Wiele warunków może prowadzić do nagłej i nieoczekiwanej awarii zbiornika ciśnieniowego kotła, często wymagającej całkowitego demontażu i wymiany kotła.Sytuacji tych można uniknąć, jeśli zostaną wprowadzone i ściśle przestrzegane procedury i systemy zapobiegawcze.Jednak nie zawsze tak jest.
Wszystkie omówione tutaj awarie kotłów obejmują awarię wymiennika ciepła zbiornika ciśnieniowego/kotła (terminy te są często używane zamiennie) albo na skutek korozji materiału zbiornika, albo na awarię mechaniczną na skutek naprężeń termicznych skutkujących pęknięciami lub separacją elementów.Podczas normalnej pracy zwykle nie występują zauważalne objawy.Awaria może trwać latami lub może nastąpić szybko z powodu nagłych zmian warunków.Regularne przeglądy konserwacyjne są kluczem do uniknięcia przykrych niespodzianek.Awaria wymiennika ciepła często wymaga wymiany całego urządzenia, ale w przypadku mniejszych i nowszych kotłów rozsądną opcją może być naprawa lub wymiana samego zbiornika ciśnieniowego.
1. Silna korozja po stronie wody: Zła jakość pierwotnej wody zasilającej spowoduje korozję, ale niewłaściwa kontrola i dostosowanie zabiegów chemicznych może prowadzić do poważnego braku równowagi pH, który może szybko uszkodzić kocioł.Materiał zbiornika ciśnieniowego faktycznie się rozpuści, a uszkodzenia będą rozległe – naprawa zwykle nie jest możliwa.Należy skonsultować się ze specjalistą ds. jakości wody/uzdatniania chemicznego, który rozumie lokalne warunki wodne i może pomóc w zastosowaniu środków zapobiegawczych.Muszą brać pod uwagę wiele niuansów, ponieważ cechy konstrukcyjne różnych wymienników ciepła narzucają inny skład chemiczny cieczy.Tradycyjne zbiorniki z żeliwa i stali czarnej wymagają innego postępowania niż wymienniki ciepła z miedzi, stali nierdzewnej lub aluminium.Kotły płomienicowe o dużej wydajności są obsługiwane nieco inaczej niż małe kotły płomienicowe.Kotły parowe wymagają zwykle szczególnej uwagi ze względu na wyższe temperatury i większe zapotrzebowanie na wodę uzupełniającą.Producenci kotłów muszą przedstawić specyfikację zawierającą szczegółowe parametry jakości wody wymagane dla ich produktu, w tym dopuszczalne środki chemiczne do czyszczenia i uzdatniania.Informacje te są czasami trudne do uzyskania, ale ponieważ akceptowalna jakość wody jest zawsze kwestią gwarancji, projektanci i konserwatorzy powinni poprosić o te informacje przed złożeniem zamówienia.Inżynierowie powinni sprawdzić specyfikacje wszystkich pozostałych komponentów systemu, w tym uszczelek pomp i zaworów, aby upewnić się, że są one zgodne z proponowanymi substancjami chemicznymi.Przed ostatecznym napełnieniem instalacji pod nadzorem technologa należy ją oczyścić, przepłukać i pasywować.Płyny wypełniające muszą zostać przetestowane, a następnie poddane obróbce, aby spełniały specyfikacje kotła.Sita i filtry należy wyjąć, sprawdzić i oznaczyć datą do czyszczenia.Powinien istnieć program monitorowania i korygowania, obejmujący personel konserwacyjny przeszkolony w zakresie odpowiednich procedur, a następnie nadzorowany przez techników procesowych do czasu, aż będą zadowoleni z wyników.Zaleca się zatrudnienie specjalisty ds. obróbki chemicznej w celu bieżącej analizy płynów i kwalifikacji procesu.
Kotły są przeznaczone do systemów zamkniętych i przy prawidłowej obsłudze wstępne ładowanie może trwać wiecznie.Jednakże niewykryte wycieki wody i pary mogą powodować ciągłe przedostawanie się nieoczyszczonej wody do systemów zamkniętych, przedostawanie się rozpuszczonego tlenu i minerałów do systemu oraz rozcieńczanie środków chemicznych do uzdatniania, czyniąc je nieskutecznymi.Instalowanie wodomierzy na liniach napełniania ciśnieniowych kotłów komunalnych lub studniowych to prosta strategia wykrywania nawet małych wycieków.Inną opcją jest zainstalowanie zbiorników zasilających chemikalia/glikol, w których wypełnienie kotła jest odizolowane od instalacji wody pitnej.Obydwa ustawienia mogą być monitorowane wizualnie przez personel serwisowy lub podłączone do systemu BAS w celu automatycznego wykrywania wycieków płynu.Okresowa analiza płynu powinna również identyfikować problemy i dostarczać informacji potrzebnych do skorygowania poziomu chemii.
2. Poważne zanieczyszczenia/wapnienie po stronie wodnej: Ciągłe wprowadzanie świeżej wody uzupełniającej z powodu wycieków wody lub pary może szybko doprowadzić do powstania twardej warstwy kamienia na elementach wymiennika ciepła po stronie wodnej, co spowoduje metal warstwy izolacyjnej ulega przegrzaniu, co powoduje pęknięcia pod napięciem.Niektóre źródła wody mogą zawierać wystarczającą ilość rozpuszczonych minerałów, tak że nawet początkowe napełnienie systemu zbiorczego może spowodować gromadzenie się minerałów i awarię gorącego punktu wymiennika ciepła.Ponadto nieprawidłowe czyszczenie i płukanie nowych i istniejących systemów oraz brak filtrowania ciał stałych z wody do napełniania może skutkować zabrudzeniem wężownicy.Często (ale nie zawsze) te warunki powodują, że kocioł staje się głośny podczas pracy palnika, ostrzegając personel konserwacyjny o problemie.Dobra wiadomość jest taka, że jeśli odpowiednio wcześnie wykryte zostanie zwapnienie na wewnętrznej powierzchni, można przeprowadzić program czyszczenia, aby przywrócić wymiennik ciepła do stanu prawie nowego.Wszystkie punkty poprzedniego punktu dotyczące przede wszystkim angażowania ekspertów ds. jakości wody skutecznie zapobiegły występowaniu tych problemów.
3. Silna korozja po stronie zapłonu: kwaśny kondensat z dowolnego paliwa będzie tworzyć się na powierzchniach wymienników ciepła, gdy temperatura powierzchni spadnie poniżej punktu rosy konkretnego paliwa.Kotły przeznaczone do pracy kondensacyjnej wykorzystują w wymiennikach materiały kwasoodporne, takie jak stal nierdzewna i aluminium, i są przeznaczone do odprowadzania kondensatu.Kotły nieprzeznaczone do pracy kondensacyjnej wymagają, aby spaliny znajdowały się stale powyżej punktu rosy, dzięki czemu kondensacja w ogóle nie będzie się tworzyć lub szybko odparuje po krótkim okresie nagrzewania.Kotły parowe są w dużej mierze odporne na ten problem, ponieważ zazwyczaj działają w temperaturach znacznie powyżej punktu rosy.Wprowadzenie wrażliwych na warunki atmosferyczne kontroli wyładowań zewnętrznych, cykli niskotemperaturowych i strategii wyłączania na noc przyczyniło się do rozwoju kotłów kondensacyjnych na ciepłą wodę.Niestety, operatorzy, którzy nie rozumieją konsekwencji dodania tych funkcji do istniejącego systemu wysokotemperaturowego, skazują wiele tradycyjnych kotłów na gorącą wodę na przedwczesną awarię – czego się nauczyliśmy.Konstruktorzy stosują urządzenia takie jak zawory mieszające i pompy oddzielające, a także strategie sterowania w celu ochrony kotłów wysokotemperaturowych podczas pracy systemu niskotemperaturowego.Należy zadbać o to, aby urządzenia te były w dobrym stanie technicznym i aby elementy sterujące były prawidłowo wyregulowane, aby zapobiec tworzeniu się kondensatu w kotle.Jest to początkowy obowiązek projektanta i osoby odpowiedzialnej za uruchomienie, po którym następuje program rutynowej konserwacji.Należy pamiętać, że ograniczniki i alarmy niskiej temperatury są często używane wraz ze sprzętem ochronnym w ramach ubezpieczenia.Operatorzy muszą zostać przeszkoleni w zakresie unikania błędów w regulacji systemu sterowania, które mogłyby uruchomić te urządzenia zabezpieczające.
Zanieczyszczony wymiennik ciepła paleniska może również prowadzić do niszczącej korozji.Zanieczyszczenia pochodzą tylko z dwóch źródeł: paliwa lub powietrza do spalania.Należy zbadać potencjalne zanieczyszczenie paliwa, zwłaszcza oleju opałowego i LPG, chociaż czasami zdarza się, że ma to wpływ na dostawy gazu.„Złe” paliwo zawiera siarkę i inne zanieczyszczenia powyżej dopuszczalnego poziomu.Nowoczesne standardy mają na celu zapewnienie czystości dostaw paliwa, ale paliwo niespełniające norm może nadal przedostawać się do kotłowni.Samo paliwo jest trudne do kontrolowania i analizowania, ale częste inspekcje przy ognisku mogą ujawnić problemy z osadzaniem się zanieczyszczeń, zanim nastąpią poważne szkody.Zanieczyszczenia te mogą być bardzo kwaśne i w przypadku ich wykrycia należy je natychmiast oczyścić i wypłukać z wymiennika ciepła.Należy ustalić stałe okresy kontroli.Należy skonsultować się z dostawcą paliwa.
Zanieczyszczenie powietrza podczas spalania jest częstsze i może być bardzo agresywne.Istnieje wiele powszechnie stosowanych substancji chemicznych, które w połączeniu z powietrzem, paliwem i ciepłem pochodzącym z procesów spalania tworzą silnie kwaśne związki.Niektóre znane związki obejmują opary płynów do czyszczenia na sucho, farb i zmywaczy do farb, różne fluorowęglowodory, chlor i inne.Nawet spaliny pochodzące z pozornie nieszkodliwych substancji, takich jak sól do zmiękczania wody, mogą powodować problemy.Stężenia tych substancji chemicznych nie muszą być wysokie, aby spowodować szkody, a ich obecność jest często niewykrywalna bez specjalistycznego sprzętu.Operatorzy budynków powinni dążyć do wyeliminowania źródeł środków chemicznych w kotłowni i jej otoczeniu, a także zanieczyszczeń, które mogą zostać wprowadzone z zewnętrznego źródła powietrza do spalania.Substancje chemiczne, których nie należy przechowywać w kotłowni, np. detergenty magazynowe, należy przenieść w inne miejsce.
4. Szok/obciążenie termiczne: Konstrukcja, materiał i rozmiar korpusu kotła określa, jak wrażliwy jest kocioł na szok termiczny i obciążenie.Naprężenie termiczne można zdefiniować jako ciągłe zginanie materiału zbiornika ciśnieniowego podczas typowej pracy komory spalania, albo z powodu różnic temperatur roboczych, albo szerszych zmian temperatury podczas rozruchu lub odzyskiwania ze stagnacji.W obu przypadkach kocioł stopniowo nagrzewa się lub schładza, utrzymując stałą różnicę temperatur (delta T) pomiędzy przewodami zasilającym i powrotnym naczynia ciśnieniowego.Kocioł został zaprojektowany na maksymalną deltę T i nie powinno dojść do uszkodzeń podczas ogrzewania lub chłodzenia, chyba że ta wartość zostanie przekroczona.Wyższa wartość Delta T spowoduje wygięcie materiału zbiornika powyżej parametrów projektowych, a zmęczenie metalu zacznie uszkadzać materiał.Ciągłe nadużywanie z biegiem czasu spowoduje pękanie i wyciek.Inne problemy mogą pojawić się w przypadku elementów uszczelnionych uszczelkami, które mogą zacząć przeciekać lub nawet się rozpaść.Producent kotła musi dysponować specyfikacją dotyczącą maksymalnej dopuszczalnej wartości Delta T, dostarczającą projektantowi informacji niezbędnych do zapewnienia przez cały czas odpowiedniego przepływu płynu.Duże kotły płomienicowe są bardzo wrażliwe na delta-T i muszą być ściśle kontrolowane, aby zapobiec nierównomiernemu rozszerzaniu się i wyboczeniu płaszcza pod ciśnieniem, co może spowodować uszkodzenie uszczelek na arkuszach rur.Powaga problemu ma bezpośredni wpływ na żywotność wymiennika ciepła, ale jeśli operator ma sposób na kontrolowanie Delta T, problem często można rozwiązać, zanim spowoduje poważne uszkodzenie.Najlepiej skonfigurować BAS tak, aby wysyłał ostrzeżenie w przypadku przekroczenia maksymalnej wartości Delta T.
Szok termiczny jest poważniejszym problemem i może natychmiastowo zniszczyć wymienniki ciepła.Od pierwszego dnia modernizacji nocnego systemu oszczędzania energii można opowiedzieć wiele tragicznych historii.Niektóre kotły utrzymują temperaturę pracy w okresie chłodzenia, podczas gdy główny zawór sterujący systemu jest zamknięty, aby umożliwić schłodzenie budynku, wszystkich elementów instalacji wodno-kanalizacyjnej i grzejników.O wyznaczonej godzinie otwiera się zawór regulacyjny, co pozwala na spuszczenie wody o temperaturze pokojowej z powrotem do bardzo gorącego kotła.Wiele z tych kotłów nie przetrwało pierwszego szoku termicznego.Operatorzy szybko zdali sobie sprawę, że te same zabezpieczenia, które zapobiegają kondensacji, mogą również chronić przed szokiem termicznym, jeśli są odpowiednio zarządzane.Szok termiczny nie ma nic wspólnego z temperaturą kotła, pojawia się, gdy temperatura zmienia się gwałtownie i gwałtownie.Niektóre kotły kondensacyjne działają całkiem skutecznie przy wysokich temperaturach, a przez ich wymienniki ciepła krąży płyn zapobiegający zamarzaniu.Gdy kotły te umożliwiają ogrzewanie i chłodzenie przy kontrolowanej różnicy temperatur, mogą bezpośrednio zasilać systemy topienia śniegu lub wymienniki ciepła basenów bez pośrednich urządzeń mieszających i bez skutków ubocznych.Bardzo ważne jest jednak uzyskanie zgody każdego producenta kotłów przed ich użytkowaniem w tak ekstremalnych warunkach.
Roy Kollver ma ponad 40-letnie doświadczenie w branży HVAC.Specjalizuje się w energetyce wodnej ze szczególnym uwzględnieniem technologii kotłów, kontroli gazu i spalania.Oprócz pisania artykułów i nauczania na tematy związane z HVAC, pracuje w zarządzaniu budową dla firm inżynieryjnych.
Czas publikacji: 17 stycznia 2023 r