Тепловая изоляция трубопроводов

 

Важное значение в устройстве тепло­провода 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 роль антикоррозионной защиты наружной поверхности стального трубопровода. К таким материалам, в частности, относятся полиуретан и производные на его основе – полимербетон и бион.

Тепловая изоля­ция устраивается на трубопроводах, арматуре, фланцевых соедине­ниях, компенсаторах и опорах для следующих целей:

уменьшения потерь тепла при его транспортировании, что снижает установленную мощность источника тепла и расход топлива;

уменьшения падения температуры теплоносителя, подаваемого к потребителям, что снижает требуемый расход теплоносителя и по­вышает качество теплоснабжения;

понижения температуры на поверхности теплопровода и воз­духа в местах обслуживания (камерах, каналах), что устраняет-опасность ожогов и облегчает обслуживание теплопроводов.

Основные требования к теплоизоляционным конструкциям заключаются в следующем:

1) низкая теплопроводность как в сухом состоянии, так и в состоянии естественной влажности;

2) малое водопоглощение и небольшая высота капиллярного подъема жидкой влаги;

3) малая коррозионная активность;

4) высокое электрическое сопротивление;

5) щелочная реакция среды (рН > 8,5);

6) достаточная механическая прочность!

Не допускается использовать материалы, подверженные горению и гниению, а также содержащие вещества, способные выделять кислоты, крепкие щелочи, вредные газы и серу.

Наиболее тяжелые условия для работы теплопроводов возникают при подземной канальной и особенно бесканальной прокладке вслед­ствие увлажнения тепловой изоляции грунтовыми и поверхностными водами и наличия в грунте блуждающих токов. В связи с этим к важ­нейшим требованиям к теплоизоляционным материалам относятся малое водопоглощение, высокое электросопротивление, а при беска­нальной прокладке высокая механическая прочность.

В качестве тепловой изоляции в тепловых сетях в настоящее вре­мя применяют в основном изделия из неорганических материалов (минеральной и стеклянной ваты), известково-кремнеземистые, совелитовые, вулканитовые, а также составы, изготовляемые "из ас­беста, бетона, асфальта, битума, цемента, песка или других компо­нентов для бесканальной прокладки: битумоперлит, асфальтоизол, армопенобетон, асфальтокерамзитобетон и др.

В зависимости от вида используемых изделий тепловую изоляцию подразделяют на оберточную (маты, полосы, шнуры, жгуты), штуч­ную (плиты, блоки, кирпичи, цилиндры, полуцилиндры, сегменты, скорлупы), заливочную (монолитную и литую), мастичную и засып­ную.

Оберточные и штучные изделия применяют для всех элементов тепловых сетей и могут быть как съемными — Для оборудования, требующего обслуживания (сальниковые компенсаторы, фланцевые соединения), так и несъемными. Крепят их при помощи бандажей, проволоки, винтов и т. п., выполненных из оцинкованных, кадмиро-ванных или коррозионно-стойких материалов, и покровного слоя. Заливочную и засыпную изоляцию применяют обычно для элементов тепловых сетей, не требующих обслуживания. Мастичную изоляцию допускается использовать для запорной и дренажной арматуры и сальниковых компенсаторов при условии выполнения съемных кон­струкций для патрубков сальниковых компенсаторов и сальников уплотнений арматуры.

Теплоизоляционные конструкции стальных трубопроводов при надземной и подземной канальной прокладке, а также при беска­нальной прокладке в монолитной оболочке состоят обычно из трех основных слоев: противокоррозионного, теплоизоляционного и покровного. Противокоррозионный слой накладывается на наружную ; поверхность стальной трубы и выполняется из обмазочных и оберточ­ных материалов в несколько слоев (изола или бризола на изольной мастике, эпоксидных или органосиликатных эмалей и красок, стекло-эмали и др.). Поверх него укладывается основной теплоизоляцион­ный слой из оберточных, штучных или монолитных изделий. За ним идет покровный слой, защищающий теплоизоляционный слой от воз­действия влаги и воздуха и от механических повреждений. Выпол­няется он при подземной прокладке из двух-трех слоев изола или бризола на изольной мастике, асбестоцементной штукатурки по ме­таллической сетке, лакостеклоткани с различными пропитками, фоль­гоизола, а при надземной прокладке — из листов оцинкованной ста­ли, алюминия, сплавов алюминия, стеклоцемента, стеклорубероида, стеклопластика и т. п.

Канальные теплопроводы. В каналах с воздушным зазором изоля­ционный слой может выполняться в виде подвесной или монолитной конструкции. На рис. 8.25. показан пример выполнения подвесной изоляционной конструкции. Она состоит из трех основных элементов:

а) антикоррозийного защитного слоя 2 в виде наложенных в заводских условиях на стальной трубопровод 1 нескольких слоев эмали или изола, имеющих достаточную механическую прочность и обладающих высоким электросопротивлением и необхо­димой температуростойкостью;

б) теплоизоляционного слоя 3, выпол­ненного из материала с низким коэффици­ентом теплопроводности, например мине­ральной ваты или пеностекла, в виде мягких матов или твердых блоков, укладываемых поверх защитного антикоррозионного слоя;

в) защитного механического покрытия  4 в виде металлической сетки, выполняю­щей роль несущей конструкции для тепло­изоляционного слоя.

Для увеличения долговечности теплопровода несущая конструкция подвесной изоляции (вязальная проволока или металлическая сетка) покрывается сверху оболочкой из некорродирующих материалов или асбоцементной штукатуркой.

Рис. 8.25. Теплопровод в непроходном канале с воздушным зазором

1 – трубопровод; 2 – антикоррозионное покрытие; 3 – теплоизоляционный слой; 4 – защитное механическое покрытие

 

Бесканальные теплопроводы. Они находят оправданное применение в том случае, когда по надежности и долговечности не уступают теплопроводам в непроходных каналах и даже превосходят их, являясь более экономичными по сравнению с последними по начальной стоимости и трудозатратам на сооружение и эксплуатацию.

Требования к изоляционным конструкциям бесканальных теплопроводов такие же, как и к изоляционной конструкции теп­лопроводов в каналах, а именно высокое и устойчивое в эксплуатационных услови­ях тепло–, влаго–, воздухо– и электросопро­тивление.

Бесканальные теплопроводы в монолитных оболочках. Применение  бесканальных теплопроводов в монолитных обо­лочках – один из основных путей индустриализации строительства тепловых сетей. В этих теплопроводах на стальной трубопровод наложена в заводских условиях обо­лочка, совмещающая тепло– и гидроизоля­ционные конструкции. Звенья таких эле­ментов теплопровода длиной до 12 м дос­тавляются с завода на место строительства, где выполняется их укладка в подготовленную траншею, стыковая сварка отдельных звеньев между собой и накладка изоляцион­ных слоев на стыковое соединение. Принципиально теплопроводы с монолитной изоляцией могут применяться не только бесканально, но и в каналах.

Современным требованиям к надежности и долговечности достаточно полно удовлетворяют теплопроводы с монолитной теплоизоляцией из ячеистого полимерного материала типа пенополиуретана с замкнутыми порами и интегральной структурой, выполненной методом формования на стальной трубе в полиэтиленовой оболочке (типа «труба в трубе»).

При этом предварительно теплоизолированные трубопроводы выполняются с оболочкой из полиэтилена высокого давления. Пространство между оболочкой и трубой заполняется жестким пенополиуретаном. В пенополиуретане заложены медные проводники для контроля наличия влаги в теплоизоляции трубопровода.

Благодаря хорошей адгезии периферийных слоев изоляции к поверхности контакта, т.е. к наружной поверхности стальной трубы и внутренней поверхности полиэтиленовой оболочки, существенно повышает­ся долговременная прочность изоляцион­ной конструкции, так как при тепловой де­формации стальной трубопровод переме­щается в грунте совместно с изоляционной конструкцией и не возникает торцевых за­зоров между трубой и изоляцией, через ко­торые влага может проникнуть к поверхно­сти стальной трубы.

Средняя теплопроводность пенополиуретановой теплоизоляции составляет в за­висимости от плотности материала 0,03 – 0,05 Вт/(м ∙ К), что примерно втрое ниже теплопроводности большинства широко при­меняемых теплоизоляционных материалов для тепловых сетей (минеральная вата, армопенобетон, битумоперлит и др.).

Благодаря высокому тепло– и электросопротивлению и низким воздухопроницаем мости и влагопоглощению наружной поли­этиленовой оболочки, создающей дополни­тельную гидроизоляционную защиту, теплогидроизоляционная конструкция за­щищает теплопровод не только от тепловых потерь, но, что не менее важно, и от наруж­ной коррозии. Поэтому при применении этой конструкции изоляции отпадает необходимость в специальной антикоррозийной защите поверхности стального трубопровода.

Использование трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией позволяет снизить потери тепловой энергии в 3-5 раз по сравнению с существующими видами тепловой изоляции (битумперлит, битумкерамзит, пенобетон и др.) и получить годовую экономию около 700,0 Гкал/год в расчете на 1 км.

Строительство тепловых сетей с пенополдиуретановой теплоизоляцией осуществляется в несколько раз быстрее по сравнению с канальными и стоимость в 1,3-2 раза ниже, а срок службы составляет 30 лет при долговечности обычно применяемых конструкций 5-12 лет.

Битумоперлит, битумокерамзит и другие аналогичные изоляционные материалы на битумном вяжущем обладают сущест­венными технологическими преимущества­ми, позволяющими сравнительно просто индустриализировать изготовление моно­литных оболочек на трубопроводах. Но на­ряду с этим указанная технология изготов­ления оболочек нуждается в улучшении для обеспечения равномерной плотности и гомогенности битумоперлитной массы как по периметру трубы, так и по ее длине.

Кроме того, битумоперлитная изоляция, как и многие другие материалы на битум­ном вяжущем, при длительном прогреве при температуре 150°С теряет водостой­кость из–за потери легких фракций, что приводит к снижению антикоррозионной стойкости этих теплопроводов. Для повы­шения антикоррозионной стойкости битумоперлита в процессе изготовления горячей формовочной массы вводят полимерные добавки в портландцемент, что повышает температуростойкость, влагостойкость, прочность и долговечность конструкции.

Бесканальные теплопроводы в засыпных порошках. Эти теплопроводы находят примене­ние главным образом при трубопроводах малого диаметра – до 300 мм.

Преимущество бесканальных теплопроводов в засыпных порошках по сравнению с теплопро­водами с монолитными оболочками заключается в простоте изготовления изоляционного слоя. Для сооружения таких теплопроводов не требу­ется наличия в районе строительства тепловых сетей завода, на который должны предваритель­но поступать стальные трубы для наложения мо­нолитной изоляционной оболочки. Изоляцион­ный засыпной порошок в соответствующей упа­ковке, например в полиэтиленовых мешках, лег­ко транспортируется на большие расстояния железнодорожным или автотранспортом.

В качестве таких порошков применяют самоспекающийся пенобетон, перлитобетон, асфальт или асфальтобетон.

Как известно, в двухтрубных тепловых сетях температурные режимы, а следовательно, и температурные деформации подающего и обратного трубопроводов неоди­наковы. В этих условиях адгезия слоя теплоизоляции к наружной поверхности стальных трубопроводов недопустима. Для за­щиты наружной поверхности стальных трубо­проводов от адгезии с изоляционным массивом они покрываются снаружи слоем антикоррозионного мастичного материала, например асфальтовой мастикой, до заливки жидким пеноцементным раствором.

Литые конструкции теплоизоляции бесканальных трубопроводов. Из литых конструкций бесканальных теплопроводов некоторое применение получили теплопроводы в пенобетонном массиве в качестве материала для сооружения таких теплопроводов может быть использован перлитобетон. Смонтированные в траншеи стальные трубопроводы заливаются жидкой композицией, приготовленной непосредственно на трассе или доставленной в контейнере с производственной базы. После схватывания бетобетонный или перлитобетонный массив засыпается грунтом.

Контрольные вопросы

1. В чем заключаются основные требования к конструкциям современных теплопроводов? Назовите сортамент трубопроводов тепловой сети и типы применяемой арматуры.

 

2. Сравните подземные теплопроводы в проходных каналах, непроходных и бесканальных. Назовите преимущества и недостатки каждого типа прокладки и основные области их целесообразного применения.

 

3. Назовите конструкции современных компенсаторов температурных деформаций трубопроводов тепловых сетей. Как производится расчет и подбор П - образных компенсаторов?

 

4. Охарактеризуйте конструкции опор трубопроводов тепловых сетей. Приведите расчетную формулу для определения результирующего усилия, действующего на неподвижную опору теплопровода.

 

5. Каковы основные особенности и требования к теплоизоляционным конструкциям теплопроводов?

---

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 612; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!