Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  Водоснабжение 

Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Современное состояние и перспективы развития Теплоизоляционные материалы

Современное состояние и перспективы развития
Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования определяет техническую принцип. возможность и экономическую эффективность реализации технологических циклов и широко применяется в энергетике, ЖКХ, химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

 

В энергетике объектами тепловой изоляции являются паровые котлы, паровые и газовые турбины, теплообменники, бакиаккумуляторы горячей воды, дымовые трубы.

 

В промышленности тепловой изоляции подлежат вертикальные и горизонтальные технологические аппараты, насосы, теплообменники, резервуары для хранения воды, нефти и нефтепродуктов. Особенно высокие требования предъявляются к эфф. тепловой изоляции низкотемпературного и криогенного оборудования.

 

Тепловая изоляция обеспечивает принцип. возможность проведения технологических циклов при заданных параметрах, позволяет создать безопасные условия труда на производстве, снижает потери легко испаряющихся нефтепродуктов в резервуарах, дает принцип. возможность хранить сжиженные и природные газы в изотермических хранилищах.

 

Технические требования к теплоизоляционным конструкциям
При монтаже и в цикле эксплуатации теплоизоляционные конструкции подвергаются температурным, влажностным, механическим, в том числе вибрационным, воздействиям, которые определяют перечень предъявляемых к ним требований.

 

К основным требованиям, предъявляемым к теплоизоляционным материалам и конструкциям, относят следующие:

 

теплотехническая эффективность;

 

эксплуатационная надежность и долговечность;

 

пожарная и экологическая безопасность.

 

Основными показателями, характеризующими физикотехнические и эксплуатационные свойства теплоизоляционных материалов, являются: плотность, теплопроводность, температуростойкость, сжимаемость и упругость (для мягких материалов), прочность на сжатие при 10 % деформации (для жестких и полужестких материалов), вибростойкость, формостабильность, горючесть, водостойкость и стойкость к воздействию химически агрессивных сред, содержание органических веществ и биостойкость.

 

Теплотехническая эффективность конструкций промышленной тепловой изоляции определяется в первую очередь коэффициентом теплопроводности теплоизоляционного материала, который определяет требуемую толщину теплоизоляционного слоя, а следовательно, и нагрузки на изолируемый объект, конструктивные и монтажные характеристики конструкции. Расчетные значения коэффициента теплопроводности принимаются с учетом его зависимости от температуры, степени уплотнения теплоизоляционных материалов в конструкции, шовности конструкции, наличия крепежных деталей. При выборе теплоизоляционного материала учитывают: температуростойкость теплоизоляционных материалов, возможную линейную усадку, потери прочности и массы, степень выгорания связующего при нагреве, прочностные и деформационные характеристики изолируемого объекта, допустимые нагрузки на опоры и изолируемые поверхности и другие влияющие факторы.

 

Долговечность теплоизоляционных конструкций зависит от их конструктивных особенностей и условий эксплуатации, включающих месторасположение изолируемого объекта, режим работы оборудования, степень агрессивности окружающей среды, интенсивность механических воздействий. Срок службы теплоизоляционного материала и теплоизоляционной конструкции в целом в значительной степени определяется качеством защитного покрытия.

 

Требования пожарной безопасности определяются нормами технологического проектирования конкретных отраслей промышленности с учетом положений СНиП 41032003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Для таких отраслей промышленности, как газовая, нефтехимическая, химическая, производство минеральных удобрений, ведомственные нормы допускают применение только негорючих и трудногорючих материалов (группы НГ и Г1 при испытаниях по ГОСТ 302449 в составе теплоизоляционных конструкций. При выборе материалов учитываются не только показатели горючести теплоизоляционного слоя и защитного покрытия, но и поведение теплоизоляционной конструкции в условиях пожара в целом. Пожароопасность теплоизоляционных конструкций наряду с другими факторами зависит от температуростойкости защитного покрытия, его механической прочности в условиях огневого воздействия.

 

Санитарногигиенические требования особенно важны при проектировании объектов с технологическими циклами, требующими высокой чистоты, например, в микробиологии, радиоэлектронике, фармацевтической промышленности. В этих условиях применяются материалы или конструкции, не допускающие загрязнения воздуха в помещениях.

 

Современные теплоизоляционные материалы
На на данный моментшний день на российском рынке теплоизоляционных материалов представлена продукция как отечественных, так и зарубежных производителей.

 

Номенклатура отечественных волокнистых теплоизоляционных материалов, предназначенных для тепловой изоляции оборудования, представлена традиционно применяемыми матами минераловатными прошивными безобкладочными или в обкладках из металлической сетки, стеклоткани или крафтбумаги с одной или двух сторон (ГОСТ 2188094, ТУ 36.16.221089, ТУ 34.26.1057995 и др.), изделиями минераловатными с гофрированной структурой для промышленной тепловой изоляции (ТУ 36.16.2289 , плитами теплоизоляционными минераловатными на синтетическом связующем плотностью 50–125 кг/м3 (ГОСТ 95739 , изделиями из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем (ГОСТ 104999 . В небольшом объеме выпускаются изделия из супертонкого стеклянного и базальтового волокна с применением различных связующих и без них (ТУ 2153289810592, ТУ 95.234892, ТУ 576108601138763495 и др.). Лидерами в производстве волокнистых теплоизоляционных материалов для промышленного оборудования и трубопроводов являются заводы ОАО «Термостепс», ЗАО «Минеральная вата» (г. Железнодорожный), Назаровский ЗТИ, ЗАО «СанГобэн Изовер» (г. Егорьевск), ОАО «УРСАЕвразия» (г. Чудово, Серпухов) и др.

 

Продукция зарубежных производителей для изоляции трубопроводов и оборудования представлена широкой номенклатурой волокнистых теплоизоляционных материалов фирм: «Rockwool» (Дания), «СанГобэн Изовер» (Финляндия), «Partek», «Paroc» (Финляндия), «Izomat» (Словакия) (цилиндры, маты и плиты без покрытия или покрытые с одной стороны металлической сеткой, стеклорогожей, алюминиевой фольгой и т. д.).

 

Возрастают объемы применения высокоэффективных теплоизоляционных цилиндров из минерального (ЗАО «Минеральная вата», Назаровский ЗТИ, «Paroc») и стеклянного волокна («СанГобэн Изовер», «УРСА») отечественного и зарубежного производства.

 

Из пенопластов наибольшее применение в конструкциях тепловой изоляции оборудования, преимущественно низкотемпературного, находит пенополиуретан заливочный, напыляемый и в виде плитных продуктов. Его отечественным разработчиком является научноисследовательский институт синтетических смол (г. Владимир), и образовавшиеся на его основе предприятия (ЗАО «Изолан» и др).

 

Для изоляции трубопроводов и оборудования с положительными и отрицательными температурами применяются изделия из вспененного синтетического каучука, поставляемые на отечественный рынок фирмами «Армаселл» и «L’ISOLANTE KFLEX». Материалы производятся в виде изоляционных цилиндров (трубок) или эластичных листовых и плитных продуктов. Материалы из вспененного каучука характеризуются преимущественно закрытой пористостью и температурой применения от 70 до 150 °C.

 

Эффективным материалом для изоляции оборудования и резервуаров является пеностекло «Foamglas» бельгийской фирмы «Pittsburgh Corning» – формованный материал (плиты, сегменты) с закрытыми порами, негорючий, с температурой применения от 260 до 485 °C и высокими прочностными св.

 

Находят применение в промышленности теплоотражающие покрытия «ТермоКоат» и «ТермоШилд», используемые для снижения интенсивности радиационного теплообмена резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов и элементов оборудования с окружающей средой. Следует отметить, что указанные покрытия не заменяют тепловую изоляцию, а используются в качестве дополнительного элемента в теплоизоляционных конструкциях для повышения их теплоотражающих характеристик.

 

При канальной прокладке трубопроводов тепловых сетей используют преимущественно теплоизоляционные маты, мягкие плиты и высокоэффективные цилиндры из минеральной ваты и стеклянного волокна.

 

Для трубопроводов тепловых сетей подземной бесканальной прокладки применяют преимущественно предварительно изолированные в заводских условиях трубы с гидроизоляционным покрытием, исключающим принцип. возможность увлажнения изоляции в цикле эксплуатации. В качестве основного теплоизоляционного слоя в конструкциях теплоизолированных трубопроводов бесканальной прокладки (СНиП 41022003 «Тепловые сети» и СНиП 41032003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов») рекомендованы к применению армопенобетон, пенополиуретан и пенополимерминерал.

 

На на данный моментшний день в некоторых регионах есть тенденция к массовому переходу на применение труб с ППУизоляцией, основанная на практике стран Европы (Бельгии, Дании и др.). К преимуществам теплопроводов с ППУизоляцией относят низкий k теплопроводности пенополиуретана (0,032–0,035 Вт/(м• °C)), технологичность при изготовлении и при монтаже теплопроводов, долговечность при соблюдении требований монтажа и эксплуатации. но при использовании труб с ППУизоляцией следует учитывать, что допустимая температура применения пенополиуретана составляет 130 °C. Повышение температуростойкости теплоизоляционных конструкций с применением пенополиуретана может достигаться путем использования двухслойной изоляции с термостойким внутренним слоем из минеральной ваты или стеклянного волокна и наружным слоем из пенополиуретана.

 

Представляется, что наряду с внедрением труб с ППУизоляцией следует расширять производство и применение труб с изоляцией из современного армопенобетона и пенополимерминерала.

 

Армопенобетон характеризуется низкой плотностью (200–250 кг/м3) и теплопроводностью (0,05 Вт/(м• °C) ) при высокой прочности на сжатие (не менее 0,7 МПа). К преимуществам армопенобетона относятся его негорючесть, высокая температура применения (до 300 °C), отсутствие коррозионного воздействия на стальные трубы, паропроницаемость гидгозащитного покрытия и, как следствие, долговечность. Опыт его применения в тепловых сетях СевероЗападного региона имеет положительные результаты.

 

Пенополимерминерал (полимербетон) разработан институтом ВНИПИЭнергопром и более 20 лет применяется в конструкциях тепловой изоляции трубопроводов диаметром до 500 мм. Характеризуется интегральной структурой, совмещающей функции теплоизоляционного слоя и гидроизоляционного покрытия. Имеет температуру применения до 150 °C, теплопроводность при 25 °C – 0,047 Вт/(м•°C), при испытаниях на горючесть по ГОСТ 3024494 относится к группе Г1.

 

Технические решения промышленной тепловой изоляции многообразны как по видам применяемых материалов, так и по конструкциям.

 

Так для тепловой изоляции вертикальных и горизонтальных технологических аппаратов и теплообменников применяются конструкции на основе волокнистых теплоизоляционных материалов с применением приварных штырей или проволочного каркаса.

 

Для горизонтальных аппаратов (емкостей, теплообменников и др.) преимущественно предусматривается крепление теплоизоляционного слоя на проволочном каркасе.

 

Нормативная база промышленной тепловой изоляции
Изменившиеся экономические условия потребовали пересмотра действующей нормативной базы промышленной тепловой изоляции.

 

В ноябре 2003 года Госстроем РФ введен в действие разработанный институтом «Теплопроект» СНиП 41032003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» (взамен СНиП 2.04.148 . базовой целью разработки данного СНиП являлось приведение его в соответствие с современными требованиями к энергоэффективности и эксплуатационной надежности теплоизоляционных конструкций оборудования и трубопроводов в промышленности и ЖКХ.

 

СНиП 41032003 разработан с учетом современных тенденций в проектировании промышленной тепловой изоляции, современной номенклатуры и стоимости применяемых теплоизоляционных и защитнопокровных материалов и базовых цен на тепловую энергию. Документ содержит требования к теплоизоляционным конструкциям, изделиям и материалам, рекомендации по проектированию теплоизоляционных конструкций, новые нормы плотности теплового потока с изолируемых поверхностей оборудования и трубопроводов при их расположении в помещении и на открытом воздухе, и при подземной канальной и бесканальной прокладке трубопроводов.

 

Методы расчета тепловой изоляции, номенклатура и расчетные характеристики рекомендуемых к применению теплоизоляционных, покровных и вспомогательных материалов приведены в действующем СП 411032000 «Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов». Следует указать, что данный свод правил подлежит переработке в 2005–2006 годах, т. к. приведенные в приложении Б к этому документу толщины тепловой изоляции оборудования и трубопроводов рассчитаны по нормам плотности теплового потока, приведенным в отмененном СНиП 2.04.1488 с изменением № 1.

 

В июле 2003 года вступил в действие Федеральный закон РФ «О техническом регулировании» № 184ФЗ. По новому закону в качестве «обязательных» могут устанавливаться только нормы, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья людей и окружающей среды, и защиту имущества граждан и организаций. Согласно принятому закону многие действующие СНиП переходят из разряда «обязательных» нормативных документов в разряд «рекомендательных». При этом, очевидно, сохраняется необходимость установления обязательных норм по таким важным вопросам, как эксплуатационная надежность и долговечность промышленных предприятий, зданий, сооружений, объектов ЖКХ, энергосбережение и др.

 

Тепловая изоляция прямо и косвенно обеспечивает надежность и безопасность эксплуатации оборудования и трубопроводов в промышленности и ЖКХ, обеспечивает условия жизнедеятельности и требования энергосбережения в промышленности и строительном секторе экономики.

 

Тепловая изоляция применяется практически во всех отраслях промышленности, обеспечивая технологические требования, экслуатационную надежность и безаварийную работу объектов, многие из которых относятся к категории взрывопожароопасных или представляющих опасность для здоровья людей и окружающей среды.

 

СНиП 41032003 включает требования, многие из которых не могут быть отнесены к разряду «рекомендуемых». Это касается, например, допустимой по требованиям безопасности температуры на поверхности изолированного оборудования и трубопроводов, предельной температуры применения и горючести теплоизоляционных материалов, эфф. пароизоляции низкотемпературного и криогенного оборудования. Во множественных случаях тепловая изоляция обеспечивает принципиальную принцип. возможность функционирования того или иного вида оборудования в энергетике, промышленности и ЖКХ. Во всех сферах применения тепловая изоляция помимо технологических требований обеспечивает требования энергосбережения. С учетом вышеизложенного представляется, что обязательные нормативные требования СНиП 41032003 должны действовать в течение семи лет до принятия технического регламента, предусмотренного законом «О техническом регулировании».

 

Госстроем РФ одновременно со СНиП 41032003 введен в действие СНиП 41022003 «Тепловые сети», разработанный ОАО «ВНИПИЭнергопром» при участии ОАО «Теплопроект» (раздел «Тепловая изоляция»). В разделе «Тепловая изоляция» изложены основные требования к материалам и конструкциям тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей надземной, подземной канальной и бесканальной прокладок. Нормы плотности теплового потока для трубопроводов тепловых сетей приведены в СНиП 41032003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

 

Дальнейшее развитие нормативной базы для тепловой изоляции связано с разработкой «Свода правил по тепловой изоляции оборудования и трубопроводов» и разработкой территориальных норм проектирования тепловой изоляции (ТСН) для регионов России.

 

Испытания теплоизоляционных материалов
Испытания физикотехнических свойств теплоизоляционных материалов проводятся по методикам ГОСТ 1717794 «Материалы строительные теплоизоляционные. Методы испытаний». Коэффициенты теплопроводности теплоизоляционных материалов определяются по ГОСТ 707699 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме» и ГОСТ 3025694 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом». Указанные нормативные документы по методам испытания теплоизоляционных материалов требуют дополнения и корректировки. На на данный моментшний день в России отсутствуют утвержденные в установленном порядке методики определения следующих весьма важных характеристик теплоизоляционных материалов.

 

Методика определения предельной минимальной температуры применения теплоизоляционных материалов. Этот показатель является особенно актуальным для вспененных полимеров, используемых для изоляции трубопроводов и оборудования, расположенных на открытом воздухе и в конструкциях низкотемпературной изоляции. При низких температурах может происходить их охрупчивание и разрушение при механических воздействиях.

 

Методика определения предельной максимальной температуры применения теплоизоляционных материалов. Под предельной максимальной температурой применения теплоизоляционного материала понимают температуру, при которой в материале появляются неупругие деформации под воздействием фиксированной сжимающей нагрузки. В отечественной практике при испытаниях образцы материала нагреваются в печи по всему объему, в зарубежной практике принят односторонний нагрев образцов.

 

Методика определения коэффициента теплопроводности и термического сопротивления теплоизоляционных цилиндров из минерального и стеклянного волокна, пенопластов и др. В зарубежной практике термическое сопротивление трубной теплоизоляции определяется по стандарту ISO 8497:199 Представляется, что в рамках проводимой Госстроем РФ политики гармонизации отечественной нормативной базы в области строительства с европейскими стандартами целесообразно ввести этот стандарт на территории РФ.

 

Методика определения коэффициента теплопроводности при температуре более 200 °C. ГОСТ 707699 распространяется на испытания материалов при средней температуре образца от 40 до 200 °C. ГОСТ 3025694 распространяется на испытания материалов при средней температуре образца от 180 до 300 °C, но он не применим для испытания материалов с анизотропными св, к числу которых относятся изделия из минеральной ваты и стекловолокна.

 

Методика определения водопоглощения теплоизоляционных материалов при частичном и полном погружении определяется ГОСТ 1717794 и предусматривает выдержку образцов в воде в течение 24 часов. Вместе с тем некоторые производители включают в технические условия методику определения водопоглощения по британскому стандарту BS 2972, которая предусматривает выдержку образцов в воде в течение двух часов. Очевидно, что результаты испытаний по указанным методикам получаются существенно различными, что препятствует объективной сравнительной оценке материалов по этому показателю. Представляется целесообразным включить эту методику в ГОСТ 1717794 в качестве экспрессметодики определения водопоглощения волокнистых теплоизоляционных материалов.

 

В связи с появлением на рынке сверхлегких теплоизоляционных материалов плотностью до 10–15 кг/м3 требуют уточнения и корректировки, предусмотренные ГОСТ 1717794 методики определения толщины, плотности, сжимаемости и упругости этих материалов. Принятая в ГОСТ начальная нагрузка 0,5 кПа при определении этих показателей для указанных материалов является завышенной, т. к. не соответствует нагрузкам, которые испытывает материал в реальных условиях эксплуатации. В зарубежных стандартах начальная нагрузка при определении этих показателей дифференцирована в зависимости от плотности материала и имеет значения 0,05 и 0,1 кПа.

 

Разработка, корректировка и введение в действие этих документов позволят принимать более обоснованные решения по применению теплоизоляционных материалов в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Эти методики должныбыть либо разработаны в возможно короткие сроки, либо на территории РФ следует ввести международные или европейские стандарты на эти виды испытаний (по цилиндрам – ISO 8497:199 .

 

Задачи в области развития промышленной тепловой изоляции
Внедрение в практику проектирования и строительства новых эффективных теплоизоляционных материалов и конструктивных технических решений, обеспечивающих снижение тепловых потерь в промышленности и строительстве

 

В конструкциях промышленной тепловой изоляции необходимо расширять применение современных высокоэффективных теплоизоляционных продуктов из минерального и стеклянного волокна отечественного и импортного производства. Сравнительно высокая стоимость, например, теплоизоляционных цилиндров из стекловолокна и минеральной ваты компенсируется их более высокой теплотехнической эффективностью, эксплуатационной надежностью и долговечностью.

 

Проведение исследований и разработка методик для определения долговечности теплоизоляционных материалов и конструкций

 

Вопрос соответствия долговечности теплоизоляционных материалов расчетному сроку службы зданий является на на данный моментшний день весьма актуальным в связи с введением повышенных требований к теплозащите зданий.

 

Работы по исследованию долговечности минераловатных материалов в различных условиях эксплуатации проводились в разные годы в институтах «Теплопроект», ВНИИТеплоизоляция (г. Вильнюс), МИСИ, ВНИИСТРОМ и др. но вопросы достоверного определения или прогнозирования долговечности применяемых теплоизоляционных материалов в различных условиях эксплуатации до настоящего времени остаются проблематичными, т. к. фактически отсутствуют утвержденные методики определения и официальные документы, нормирующие значение этого показателя.

 

Долговечность теплоизоляционных материалов в ограждающих конструкциях зданий или в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов должна определяться в зависимости от вида конструкций и условий эксплуатации на основании долговременных наблюдений и обследований эксплуатируемых конструкций.

 

Совершенствование нормативной базы в области промышленной и строительной тепловой изоляции

 

Ускорение разработки предусмотренных законом «О техническом регулировании» технических регламентов и национальных стандартов в области тепловой изоляции и теплоизоляционных материалов.

 

Гармонизация с международными стандартами. В связи с расширением номенклатуры современных теплоизоляционных материалов и перспективой продвижения отечественной продукции на зарубежные рынки актуальным является приведение отечественной нормативной базы в области теплоизоляционных материалов в соответствие с международными (ISO) и европейскими (EN) стандартами. Выработка общих требований и проведение испытаний материалов по идентичным методикам будет способствовать более эффективному их использованию как в России, так и за рубежом.

 

Разработка нормативного документа (Свода правил), регламентирующего правила выбора и применения современных теплоизоляционных материалов в энергетике, промышленности, строительстве и ЖКХ

 

Разработка территориальных строительных норм (ТСН) по тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов

 

Внедрение в практику проектирования тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, дифференцированных по регионам территориальных нормативов, учитывающих фактические цены на тепловую энергию и теплоизоляционные материалы, применение высококачественных теплоизоляционных и защитнопокровных материалов и энергоэффективных конструкций направлено на экономию топливноэнергетических ресурсов в промышленности и ЖКХ и является реальным, быстро окупающимся мероприятием по реализации программы энергосбережения в РФ.

 

Организация систематического технического контроля за выполнением требований нормативной документации в области тепловой изоляции в промышленности и строительстве

 

Расширение номенклатуры применяемых теплоизоляционных материалов и увеличение количества проектных, строительных и монтажных организаций, выполняющих теплоизоляционные работы, требуют организации контроля эфф. принимаемых технических решений и качества выполняемых работ. Следует направить усилия заинтересованных организаций и служб на проведения мониторинга объектов в части их тепловой изоляции. Представляется необходимой организация натурных наблюдений, сбор, анализ и обобщение информации об эксплуатационных свойствах новых теплоизоляционных материалов, используемых в конструкциях промышленной тепловой изоляции и в строительстве.

 

Повышение энергоэффективности изолируемых объектов, совершенствование нормативной базы, методов, средств расчета и проектирования тепловой изоляции, расширение номенклатуры и повышение качества применяемых теплоизоляционных и покровных материалов направлены на решение проблемы энергосбережения и экономичности топливноэнергетических ресурсов в энергетике, промышленности и ЖКХ России.

 



Твердотопливные и универсальные ,многотопливные, котлы Отопление и горячее водоснабжение. Водяное напольное отопление Отопление и горячее водоснабжение. Противопожарные системы Инженерные системы зданий. Обеспечение качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения Электроснабжение.

На главную  Водоснабжение 





0.0095
 
Яндекс.Метрика