多くの条件により、ボイラーの圧力容器の突然の予期せぬ故障が発生する可能性があります。

多くの状況により、ボイラーの圧力容器の突然の予期せぬ故障が発生する可能性があり、多くの場合、ボイラーの完全な分解と交換が必要になります。このような状況は、予防手順とシステムが整備され、厳密に遵守されていれば回避できます。ただし、常にそうとは限りません。
ここで説明するすべてのボイラーの故障には、圧力容器/ボイラー熱交換器 (これらの用語は多くの場合同じ意味で使用されます) の故障が含まれます。これは、容器材料の腐食、または亀裂や部品の分離を引き起こす熱応力による機械的故障のいずれかによるものです。通常、通常の操作では目立った症状はありません。失敗には何年もかかる場合もあれば、突然の条件の変化によりすぐに失敗する場合もあります。定期的なメンテナンスチェックが予期せぬ事態を防ぐ鍵となります。熱交換器の故障では、ユニット全体の交換が必要になることがよくありますが、小型で新しいボイラーの場合は、圧力容器のみの修理または交換が合理的な選択肢となる場合があります。
1. 水側の重度の腐食: 元の供給水の品質が悪いとある程度の腐食が発生しますが、化学処理の制御と調整が不適切であると深刻な pH 不均衡が生じ、ボイラーが急速に損傷する可能性があります。圧力容器の材質は実際に溶解し、損傷は広範囲に及ぶため、通常は修理が不可能です。地域の水の状況を理解し、予防策を支援できる水質/化学処理の専門家に相談する必要があります。さまざまな熱交換器の設計上の特徴によって液体の異なる化学組成が決定されるため、多くのニュアンスを考慮する必要があります。従来の鋳鉄や黒鋼の容器は、銅、ステンレス鋼、またはアルミニウムの熱交換器とは異なる取り扱いが必要です。大容量の火管ボイラーは、小型の水管ボイラーとは若干異なる扱いになります。蒸気ボイラーは通常、温度が高く、補給水の必要性が高まるため、特別な注意が必要です。ボイラー製造業者は、許容される洗浄および処理化学物質を含む、自社の製品に必要な水質パラメータの詳細を記載した仕様を提供する必要があります。この情報は入手が難しい場合がありますが、許容できる水質は常に保証の問題であるため、設計者と保守者は発注前にこの情報を要求する必要があります。エンジニアは、ポンプやバルブシールを含む他のすべてのシステムコンポーネントの仕様をチェックして、提案されている化学物質と互換性があることを確認する必要があります。システムを最終的に充填する前に、技術者の監督の下、システムを洗浄、フラッシュし、不動態化する必要があります。充填流体はテストされ、ボイラー仕様を満たすように処理される必要があります。洗浄のためにふるいおよびフィルターを取り外し、検査し、日付を記入する必要があります。適切な手順について訓練を受けたメンテナンス担当者による監視および修正プログラムを導入し、結果に満足するまでプロセス技術者が監督する必要があります。継続的な流体分析とプロセス認定については、化学処理の専門家を雇うことをお勧めします。
ボイラーは密閉システム用に設計されており、適切に扱われた場合、初期充電に永久に時間がかかることがあります。しかし、検出されない水と蒸気の漏れにより、未処理の水が継続的に閉鎖システムに入り、溶存酸素とミネラルがシステムに侵入し、処理化学物質が希釈されて効果がなくなる可能性があります。加圧都市ボイラーまたは井戸システムのボイラーの充填ラインに水道メーターを設置することは、たとえ小さな漏れでも検出するための簡単な戦略です。別のオプションは、ボイラー充填物が飲料水システムから隔離された場所に化学薬品/グリコール供給タンクを設置することです。どちらの設定もサービス担当者が視覚的に監視することも、BAS に接続して液体漏れを自動検出することもできます。液体を定期的に分析することにより、問題が特定され、化学レベルを修正するために必要な情報が得られるはずです。
2. 水側のひどい汚れ/石灰化: 水または蒸気の漏れにより新しい補給水が継続的に導入されると、水側の熱交換器コンポーネントに硬いスケールの層がすぐに形成され、故障の原因となります。絶縁層の金属が過熱し、電圧がかかるとクラックが発生します。一部の水源には十分な量の溶解ミネラルが含まれているため、バルクシステムの初期充填でもミネラルが蓄積し、熱交換器のホットスポットが故障する可能性があります。さらに、新規および既存のシステムを適切に洗浄およびフラッシュできなかったり、充填水から固形物をろ過できなかったりすると、コイルの汚れや汚れが発生する可能性があります。多くの場合 (常にではありませんが)、これらの状況によりバーナーの動作中にボイラーの騒音が発生し、保守担当者に問題を警告します。良いニュースは、内部表面の石灰化が十分に早期に検出された場合、洗浄プログラムを実行して熱交換器を新品に近い状態に戻すことができることです。そもそも水質専門家の関与に関する前述のポイントはすべて、これらの問題の発生を効果的に防止しています。
3. 点火側の深刻な腐食: 表面温度が特定の燃料の露点を下回ると、燃料からの酸性凝縮物が熱交換器の表面に形成されます。凝縮運転用に設計されたボイラーは、熱交換器にステンレス鋼やアルミニウムなどの耐酸性材料を使用し、凝縮水を排出するように設計されています。凝縮運転用に設計されていないボイラーでは、排ガスが常に露点以上である必要があるため、凝縮はまったく形成されないか、短い暖機時間後にすぐに蒸発します。蒸気ボイラーは通常、露点をはるかに超える温度で動作するため、この問題の影響をほとんど受けません。天候に敏感な屋外排出制御、低温サイクル、夜間停止戦略の導入は、温水凝縮ボイラーの開発に貢献しました。残念なことに、既存の高温システムにこれらの機能を追加することの意味を理解していないオペレーターは、多くの従来型温水ボイラーを早期故障に導く運命にあります。これは教訓から得られました。開発者は、混合バルブや分離ポンプなどのデバイスと制御戦略を使用して、低温システム動作中に高温ボイラーを保護します。これらの装置が正常に動作していること、およびボイラー内での結露の発生を防ぐために制御装置が正しく調整されていることを確認するように注意する必要があります。これは設計者と試運転エージェントの最初の責任であり、その後に定期的なメンテナンス プログラムが続きます。低温リミッターやアラームは、保険として保護具と一緒に使用されることが多いことに注意することが重要です。オペレータは、これらの安全装置を作動させる可能性のある制御システムの調整エラーを回避する方法について訓練を受ける必要があります。
ファイアボックス熱交換器の汚れも破壊的な腐食を引き起こす可能性があります。汚染物質は、燃料または燃焼用空気の 2 つの発生源のみから発生します。ガス供給に影響が出ることがありますが、潜在的な燃料汚染、特に燃料油と LPG を調査する必要があります。「悪い」燃料には、許容レベルを超える硫黄やその他の汚染物質が含まれています。最新の規格は燃料供給の純度を確保するように設計されていますが、規格外の燃料がボイラー室に混入する可能性があります。燃料自体の管理と分析は困難ですが、キャンプファイヤーを頻繁に検査することで、深刻な損傷が発生する前に汚染物質の沈着の問題を明らかにすることができます。これらの汚染物質は非常に酸性である可能性があるため、検出された場合は直ちに洗浄して熱交換器から洗い流す必要があります。継続的なチェック間隔を確立する必要があります。燃料供給業者に相談する必要があります。
燃焼大気汚染はより一般的であり、非常に激しい場合があります。一般的に使用される化学薬品には、空気、燃料、燃焼プロセスからの熱と結合すると強酸性化合物を形成するものが数多くあります。悪名高い化合物には、ドライクリーニング液、塗料や塗料剥離剤、さまざまなフッ化炭素、塩素などからの蒸気が含まれます。軟水化剤の塩など、一見無害な物質からの排気でも問題を引き起こす可能性があります。これらの化学物質の濃度は損傷を引き起こすほど高い必要はなく、多くの場合、特殊な装置がなければその存在は検出できません。建物の管理者は、ボイラー室およびその周囲の化学物質の発生源、および外部の燃焼用空気源から持ち込まれる可能性のある汚染物質を排除するよう努める必要があります。貯蔵洗剤など、ボイラー室に保管すべきではない化学物質は、別の場所に移動する必要があります。
4. 熱衝撃/負荷: ボイラー本体の設計、材質、サイズによって、ボイラーが熱衝撃と負荷に対してどの程度敏感であるかが決まります。熱応力は、始動中または停滞からの回復中の動作温度差または幅広い温度変化による、通常の燃焼室動作中の圧力容器材料の継続的な屈曲として定義できます。どちらの場合も、ボイラーは徐々に加熱または冷却され、圧力容器の供給ラインと戻りラインの間の温度差 (デルタ T) を一定に維持します。ボイラーは最大デルタ T に合わせて設計されており、この値を超えない限り、加熱または冷却中に損傷が発生することはありません。デルタ T 値が高くなると、容器の材料が設計パラメータを超えて曲がり、金属疲労により材料が損傷し始めます。長期間使用し続けるとひび割れや漏れが発生します。ガスケットで密閉されたコンポーネントでは他の問題が発生する可能性があり、漏れが始まったり、バラバラになったりする可能性があります。ボイラーの製造元は、最大許容デルタ T 値の仕様を用意し、常に適切な流体流量を確保するために必要な情報を設計者に提供する必要があります。大型の火管ボイラーはデルタ T の影響を非常に受けやすいため、管板のシールを損傷する可能性がある加圧シェルの不均一な膨張や座屈を防ぐために厳密に制御する必要があります。状態の深刻さは熱交換器の寿命に直接影響しますが、オペレータがデルタ T を制御する方法を持っていれば、多くの場合、深刻な損傷が生じる前に問題を修正できます。デルタ T の最大値を超えたときに警告を発行するように BAS を設定することが最善です。
熱衝撃はより深刻な問題であり、熱交換器が即座に破壊される可能性があります。夜間省エネシステムをアップグレードした初日から、多くの悲劇的な物語が語られます。一部のボイラーは、建物、すべての配管コンポーネント、およびラジエーターを冷却できるようにシステムの主制御バルブが閉じている間、冷却期間中高温の動作点に維持されます。指定された時間になると、制御バルブが開き、室温の水が非常に熱いボイラーに戻されます。これらのボイラーの多くは最初の熱衝撃に耐えられませんでした。オペレーターは、結露を防ぐために使用されるのと同じ保護手段が、適切に管理されていれば熱衝撃からも保護できることにすぐに気づきました。熱衝撃はボイラーの温度とは関係がなく、温度が急激に変化したときに発生します。一部の凝縮ボイラーは高熱でも非常にうまく動作し、不凍液が熱交換器を循環します。これらのボイラーは、制御された温度差で加熱および冷却できる場合、中間混合装置を使用せず、副作用なしに融雪システムまたはプールの熱交換器に直接供給できます。ただし、このような過酷な条件で使用する前に、各ボイラーメーカーの承認を得ることが非常に重要です。
Roy Kollver は、HVAC 業界で 40 年以上の経験があります。彼は水力発電を専門とし、ボイラー技術、ガス制御、燃焼に重点を置いています。HVAC 関連のトピックに関する記事の執筆や指導に加えて、エンジニアリング会社の施工管理にも携わっています。