Parametry havarovaného kotle :

Název a adresa výrobce : ČKD DUKLA, koncernový podnik, závod TATRA Kolín,

Rok výroby : 1985
Typ kotle : BK 6,0 t/h - T 80 ;
plamenco - trubkový s rovným plamencem
Palivo : původně topný olej, od 30.10.1993 zemní plyn
Typ topeniště : přetlakové
Výhřevná plocha : 160 m2
Objem – při nejvyšší dovolené hladině vody v kotli

• vodní : 8,4 m³
• parní : 1,4 m³

Pracovní přetlak : 1,22 MPa
Výpočtový přetlak : 1,371 MPa
Zkušební přetlak : 1,78 MPa
Jmenovitá teplota páry : 192 °C
Jmenovitá teplota napájecí vopdy : 105 °C
Jmenovité množství vyrobené páry : 6 t/h
Nejmenší množství vyrobené páry : 2,5 t/h
Největší množství vyrobené páry : 6 t/h
Výkon hořáku : 4700 kW

Kotel byl vybaven touto bezpečnostní armaturou :

• pojistným ventilem – 1 ks, umístněném na kotli; typu : P 57/217/540 o ø 40 mm, s průtokem g = 6 435 kg/h a otevíracím přetlakem p_O = 1,27 MPa,
• přímé vodoznaky reflexní s uzavírací armaturou – 2 ks, umístěné na kotli; typu : U 48-4, p = 2,5 MPa,
• tlakoměr membránový PREMA, ø160 mm ; rozsah 0 – 2,5 MPa, s přesností 2,5 %, vyznačením maximálního dovoleného přetlaku na hodnotě 1,1 MPa, s platností kalibrace 07.04 (p. Novák)
• napájecí čerpadlo odstředivé – 1 ks; typu 40 CTX-125-8-8, s elektrickým pohonem, s maximální teplotou vody na vstupu 105 °C, jmenovitým množstvím vody 2,3 l/sec, přetlakem na výstupu 1430 J/kg,
• hlavní parní ventil – 1 ks; Js 150, Jt 40/I
• najížděcí ventil – 1 ks ; Js 40, Jt 40/I
• odkalovací ventil – 1 ks ; Js 65, Jt 16/I
• štítek kotle – 1 ks, s předepsanými parametry.

Kotel byl nadstandartně u výrobce, vybaven plováčkovým snímačem hladiny zn.: IGEMA ; výrobce J.G. Merckens Aachen, typ : BA 11, DN 76, PB 32 bar, TB 238 °C, No 1887-91 s označením TÜV-WB-89-312. Toto zařízení sloužilo pro odstavení hořáku při poklesu hladiny vody v kotli pod stanovenou mez.

Pro automatický provoz napájecího čerpadla byl kotel u výrobce vybaven hladinoznakem I.J.M. Bohemia; typu : HZ – I, v.č.: 00537. Vzhledem k tomu, že provozovatel chtěl přejít na provoz kotlů s občasnou obsluhou, byl nutno kotel dovybavit dalším předepsaným zařízením (viz rozhodnutí ITI č.j.: 4303/02.02/98/15.07/1/3 ze dne 22.12.1998) :

kotel je vybaven zabezpečovací systém typu BOBO – K. Výrobce : I.J.M. Kolín k.s.; v.č.: 057, se značkou C cz a vyhodnocovacím časovým cyklem. Systém má dvě samostatné snímacími sondy s ochrannými trubkami umístěnými na horní části kotle. Snímací sonda má na výstupu 6 vývodů. Čtyři vývody jsou osazeny zbývající dva ne. Délky elektrod jsou 140, 150, 210 a 270 mm. Každá ze sond je samostatně pomocí kabelu propojena s ovládací skříní zabezpečovací soustavy. Zařízení prošlo schvalovacím procesem u Elektrotechnického ústavu, státní zkušebny 201 v Praze (viz rozhodnutí č. 08-94-3438/011) a to ještě, před dodatečnou montáží ventilátoru z důvodu přehřívání komponentů ovládací skříně. Ovládací skříň zabezpečovacího zařízení BOBO-K je umístěna na pravém boku kotle v jeho přední části.

Zabezpečovací systém je znásoben informací z plováčkového hladinoznaku typu IGEMA. Informace ze zabezpečovacího systému BOBO-K jdou jednou cestou do přechodové skříně. Do ní jdou i informace z IGEMY. Z ní dvěma cestami vstupují do ovládacího panelu kotle.

Ovládací panel kotle je výrobek firmy Bayerische RAY Wärmetechnik Bayern Ges. Für Gas-und Ölfeuerungen Wärmetechnische Produkte AG D-8046 Garching bei München. Ovládací panel m.j. komponenty obsahuje i 2 ks ovládacích relé K1, K2 do kterých jdou informace, jednak ze zabezpečovacího systému BOBO-K (svorkovnice X8, svorky 16, 17) a z IGEMY (svorkovnice X8, svorky 8,9). Při negativní informaci, jak ze systému BOBO-K, tak IGEMY (při přerušení signálu) dojde k odpojení napájecích obvodů panelu a tím k odstavení hořáku nadřazeným systémem. Povel k zhasnutí hořáku jde z panelu jedním kabelem.

Napájecí čerpadlo je ovládáno hladinoznakem HZ-I, jehož informace zpracuje ovládací panel kotle a silově uvede čerpadlo, při dosažení minimální hladiny vody v kotli do pohybu, nebo při dosažení maximální hladiny čerpadlo vypne.Hladinoznak provádí i havarijní hlídání maximální hladina vody v kotli.

VIZUÁLNÍ OHLEDÁNÍ KOTLE A MÍSTA HAVARIE :

Bylo provedeno ohledání skutečného stavu kotle a kotelny několik hodin po výbuchu a bylo zjištěno, že

- okolí kotelny :

• v okolí kotelny ve vzdálenosti i cca 40 m jsou různé zbytky (zbytky pěnosilikátových tvárnic, skla a plechů),
• okna kotelny jsou bez výplní (skel),
• zadní obratová komora kotle se nachází ve výkopu, který byl prováděn za stanovištěm zásobníků topného oleje ( tou dobou právě likvidovaného). Dle pracovníků kotelny se zadní obratová komora do výkopu dostala po odražení od tělesa bagru, který tou dobou právě prováděl terénní úpravy po demontáži cisteren topného oleje. Vzdálenost od kotelny byla odhadnuta na 60 m.
• topný registr kotelny (první směrem od vchodu do kotelny, nacházející se pod oknem za havarovaným kotlem) se nachází ohnut kolem sloupu střechy olejového hospodářství ve vzdálenosti cca 20 m od stěna kotelny

v prostoru kotelny :

• kotel není na původním místě, jak byl ustaven. Výbuchem se posunul (5 m) vpravo od vstupu do kotelny a proboural stěnu mezi kotelnou a laboratoří úpravy vody (š = 4 m, v = 3 m, tl = 0,4 m, zeď je nosná, je zhotovena z plynosilikátových tvárnic),
• okna kotelny jsou bez skel,
• veškerá spojovací potrubí (plyn, pára, voda) jsou značně zdeformovaná a odtržená od tělesa kotle,
• plynový hořák s armaturou je zdeformován a je uvězněn mezi těleso kotle a zničenou zeď,
• ovládací panel kotle je zaklíněn mezi kotlem a stěnou kotelny a je značně zdeformován,
• kotel postrádá zadní obratovou komoru, která byla nalezena ve výkopu,
• směrem zezadu kotle je vidět do jeho vnitřku, jak bylo podotknuto pro chybějící zadní obratovou komoru a deformaci plamence,
• plamenec kotle je směrem od hořáku ve tvaru paraboly zhroucen směrem k zadní obratové komoře a horní stěna plamence je zhroucena do prostoru původního plamence, takže ho rozděluje na dva téměř souměrné prostory. Horní stěna plamence je vzdálena od dna původního plamence ve vzdálenosti 10 mm. Pravý nově přetvořený prostor původního plamence, má v místě chybějící zadní obratové komory rozměry (v = 700 mm měřeno od maximálního sblížení původního plamence se dnem; š = 500 mm měřeno nejširší místo; 750 mm měřeno od místa nejbižšího přiblížení horní stěny plamence ke spodní a odvinování plamence směrem k jeho středu), levý prostor má v místě chybějící zadní obratové komory rozměry (v = 700 mm měřeno od maximálního sblížení původního plamence se dnem; š = 440 mm měřeno nejširší místo; 700 mm měřeno od místa nejbižšího přiblížení horní stěny plamence ke spodní a odvinování plamence směrem k jeho středu). Střední díl, který původní plamenec rozděluje na dvě téměř souměrné poloviny je horní částí původního plamence zhroucen ke dnu, od něhož je vzdálen 10 mm. U dna tvoří kapkovitý prostor o šíři 170 mm, která se zvyšující výškou zužuje na šíři 90 mm. Tloušťka plamence je ve výkrese udána hodnotou tl = 20 mm. Tento rozměr je uveden i v pevnostním výpočtu ale měřením po havárii byla zjištěna tloušťka v hodnotě 19 mm,
• žárové trubky cca horní poloviny kotle jak pravé tak i levé strany jsou odhaleny, vizuálně ale nezdeformovány teplem nebo výbuchem.

ZÁVĚR :

Zabezpečovací zařízení kotle nezajistilo, při poklesnutí hladiny vody v kotlovém tělese pod minimální mez, akustický signál s návazností na vypnutí paliva do hořáku. Taktéž hladinoznak nezajistil, při poklesu hladiny vody na minimální mez, dodávku vody do kotle. Tím došlo k neúměrnému snížení hladiny vody v kotlovém celku a odhalení žárových trubek a zejména plamence. Při neustálé dodávce tepla do kotle, došlo i k snížení meze pevnosti ocele,z níž je kotel vyroben. Svůj podíl, má i velice nízká míra bezpečnosti stability plamence kotle. Vzhledem k stále většímu odkrytí tělesa plamence (cca ½ plamence) a zmenšujícímu se obsahu vody v tlakovém celku docházelo k stále většímu prohřívání vnitřku kotle. Po zásahu (zde se pouštím na pole spekulace), neboť pro značné poškození hořáku, vedení i jednotlivých komponentů ovládací skříně hořáku, nelze provést odpovídající analýzu závady, došlo k rychlému ochlazení rozpálených teplosměnných ploch kotle (pravděpodobně napáječka, která byla zavzdušněna, zabrala a počala do kotle dopravovat vodu) nastal rychlý, nekontrolovatelný vývin páry.

Tou dobou, hladina vody v kotli byla cca 800 mm pod mimimální dovolenou hladinou a v kotli bylo celkem cca 3,5 m³ vody. Prudkým a nekontrolovatelným vývinem páry, v krátkém časovém intervalu došlo k zvýšení tlaku v kotli nad tlak destrukční (jehož hodnota byla větší než 300 atp). Kotel explodoval. Výbuchem se uvolnilo cca 2,9 . 10⁹ J a jestliže předpokládáme že výbuch trval 1 sec, tak se jedná o výkon cca 2,9 . 10⁹ W Tato energie částečně zdemolovala kotelnu a zcela kotel. Kotel byl posunut ze základu a vržen rychlostí cca 50 km/hod proti stěně mezi kotelnou a laboratoří kterou zdemoloval. O mohutnosti výbuchu svědčí i nález zadní obratové komory ve vzdálenosti cca 60 m od kotelny, kterou opustila rychlostí závodního automobilu (cca 360 km.hod^-1).

NÁVRH NA OPATŘENÍ :

1. Zkoušky BOBO-K systému neprovádět fiktivně (vymáčknutím kontrolních tlačítek na ovládacím panelu zařízení) ale nechat fakticky poklesnout hladinu vody v kotli pod dovolenou mez.
2. Zabezpečovací systém provést s pravděpodobností proti vzniku poruchy odpovídající pravděpodobnosti současného stavu vstupu informace do systému.
3. Provádět elektrorevize i na řídícím systému kotle.
4. Provést inovaci zabezpečovacího a ovládacího zařízení.
5. Provádět revize uklidňovačů snímacích sond

Pohled na zničené okenní rámy oken kotelny ve vzdálenosti cca 30 m od budovy kotelny.

Pohled na zbytky kouřovodu kotle a plynového potrubí ve vzdálenosti 30 m od kotelny.

Pohle na různé zbytky po výbuchu ve vzdálenosti cca 80 m od kotelny. Zajímavý pohled je na otopný registr kotelny obtočeného kolem podpěrného sloupu přístřešku.

Pohled na levou stranu havarovaného kotle. Na snímku je vidět jeho průnik do prostoru úpravny vody.

Bližší pohled na průnik kotle stěnou, mezi kotelnou a úpravnou vody.

Pohled z prostoru úpravny vody na překlad a horní část zdi mezi kotelnou a úpravnou vody.

Bílá plocha je místo na kterém původně stál havarovaný kotel. Během destrukce toto místo opustil rychlostí cca 50 km.hod^-1 a byl vržen proti stěně mezi kotelnou a úpravnou vody.

Pohled na zadní část havarovaného kotle. Čelo zadní obratové komory bylo nalezeno cca 60 m od kotelny. Dvě trubky v prostoru plamence je zdeformovaný plamenec. Vlevo na zemi leží zbytek kouřovodu kotle.

Pohled na zadní část havarovaného kotle. Vlevo na zemi je část odtrženého kouřovodu.

Pohled na levou stranu kotle.

Pohled na zdeformovaný plamenec kotle v jeho podélné ose.

Pohled do vnitřku havarovaného kotle směrem od zadní obratové komory. Pohled na zdeformovaný plamenec a odhalené žárové trubky.

Pohled na pravou stranu havarovaného kotle včetně ovládacího panelu kotle.

Čelo kotle po jeho probourání stěnou kotelny do prostoru úpravny vody. Na snímku je vidět nejenom tloušťka stěny mezi kotelnou a úpravnou vody ale i zbytky plynového hořáku kotle.

Odtržené čelo zadní obratové komory nalezené ve vzdálenosti cca 60 m od kotelny.