1.4.3. Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов

Тепловая изоляция является важнейшим конструктивным элементом всех звеньев систем ЦТ – теплогенерирующих, транспортных звеньев, установок теплового потребления. Снижая тепловые потери и предотвращая выстывание теплоносителей, она формирует технико - экономическую эффективность, надежность т долговечность установок в целом, возможность индустриализации строительства и является основным средством экономии топливных ресурсов. В бесканальных прокладках теплопроводов тепловая изоляция выполняет также функции несущей конструкции.

Для тепловой изоляции оборудования, трубопроводов, воздуховодов применяют полносборные или комплектные конструкции заводского изготовления, а также трубы с тепловой изоляцией полной заводской готовности.

Для трубопроводов тепловых сетей, включая арматуру, фланцевые соединения и компенсаторы, тепловую изоляцию необходимо предусматривать независимо от температуры теплоносителя и способа прокладки. Конструктивно она выполняется из следующих элементов: теплоизоляционного слоя, армирующих и крепежных деталей, пароизоляционного слоя, покровного слоя.

В качестве теплоизоляционного слоя СНиП 41 – 03 – 2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» рекомендуют к применению более 30 основных видов материалов, изделий, заводских продуктов общего назначения, обеспечивающих тепловой поток через изолированные поверхности оборудования и трубопроводов согласно заданному технологическому режиму или нормированной плотности теплового потока; исключение выделения в процессе эксплуатации вредных, пожароопасных, неприятно пахнущих веществ в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации; исключение выделения в процессе эксплуатации болезнетворных бактерий, вирусов и грибков.

К числу таких эффективных традиционно используемых в тепловых сетях материалов относятся армопенобетон автоклавного твердения, битумперлит, асфальтокерамзитобетон, газосиликат, фенольные пенопласты, теплоизоляционные ваты, вулканитовые и некоторые другие материалы. Основные усредненные данные теплоизоляционных материалов и изделий представлены в табл. 1.8.

В качестве материалов для покрывного слоя тепловой изоляции при новом строительстве применяют конструкции заводского изготовления: 1) из металла (листы и тенты из алюминия и его сплавов, сталь тонколистовая кровельная и оцинкованная, оболочки гофрированные, металлопласты и др.); 2) на основе синтетических полимеров (стеклотекстолит конструкционный, стеклопластик рулонный, армопластмассовые материалы и др.); 3) на основе природных полимеров (рубероид, стеклорубероид, толь, пергамин кровельный и др.); 4) минеральные (стеклоцемент, листы асбоцементные плоские и волнистые, штукатурка асбоцементная и др.); 5) дублированные фольгой (фольга алюминиевая дублированная, фольгоизол и др).

Таблица 1.8

Основные данные теплоизоляционных материалов

и изделий

Материалы или изделия	Максимальная температура теплоносителя, 0С	Теплопроводность, Вт/(м·0С), при 20 0С и влажности, %		Плотность, кг/м3
		0	20
Минеральная вата	600	0,05	0,13	200
Изоляция: из минеральной ваты из непрерывного стекловолокна из штапельного стекловолокна	400 450 180	0,06 0,06 0,05	0,17 0,13 0,12	200 170 75
Изделия: совелитовые вулканитовые известково – кремнеземистые	500 600 600	0,08 0,085 0,065	- - -	400 400 225
Монолитные: армобетон битумоперлит асфальтокерамзитобетон пенобетон фторопласт	150 150 150 400 150	0,1 0,09 0,12 0,12 0,06	0,16 - - 0,16 -	400 350 750 400 120
самоспекающийся асфальтоизол	150	0,1	-	750
Плиты торфяные	100	0,065	0,09	220

В качестве противокоррозионных и гидроизоляционных покрытий используются покрытия барьерного и протекторного типов – полимерные, металлизационные, силикатные и органосиликатные, а также защитные покрытия на битумном вяжущем.

Для бесканальной конструкции теплопроводов следует применять материалы со средней плотностью не более 600 кг/м³ и теплопроводностью не более 0,13 Вт/(м·⁰С). Конструкция тепловой изоляции при этом должна обладать прочностью на сжатие не менее 0,4 МПа. Расчетные технические характеристики материалов, применяемых для изоляции трубопроводов при бесканальной прокладке, представлены в табл. 1.9.

Таблица 1.9

Расчетные технические характеристики материалов,

применяемых для изоляции трубопроводов

при бесканальной прокладке

Материал	Условный проход трубопровода, мм	Средняя плотность , кг/м3	Теплопроводность сухого материала , Вт/(м 0С) при 20 0С	Максимальная температура вещества, 0С
Армопенобетон Битумоперлит Битумокерамзит Битумовермикулит Пенополиметбетон Пенополиуретан Фенольный поропласт ФП монолитный	150 – 80050 400 До 500 До 500 100 – 400 100 – 400 До 1000	360 – 450 450 – 550 600 600 400 60 – 80 100	0,105 – 0,13 0,11 – 0,13 0.13 0,13 0,07 0,05 0,05	150 130 130 130 150 120 150

^ Допускается применение до температуры 150 ⁰С при качественном методе отпуска теплоты.

На рис.1.20, 1,21 представлено несколько вариантов традиционных индустриальных конструкций теплопроводов.

Пенобетонная изоляция представляет собой легкий изоляционный материал, получаемый путем приготовления пеномассы и последующего отвержения ее в кассетном автоклаве при давлении 8 – 10 кгс/м² в течение 11 – 17 ч.

Рис. 1.20. Подвесная теплоизоляционная конструкция

1 – труба; 2 – антикоррозийное покрытие; 3 – мат из минеральной ваты; 4 – стальная сетка; 5 – асбестоцементная штукатурка

Рис.1.21. Теплоизоляционная конструкция с битумоперлитной изоляцией

1 – труба; 2 – антикоррозийное покрытие; 3 – битумоперлит;

4 – гидрозащитное покрытие из стеклоткани по лаку

Учитывая значительную хрупкость пенобетонной изоляции, ее армируют спиральным каркасом, располагаемым в наружной трети толщины изоляции.

После автоклава сушку пенобетона производят горячими газами при t = 200 ⁰С в течение суток.

Такая конструкция получила широкое применение в прокладке распределительных и дворовых сетей.

Начиная с 1970 г. в Подмосковье (Дмитровские и Владимирские теплосети) стали применять пенополиуретановую (ППУ) изоляцию трубопроводов теплосети, изготавливаемую первоначально примитивным способом, вручную, в ремонтно - заготовительных мастерских.

Предварительно очищенную от окалины стальную трубу укладывали в корытообразный желоб (разрезанная вдоль труба большего диаметра) и закрывали таким же желобом сверху, затем в образовавшийся кольцевой зазор заливали под уклоном жидкий полимерный состав, состоящий из смеси смолы «полиизоционата» (компонент «А») и отвердителя – «полиола» (компонент «Б»). Этот состав в течение нескольких минут, реагируя, вспенивался, заполняя весь объем, затем застывал и превращался в пористую губчатую массу с закрытыми порами. В зависимости от выбранных пропорций компонентов удавалось получать изоляцию различной плотности – от мягкой структуры – поролона, до камнеподобной твердой губчатой массы, прочно схватывающейся с металлической поверхностью трубы. После завершения экзотермической реакции смеси компонентов и остывания конструкция желоба снималась, и изолированная таким образом труба шла в монтаж.

Описанная ручная технология легла в основу заводской с той разницей, что вместо самодельных коробов на заводах стали применять оболочки трубчатого типа из специально обработанного – экструдированного (для лучшего сцепления с пористой массой ППУ) полиэтилена или тонкостенных металлических труб. Улучшился также процесс предварительной механической очистки (до металлического блеска) наружной поверхности основной трубы и установлен входной и выходной заводской контроль качества продукции.

Основной трудностью в изготовлении такой изоляции до настоящего времени является острый дефицит исходных компонентов, так как отечественная химическая промышленность не в состоянии обеспечить потребности народного хозяйства (промышленности, транспорта, энергетики ВПК) и их приходится закупать по высоким ценам за рубежом. Это отражается и на цене пенополиуретановой изоляции.

Несмотря на это, в стране начали развиваться современные заводские технологии, учитывающие как отечественный, так и зарубежный опыт изоляции труб и оборудования с применением ППУ.

Современная производственная база (ЗАО «МосФлоулайн»), предоставленная российской стороной, была запроектирована и укомплектована ведущими западно - европейскими фирмами с учетом действующих на рынке технологий. Технологическое оборудование позволяет выпускать 2400 м изолированной и 60 шт. изолированных фасонных изделий в сутки. Продукция выпускается двух видов: в полиэтиленовой оболочке для подземной прокладки и в оцинкованной металлической оболочке для надземной прокладки тепловых сетей.

Для трубопроводов горячего и холодного водоснабжения в качестве рабочей трубы применяют оцинкованные трубы диаметром d_у = 32 – 219 мм. Сборка оцинкованных фасонных изделий в заводских условиях выполняется цинконеразрушающим методом – пайкой.

Для тепловых сетей поставляется продукция диаметром

32 – 1220 мм со всеми фасонными изделиями. ЗАО «МосФлоулайн» пока единственное отечественное предприятие, обеспечивающее полный спектр сервисных услуг от проектирования до сдачи в эксплуатацию и выдачи 5 - летней гарантии на заводские элементы, работу по изоляции стыков и работоспособность системы оперативно - дистанционного контроля (ОДК) трубопроводов. Это пример освоения и внедрения новых технологий ХХ в.

На рис. 1.22 и рис. 1.23 показаны готовые изделия теплоизолированных трубопроводов ЗАО «МосФлоулайн», которые представляют собой жесткую конструкцию типа «труба в трубе», состоящую из стальной (рабочей) трубы, изолирующего слоя из жесткого пенополиуретана (ППУ) и внешней защитной оболочки из полиэтилена или оцинкованной стали.

Примечание. У пенополиуретановой изоляции есть существенный недостаток, о котором нужно всегда помнить – этот органический материал горюч и в процессе горения его выделяются сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ), которые при пожарах являются основной причиной гибели людей. Поэтому в

Рис .1.22.Конструкция ППУ – изоляции трубопровода по технологии ЗАО «МосФлоулайн»

Рис. 1.23. Теплоизолированные ППУ трубы для бесканальной (в полиэтиленовой оболочке) и надземной прокладки тепловых сетей (в металлической оболочке)

подземных конструкциях тепловых сетей с ППУ изоляцией через каждые 300 м в тепловой изоляции устраивают негорючие вставки из минеральной изоляции.