انفجار بویلر؛ علت‌ها و راه‌های پیشگیری
هیچ‌کس خرابی یک بویلر را نمی‌خواهد. در بیشتر موارد، خرابی یک بویلر به توقف تولید و خسارت مالی ،و در بعضی موارد به تلفات جانی منجر می‌شود.
اینها مشکلاتی هستند که همه می‌خواهند از آن‌ها اجتناب کنند. اما چه عواملی باعث خرابی یک سیستم بویلر / احتراق می‌شود و چگونه می‌توان از این وضعیت‌ها جلوگیری کرد؟
به‌طور کلی، علت خرابی‌های بویلر را می‌توان در یک یا چند مورد زیر جستجو کرد:
۱) خطاهای نصب یا اجرای ضعیف
۲) رویه‌های نادرست راه‌اندازی
۳) نامناسب بودن رویه‌های راهبری و آموزش اپراتور
۴) عدم نگهداری یا نگهداری ناکافی
سایر موارد، مشکلات مربوط به خود بویلر یا مشعل هستند. البته طی تحقیقاتی که نویسنده مقاله روی بیش از ۳۰۰ مورد خرابی و انفجار بویلر انجام داد؛ فقط یک مورد به طرح بویلر یا نقص تولید مربوط می‌شد و بویلر مزبور در یک کشور بیگانه تولید و به ایالات متحده وارد شده بود.
این مقاله بر مشکلی تمرکز می‌کند که گهگاه اتفاق می‌افتد، اما همیشه باعث خسارات مالی قابل توجه شده و می‌تواند تلفات جانی ایجاد کند.
این عبارت است «انفجار بخار / سمت آب» که گاهی اوقات تحت عنوان «انفجار بخار منبسط شده مایع جوشان یا BLEVE نیز شناخته می‌شود.
انفجار بخار / سمت آب
انفجار بخار / سمت آب غالباً فاجعه‌آمیز است و معمولا سر و صدای زیادی در اخبار روز به پا می‌کند. در ادامه، یک نمونه واقعی از این حادثه مصیبت‌بار به تفصیل مورد بررسی قرار می‌گیرد:
حادثه موردنظر در یک تاسیسات صنعتی اتفاق افتاد که در آن دو بویلر بخار پرفشار از نوع فایر باکس با سوخت زغال سنگ مستقر بودند. گفته شد که بار اولیه ثابت و یکنواخت بوده است، اما بعدا طی عمر بویلرها، اعمال بار به نوع سیکلی تغییر کرده که در آن بویلر به مدت ۱۵ دقیقه در اشتعال بالا کار می‌کرده و سپس به مدت ۴۵ دقیقه بدون بار بوده که بعد از آن سیکل تکرار می‌شده است. این نوع عملکرد وضعیت بدی بوده است.
وقتی یک سیستم بویلر ساخته می‌شود، سازنده بویلر فاکتورهای متعددی را برای تعیین مشخصات سیستم مورد توجه قرار می‌دهد. اینها ممکن است شامل محیط عملکرد، کاربرد، نوع سوخت و بسیاری فاکتورهای دیگر باشد.
وضعیت ذکر شده، نحوه‌ای نیست که یک بویلر مجهز به سوخت پاش باید کار کند.
در انهاب سیکل اشتعال ۱۵ دقیقه‌ای، منبع گرما نمی‌تواند به طور کامل قطع شود. درست قبل از وقوع حادثه مورد بحث، متوجه شده بودند که فشار بخار به سیستم فرآیندی افت چشمگیری کرده به طوری که آلارم فشار پایین بخار فعال شده بود.
فشار پایین بخار را به چند چیز می‌توان نسبت داد: ایزوله شدن بویلر از سیستم فرآیندی؛ آب ناکافی در بویلر و یا تحویل سوخت ناکافی به مکانیسم اشتعال بویلر یا همان سوخت پاش.
اما این حادثه خودش به آب ناکافی در بویلر دلالت داشت و اینکه بویلر در واقع به صورت خشک کار می‌کرد. برای وقوع چنین وضعیتی، بعضی از اجزای سیستم تحویل آب تغذیه (پمپ‌ها، حسگرهای سطح آب یا شیرها) باید درست کار نکرده باشند.
معمولا وقتی سیستم تحویل آب تغذیه نمی‌تواند سطح درست آب را در یک بویلر گازسوز یا گازوئیل سوز حفظ کند؛ دو حسگر قطع کن «کم آبی» وجود دارند که تغذیه سوخت و تامین هوای احتراق به مشعل را قطع خواهند کرد.
متاسفانه، وقتی یک بویلر با سوخت جامد مجهز به سوخت پاش، تازه سیکل اشتعال را در اشتعال بالا به پایان رسانده است؛ به خاطر اثر مکش طبیعی دودکش داغ، مقدار قابل ملاحظه‌ای سوخت در بستر سوخت پاش کماکان در حال سوختن خواهد بود؛ حتی اگر بادزن هوای احتراق خاموش شده باشد. بنابراین، بویلر با وجود کم آبی همچنان در حال اشتعال باقی می‌ماند.
وقتی یک بویلر به صورت خشک در حال اشتعال است؛ سطح آب در بویلر پایین آمده و تیوب‌ها، کوره و صفحات لوله را در معرض قرار می‌دهد. فقدان خنک‌کنندگی حاصل از آب باعث می‌شود که این اجزاء بیش از حد داغ شوند، هر چند که تماس با بخار معمولا کمی اثر خنک سازی فراهم می‌کند.
در این مرحله، استحکام فولاد در اثر گرما کاهش می‌یابد، و هر آب تغذیه‌ای که به فولاد داغ برخورد کند بلافاصله به بخار تبدیل خواهد شد که باعث بالا رفتن بیش از حد فشار می‌شود.
به یاد داشته باشید که نسبت انبساط آب به بخار ۱۶۰۰:۱ است؛ بنابراین مقدار نسبتا کمی از آب که بلافاصله به بخار تبدیل شود، می‌تواند یک حادثه جدی ایجاد کند؛ انفجار.
سایر موارد مهم که هنگام معاینه بقایای بویلر مشاهده شد شامل علائم رسوب گذاری بر روی سطوح انتقال حرارت بود، البته رسوبات به حد کافی ضخیم نبودند که باعث وقوع حادثه شده باشند.
همچنین نشانه‌هایی از رسوبات در انتهای ساقه‌های آبریز بویلر مشاهده شد که حاکی از این بود که ساقه‌های آبریز درست بلودان نشده بودند. این دو مورد نشان دهند مشکلات در تصفیه آب بویلر و نگهداری ناکافی هستند.
علاوه بر این، با بررسی پیچ‌های مهار در دیواره‌های آب بویلر شیارهایی مشاهده شد که حاکی از ترک برداشتن پیش رونده و متعاقبا باریک شدگی و شکست کششی نهایی است که همه اینها نشانه‌های کلاسیک شکست خستگی هستند که در اثر سیکل تنش القا شده حرارتی ایجاد می‌شود. بدون شک این ناشی از تغییر سیکل کار بویلر بوده است.
گرچه همه موارد مذکور احتمالا در تضعیف سازه بویلر نقشی داشته‌اند، اما هیچ یک از آن ها در مقایسه با ورود آب به بویلری که به صورت خشک کار می‌کرده در وقوع حادثه انفجار تاثیر قابل توجهی نداشته است.
نویسنده: سید علی اکبر طباطبایی