Молодежная научная весна 20. Часть 4

Научный руководитель – М. В. Кобылкин, канд. техн. наук, доцент кафедры энергетики Забайкальского государственного университета.

А. Э. Барановская,

студентка гр. ТЭС-16, энергетический факультет ЗабГУ

Обзор современных теплоизоляционных материалов, используемых для изоляции трубопроводов тепловых сетей

Основными этапами развития энерго и теплоснабжения согласно Энергетической стратегии России до 2030 года являются снижениеудельныхзатраттопливаприпроизводствtипотребление энергетических ресурсов за счет применения энергосберегающих технологий и оборудования, увеличение надежности теплоснабжения и сокращение потерь тепловой энергии при ее передаче потребителям. Для того, чтобы оптимизировать процесс транспортировки теплоносителя, необходимо изолировать трубопроводы, по которым тепло поступает к потребителю [2]. Чтобы процесс оптимизации происходил более качественно, необходимовыбратьнаиболееподходящийвидтеплоизоляционного материала, исходя из их характеристик.

Использование качественных теплоизоляционных материалов снизит потери тепловой энергии в магистральных и распределительных сетях теплоснабжения, что как следствие уменьшит удельный расход топлива на станции и положительно скажется на сопутствующих показателях. Существенно ухудшает процесс оптимизации транспортировки теплоносителя наличие устаревшей тепловой изоляции, характеристики которой не соответствуютнормамистандартам.Основныетребования,предъявляемые ко всем видам изоляции следующее:

−низкая теплопроводность;

−стойкость к высоким температурам;

−водостойкость;

−биологическая стойкость;

−химическая устойчивость;

−физическая и механическая прочность;

−экологическая чистота;

81

− срок службы [1].

На сегодняшний день существует несколько различных видовтеплоизоляционных материалов,каждыйизкоторыхотличается по своим техническим и экономическим характеристикам. Наиболее распространенными являются следующие виды тепловой изоляции трубопроводов:

−минеральные ваты

−вспененный полиэтилен;

−пенополистирол;

−пенополиуретан;

−краски и напыляемые пены;

При выборе теплоизоляционного материала учитываются различные технические характеристики и технико–экономиче- ские показатели материалов. Проведя анализ всех этих показателей, осуществляем выбор того материала, который удовлетворяет всем необходимым требованиям. В таблицах 1–3 приведены основные характеристики материалов, на которые ориентируются при выборе изоляции.

Таблица 1

Коэффициенты теплопроводности разных видов утеплителей

82

Опираясь на вышеперечисленные характеристики проанализируем каждый вид теплоизоляционных материалов.

1.Минеральная вата. Имеет среднее значение коэффициента теплопроводности и худший коэффициент паропроницаемости по отношению к другим материалам. Для того, чтобы изолировать трубопровод минеральной ватой необходимо закрыть этот изоляционный материал дополнительным слоем (фольга; металл и др) что защитит слой минеральной ваты от внешних факторов (влага, ветер – при наружной прокладке и др), которые могут привести к разрушению и преждевременному выходу из строя изоляции. Это приведет к дополнительным расходам на сопутствующие материалы и монтажные работы.

2.Вспененный полиэтилен. Как и минеральная вата обладает средним значением коэффициента теплопроводности. Благодаря тому, что этот пористый синтетический материал, он химически устойчив к большинству агрессивных сред, а так же не впитывает и не испаряет влагу, что является его значительным преимуществомпереддругимивидамиматериалов.Вспененный полиэтилен, это материал, который не требует дополнительных затрат на монтаж, а так же в случае утепления трубопроводов наружной прокладки имеется специализированный материал, который уже покрыт защитной фольгой [3].

3.Пенополистирол(ППС).Среднеезначениекоэффициента теплопроводности и паропроницаемости. Положительные качества которыми обладает данный вид изоляции: длительный срок эксплуатации, практически не впитывает воду, не подвержен влиянию природных химических элементов и очень прост в монтаже. Недостаток – быстро разрушается под воздействием ультрафиолетового (солнечного) излучения, что вызывает необ-

83

ходимость в дополнительных затратах на защитные конструкции при наружной прокладке тепловых сетей [4].

4.Пенополиуретан (ППУ). Данный вид теплоизоляционного материала пользуется большой популярностью. ППУ изоляция бывает нескольких видов уже покрытых защитным слоем (фольга; оцинкованная сталь; стеклопластик), и можно выбрать необходимое для конкретного случая покрытие. Удобно в установке и не требует дополнительных затрат на монтажные работы. Имеет низкий коэффициент теплопроводности и паропроницаемости.

5.Краскаинапыляемыепены.Основноедостоинствоэтих видовизоляцииэтопростотавтранспортировке,экономичность, удобство хранения. Имеет очень низкий коэффициент теплопроводности и среднее, по отношению к остальным видам изоляции, значение коэффициента паропроницаемости. Серьезным недостатком является значительно меньший срок службы, чем у остальных видов теплоизоляционных материалов.

Всеиспользуемыенасегодняшнийденьвидытепловойизоляции трубопроводов обладают своими достоинствами и недостатками. Однако, как показывает практика, самым часто используемым на сегодняшний день видом тепловой изоляции являются ППУ скорлупы, которые отвечают всеми необходимыми эксплуатационными свойствами и являются простыми и удобными в монтаже.

Список литературы

1.Какая бывает теплоизоляция для труб отопления–виды материалов и монтаж [Электронный ресурс]. Режим доступа: https:// www. montagtrub.ru/teploizolyacziya-dlya-trub-otopleniya/ (дата обращения: 25.03.2020).

Официальный сайт «АВОК» ‒ Некоммерческое Партнерство «Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжениюистроительнойтеплофизике».СтатьяТепловаяизоляция трубопроводов тепловых сетей надземной и подземной канальной прокладкисприменениемматериалов«Isotec».Теплоизоляционныематериалы Isover для тепловых сетей подземной прокладки в каналах. Б. М. Шойхет, канд. техн. наук, заместитель директора ЗАО «Сан-Гобэн Изовер». [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.abok.ru/ for_spec/articles.php?nid=2687 (дата обращения: 20.03.2020).

2.Утеплитель для труб из вспенненого полиэтилена [Электрон-

ный ресурс]. Режим доступа: .http:// www.teplomex.ru/uteplenie/

84

teploizolyaciya-trub-iz-vspenennogo-polietilena.html (дата обращения: 27.03.2020).

3. Утеплитель для труб из пенополистирола – свойства и область применения [Электронный ресурс]. Режим доступа: https:// www. montagtrub.ru/uteplitel-dlya-trub-iz-penopolistirola-svoystva-primeneniya/ (дата обращения: 28.03.2020).

Научный руководитель – А. Г. Батухтин, канд. техн. наук, доцент,зав.кафедройЭнергетикиЗабайкальскогогосударственногоуниверситета.

П. В. Антонов,

студент гр. ТЭСм-18, энергетический факультет ЗабГУ

Улучшение экологической обстановки в г. Чите

Город Чита – столица Забайкальского края, расположен на юго-востоке Сибири, основан в 1653 году, население города составляет 349 983 человека, площадь города – 534 км2 [1].

Напряженное социально-экономическое положение в городе не позволяет рассчитывать на внутренние источники финансирования. Необходима финансовая поддержка со стороны федерального центра и использование инвестиционного потенциала. Именно инвестиции являются причиной развития любого региона и могут позволить модернизировать работу системы жилищно-коммунального хозяйства. Коммунальная сфера города в настоящее время требует особого внимания, так как формирует основу благополучия населения.

Натерриториигороданаходятсяболее50крупныхисточников теплоснабжения, в том числе две ТЭЦ (Читинская ТЭЦ-1 и ЧитинскаяТЭЦ-2),19муниципальныхкотельныхиболее760км тепловых сетей.

ГородЧитатригодаподрядпопадаетвантирейтинггородов с самым грязным воздухом в стране. Краевой центр занимает второе место в стране после г. Владивостока по количеству автомобилей на душу населения, что является одним из источников загрязненияатмосферноговоздухавчертегорода[2].Кромеэтого, значительное воздействие на окружающую среду оказывают теплоэнергетические предприятия, индивидуальные и много-

85

квартирные жилые дома с печным отоплением, котельные частных предприятий. Основным видом топлива является уголь Татауровского и Харанорского месторождений.

В настоящее время на территории Забайкальского края реализуется федеральный проект «Чистый воздух» национального проекта «Экология» в рамках которого в г. Чите предусмотрено закрытие 13-ти котельных (в том числе котельные: Верхоленская, Ватутина, Шилова 99, Гайдара 3В, 41-й кв. СибВО и стадиона СибВО, Антипиха, Каларская, Машзавод и др.), модернизация золоулавливающего и котельного оборудования на муниципальных котельных г. Читы, строительство троллейбусных линий до п. Каштак и п. КСК. Однако реализация указанных мероприятий не гарантирует значительного снижения вредных выбросов.

Планируемая к переключению котельная «Гайдара 3В», расположеннаянатерриторииЧерновскогорайонаг.Читы,находится на обслуживании Публичного акционерного общества «Территориальная генерирующая компания № 14». Установленная мощность котельной составляет 7,14 Гкал/ч. Присоединенная тепловая нагрузка ‒ 5,58 Гкал/ч. На котельной установлено 8 твердотопливных котлов с механической загрузкой топлива. Дата ввода в эксплуатацию – 1960 год.

С целью реализации мероприятий по снижению вредных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и снижению эксплуатационных затрат предлагается закрыть котельную «Гайдара 3В» и переключить потребителей на котельную «Читаавиа».

Установленная мощность котельной «Читаавиа» составляет 30 Гкал/ч, присоединенная тепловая нагрузка – 9,28 Гкал/ч. Запас мощности котельной позволяет переключить нагрузку потребителей котельной «Гайдара 3В».

Для переключения котельной необходимо:

‒запроектировать строительство около 2 км. тепловой сети от луча «Тобольского» котельной «Читаавиа» до планируемой к закрытию котельной;

‒на месте закрытой котельной по результатам технико-эко- номического расчета необходимо рассмотреть следующие варианты:

1) строительство центрального теплового пункта без реконструкциидействующихсетейтеплоснабженияиводоснабжения;

86

2) строительство повысительной насосной станции с реконструкцией сетей теплоснабжения от котельной «Гайдара 3В», строительство индивидуальных тепловых пунктов в жилых домах, реконструкция сетей водоснабжения.

Указанные мероприятия позволят:

‒снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу по причинетого,чтозолоулавливающееоборудованиенакотельной «Читаавиа» имеет коэффициент золоулавливания выше по сравнению с котельной «Гайдара 3В»;

‒снизить суммарный расход топлива т. к. удельный расход топлива на выработку тепловой энергии котельной «Читаавиа» ниже чем на котельной «Гайдара 3В»;

‒снизить эксплуатационные затраты за счет сокращения штата сотрудников, обслуживающих котельную «Гайдара 3В»;

‒увеличить эффективный радиус теплоснабжения котельной «Читаавиа»;

‒улучшить эстетический вид в районе закрытой котельной;

‒устранить потенциальную опасность для объектов социальной значимости, которую несет за собой котельная «Гайдара 3В», расположенная вблизи указанных учреждений.

Для достижения большего экологического эффекта [3; 4] предлагается провести следующие мероприятия:

1. Развитие и рациональное использование транспортных средств с применением более экологичного топлива, такого как электричество и газ.

2. Обновление и развитие городского наземного электрического транспорта, который на сегодняшний день практически единственный и наиболее безопасный экологический вид транспорта большой вместимости.

3. Переводжилыхдомовспечнымотоплениемнацентрализованное теплоснабжение и переселение жителей из аварийного жилья с печным отоплением.

4. Строительство 3-й очереди Читинской ТЭЦ-1. Введение новых мощностей с применением эффективной золоочистки решит не только проблемы загрязнения воздуха, но и позволит уйти от использования неэффективных котельных в городе.

5. Газификация города с переводом источников теплоснабжения на газ. Это позволит кардинально решить вопрос с вредными выбросами в городе, так как большая доля потребителей в

87

настоящеевремясжигаютуголь,неимеяприэтомгазоочистного оборудования.

Таким образом, с помощью перечисленных мероприятий состояние окружающей среды и качество атмосферного воздуха в городе значительно улучшится, потому как количество вредных выбросов уменьшится.

Список литературы

1.FB [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://fb.ru/ article/230050/gorod-chita-naselenie-i-istoriya (дата обращения: 27.03.2020).

2.BigPictur[Электронный ресурс]. Режим доступа: https:// bigpicture.ru/?p=944164 (дата обращения: 27.03.2020).

3.Риккер Ю. О. К вопросу экологической безопасности современных угольных ТЭС / Ю. О. Риккер, М. В. Кобылкин, А. Г. Батухти // Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов: материалы XVIII Междунар. науч.-практ. конф. С. 131–136.

4.Риккер Ю. О. Проблема загрязнения атмосферы уходящими газами ТЭС (на примере выбросов бензапирена) / Ю. О. Риккер, М. В. Кобылкин, А. Г. Батухтин // Инновационные технологии в технике и образовании: материалы X Междунар. науч.-практ. конф. 2018.

С. 61–66.

Научный руководитель – А. Г. Батухтин, канд. техн. наук, доцент,зав.кафедройЭнергетикиЗабайкальскогогосударственногоуниверситета.

О. П. Федорова,

студент гр. ТЭСм-18, энергетический факультет ЗабГУ

Оценка эффективности природоохранных мероприятий в г. п. «Нерчинское» Забайкальского края

Для городов России централизация теплоснабжения — перспективное направление. Сокращение и укрупнение источников теплоты улучшают условия для строительства и экологию городов. Исключается необходимость создания множества мелких топливных складов для хранения твердого топлива, откуда при децентрализованных системах теплоснабжения приходится раз-

88

возить топливо, а из разбросанных по всему городу малых котельных увозить золу и шлаки. Кроме того, меньшее количество котельных позволяет резко сократить число дымовых труб, через которые в атмосферу выбрасываются загрязняющие вещества.

Объектом исследования и разработки в данном проекте является система теплоснабжения центрального жилого района г. Нерчинск при переводе с нескольких источников теплоты на новостроящуюся районную котельную. Необходимость данного перевода возникла в связи с износом котельного оборудования от 29 до 50 %, износом тепловых сетей от 51 до 78 %. Имеет место неэффективное использование природных ресурсов в виду высоких потерь тепла, при выработке тепловой энергии в процессе производства и транспортировки ресурсов до потребителей. Существующая система теплоснабжения в г. Нерчинск имеет в своем составе 13 котельных, работающих на изношенном, морально и физически устаревшем оборудовании с крайне низким КПД, система теплоснабжения характеризуется высокой степенью аварийности.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в населенном пункте являются:

–котельные, расположенные на территории населенного пункта. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания;

–автотранспорт, осуществляющий выброс загрязняющих веществ в атмосферу. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений – бензапирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина);

–железная дорога. На железнодорожном транспорте источниками выбросов вредных веществ в атмосферу являются объекты производственных предприятий и подвижного состава. При сжигании твердого топлива в атмосферу выделяются оксиды серы, углерода, азота, летучая зола, сажа.

На площадке предусматривается работа котельной МКВУ- 7,5У, мощностью 5 МВт (4,3 Гкал/ч). Режим работы котельной

89

круглогодичный, с постоянным присутствием обслуживающего персонала. В котельной предусмотрена установка трех водогрейных котлов КВм-2,5КБ (два рабочих и один резервный) мощностью 2,5 МВт (2,15 Гкал/ч). Производитель котлов – ООО

«Бийская энергетическая компания», г. Бийск Россия.

Для сжигания топлива на котлы КВм-2,5КБ установлены механические топки с шурующими планками ТШПм-2,5М. Производительтопок–ООО«Бийскаяэнергетическаякомпания» г. Бийск, Россия. Блок топки котла состоит из колосниковой решетки,безпровальныхколосников.Блокрешеткипредназначен для поддержания горящего слоя топки.

В нашей стране приняты определённые нормы ПДК (предельно допустимая концентрация вредных веществ), касающиеся количества вредных выбросов от котельных: это содержание веществ в воздухе, измеряемое в мг/м3, и в воде, измеряемое в мг/кг.Соблюдениенормпозволяетподдерживатьколичествовыбросов на том уровне, который не наносит вреда ни человеку, ни окружающей среде.

Мероприятия для предотвращения повышения вредных выбросов

Для уменьшения вредных выбросов от источников теплоснабжения в результате «перетопов» и завышенного расхода твердого топлива из-за низкого КПД проектом предлагается выполнить оптимизацию путем снижения установленной мощности котлов до потребляемой тепловой нагрузки центральным районом г. Нерчинск.

Дымовые газы проходят очистку в Циклонах батарейных ЦБ-16 (эффективность очистки 80–95 %), и после него очищенные газы при помощи дымососов ДН-9х1500 (3 шт. производительностью 15500 м3/ч каждый) выводятся через дымовую трубу в атмосферу.

Увеличенавысотадымовойтрубы.Дымовыегазыотводятся по стальным газоходам Ду900 в двух ствольную дымовую трубу фермового типа высотой 30,0 м, установленную за пределами помещения котельной.

С целью снижения возможного негативного влияния на компоненты окружающей среды проектом предусмотрен комплекс природоохранных мероприятий:

90