Wybuchy w kotle

Fukanie, strze­lanie — jak zwał, wybuchy w kotle węglowym nie są niczym przy­jem­nym, a mogą też być do pewnego stop­nia niebez­pieczne. Na szczęś­cie nie jest to dopust boży i moż­na się tego prob­le­mu całkowicie pozbyć, bez wymi­any kotła czy pali­wa, rzecz jas­na.

Wybuchy w kotle a wybuch kotła

Na początek jed­ną sprawę sobie wyjaśni­jmy: nie moż­na mylić wybuchów w kotle z wybuchem kotła. Brz­mi podob­nie, ale to dwie osob­ne sprawy o różnych przy­czy­nach i skutkach:

  • Wybuch kotła to roz­er­wanie płaszcza wod­nego przez wodę, która zamienia się w parę na skutek prze­grza­nia insta­lacji i gwał­town­ie a nieubła­ganie zwięk­sza swo­ją obję­tość, nie gorzej niż mate­ri­ał wybu­chowy. Powiedzieć, że to jest groźne, to nic nie powiedzieć. Wybuch kotła potrafi poprzestaw­iać ściany nośne budynku (nie ma w tym cienia prze­sady, tutaj moż­na obe­jrzeć skut­ki), nie mówiąc o szansach przeży­cia ludzi w bezpośred­nim zasięgu. Ale żeby kocioł wybuchł, trze­ba total­nie pog­wał­cić przepisy i sztukę wyko­na­nia insta­lacji bądź np. dop­uś­cić do zamarznię­cia rur, czyli zro­bić z kotła zamkniętą puszkę z wodą pozbaw­ioną chłodzenia.
  • Wybuch w kotle to nagły zapłon mieszan­ki pal­nego gazu i powi­etrza wewnątrz kotła. Może wys­traszyć, może pozbaw­ić rzęs, w skra­jnym przy­pad­ku wyr­wie wyczys­tkę komi­nową, ale nie więcej.

Przyczyny

Wydzielanie się pal­nych gazów to nat­u­ral­ny etap spala­nia węgla i drew­na. Jeśli wszys­tko idzie dobrze, gazy te płoną pomarańc­zowy­mi i żół­ty­mi długi­mi płomieni­a­mi naty­ch­mi­ast po uwol­nie­niu z pali­wa.

Długie świecące płomienie to nic innego jak płonące palne gazy z drewna/węgla (fot. andrew_j_w, flickr)

Długie świecące płomie­nie to nic innego jak płonące palne gazy z drewna/węgla (fot. andrew_j_w, flickr)

Palne gazy z drew­na i węgla do zapłonu potrze­bu­ją powi­etrza oraz wysok­iej tem­per­atu­ry. Jak tylko zabraknie jed­nej z tych rzeczy, zazwyczaj przez przy­dusze­nie dopły­wu powi­etrza — płomie­nie znika­ją i zaczy­na­ją się wydzielać mniej lub bardziej palne gazy. Ich ilość też zależy od tego, jak inten­sy­wnie prze­b­ie­gało spalanie.

Zanik płomienia to dopiero początek, nie znaczy, że automaty­cznie kocioł zacznie fukać. Potrzeb­ne są jeszcze dwie rzeczy:

  • powi­etrze nad zasypem — nor­mal­nie nad zasypem nie ma wiele tlenu. Ale może się on tam dostać przez nieszczel­noś­ci kotła lub… po pros­tu, legal­nie, wlotem powi­etrza wtórnego. Gdy już powi­etrze wlatu­je nad zasyp, miesza się z pal­nym gazem. Wybuch w kotle właśnie dlat­ego jest tak gwał­towny (tech­niczne rzecz biorąc jest to det­onac­ja, czyli zapłon z pręd­koś­cią nad­dźwiękową), że dochodzi do zapłonu mieszan­ki pal­nego gazu z powi­etrzem.
  • wyso­ka tem­per­atu­ra — o wybuch najłatwiej krótko po nagłym zdław­ie­niu dopły­wu powi­etrza do kotła, gdy w palenisku wciąż panu­je wyso­ka tem­per­atu­ra. Bez niej nie dojdzie do zapłonu.

Warto tu wspom­nieć rolę powi­etrza wtórnego w powodowa­niu wybuchów. W mnie­ma­niu wielu ludzi wlot powi­etrza wtórnego to albo wiz­jer do podglą­du ognia, albo jak­iś dzi­wny lufcik, w każdym razie nie wiado­mo po co on tam jest, bo tylko przez niego ogień bucha. Fak­ty­cznie podawanie powi­etrza wtórnego sprzy­ja wybu­chom. Zapewne dlat­ego z wielu kotłów poznikały wlo­ty powi­etrza wtórnego. Owszem, to rozwiąza­ło prob­lem wybuchów, ale w jaki sposób? Ter­az cała ta pal­na mieszan­ka leci pros­to w komin! Pozby­cie się wlo­tu powi­etrza wtórnego nie jest rozwiązaniem przy­czyny wybuchów w kotle, a jedynie maskowaniem objawów.

Jak zapobiegać

Żeby kocioł przes­tał “fukać”, wystar­czy trzy­mać się jed­nej zasady: unikać sytu­acji, w której zni­ka płomień, a palenisko wypeł­nia się pal­ny­mi gaza­mi. Czyli:

  • nie dorzu­cać na żar dużych iloś­ci pali­wa, które zaduszą ogień
  • nigdy nie odci­nać gwał­town­ie dopły­wu powi­etrza do kotła w cza­sie gdy pali­wo jeszcze odga­zowu­je — taką sytu­ację powodu­ją przede wszys­tkim najprost­sze dwus­tanowe sterown­i­ki w kotłach z nad­muchem. W kotłach miałowych prze­ważnie zastą­pi­ono sterowanie dwus­tanowe algo­ryt­ma­mi typu PID, które reg­u­lu­ją nad­much w sposób płyn­ny, bo tam eksploz­je gazów były szczegól­nie uciążli­we. Jed­nak sterown­i­ki dwus­tanowe wciąż wys­tępu­ją nag­min­nie w kotłach z nad­muchem “na wszys­tko”. Wszys­tko jest od nich lep­sze: sterown­ik z PID, miarkown­ik mechan­iczny, klap­ka uchy­lona na śru­bie.