La sala de calderas se ha convertido durante mucho tiempo en una parte integral de la mayoría de empresas.
Un accidente de caldera puede provocar una explosión con consecuencias catastróficas. Algunas de las causas más comunes conducen a un accidente:
-Explosión de combustible;
-Ventajas del tratamiento químico del agua;
-Bajo el nivel del agua;
-Contaminación del agua de calderas;
-Daño mecánico a las tuberías;
-Falla de purga;
-Sobrecalentamiento;
-Condiciones de almacenamiento inapropiadas;
-Reducción de presión.
Consideraremos tanto los factores peligrosos como los métodos de precaución que nos permitirán no tener miedo y utilizar segura de las calderas.
Explosión de combustible
Al usar calderas, puede encontrar una situación peligrosa: una explosión en el horno. La causa de la mayoría de las explosiones es una limpieza insuficiente del horno o una sobresaturación de combustible en la mezcla de combustible. La sobresaturación de la mezcla combustible es el resultado de la acumulación de combustible no quemado en el horno. Esto puede suceder por varias razones diferentes: debido a fluctuaciones en la presión del suministro de combustible, daños al equipo o fallas de los reguladores.
Muchos casos de explosiones ocurrieron después de interrupciones en la operación del quemador. Por lo tanto, la obstrucción de la boquilla de combustible conduce a una atomización de baja calidad, causando la separación de la llama o la inestabilidad de la combustión. Después de la posterior inyección de combustible en el horno, aumenta la concentración de su vapor. El combustible no quemado se acumula en casos de funcionamiento prolongado del quemador con atomización de baja calidad.
Un destello de combustible no quemado provoca una explosión. Esto puede evitarse observando la siguiente regla simple: nunca debe inyectar combustible en una cámara de combustión lánguida gaseosa. Primero debe apagar todos los quemadores manualmente y apagar cuidadosamente la caja de fuego con aire. Y solo después de una operación tan simple y la resolución de problemas con el encendido del quemador se puede volver a encender.
Bajo nivel de agua
La estructura del acero al carbono del que se hacen las paredes de la caldera cambia cuando la temperatura supera el límite de 427 ° C: pierde su resistencia. Pero la temperatura de funcionamiento del horno es superior a 982 ° C, por lo que la caldera se enfría con agua que fluye a través de sus tuberías. Si funciona durante mucho tiempo con falta de agua, las tuberías de acero pueden fundirse literalmente como velas de cera quemadas.
Para reducir la probabilidad de accidentes debido a este motivo, la caldera debe apagarse, lo que ocurre cuando el nivel del agua disminuye. Los sensores de nivel de agua de tipo flotador o de acción directa realizan dicha tarea. El elemento crítico del sistema en este caso es la derivación del dispositivo de arranque. Gracias a la derivación, el personal de mantenimiento puede atravesar secciones obstruidas, limpiarlas de incrustaciones y lodos, simular una situación de emergencia sin detener la caldera (esto verifica el circuito de corte)
Ventajas del tratamiento químico del agua.
En las tuberías, debido a la presencia de dureza de magnesio o calcio en el agua, se forma una incrustación. Los iones de dureza se eliminan durante el proceso de tratamiento del agua. El aumento de la escala conduce al sobrecalentamiento de las tuberías, que están diseñadas para eliminar el calor de la caldera. La escala reduce el diámetro de las tuberías, crea una capa adicional de aislamiento térmico y afecta la transferencia de calor. El resultado puede ser una tubería local quemada.
Para evitar este proceso, el contenido de sales de dureza en el agua de la caldera no debe exceder los límites permitidos. Con el aumento de la temperatura de funcionamiento y la mayor presión de la instalación de la caldera, los requisitos de tratamiento de agua se ajustan.
Con calderas de baja presión, se produce una disminución de la dureza de calcio y magnesio con la ayuda de las plantas de intercambio iónico. Para calderas con plantas de turbinas de vapor que difieren en condiciones de alta presión y temperatura, se requiere la desmineralización completa del agua con la eliminación de otras impurezas como los silicatos. Si no se eliminan los compuestos de silicio, durante la evaporación se mezclan con vapor de agua y forman un precipitado en las palas de la turbina y otros equipos.
El tratamiento químico también es parte del tratamiento de agua para calderas. Los reactivos se unen a las partículas contaminantes, convirtiéndolas en lodo que no forma sedimentos en la superficie. El lodo se elimina cuando se lavan las calderas. El tratamiento insuficiente del agua es una fuerza destructiva para la caldera, por lo tanto, en la extensión de su durabilidad, la calidad del agua juega un papel importante.
Contaminación del agua
El agua de la planta de calderas consiste en una mezcla de condensado inverso y maquillaje. Y la cuestión de su contaminación es muy compleja, libros enteros están dedicados a él. Los contaminantes suelen incluir oxígeno y una mezcla de alquitrán, aceite, productos químicos y metales.
El oxígeno disuelto en agua amenaza constantemente la integridad de la tubería. En las plantas de calderas, generalmente hay un calentador desaireador que elimina el oxígeno del agua de reposición. El sulfito de sodio, un absorbente de oxígeno libre, generalmente se agrega a los tanques desaireadores de las plantas de calderas, cuya presión de trabajo es de hasta 7000 kPa.
La forma más peligrosa de corrosión por oxígeno es la corrosión ulcerosa por oxígeno. Una úlcera se llama corrosión, concentrada en un área muy pequeña de la superficie. Incluso una pequeña extensión de corrosión en general puede conducir a la oxidación debido a dicha úlcera. Los efectos catastróficos de la corrosión por oxígeno requieren un monitoreo regular del funcionamiento de los depuradores y desaireadores de oxígeno y el control de la calidad del agua.
La contaminación no detectada del condensado de retorno de manera oportuna se convierte en otra causa de contaminación del agua de la caldera. La contaminación puede consistir en varias partes: desde hierro y cobre, hasta productos químicos industriales y tiza. Los metales que ingresan al agua son materiales estructurales de tuberías y equipos de condensado, y los químicos y aceites industriales aparecen debido a fugas de corrosión de los intercambiadores de calor, cajas de relleno, bombas, etc.
Los productos químicos peligrosos en grandes cantidades pueden entrar al agua debido a accidentes en los equipos de proceso. Por lo tanto, el monitoreo constante del condensado de retorno se convierte en la clave para la operación cuidadosa de la planta de calderas.
La resina de intercambio iónico que ingresa al agua también puede causar una contaminación grave de la caldera. Esto ocurre en caso de daños a la tubería auxiliar de plantas de intercambio iónico o tuberías internas. Una forma muy efectiva y muy económica de prevenir tales fenómenos es instalar colectores de resina en las comunicaciones de la planta de intercambio iónico. Los colectores de polvo no solo pueden proteger la caldera, sino que también, en caso de accidente, evitan la pérdida de resinas de intercambio iónico, un material muy valioso.
Falla de purga
La purga continua del sistema y el lavado periódico de los tubos conduce a una disminución en la concentración de sólidos en suspensión contenidos en el agua de la caldera. Exceder la concentración de la contaminación del agua de la caldera puede crear problemas como la formación de espuma en el tambor o la inestabilidad de su nivel. Como resultado, los termómetros pueden contaminarse, el vapor puede arrastrar gotas de humedad y pueden producirse falsas alarmas.
Con un sistema de purga diseñado adecuadamente, se controla el agua de la caldera y se mantiene una intensidad de purga para garantizar una concentración aceptable de impurezas. Enjuagar los sumideros y los tubos evita la acumulación de lodo. Pero el soplado continuo de las secciones que forman las secciones de la cámara de combustión puede causarles daños debido al sobrecalentamiento, qué ocurre debido a un cambio en la circulación del agua natural. En cambio, se recomienda que cada vez que se apague la caldera, abra las válvulas de purga de la sección hasta que la presión en el sistema caiga a la presión atmosférica.
Sobrecalentamiento
La prueba más fuerte que puede sufrir una caldera es una violación de las reglas de calefacción. Durante los procedimientos de arranque y apagado, el equipo recibe cargas severas. Trabajar en un modo constante no entrega tales cargas, por lo tanto, con frecuentes encendidos y apagados, el cumplimiento de las reglas debe ser más estricto que cuando se trabaja en el modo calculado. Las operaciones de arranque por etapas y los procedimientos correctos reducen la probabilidad de un accidente y contribuyen a la extensión de la vida útil del equipo.
El diseño de una caldera típica implica el uso de varios materiales: acero de varios espesores (grueso – para el tambor, delgado – para tuberías), materiales refractarios y aislantes del calor, elementos masivos de hierro fundido. La velocidad con la que se calientan y enfrían es diferente. La situación se vuelve aún más complicada si el material se expone simultáneamente a diferentes temperaturas. Por ejemplo, un tambor de vapor a nivel del agua dentro de los límites normales contacta en diferentes partes con agua, aire y vapor. Durante un arranque en frío, el agua se calienta más rápidamente, por lo que la parte inferior del tambor experimenta una expansión térmica mayor que la superior. Como resultado, la parte inferior se vuelve más larga que la superior y el tambor experimenta deformación. El resultado de una deformación grave es la aparición de grietas en las tuberías entre el lodo y los tambores de vapor.
Un calentamiento muy rápido durante un arranque en frío puede dañar el revestimiento de la caldera. El revestimiento tiene baja conductividad térmica, por lo que se calienta más tiempo que el metal. Cuando el horno no se calienta, el material de revestimiento absorbe la humedad del aire. El calentamiento lento seca gradualmente el revestimiento y no permite que hierva la humedad, lo que podría provocar el agrietamiento de los ladrillos. De acuerdo con el programa de calefacción estándar para una caldera típica, debe producirse un aumento de temperatura a una velocidad que no supere los 55 ° C por hora.
El peligro del modo forzado
El funcionamiento de la caldera en un modo que excede la carga continua máxima permitida, de acuerdo con las recomendaciones de los fabricantes, no puede exceder de 2 a 4 horas de duración.
Las limitaciones físicas de los diseños de calderas (tuberías de vapor y dimensiones del horno) pueden provocar serios problemas asociados con una caída en la presión de vapor y una disminución en la transferencia de calor. Dichas restricciones causan problemas asociados con el sobrecalentamiento de la caldera:
Erosión de tuberías, limpiadores de cenizas, conductos y pantallas;
la destrucción del revestimiento, material de tubería, conductos de humo;
corrosión de tuberías de sobrecalentadores y paredes de hornos;
arrastre de vapor de sólidos suspendidos y gotas de humedad, lo que daña las palas de la turbina, los sobrecalentadores y otros equipos tecnológicos.
Los problemas asociados con el sobrecalentamiento de la caldera dependen en gran medida del tipo de combustible utilizado. Pero independientemente del combustible, aumentar el funcionamiento de la caldera aumenta la velocidad y el volumen de los gases de combustión y su presión, lo que afecta la erosión. Hay un aumento en la temperatura de las particiones y las paredes de la tubería, lo que afecta la resistencia del metal. El quemador posterior del horno puede provocar la propagación de llamas en las pantallas, y esto también provoca corrosión local.
Daño mecánico a las tuberías.
La caldera prácticamente no contiene los mismos elementos. Esto se puede atribuir especialmente a las tuberías que conforman las secciones de calefacción convectiva y las pantallas de la cámara de combustión. El daño a uno de ellos hace que todo el equipo se detenga. Y dado el hecho de que el grosor de tales tuberías no supera los 2-3 milímetros, queda claro que pueden dañarse fácilmente. La causa del daño puede ser:
Impactos durante el montaje o durante la fabricación; la dirección incorrecta al soplar para eliminar el hollín; que conduce a la erosión de la tubería al expulsar hollín del vapor húmedo. El diseño de nuevas calderas implica aumentar el grosor de las paredes de la tubería. Esto conduce a mayores costos, pero proporciona un margen de seguridad. Además, en los puntos de flexión, el grosor de la pared se vuelve más pequeño y con un grosor inicial pequeño en el punto de flexión, puede no corresponder a un estándar aceptable.
Almacenamiento inadecuado
El almacenamiento descuidado de la caldera puede provocar la corrosión de las superficies tanto del lado del agua como del gas. La corrosión del lado del gas ocurre si el combustible de dióxido de azufre se utilizó previamente en la caldera. Hay secciones del horno de las cuales no se pueden eliminar las cenizas durante el soplado normal. En primer lugar, estos son los espacios entre el revestimiento y las tuberías y entre la partición en la entrada y las tuberías. Cuando la caldera se calienta, no puede aparecer corrosión, ya que no hay humedad en la superficie. Pero después de detener la superficie de la guata y la ceniza, comienzan a absorber la humedad, lo que con el tiempo conduce a la aparición de corrosión. La corrosión ulcerosa localizada se puede establecer tocando y cambiando el sonido.
Una forma de evitar tales efectos es mantenerlos calientes. Como calentador, se puede usar un tambor de purín o una purga de refrigerante proveniente de otra caldera que esté funcionando. Esto es suficiente para mantener la temperatura de la superficie por encima del punto de rocío de la solución ácida.
Otra forma de almacenar pequeñas calderas es el almacenamiento en seco. Para hacer esto, se sopla nitrógeno dentro de la caldera, y sus aberturas de entrada se sellan con un desecante absorbente.
Precauciones
Recomendaciones para evitar problemas durante el funcionamiento de las calderas:
• Revise la llama para notar oportunamente problemas de quemaduras;
• Cuando se apaga el quemador, determine la causa y no intente volver a encenderlo;
• Antes de encender los quemadores, limpie a fondo la cámara de combustión. Esto es especialmente importante si se ha derramado combustible líquido en el horno. Los gases inflamables excesivos, cuya concentración puede volverse peligrosa, se eliminan mediante purga. Debe hacerse a la menor duda.
• No use agua sin tratar. Verifique el equipo de tratamiento de agua, la calidad del agua debe cumplir con los estándares adoptados para una presión y temperatura determinadas;
• Para evitar la acumulación de lodo en los puntos muertos de los enfriadores de agua, circuito de agua, etc. Su lavado regular es necesario. La circulación del agua nunca debe detenerse.
• Para eliminar gases no condensables del desaireador, es necesario purgarlo constantemente. También es necesario controlar el contenido de oxígeno libre contenido en el agua que sale de los desaireadores, la presión de trabajo de los desaireadores y la temperatura del agua en los tanques de almacenamiento;
• Monitorear el condensado de retorno. En caso de contaminación debido a un accidente de equipo tecnológico, proporcione drenaje inmediato al alcantarillado;
• Sople constantemente la caldera para mantener la calidad requerida del agua de la caldera, enjuague periódicamente el tambor del sumidero. La superficie del horno no debe soplarse durante el funcionamiento de la caldera;
• Revise regularmente las superficies internas del desaireador por corrosión. La corrosión del desaireador puede provocar la oxidación. Esto conducirá a una rápida ebullición de agua y vapor llenando toda la sala de la sala de calderas;
• Si aparecen signos de depósitos de incrustaciones en la superficie del agua, es necesario ajustar el tratamiento del agua;
• Siempre cumpla con el programa estándar de calentamiento de agua, que prevé un aumento de la temperatura a una velocidad que no exceda los 55 ° C por hora. Si la caldera ha funcionado con una carga mínima durante mucho tiempo, el calentamiento puede ocurrir a una velocidad superior a la indicada. Por lo tanto, para la velocidad normal de calentamiento en el modo de arranque, se debe proporcionar el funcionamiento de los quemadores con interrupciones;
• Cuando la caldera se apaga por un tiempo prolongado, es necesario mantenerla en un estado seco y cálido. Use sulfato de sodio: esto absorberá el oxígeno del agua de la caldera y lo llenará de nitrógeno. Cuando se almacena en un estado seco, junto con nitrógeno, coloque un absorbente de humedad en el tambor;
Si la presión cae por debajo de 136 kPa, abra el orificio de ventilación en el tambor de vapor.