЕСТ
Аттестация рабочих мест по условиям труда (АРМ) – оценка условий
труда на рабочих местах в целях выявления вредных и (или) опасных производственных факторов и осуществления мероприятий по приведению условий
труда в соответствие с государственными нормативными требованиями охраны труда (ст. 209 Трудового кодекса Российской Федерации).
Составными частями АРМ являются:
1. Оценка соответствия условий труда гигиеническим нормативам.
2. Оценка травмоопасности рабочих мест.
3. Оценка обеспеченности работников СИЗ.
4. Комплексная оценка условий труда на рабочих местах.
Нормативной базой проведения АРМ являются:
– Трудовой кодекс Российской Федерации (главным образом раздел X
«Охрана труда);
– нормативные правовые акты, содержащие государственные нормативные требования охраны труда, а также другие документы по охране труда,
разработанные и утверждённые в установленном порядке.
Основное содержание АРМ – это оценка соответствия условий труда
государственным нормативным требованиям охраны труда [1].
Основные требования, относящиеся к оценке травмоопасности, представлены на рис. 1. А средства и процедура оценки травмоопасности производственного оборудования описаны на рис. 2.
Для упрощения структуры нормативных правовых актов по вопросам
охраны труда Правительство РФ своим Постановлением от 27 декабря 2010 г.
№ 1160 утвердило новое Положение о разработке, утверждении и изменении
нормативных правовых актов, содержащих государственные нормативные
требования охраны труда, которое привело к сокращению числа видов этих
нормативных правовых актов.
В перечень видов нормативных правовых актов, содержащих государственные нормативные требования охраны труда, вошли: