Где и когда произошло:
Казахстан, Северо-Казахстанская область, г. Петропавловск, производственная база коммунального предприятия ГКП «Очистные сооружения». Автономная отопительная котельная административно-бытового корпуса, чугунный секционный водогрейный котел «Универсал-6М» тепловой мощностью 0,8 МВт на твердом топливе (уголь). 18 декабря 2021 года, ночная смена, 03:45.
Что произошло (хроника ЧП):
Во время работы котельной в условиях тридцатиградусного мороза произошла разгерметизация сальникового уплотнения сетевого циркуляционного насоса ЦВЦ-25, что вызвало утечку теплоносителя из контура. Оператор-кочегар 3-го разряда (48 лет) проигнорировал падение уровня воды в системе по водоуказательному стеклу и не заметил сигнал звукового зуммера реле давления, так как спал в операторской.
Котел продолжал топиться рядовым каменным углем при полностью открытом шибере дымососа и работающем дутьевом вентиляторе. Водяная рубашка котла полностью опорожнилась («упуск воды»). Чугунные секции, лишенные теплоотвода циркулирующей водой, раскалились от горящего слоя топлива до темно-вишневого свечения (температура чугуна превысила 700 °C).
Проснувшись от сработавшего датчика загазованности и увидев, что стрелка термометра на выходе зашкаливает за 130 °C, а водоуказательное стекло пустое, кочегар запаниковал. Вместо того чтобы немедленно залить топку песком, закрыть поддувало и остановить горение, он запустил резервный подпиточный насос и открыл задвижку аварийной подпитки котла холодной водой из городской водопроводной сети с температурой +8 °C.
Спустя 4 секунды после контакта холодной воды с раскаленным металлом прогремел взрыв колоссальной мощности.
Механика аварии:
- Термический удар и охрупчивание чугуна: Серый чугун марки СЧ15 обладает низкой ударной вязкостью и высоким коэффициентом температурного расширения. При резком охлаждении водой поверхности с температурой 700 °C возник градиент температур более 650 °C на толщине стенки всего 14 мм. Возникшие колоссальные внутренние температурные напряжения вызвали мгновенное растрескивание тела секций.
- Взрывное фазовое превращение (пленочное и ядерное кипение): Поступающая вода мгновенно перешла в режим взрывного пленочного кипения. Один литр воды при превращении в перегретый пар при атмосферном давлении увеличивается в объеме приблизительно в 1700 раз. В замкнутом объеме котла объемом 1,2 кубических метра испарение даже 30–40 литров воды за десятые доли секунды создает локальный скачок давления свыше 25–30 атмосфер ($2{,}5\text{–}3{,}0\text{ МПа}$).
- Срыв стяжных болтов и фрагментация секций: Расчетное рабочее давление чугунного котла не превышает 0,4–0,6 МПа. Стальные котельные стяжки диаметром 28 мм срезало по резьбе. Корпус котла разорвало на сотни чугунных осколков с острыми рваными кромками.
- Тротиловый эквивалент пневмогидравлического удара: Освобождение энергии перегретого пара и разрушение топочной камеры эквивалентно мгновенному подрыву 8–10 кг тротила.
Последствия:
Кочегар находился в метре от фронта котла, держа руку на вентиле аварийной подпитки.
- Осколочные ранения: Чугунная дробь и обломки лопнувших секций массой от 200 граммов до 15 кг превратили пространство котельной в зону сплошного поражения. Рабочий получил проникающие ранения грудной клетки с разрушением реберного каркаса, открытую черепно-мозговую травму и множественные переломы конечностей.
- Термический шок: Облако перегретого пара вперемешку с выброшенным из топки горящим углем и золой вызвало тотальный термический ожог III–IV степени всей поверхности тела и дыхательных путей. Смерть наступила на месте происшествия за считаные секунды.
- Разрушение здания: Взрывом полностью снесло легкие керамзитобетонные плиты покрытия котельной (площадь обрушения около 60 м²), выбило наружные кирпичные стены толщиной в два кирпича. Насосная станция очистных сооружений осталась без отопления в мороз -32 °C, что привело к перемерзанию технологических трубопроводов.
Грубейшие нарушения:
- Подача холодной подпиточной воды в котел при упуске воды и накале секций (тягчайшее преступление в котельной практике).
- Отсутствие постоянного контроля за уровнем теплоносителя по водоуказательному стеклу и манометрам.
- Неисправность или отключение автоматики безопасности: предохранительного сбросного клапана и реле сухого хода (защиты от отсутствия протока).
- Сон оператора на рабочем месте в период несения дежурства на опасном производственном объекте.
- Отсутствие аварийного запаса сухого песка для тушения топки без применения воды.
Как выжить (инструкция при упуске воды и авариях водогрейных и паровых котлов):
- Главное табу теплотехники — НИ КАПЛИ ВОДЫ: Если уровень воды ушел из водоуказательного стекла и нижняя отметка не видна — категорически запрещено открывать подпитку или подкачивать воду в котел. Пуск холодной воды в раскаленный металл гарантированно вызывает мгновенный взрыв котла.
- Экстренная остановка горения «всухую»:
- Немедленно отключить дутьевой вентилятор и дымосос;
- Полностью закрыть поддувальные дверцы и топочные заслонки для прекращения притока кислорода;
- Если топка ручная — засыпать горящий уголь толстым слоем сухого песка, земли или золы. Категорически запрещено тушить горящее топливо в топке водой;
- Если песка нет — быстро выгрести горящие угли из топки на бетонный пол котельной длинным гребком (только если металл еще не раскалился докрасна), после чего покинуть помещение.
- Двойные предохранительные клапаны: Каждый котел должен быть оборудован минимум двумя независимыми рычажными или пружинными предохранительными клапанами полного подъема, защищенными от несанкционированной перенастройки кожухами и проверенными подрывом вручную в начале смены.
- Автоматика безопасности — прямое отключение: Котельная автоматика обязана отсекать подачу топлива/электропитание дымососов при снижении давления теплоносителя ниже уставки, превышении температуры свыше 95–105 °C или остановке циркуляционных насосов без участия человека.
- Эвакуация при накале: Если корпус котла уже начал трещать, светиться вишневым цветом или пошел сухой гул деформации — оператор обязан немедленно покинуть здание котельной, объявить тревогу по объекту и вызвать аварийную бригаду снаружи.