Мая 31, 2022
Для технологических трубопроводов [1] необходимость применения тепловой изоляции определяется в каждом конкретном случае, в зависимости от свойств транспортируемых веществ, места и способа прокладки трубопровода, требований технологического процесса и требований безопасности труда и взрывопожаробезопасности. Тепловой изоляции трубопроводы подлежат в следующих случаях:
- при необходимости предупреждения и уменьшения тепло- или холодопотерь (для сохранения температуры, предотвращения конденсации, образования ледяных, гидратных или иных пробок и т.п.);
- при температуре стенки трубопровода за пределами рабочей или обслуживаемой зоны выше 60°С, а на рабочих местах и в обслуживаемой зоне при температуре выше 45°С - во избежание ожогов;
- при необходимости обеспечения нормальных температурных условий в помещении.
В обоснованных случаях теплоизоляция трубопроводов может заменяться ограждающими конструкциями.
Тепловая изоляция трубопроводов должна соответствовать требованиям НТД.
При прокладке трубопровода с обогреваемыми спутниками тепловая изоляция осуществляется совместно с обогреваемыми спутниками. Необходимость обогрева, выбор теплоносителя, диаметр обогреваемого спутника и толщина теплоизоляции определяются проектом на основании соответствующих расчетов.
Тепловая изоляция трубопроводов осуществляется после испытания их на прочность и плотность и устранения всех обнаруженных при этом дефектов.
Обогревающие спутники также должны быть испытаны и приняты комиссией по акту до нанесения тепловой изоляции. При монтаже обогревающих спутников особое внимание должно быть обращено на отсутствие гидравлических «мешков» и правильное осуществление дренажа во всех низших точках.
В теплоизоляционных конструкциях трубопровода следует предусматривать следующие элементы:
- основной теплоизолирующий слой;
- армирующие и крепежные детали;
- защитно-покровный слой (защитное покрытие).
В состав теплоизоляционных конструкций трубопроводов с температурой транспортируемых веществ ниже 12°С должен входить пароизоляционный слой. Необходимость в пароизоляционном слое при температуре транспортируемых веществ свыше 12°С определяется расчетом. При отрицательных рабочих температурах среды проектом тепловой изоляции должны предусматриваться тщательное уплотнение всех мест соединений отдельных элементов и герметизации швов при установке сборных теплоизоляционных конструкций.
Для арматуры, фланцевых соединений, компенсаторов, а также в местах измерения и проверки состояния трубопроводов должны предусматриваться съемные теплоизоляционные конструкции. Толщина тепловой изоляции этих элементов должна приниматься равной 0,8 от толщины тепловой изоляции труб.
Для трубопроводов с рабочей температурой выше 250°С и ниже -60°С не допускается применение однослойных теплоизоляционных конструкций из формованных изделий (перлитоцементных; известковокремнеземистых, совелитовых, вулканитовых).
Не допускается применять элементы теплоизоляционных конструкций из сгораемых материалов для трубопроводов групп А и Б, а также трубопроводов группы В при надземной прокладке, внутрицеховых, расположенных в тоннелях и на путях эвакуации эксплуатационного персонала (коридорах, лестничных клетках и др.). Для трубопроводов, транспортирующих активные окислители, не допускается применять тепловую изоляцию с содержанием органических и горючих веществ более 0,45% по массе.
Теплоизоляционные материалы и изделия, содержащие такие составляющие, допускаются к применению на трубопроводах с рабочей температурой выше 100°С при наличии соответствующих обоснований.
Для трубопроводов, подверженных вибрации, не рекомендуется предусматривать порошкообразные теплоизоляционные материалы, минеральную вату и вату из непрерывного стеклянного волокна.
Важное значение в устройстве коммунально-сетевых теплопроводов [2] имеет тепловая изоляция. От качества изоляционной конструкции теплопровода зависят не только тепловые потери, но, что не менее важно, его долговечность. При соответствующем качестве материалов и технологии изготовления тепловая изоляция может одновременно выполнять функции антикоррозионной защиты наружной поверхности стального трубопровода. К таким материалам, в частности, относятся полиуретан и производные на его основе - полимербетон и бион. Выбор теплоизоляционной конструкции, ее размеров зависит от типа теплопровода и располагаемых исходных материалов.
Ежегодные тепловые потери действующих в настоящее время систем теплофикации и централизованного теплоснабжения могут быть оценены в 800 млн ГДж/год, т. е. 8% количества передаваемой теплоты.
Даже с учетом эффекта комбинированной выработки тепловой и электрической энергии расход топлива на покрытие теплпотерь составляет 18 млн т топлива в год в условном исчислении.
Очень важно сохранение теплоизоляционного материала в сухом состоянии. При увлажнении возрастает теплопроводность.
В сухом состоянии минеральная вата (ρ = 350 кг/м3) имеет теплопроводность λ = 0,045 Вт/(м·К); при объемной влажности w = 20% теплопроводность λ 0,14 Вт/(м·К), т.е. в 3 раза больше.
При сооружении теплопроводов в каналах в качестве тепловой изоляции часто применяются изделия из минеральной ваты, защищенные битуминировкой от увлажнения. На наружную поверхность стальной трубы накладывается антикоррозионное покрытие (эмаль, изол и др.). На антикоррозионное покрытие укладываются скорлупы из минеральной ваты, армированные стальной сеткой. Сверху скорлуп укладываются полуцилиндрические асбоцементные футляры, закрепляемые на теплопроводе стальной сеткой, покрываемой сверху асбоцементной штукатуркой.
Для тепловых сетей следует, как правило, применять теплоизоляционные материалы и конструкции, проверенные практикой эксплуатации. Новые материалы и конструкции допускаются к применению при положительных результатах независимых испытаний, проведенных специализированными лабораториями.
Материалы тепловой изоляции и покровного слоя теплопроводов должны отвечать требованиям СНиП 41-03, норм пожарной безопасности и выбираться в зависимости от конкретных условий и способов прокладки.
При совместной подземной прокладке в тоннелях (проходных каналах) теплопроводов с электрическими или слаботочными кабелями, трубопроводами, транспортирующими горючие вещества, не допускается применять тепловую изоляционную конструкцию из горючих материалов. При отдельной прокладке теплопроводов в тоннелях (проходных каналах) применение негорючих материалов обязательно только для покровного слоя тепловой изоляции теплопроводов. При надземной прокладке теплопроводов рекомендуется применять для покровного слоя теплоизоляции негорючие материалы и групп горючести Г1 и Г2. При подземной бесканальной прокладке и в непроходных каналах допускается применять горючие материалы теплоизоляционного и покровного слоев. Тоннель (проходной канал) следует разделять через каждые 200 м на отсеки противопожарными перегородками 1- го типа с противопожарными дверями 2-го типа.
При прокладке теплопроводов в теплоизоляции из горючих материалов следует предусматривать вставки из негорючих материалов длиной не менее 3 м:
- в каждой камере тепловой сети и на вводе в здания;
- при надземной прокладке - через каждые 100 м, при этом для вертикальных участков через каждые 10 м;
- в местах выхода теплопроводов из грунта.
При применении конструкций теплопроводов в теплоизоляции из горючих материалов в негорючей оболочке допускается вставки не делать.
Детали крепления теплопроводов должны выполняться из коррозионностойких материалов или покрываться антикоррозионными покрытиями.
Выбор толщины теплоизоляции следует производить по СНиП 41-03 на заданные параметры с учетом климатологических данных пункта строительства, стоимости теплоизоляционной конструкции и теплоты.
При определении тепловых потерь трубопроводами расчетная температура теплоносителя принимается для подающих теплопроводов водяных тепловых сетей:
- при постоянной температуре сетевой воды и количественном регулировании - максимальная температура теплоносителя;
- при переменной температуре сетевой воды и качественном регулировании - среднегодовая температура теплоносителя 110°С при температурном графике регулирования 180...70°С, 90°С; при 150...70°С, 65°С; при 130...70°С и при 95...70°С, 55°С. Среднегодовая температура для обратных теплопроводов водяных тепловых сетей принимается 50°С.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов. (ПБ 03-585-03). Серия 03. Выпуск 15, 2004. 152 с.
2. Тепловые сети. (СНиП 3.05.03-85), 2005. 28 с.