Znalecký posudek vypracoval :                   Prof. Ing. František Jirouš, DrSc.

                                                            Prof. Ing. Petr Zuna, Csc.

                                                        děkan fakulty strojní ČVUT v Praze

V Praze dne 25.7.2003

1. Úvod
2. Posouzení bezpečnosti přídavného topeniště G 190 kW
3. Možnost pokračování zkušebního provozu 
4. Možnost pokračování zkušebního provozu
5. Provozní předpisy kotelny a návod k obsluze 
6. Reference 
7.  

Kotelní zařízení je určeno k přeměně chemické energie paliv na energii tepelnou. Běžné kotelní zařízení sestává z tlakového systému a ze systému beztlakového. Tlakový systém je tvořen cestou vody nebo vody a páry, beztlakový systém je tvořen cestou paliva, vzduchu, spalin a případně tuhých zbytků. Oba systémy mohou být životu nebezpečné, jak svědčí předkládaný případ. V malé kotelně pro zásobování teplem došlo ke smrtelnému úrazu. Posouzena měla být proto bezpečnost přídavného topeniště na spalováním dřevních odpadů, které bylo ve zkušebním provozu s připojeným kotlem VSB-IV. Odborně se mělo posoudit přídavné topeniště, tahové poměry v něm, jejich způsob řízení, zda je možno pokračovat ve zkušebním provozu topeniště, prověřit provozní předpisy kotelny a návod k obsluze.

Smrtelný úraz pracovníka v kotelně se stal někdy v době noční směny tak, že údajně při doplňování paliva pracovník otevřel kryt násypky paliva, tím se dostal horní částí těla nad otvor násypky, vdechl spaliny, které obsahovaly vyšší podíl oxidu uhelnatého CO a v bezvědomí zůstal ležet horní částí těla na vrchní části násypky.

Oxid uhelnatý vzniká nedokonalým spalováním uhlíku a uhlovodíkových složek paliva. Do lidského organizmu se dostává dýcháním. Bez chemických reakcí prochází do krve, kde se většina inhalovaného CO ( 80 - 90 %) váže na barvivo červených krvinek hemoglobin Hb a vzniká karbonylhemoglobin CO-Hb. Vzrůst koncentrace CO-Hb v závislosti na čase a zatížení organismu ukazuje .

Příznaky otravy CO jsou individuální, stejně jako závislost koncentrace CO-Hb na čase. Též závisí na citlivosti jedince na pokles podílu kyslíku ve vzduchu, podobně jak je tomu při překonávání nadmořských výšek. Stoupá-li podíl oxidu uhelnatého ve vzduchu, klesá podíl kyslíku podle vztahu

Koncentrace CO-Hb v krvi do 10 % se nemusí projevit. Při jejím zvyšování se nejprve objevují bolesti hlavy, při koncentraci nad 40 % může dojít k mdlobám a ke kolapsu, koncentrace nad 60 % mohou způsobit smrt, jak ukazuje tab. 1.

Podíl oxidu uhelnatého a kyslíku ve spalinách v závislosti na součiniteli přebytku vzduchu a dokonalosti spalování ukazuje Ostwaldův trojúhelník.

Při spalování dřevního odpadu o složení hořlaviny [3]

obsahu popela v bezvodém vzorku a obsahu vody v palivu ve spalovaném stavu je ve spalovaném stavu obsah popela

= 0,02

a složení paliva

= 0,3947

= 0,0476

= 0,3331

= 0,0046

0,02

0,2

Minimální objem suchého vzduchu ( součinitel přebytku vzduchu ) určuje vztah [3]

= 3,6528,

objem oxidu uhličitého při dokonalém hoření veškerého uhlíku

= 0,7319

Na jeho dokonalé vyhoření je potřebný objem kyslíku

= 0,7358

Ve spalinách bude z paliva objem dusíku

= 0,0037

takže minimální objem suchých spalin při dokonalém spalování je

S obvyklým součinitelem přebytku vzduchu

,6 při spalování dřevního odpadu je objem suchých spalin

Ostwaldův trojúhelník  se konstruuje ze základních bodů při součiniteli přebytku vzduchu

Spálením veškerého uhlíku na oxid uhelnatý vznikne objem

= 0,7352

Minimální objem spalin při spalování veškerého uhlíku v palivu na oxid uhelnatý je [4]

Potom objemové podíly v suchých spalinách jsou vyjádřeny

= 0,1841

a

Kdyby veškerý uhlík z paliva hořel na CO se součinitelem přebytku vzduchu ,

byl by objem spalin

= 6,1842

objemový podíl oxidu uhelnatého v suchých spalinách

= 0,1189

a objemový podíl kyslíku

= 0,1339

Je obtížné porovnávat vdechování vzduchu s oxidem uhelnatým a vdechování spalin. Při vdechování vzduchu s podílem CO 0,1189 by podle tab. 1 došlo k mdlobám za 90 až180 minut. I kdyby při vdechování spalin s tímto podílem CO vedlo k mdlobám v čase desetkrát kratším, tj. za 9 až 18 minut, zůstává nezodpovězenou otázkou, proč pracovník byl po tuto dobu skloněn nad násypkou. Nebylo uvažováno míšení spalin v násypce se vzduchem, které by snížilo podíl CO a zvýšilo podíl kyslíku ve vdechované směsi.

Toto kvantitativní vyhodnocení složení spalin vnáší pochybnosti, zda smrt pracovníka nastala v důsledku otravy oxidem uhelnatým.

K úmrtí došlo při zkušebním provozu spalovacího zařízení. Zkušební provoz má vždy ukázat, bude-li zařízení pracovat spolehlivě a bezpečně. Mimořádná událost ukázala, co je třeba ještě pro plnou bezpečnost spalovacího zařízení učinit. K pronikání spalin do kotelny, či násypky dřevního odpadu nesmí v žádném případě docházet.

K pronikání spalin do násypky by mohlo dojít při otevřené násypce a současném provozu vzduchového ventilátoru, tj. ztrátou podtlaku v topeništi. Zkušený pracovník obsluhující spalovací zařízení při zkušebním provozu by měl vědět, jak je důležité držet podtlak v topeništi.

1. Posouzení tahových poměrů

Při provozu samotných kotlů VSB-IV dostačoval k vyvození podtlaku v ohništi tah komínu. K dosažení žádaného podtlaku v ohništi bylo třeba z jedné strany zregulovat odpor vzduchového traktu a z druhé strany tah komínu. Pouze při přikládání paliva se zapínal spalinový ventilátor a uzavíraly se vzduchové klapky.

Spojením kotle VSB-IV s topeništěm se tlakové poměry ve spalinovém tahu mění.  Průběh I značí samostatný provoz kotle VSB-IV a průběh II provoz kotle VSB-IV s topeništěm. K dosažení podtlaku v topeništi musí být uzavřeny vzduchové klapky u kotle VSB-IV a musí být zregulován z jedné strany odpor mezi výtlačným hrdlem vzduchového ventilátoru a ohništěm topeniště, z druhé strany tah komínu, za předpokladu, že tah komínu je dostatečný. Topící zkoušky s měřením podtlaku ve spalinových tazích musí ukázat, zda je možný provoz topeniště s připojeným kotlem VSB-IV bez spalinového ventilátoru, protože nároky na vyvozený tah za kotlem VSB-IV je nyní větší.

2. Možnost pokračování zkušebního provozu

Pokračování zkušebního provozu kotle VSB-IV s připojeným topeništěm je nutné, protože Strojírenským zkušebním ústavem v Brně bylo schváleno spojení topeniště s výměníkem tepla, který neodpovídá kotli VSB-IV. Jedině zkušební provoz s měřením podtlaku ve spalinových tazích ukáže, jak dosáhnout bezpečného podtlaku v ohništi topeniště, jakým způsobem upravit předpisy kotelny a obsluhy kotle a tak připravit kotel VSB-IV s topeništěm ke kontrole jakosti Strojírenským zkušebním ústavem, aby mohla být posouzena :

1. Mechanická odolnost a stabilita
2. Požární bezpečnost
3. Hygiena, ochrana zdraví a životního prostředí
4. Bezpečnost při užívání
5. Ochrana proti hluku
6. Úspora energie

Při měření průběhu tlaku ve spalinovém tahu je si třeba uvědomit, že jiný průběh tlaku bude při samostatném provozu kotle s topeništěm a jiný průběh bude při paralelním provozu i sousedních kotlů.

      3. Provozní předpis kotelny a návod k obsluze

Pro tvorbu provozního předpisu je doporučena norma ČSN 070710 c [5]. Provoz kotle VSB-IV s topeništěm nutně vyvolá změnu provozních předpisů kotelny. Doplněné předpisy musí zohlednit na základě výsledků měření tahových poměrů:

1. činnost při samostatném provozu kotle s topeništěm. Pro samostatný provoz kotle s topeništěm je nutné plynotěsné oddělení neprovozovaných kotlů od komínu, aby nezhoršovaly tah,
2. činnost při přikládání paliva do násypky topeniště a způsob dodržení podtlaku v ohništi,
3. činnost při paralelním provozu kotle s topeništěm a některého nebo ostatních kotlů.

V každém případě neprovozovaný kotel musí být plynotěsně oddělen od komínu. Měření podtlaku ve spalinových tazích ukáže, zda stačí při provozu topeniště s kotlem VSB-IV tah komínu nebo zda je nutný trvalý provoz spalinového ventilátoru, aby při přikládání paliva do násypky topeniště byl stále dodržen podtlak v topeništi., tj. opět musí být i pro tento případ uveden způsob dodržení podtlaku v topeništi.

Topeniště není nebezpečné zařízení, je třeba však během zkušebního provozu doplnit instrukce pro obsluhu tak, aby v topeništi byl stále dostatečný podtlak a to i při doplňování paliva do násypky.

.

1. Literatura

[1] Čapla, L., Žahourek, J.: Tvorba oxidu uhelnatého při spalování zemního plynu u experimentálního hořáku. PLYN, 1994, str. 78 - 79

[2] Kolektiv : PLYNÁRENSKÁ PŘÍRUČKA - 1994 -1. Základní informace. COPZ.

[3] Jirouš, F.: Vliv obsahu vody v palivu na parametry spalování. ENERGETIKA 51, 2001, č.10, str. 308 - 310.

[4] Jirouš, F.: Množství spalin při nedokonalém spalování. ENERGETIKA 1982, č. 4, str. 183 - 184.

[5] ČSN 070710 c : Provoz, obsluha a údržba parních a horkovodních kotlů. 1.5.1977

Související

Související témata Nehody, úrazy, havárie