Главная >  Документация 

 

Образование накипи хорошо известно, что жесткость циркуляционной воды является причиной образования накипи в котлах, теплообменниках и трубопроводах. накипь значительным образом усложняет работу котел. Преобладающим способом прокладки тепловых сетей в Российской Федерации является прокладка в непроходных каналах с минераловатной теплоизоляцией (80%). Бесканальная прокладка, выполняемая из конструкций заводского изготовления с использованием изоляции из армопенобетона и битумосодержащих масс (битумоперлит, битумовермикулит, битумокерамзит), составляет 10% общей протяженности тепловых сетей.

 

Из-за увлажнения применяемых материалов в процессе эксплуатации теплозащитные свойства теплоизоляционных конструкций резко снижаются, что приводит к потерям тепла, в 2-3 раза превышающим нормативные.

 

Общие потери тепла в системах централизованного теплоснабжения составляют около 20% от отпускаемого тепла (78 млн т условного топлива в год), что в 2 раза превышает аналогичный показатель передовых стран Западной Европы.

 

Системы централизованного теплоснабжения в Российской Федерации обеспечивают в настоящее время теплопотребление в объеме 2171 млн Гкал в год, что примерно соответствует годовому теплопотреблению всех стран Западной Европы и почти в 10 раз пре­вышает теплопотребление, обеспечиваемое системами централизованного теплоснабжения в этих странах. Являясь пионером в области централизованного теплоснабжения и обладая самой крупной в мире системой тепловых сетей, Россия существенно отстала от передовых зарубежных стран в техническом уровне — в использовании современных материалов и технологий при прокладке теплопроводов.

 

Около 90% экономии топлива, полученной за счет комбинированных методов выработки тепла, «теряется» в тепловых сетях. Долговечность тепловых сетей в 1,5-2 раза ниже, чем за рубежом, и не превышает 12-15 лет. Не лучше обстоят дела в системе горячего водоснабжения.

 

Объемы планового ремонта и реконструкции тепловых сетей по Российской Федерации составляют в настоящее время 10-15% от общей потребности, но из-за экономических проблем фактически выполняется не более 4-6%.

 

Наиболее эффективным решением поставленных выше проблем является широкое внедрение в практику строительства тепловых сетей трубопроводов с пенополиуретановой теплоизоляцией типа «труба в трубе».

 

Эта идея не нова. В газете «Вечерняя Москва» от 10 декабря 1963 г. сообщалось, что институтом «Мосинжпроект» были проведены опытные работы по использованию полиэтиленовых труб и вспененных полимерных материалов для изоляции подземных тепловых сетей. Однако в те годы это направление не получило широкого распространения.

 

Учитывая расширяющееся применение в России предварительно изолированных труб в системах централизованного теплоснабжения и большой интерес, проявляемый к этой проблеме специалистами проектных, строительных и эксплуатационных организаций, в настоящей статье рассмотрены основные положения новой технологии.

 

Применяемые теплоизоляционные материалы должны обладать высокими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности материала не должен превышать 0,06 Вт/(м.°С)) долговечностью (стойкостью к действию воды, химической и биологической агрессии), морозостойкостью, механической прочностью и экологической безопасностью, т.е. быть безопасными для жизни и здоровья людей и окружающей природной среды. Пенополиуретан наиболее полно отвечает этим требованиям.

 

Пенополиуретановая теплоизоляция обычно наносится на трубы в заводских условиях, а места стыков теплоизолируются на месте строительства, после сварки и испытания трубопровода. Схема трубы с теплоизоляцией из пенополиуретана и защитной оболочкой из полиэтиленовой трубы приведена на рис. 1.

 

Рис. 1. Конструкция теплоизолированной трубы 1-центрирующая опора,2-изоляция из пенополиуретана, 3-труба-оболочка из полиэтилена, 4- стальная труба, 5-проводники индикаторы системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением теплоизоляции.

 

Например, в Западной Европе такие конструкции успешно применяются с середины 60-х годов и нормализованы Европейским стандартом EN 253:1994, а также EN 448, EN 488 и EN 489. Они обеспечивают следующие преимущества перед существующими конструкциями:

 

· повышение долговечности (ресурс трубопроводов) в 2-3 раза;

 

· снижение тепловых потерь в 2-3 раза;

 

· снижение эксплуатационных расходов в 9 раза (удельная повреждаемость снижается в 10 раз);

 

· снижение капитальных затрат в строительстве в 1,3 раза;

 

· наличие системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением теплоизоляции.

 

Предварительно изолированные трубы успешно используются для строительства:

 

· сетей теплоснабжения;

 

· систем горячего водоснабжения;

 

· технологических трубопроводов;

 

· нефтепр оводов.

 

Сами трубы изготавливаются из различных материалов в зависимости от условий эксплуатации. В настоящее время для строительства теплотрасс наиболее широко используются стальные трубы, основные физико-химические показатели которых приведены в табл.1.

 

Таблица 1. Основные физико-механические показатели стали трубопроводов

 

Показатель

 

Значение

 

показателя

 

Механические свойства :

 

7800

 

q Плотность, кг/м3

 

q Предел текучести, Н/мм2

 

>230

 

q Модуль упругости, Н/мм2

 

2,08.103

 

q Прочность на растяжение, Н/мм2

 

>350

 

q Максимальное напряжение в трубопроводах при оптимальном проекте теплотрассы, Н/мм2

 

150

 

Тепловые свойства:

 

1,2 105

 

q Коэффициент линейного теплового расширения, 1/°С

 

q Удельная теплоемкость, кДж/(кг • °С)

 

q

 

0,48

 

q Коэффициент теплопроводности, Вт/(м °С)

 

76

 

Для изготовления изолированных труб используют стальные трубы наружными диаметрами 57 – 1020 мм, длиной до 12 м, соответствующие ГОСТ 550, ГОСТ 8731, ГОСТ 8733, ГОСТ 10705, ГОСТ 20295, требованиям действующих нормативных документов на тепловые сети и «Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды».

 

Стальные отводы, тройники, переходы и другие детали должны соответствовать требованиям ГОСТ 17375, ГОСТ 17376 и ГОСТ 17378.

 

Чтобы избежать коррозии труб, необходимо использовать обработанную воду. Обработка воды зависит от местных условий, но рекомендуется соблюдать следующие требования:

 

· рН=9,5-10;

 

· отсутствие свободного кислорода;

 

· общее содержание солей не более 3000 мг/л.

 

Стандартная длина труб 6,0-12,0 м, но технология позволяет наносить теплоизоляцию на трубы любой длины и изготовленные из других материалов (см., например, журнал «Трубопроводы и экология» 1997, №1, с. 5 о трубах из полипропилена PPR с теплоизоляцией для горячего водоснабжения).

 

В России предварительно изолированные стальные трубы с теплоизоляцией из пенополиуретана и полиэтиленовой гидроизолирующей оболочкой применяются с 1993 г. Выпуск их организован на нескольких предприятиях (ЗАО «МосФлоулайн», Москва; АОЗТ «Корпорация ТВЭЛ»,. Санкт-Петербург; ОАО НПО «Стройполимер», Москва; ЗАО «Теплоизолстрой», Мытищи; 000 Завод теплоизолированных труб «Александра», Нижний Новгород; ЗАО «Сибпромкомплект», Тюмень и др.), объединенных в Ассоциацию производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией.

 

Технические требования к изолированным трубам и деталям трубопровода нормализованы в ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке», введенном в действие с 1 июля 2001 г. постановлением Госстроя России от 12.03.2001 №19.

 

Стандарт на трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке составлен с учетом следующих европейских стандартов, разработанных Европейским Комитетом по Стандартизации ( CEN ):

 

EN 253-1994. Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения – Система трубопроводов, состоящая из стального магистрального трубопровода с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочки из полиэтилена;

 

EN 448-1994. Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения – Сборная арматура из стальных разводящих труб с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочкой из полиэтилена.

 

В новом стандарте, объединившем технические условия российских производителей, значения показателей, касающиеся кажущейся плотности, прочности при сжатии при 10% деформации, теплопроводности, водопоглощения, объемной доли закрытых пор соответствуют указанным в европейских нормах. Кроме того, требования к пенополиуретану с точки зрения требований безопасности и охраны окружающей среды также соответствуют требованиям европейских норм: класс опасности, категория взрывоопасное™ производства, группа горючести пенополиуретана, требования по утилизации отходов, образующихся при производстве труб, их вывозу и захоронению.

 

Стандарт распространяется на стальные трубы и фасонные изделия с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке (далее – изолированные трубы и изделия), предназначенные для подземной бесканальной прокладки тепловых сетей с расчетными параметрами теплоносителя: рабочим давлением до 1,6 МПа и температурой до 130 °С (допускается кратковременное повышение температуры до 150 °С).

 

С целью обеспечения максимальной эффективности (стоимость изоляции/тепловые потери) устанавливается определенная толщина тепловой изоляции из пенополиуретана для различных климатических поясов. Поэтому трубы и фасонные изделия могут быть двух типов по толщине изоляции: тип 1 – стандартный, тип 2 – усиленный. Размеры изолированных труб показаны в табл. 2, конструкция – на рис. 1.

 

Таблица 2. Размеры теплоизолированных труб, мм.

 

Наружный

 

диаметр стальных труб, d

 

Наружный диаметр изоляции по полиэтиленовой оболочке

 

Толщина

 

слоя пенополи-уретана, S

 

Наружный диаметр изоляции по полиэтиленовой оболочке

 

Толщина

 

слоя пенополи-уретана, S

 

номинальный,

 

D

 

предельное отклонение

 

(+)

 

номинальный, D

 

предельное отклонение (+)

 

Тип 1

 

Тип 2

 

57

 

125

 

3,7

 

31,5

 

140

 

4,1

 

38,5

 

76

 

140

 

4,1

 

29,0

 

160

 

4,7

 

39,0

 

89

 

160

 

4,7

 

32,5

 

180

 

5,4

 

42,5

 

108

 

180

 

5,4

 

33,0

 

200

 

5,9

 

43,0

 

133

 

225

 

6,6

 

42,5

 

250

 

7,4

 

54,5

 

159

 

250

 

7,4

 

41,5

 

280

 

8,3

 

55,5

 

219

 

315

 

9,8

 

42,0

 

355

 

10,4

 

62,0

 

273

 

400

 

11,7

 

57,0

 

450

 

13,2

 

81,5

 

325

 

450

 

13,2

 

55,5

 

500

 

14,6

 

79,5

 

426

 

560

 

16,3

 

58,2

 

630

 

16,3

 

92,5

 

530

 

710

 

20,4

 

78,9

 

-

 

-

 

-

 

630

 

800

 

23,4

 

72,5

 

-

 

-

 

-

 

720

 

900

 

26,3

 

76,0

 

-

 

-

 

-

 

820

 

1000

 

29,2

 

72,4

 

1100

 

32,1

 

122,5

 

920

 

1100

 

32,1

 

74,4

 

1200

 

35,1

 

120,5

 

1020

 

1200

 

35,1

 

70,4

 

-

 

-

 

-

 

Примечание: Предельное отклонение учитывает возможность увеличения наружного диаметра полиэтиленовой оболочки после заливки пенополиуретана до 2% от номинального диаметра.

 

Защитные кожухи обычно изготавливаются в виде тонкостенных труб (оболочек) из полиэтилена высокой плотности. Они предназначены для трубопроводов непосредственно расположенных в земле, обеспечивая их водонепроницаемость и механическую защиту (табл. 3). Для трубопроводов, расположенных над поверхностью земли, применяют защитную оболочку из оцинкованной стали с толщиной цинкового покрытия не менее 70 мкм.

 

Таблица 3. Размеры полиэтиленовых труб-оболочек, мм.

 

Наружный диаметр D

 

Толщина стенки

 

Номинальный

 

предельное

 

отклонение(+)

 

номинальная

 

предельное

 

отклонение(+)

 

125

 

1,2

 

2,5

 

0,5

 

140

 

1,3

 

3,0

 

0,5

 

106

 

1,5

 

3,0

 

0,5

 

180

 

1,7

 

3,0

 

0,5

 

200

 

1,8

 

3,2

 

0,5

 

225

 

2,1

 

3,5

 

0,6

 

250

 

2,3

 

3.9

 

0,7

 

280

 

2,6

 

4,4

 

0,7

 

315

 

2,9

 

4,9

 

0,7

 

355

 

3,2

 

5,6

 

0,8

 

400

 

3,6

 

6,3

 

0,8

 

450

 

4,1

 

7,0

 

0,9

 

500

 

4,5

 

7,8

 

1,0

 

560

 

5,0

 

8,8

 

1,1

 

630

 

5,7

 

9,8

 

1,2

 

710

 

6,4

 

11,1

 

1,3

 

800

 

7,2

 

12,5

 

2,5

 

900

 

8,1

 

14,0

 

2,9

 

1000

 

9,0

 

15,6

 

3,2

 

1100

 

9,9

 

17,6

 

3,5

 

1200

 

10,8

 

19,6

 

3,8

 

Размеры фасонных изделий (кроме диаметров стальной трубы и полиэтиленовой трубы-оболочки) являются рекомендуемыми и определяются проектным решением. Проектные решения обычно базируются на рекомендациях заводов-изготовителей. Например, НПО «Стройполимер» сопровождает свою продукцию руководством по проектированию и строительству «Стальные трубопроводы с заводской теплоизоляцией».

 

Толщину стенки трубы и фасонных деталей определяют расчетом и округляют ее до рекомендуемых толщин, которые приведены в приложении к стандарту.

 

Изоляция соединительных деталей трубопровода (отводов, тройников) производится раскроем полиэтиленовой оболочки с последующей их контактной или экструзионной сваркой.

 

Для изготовления гидроизолирующих труб-оболочек используется полиэтилен высокой плотности марок 273-79, 273-80 и 273-81, классифицируемый как ПЭ 63. Европейские фирмы также используют полиэтилен ПЭ 80, имеющий более высокие показатели по минимальной длительной прочности и стойкости к распространению трещин. Основные характеристики труб-оболочек из полиэтилена приведены в табл. 4.

 

Таблица 4. Основные характеристики гидроизолирующих труб-оболочек из полиэтилена

 

Показатель

 

Значение

 

показателя

 

Предел текучести при растяжении, МПа, не менее

 

19

 

Относительное удлинение при разрыве, %, не менее

 

350

 

Изменение длины труб-оболочек после прогрева при 110 °С, %, не более

 

3

 

Стойкость при температуре 80 °С и постоянном внутреннем давлении

 

(при начальном напряжении в стенке трубы 3,2 МПа), ч, не менее

 

1000

 

Плотность, г/см3

 

0,94-0,96

 

Коэффициент теплового линейного расширения 1/(10- 4 • °С)

 

2

 

Показатель текучести расплава полиэтилена, г/10 мин.

 

0,3-0,5

 

Теплопроводность, Вт/(м °С)

 

>0,42

 

Применяемый для тепловой изоляции жесткий полиуретановый пенопласт изготавливается из высокомолекулярного спирта – полиола и изоцианата. Пенопласт представляет собой однородную массу, имеющую среднюю величину пор 0,5 мм и обладает физико-механическими характеристиками, приведенными в табл. 5.

 

Таблица 5. Свойства жесткого пенополиуретана в теплоизоляционной конструкции

 

Показатель

 

Значение показателя

 

Плотность тепловой изоляции, кг/м3, не менее

 

60

 

Прочность при сжатии при 10% деформации в радиальном направлении, МПа, не менее

 

0,3

 

Объемная доля закрытых пор, %, не менее

 

88

 

Водопоглощение при кипячении в течение 90 мин, % по объему, не более

 

10

 

Теплопроводность при средней температуре 50 С, Вт/(м2- °С), не более

 

0,033

 

Тепловую изоляцию наносят на всю длину стальных труб и фасонных изделий за исключением концевых участков, равных 150 мм при диаметре труб до 219 мм, и 210 мм при диаметре 273 мм и более.

 

Срок службы тепловой изоляции труб и фасонных изделий должен составлять не менее 25 лет. Пенополиуретан не оказывает вредного влияния на окружающую среду и обеспечивает высококачественную эксплуатацию изоляции при температурах до 130 °С.

 

Изолирование участков труб со сварными стыками или ремонт изоляции может производиться по одной из указанных схем:

 

1. Установка изолирующих накладок (скорлупы) из жесткого пенополиуретана с дальнейшим нанесением гидроизолирующего материала.

 

2. Установка полиэтиленовых муфт с заливкой в полость муфты пенополиуретана.

 

Для гидроизоляции стыков широкое применение получили термоусаживающиеся полиэтиленовые оболочки, отличающиеся низкой стоимостью и простотой монтажа.

 

Для изоляции стыков теплоизолированных труб с защитной оболочкой из оцинкованной стали применяются специальные стальные муфты. Они используются на прямых участках трубопровода, на отводах и ответвлениях для труб с диаметрами внешней оболочки 63-450 мм, а также при горячей врезке, когда ответвление устанавливается без отключения подачи тепла.

 

Технология установки муфт проста и при этом используется минимум инструментов. Стык состоит из двух частей, которые скрепляются с помощью специальных конусов или винтов. Герметик, расположенный между внешней оболочкой трубы и муфтой, делает стык влагонепроницаемым. Теплоизоляция производится с помощью пенопакетов, которые просты в обращении и дают при заливке точную дозировку и однородность пенополиуретана по всему объему.

 

Для изоляции и ремонта стыков труб диаметрами 90-1300 мм используются бандажные муфты из полиэтилена с закладной электроспиралью. Бандажные муфты выпускаются трех типов и отличаются способом фиксации на внешней оболочке в процессе сварки.

 

Маленькие бандажные муфты применяются для труб с диаметрами внешней оболочки 90-200 мм. Бандажные муфты средних размеров применяются для диаметров 225-800 мм. Для внешней оболочки диаметрами 800-1200 мм используются бандажные муфты, состоящие из двух частей. Все муфты поставляются со всеми необходимыми компонентами. Во время сварки муфты малых размеров прижимаются к полиэтиленовой оболочке трубы с помощью механических зажимов, а муфты средних и больших размеров – с помощью пневматических. Во всех случаях процесс сварки производится автоматически и контролируется с помощью специального сварочного компьютера.

 

Бандажные муфты отвечают самым высоким требованиям прочности и надежности. В 1993 г. была протестирована труба центрального отопления длиной 2,5 м, диаметром 200 мм. Стык с бандажной муфтой успешно прошел испытания, включающие в себя 1000 осевых колебаний в ящике с песком и 600 ч в емкости с водой при повышенном давлении. Этот тест соответствует 30 годам эксплуатации. В настоящее время в мировой практике установлено более 350 000 бандажных муфт. Специальные инструменты и сварка, контролируемая компьютером, гарантируют быструю и надежную установку изоляции стыков. Необходимое для сварки оборудование установлено на автомобильных прицепах и включает генератор, компрессор и компьютеризованный сварочный агрегат.

 

Описанная система тепловых сетей с полимерной теплоизоляцией предназначена для непосредственной прокладки в грунте. Система является «связанной», т.е. стальная труба, теплоизоляция и внешняя оболочка прочно связаны между собой. Изоляция стыков производится с использованием соединительных деталей, обеспечивающих 100%-ную герметичность.

 

Такие системы удовлетворяют всем требованиям СНиП по проектированию и строительству тепловых сетей. Для обеспечения оптимальной адгезии между стальной трубой и пеноизоляцией все стальные трубы предварительно подвергаются пескоструйной обработке. Внешняя оболочка изготовлена из полиэтилена высокой плотности, а ее внут­ренняя поверхность обрабатывается коронным разрядом для получения оптимальной адгезии между полиэтиленом и пеноизоляцией.

 

Каков предположительный срок службы предварительно изолированных трубопроводов? Этот вопрос является существенным для всех предприятий централизованного теплоснабжения (ЦТ).

 

В статье «Испытания по определению срока службы предварительно изолированных труб в системах централизованного теплоснабжения», опубликованной в журнале «Трубопроводы и экология», 2000, №1, рассмотрены результаты исследований и наблюдений, проведенных в Дании на сети магистральных трубопроводов, включающей подающий и обратный трубопроводы длиной 100 км диаметрами 100-800 мм. Испытания проводились с 1987 г.

 

Срок службы предварительно изолированных труб в системах ЦТ зависит от процесса старения предварительно изолированной трубы, включая возможную коррозию стальной трубы, температурное сопротивление пенополиуретанового изоляционного материала, а также полиэтиленовой оболочки. Другие критические факторы включают изменения проч­ностных характеристик названных выше материалов на протяжении длительного периода, влияние температур и давления, а также условия деформации в системе трубопроводов.

 

Коррозия стальной трубы зависит прежде всего от того, насколько система герметично закрыта от проникновения воды извне, поскольку внутренняя коррозия рабочей стальной трубы едва ли может наблюдаться в системах, эксплуатируемых на подготовленной воде. Следовательно, непременным условием является соблюдение герметичности стыков трубы-оболочки.

 

Полимерные материалы, используемые в предварительно изолированных трубах, диктуют введение ограничений на температурный режим подаваемой воды и таким образом влияют на срок службы труб. Технические воздействия на систему на протяжении всего срока ее службы предъявляют повышенные требования к изоляционному материалу (пенополиуретану), его прочности на сжатие и адгезии (сцеплению) между стальной трубой и гидроизолирующей оболочкой.

 

Напряжения и деформации зависят от условий эксплуатации, температурных режимов и давления, а также от технологии укладки труб и состояния окружающего грунта. В связи с тем, что именно свойства материала (пенополиуретановая изоляция и полиэтиленовая оболочка) оказывают решающее влияние на срок службы предварительно изолированных труб в системах ЦТ, рассматривались характеристики двух свойств пенополиуретана, а имен­но: температурное сопротивление и прочность на сжатие.

 

Температурное сопротивление. В соответствии с требованиями европейского стандарта EN 253 срок службы предварительно изолированных труб должен составлять по меньшей мере 30 лет при условии постоянной эксплуатации системы с температурой 120 °С. В системе, где температура менее 95 °С, срок службы практически может быть неограниченным. На протяжении испытаний температура подаваемой воды варьировалась в диапазоне 100-115 °С, а температура 115 °С поддерживалась на протяжении трех самых холодных зимних месяцев. Если предположить, что максимальная температура подаваемой воды будет 110 °С на оставшийся срок до конца года, то система будет иметь общий срок службы 75 лет, и это соответствует стандарту EN 253. Срок службы 75 лет не означает, что предварительно изолированные трубы на определенном участке трубопровода не нуждаются в ремонте вообще. Это только значит, что пенополиуретановый изоляционный материал, как предполагается, сохранит свои прочностные характеристики на протяжении указанного периода. При проектировании системы ЦТ просчитывается определенное число циклов нагружений — температурные колебания от рабочих температур до температур грунта и обратно до рабочих температур на протяжении 30 лет, что должно использоваться при расче­тах усталостных характеристик. (В России срок службы тепловой изоляции из пенополиуретана определяют по ГОСТ Р 30732, приложение Д – Методика интегральной оценки срока службы пенополиуретановой изоляции тепловых сетей при переменном температурном графике теплоносителя.). Указанное число циклов нагружений остается, хотя пенополиуретановый изоляционный материал сохраняет свои свойства на протяжении более длительного периода. Таким образом, очень важно обеспечить условие, при котором трубы для систем ЦТ при постоянной ежедневной эксплуатации подвергались бы меньшему числу циклов нагружений, чем допускается в соответствии с расчетами, чтобы можно было полностью использовать более высокий срок службы пенополиуретанового изоляционного материала.

 

Предел прочности на сжатие для пенополиуретанового изоляционного материала ограничен и определяет условия максимального заглубления укладываемых труб и технологию укладки труб для систем ЦТ. Было установлено, что при воздействии температуры 140 °С на протяжении длительного периода предел прочности на сжатие пенополиуретана с плотностью 75 кг/м3 падает до нуля на протяжении приблизительно 15 месяцев. При температуре, превышающей 125 °С, предел прочности на сжатие останется таким же, как и у нового пенополиуретана, приблизительно после двух лет эксплуатации. Ограниченный предел прочности на сжатие изоляционного материала диктует ограничения по максимальному заглублению укладываемых труб в системах ЦТ, особенно в случаях, когда требуется изменение направления трассы трубопровода. Для снижения давления грунта при горизонтальном перемещении труб в качестве альтернативы должны использоваться другие меры предосторожности.

 

Приведенные ниже табл. 6 и 7 дают наглядное представление об экономической эффективности применения различных видов теплоизоляции.

 

Таблица 6. Стоимость прокладки 1 км двухтрубной теплотрассы

 

Диаметр, мм

 

Стоимость прокладки, USD

 

ППУ

 

(бесканальная)

 

АПБ

 

(бесканальная)

 

минеральная вата

 

(в канале)

 

89

 

78545

 

88181

 

95272

 

159

 

101400

 

105300

 

145089

 

420

 

2244094

 

244094

 

409300

 

Таблица 7. Оценка экономической эффективности 1 км двухтрубной теплотрассы в USD

 

Показатель

 

3начение показателя

 

ППУ

 

(бесканальная)

 

АПБ

 

(бесканальная)

 

минеральная вата

 

(в канале)

 

Стоимость прокладки, USD

 

101400

 

105300

 

145089

 

Тепловые потери в год: Гкал

 

349

 

581

 

418

 

USD

 

5330

 

8800

 

6400

 

Сверхнормативные потери

 

Нет

 

Есть

 

Есть

 

Нормативный срок службы, лет

 

25-30

 

15

 

12-15

 

Система контроля увлажнения теплоизоляции

 

Есть

 

Нет

 

Нет

 

Возможность отказа от части существующих строительных конструкций

 

Есть

 

Нет

 

Нет

 

Из приведенных таблиц видны преимущества ППУ изоляции, которые подтверждены многолетним опытом эксплуатации тепловых сетей в России и зарубежных странах.

 

Проектирование тепловых сетей осуществляется на основании действующих норм с использованием «Типовых решений прокладки трубопроводов в ППУ изоляции», «Технологических карт для строителей», разработанных в институте ВНИПИЭНЕРГОПРОМ, и методических рекомендаций заводов-изготовителей. Методики проектирования и расчета практически ничем не отличаются от традиционной бесканальной прокладки. Максимально использованы существующие типовые строительные конструкции. Также существует возможность отказа от дренажа или переход к его облегченным типам.

 

 

В 1999 г. Датская Ассоциация централизованного теплоснабжения в очередной, третий, раз пересмотрела рекомендации по обработке подпиточной и циркуляционной воды на ТЭЦ в Дании. Данные стандарты применимы для температурного диапазона от 35°С до 180°С. Тем не менее, необходимо отметить, что в системе не допускается использование алюминия. Алюминий вызывает коррозию при значениях рН>8.7. Были введены стандарты для обработки подпиточной воды по двум основным направлениям: умягчение и обессоливание.

 

Рекомендуется выдерживать значения, представленные в таблицах 1 и 2 ниже. В отличие от первых стандартов, которые были намного проще, пересмотренные стандарты охватывают более широкий круг проблем, включая защиту против коррозии и повреждений, имевших место за последние 10 лет. Причина, вызвавшая необходимость такого расширения, состоит в том, что изменения в строительстве новых систем теплоснабжения также привели к внедрению новых методов и применению новых материалов.

 

Образование накипи Хорошо известно, что жесткость циркуляционной воды является причиной образования накипи в котлах, теплообменниках и трубопроводах. Накипь значительным образом усложняет работу котельной. Это является той причиной, по которой подпиточная вода должна быть умягчена или обессолена. На графике 1 стр. 25 показано увеличение расхода топлива в процентном отношении в зависимости от роста накипи.

 

Риск, однако, остается, поскольку сырая вода может проникать в циркуляционную систему, например, вследствие наличия неплотностей в баках-расширителях горячей воды. Для снижения риска при водоподготовке применяются химические вещества, благодаря которым соли выпадают в виде осадка.

 

Расход топлива увеличивается по мере снижения производительности установки. Однако образование накипи приводит к увеличению температуры поверхности нагрева (зачастую до 50%), вызывая расширение металла, что, в свою очередь, может привести к усилению коррозии.

 

Следует добавить, что последние исследования показали, что осадки, состоящие из органических веществ (например, из биологической пленки), обладают теплоизоляционным эффектом, примерно в 4 раза превышающим эффект обычной кальцевой накипи.

 

Таблица 1: Рекомендации для подпиточной воды

 

Таблица 2: Рекомендации для циркуляционной воды

 

Подпиточная вода

 

Умягченная вода

 

Обессоленная вода

 

Подпиточная вода

 

Умягченная вода

 

Обессоленная вода

 

Вид

 

Чистая, без цвета

 

Чистая, без цвета

 

Вид

 

Чистая

 

Чистая

 

Запах

 

Нет

 

Нет

 

Запах

 

Нет

 

Нет

 

Частицы

 

<5 мг/л

 

<1 мг/л

 

Частицы

 

<10 мг/л

 

<1 мг/л

 

Значение рН (*)

 

9,8 +/-0,2

 

9,8 +/-0,2

 

Значение рН (*)

 

9,8 +/-0,2

 

9,8 +/-0,2

 

Проводимость в тС/см

 

Как для сырой воды

 

<10

 

Проводимость в тС/см

 

<1500

 

<25

 

Остаточная жесткость, сМ°

 

<0,1

 

<0,01

 

Жесткость, йН

 

<0,5

 

<0,1

 

Содержание кислорода/ углекислого газа

 

<0,1/10 мг/л

 

<0 ,1 /10 мг/л

 

Содержание кислорода

 

<0,02 мг/л

 

<0,02 мг/л

 

Содержание масел и жира

 

<0,1 мг/л

 

<0,1 мг/л

 

Содержание масел и жира

 

Нет

 

Нет

 

Содержание хлорида С1 (**)

 

<300 мг/л

 

<3,0 мг/л

 

Содержание хлорида С1

 

<300 мг/л

 

<0,1 мг/л

 

Содержание сульфата 5О4

 

-

 

<1 мг/л

 

Содержание сульфата 5О4

 

-

 

<0,1 мг/л

 

Общее содержание железа Ре

 

<0,1 мг/л

 

<0,05 мг/л

 

Общее содержание железа Ре

 

<0,05 мг/л

 

<0,005 мг/л

 

Общее содержание меди Си

 

<0,02 мг/л

 

<0,01 мг/л

 

Общее содержание меди Си

 

<0,05 мг/л

 

<0,01 мг/л

 

Содержание аммиака ННз

 

<10 мг/л

 

<5 мг/л

 

Бактериологический уровень

 

Нет официального стандарта

 

Нет официального стандарта

 

Бактериологический уровень

 

Нет официального стандарта

 

Нет официального стандарта

 

(*) Не рекомендуется корректировать уровень рН с помощью аммиака, поскольку коррозия меди и соединений меди быстро увеличивается при значениях рН свыше 9,0. (**) Поскольку в современных централизованных системах отопления часто используется нержавеющая сталь, следует подчеркнуть, что содержание хлорида свыше 7 мг/л при повышенных уровнях температуры (94 или 108оС) будет вызывать стрессовую корразию на стали марки А/5/ 304 и 316 соответственна (***) Необходимо обращать внимание, если кода имеет запах, характерный для канализации, в фильтрах можно обнаружить шлам, или будет происходить увеличение объема использования химикатов

 

Коррозия Наличие кислорода является причиной большинства видов коррозии железа. Таким образом, важно, чтобы содержание кислорода в циркуляционной воде поддерживалось на очень низком уровне, например, менее 0,02 мг/л. При отсутствии кислорода в воде риск коррозии увеличивается пропорционально увеличению солесодержания, особенно при наличии соединений сульфатов и хлоридов. Перед поступлением подпиточной воды в систему теплоснабжения кислород удаляется в деарационной установке.

 

График 5: для нержавеющей стали марки 304 и 316

 

Однако, такие установки в Дании применяются только на относительно крупных ТЭЦ, то есть там, где происходят самые большие потери воды. Более низкие концентрации кислорода могут быть нейтрализованы путем добавления в циркуляционную воду корректировочных химических продуктов. Этот способ водоподготовки пригоден для небольших установок теплоснабжения.

 

Значение рН для циркуляционной воды поддерживается на уровне 9.8, при этом допускается отклонение в диапазоне +/- 0,2. Столь узкий интервал для рН выбран исходя из того, что при высоком значении рН обеспечивается защита железа, как это видно на графике 3, на котором приведены зависимости между уровнем рН, температурой и растворимостью магнетита. Минимальное значение рН должно составлять 9,6.

 

В том случае, если в теплосети используются другие металлы (помимо стали), например, медь или латунь, рН имеет максимально допустимое значение и определяется на основании графика коррозии латуни (график 4). На данном графике показано, что минимальная коррозия наблюдается при рН=9,5. При повышении значения рН коррозия значительно возрастает, поскольку при рН=10 наблюдается увеличение выщелачиваемости содержащегося в латуни цинка. В экономайзерах и пластинчатых теплообменниках применяется нержавеющая сталь. Как правило, данный материал имеет высокую сопротивляемость коррозии, однако нержавеющая сталь подвержена влиянию двух факторов: температуры и присутствия хлоридов. На графике 5 ясно видно, где применяются два наиболее распространенных типа стали (А151 304 и 316), поскольку оба типа стали чувствительны по отношению к хлоридам. Сталь типа А131 304 реагирует на температуру 94°С и выше, в то время как тип А131 403 выдерживает температуру до 108°С, после которой происходит коррозия в результате присутствия хлоридов. При очистке нержавеющей стали важно никогда не применять соляную кислоту, так как она нарушает защитную пленку, что напрямую разрушает сталь.

 

Сернистая коррозия обычно вызывается бактериями, снижающими содержание серы. Воздействию подвергается медь и латунь, при этом в медных трубах, насосах или термостатах появляются продукты коррозии в виде черного/серого кристаллического налета. В Дании разрешено добавлять до 15 мг/л эффективного биоцида , называемого Родалон. Это вещество быстро уничтожает циркулирующие бактерии, однако нарушение биологической пленки может, в конечном итоге, привести к появлению более серьезных проблем.

 

При использовании пластиковых труб в централизованных тепловых сетях предписано хзначение кислородонепроницаемости в соответствии со стандартами DIN 4726 или 4729, так как незащищенная пластиковая труба позволяет кислороду проникать в циркуляционную воду.

 

Фильтрация Коррозия, появляющаяся вследствие твердых отложений - это термин, используемый для характеристики локальной коррозии в местах выпадения твердых осадков. Из циркуляционной системы очень важно удалять солевой остаток и частицы железа, так как это не только уменьшает коррозию, но и эрозию, и механический износ, например, насосов, а также уменьшает отложения магнетита в теплообменниках и загрязнение термостатических клапанов. Кроме того, такая коррозия приводит к ошибкам при измерении потребления тепла. Действующие рекомендации требуют, чтобы циркуляционная вода была чистой и не содержала осадка. Выполнение данных требований можно обеспечить при сочетании механической и магнитной фильтраций.

 

Фильтрация применяется для экономичной и надежной обработки воды в системе путем эффективного удаления осадка и частиц магнетита из теплосети. Непрерывное уменьшение количества осадков значительно уменьшает процесс осаждения в теплообменниках, трубопроводах и батареях. Таким образом, за счет фильтрации поддерживается высокоэффективная теплопередача и сводится к минимуму коррозия, образуемая из-за оседания осадков и эрозии.

 

Частичные фильтрующие блоки Частичные фильтрующие блоки, устанавливаются параллельно обратному трубопроводу. При этом от 5 до 15% объема теплоносителя проходит через фильтр поступает в основной трубопровод обеспечивая непрерывную фильтрации воды в сети, удаляя мелкие и средни частицы грязи. Степень фильтрации должна быть в диапазоне 5-10 микро] при обычном режиме работы. Поскольку функция фильтр заключается в удалении грязи и системы, сам фильтр должен регулярно очищаться. Фильтр устанавливаете: автономно; это обеспечивает его простое отключение и очистку без изменения режима работы сети. Для преодоления перепада давления перед фильтром устанавливается небольшой циркуляционный насос.

 

Добавление магнитного блока к частичному фильтрующему блоку значительным образом повышает эффективность удаления сверхабразивных частиц магнетита, которые имеют тенденцию проникать через механически фильтрующее заграждение. Данный блок позволяет активно удалять ферромагнитные частицы и некоторые другие оксиды железа типа Ре304, -Ре203 ] Ре203, а также другие смешанные оксида Ре304, где одна молекула заменяете: другими оксидами, например, СоО, МпСО илиСг203.

 

Блоки частичной фильтрации всегда необходимо устанавливать в обратной трубопроводе и в нижней части системы, куда под действием сильного тяготения перемещаются и скапливаются осадки.

 

Главная причина установки блока частичной фильтрации заключается в том, чтобы добиться одного или нескольких результатов: - удаление мельчайших частиц грязи из сети; - недопущение блокирования теплообменника; - продление срока эксплуатации большинства установленных компонентов; - обеспечение правильных показаний и замеров приборов и тепловых счетчиков; - недопущение эрозии компонентов; - сведение к минимуму коррозии из-за отложений; - сведение к минимуму гальванической коррозии; - продление срока эксплуатации насосов, термостатических и регулирующих клапанов и других компонентов с подвижными элементами.

 

Удаление твердых частиц, таких как силикат и магнетит, уменьшает до минимума коррозию системы, а также продлевает срок эксплуатации деталей насосов, таких как прокладки и подшипники.

 

Фильтрация полного расхода циркуляционной воды осуществляется установками полной фильтрации, которые устанавливаются для защиты таких компонентов системы, как насосы, теплообменники, клапаны и трубопроводы, от динамического повреждения из-за более крупных частиц и элементов грязи. В случае с пластинчатыми теплообменниками установки полной фильтрации также выполняют защиту от закупоривания.

 

Степень фильтрации зависит от тех компонентов, которые нуждаются в защите. Трубы и насосы центробежного типа, как правило, имеют надежную защиту при фильтрации частиц размером более 2-3 мм.

 

В случае с теплообменниками рекомендуемая степень фильтрации варьируется от 0.5 до 3 мм в зависимости от типа теплообменника.

 

Установки полной фильтрации выполняют защиту от воздействия более крупных частиц грязи. По этой причине, они должны иметь такую конструкцию, которая выдерживала бы большие нагрузки.

 

Время обслуживания фильтра имеет квадратичную зависимость от площади его рабочей поверхности, например, при увеличении его рабочего сечения вдвое оно увеличивается в четыре раза. Однако не только площадь поверхности рабочей зоны влияет на технические характеристики фильтра. Также важны такие показатели, как скорость насыщения поверхности фильтра и гидродинамическое сопротивление при различных степенях ее насыщения.

 

Очень часто выбор фильтра осуществляется по таким критериям, как номинальный диаметр и капитальные затраты. В большинстве случаев инженеры-проектировщики вынуждены довольствоваться ограниченной информацией о технических параметрах фильтров, таких, как перепад давления в условиях чистого теплоносителя, площадь поверхности фильтра и его стоимость. С эксплуатационной точки зрения, такой информации не достаточно для правильного и продуманного выбора.

 

По информации о перепадах давления можно лишь частично судить о самых первых секундах работы чистого фильтра после его ввода в эксплуатацию. Через короткое время перепад давления увеличивается по мере того, как площадь поверхность фильтра начинает насыщаться, и именно в этот момент выявляется реальная разница между проектным инженерным и фактическим выбором диаметра фильтра. С течением времени перепада! давления будут меняться по-разному в зависимости от разных фильтров.

 

Фильтр - это не просто фильтр На графике 7 показаны разные ситуации при использовании фильтра А (сетчатый Т-образный фильтр) и фильтра В (проходной фильтр с У-образным уловителем). Фильтры работают в размером частиц грязи и нагрузкой, измеряемой в мг/л (идентичная концентрация частиц при равных расходах теплоносителя).

 

При условии очистки при перепаде давления в 0,8 атмосфер фильтр типа А на графике 7 необходимо очищать три раза в течение периода, требующегося для однократной очистки фильтра типа В, чтобы избегать сбоя в системе.

 

Часть графика под кривыми отражает потребление электроэнергии фильтрационной установкой, и, таким образом, становится ясно, что при таком режиме работы энергопотребление фильтра А на 40% больше в сравнении с фильтром В. Простые расчеты конструкции для системы диаметром 200 мм со скоростью теплоносителя 2 м/с и средней степенью насыщения, в 3 раза превышающей значение 2, показывают, что потребление энергии может варьироваться от 3730 кВтч до 16570 кВтч за 8000 часов работы в зависимости от выбора фильтра (график 2). При ожидаемом 20-летнем сроке эксплуатации и среднем сроке достигнет 129 МВтч на установку.

 

Новые виды продукции и концепции Все вышеназванные стандарты вступили в силу в конце 1999 г. Работа сектора теплоснабжения Дании сопровождалась бурным развитием. Разрабатывались новые виды материалов, продукции, принимались новые концепции и одновременно с этим изучались вновь возникающие проблемы.

 

Впервые в стандарты были включены две марки химических добавок для систем централизованного теплоснабжения: красящие добавки и вещества для обработки мягкой воды. Красящие вещества (уранин и пираний) можно применять в датских системах для решения проблемы выявления утечек. При применении этих веществ необходимым условием является информирование потребителя о целях подобной обработки воды и ожидаемых результатах. В датских теплосетях не разрешается постоянное применение красящих добавок. Вещества для обработки мягкой воды все еще находятся в стадии исследований и не разрешены для общего использования.

 

В новых стандартах особый акцент ставится на подготовку подпиточной воды, деаэрацию и корректировку уровня рН. На практике рекомендации относительно циркулирующей воды не отличаются друг от друга, тем не менее, были сделаны многочисленные комментарии для применения этих рекомендаций, а именно:

 

Нельзя забывать о проникновении кислорода вследствие использования накопительных баков (надо использовать азотную подушку вместо паровой подушки).

 

·  Следует помнить о возможном росте бактерий (нельзя применять сульфит в качестве поглотителя кислорода, поскольку он представляет собой питательную среду для некоторых видов бактерий).

 

·  Рекомендуется использовать воду из установок обратного осмоса в обратном трубопроводе вместо обычной умягченной воды для снижения уровня аммиака (аммиак вызывает коррозию меди при наличии даже небольших объемов кислорода).

 

·  Следует помнить об образовании отложений в баках-аккумуляторах и неработающих котлах.

 

Окружающая среда В новых стандартах также подчеркиваетсяважность природоохранных аспектов применения химических веществ в системах теплоснабжения: водообработка и антикоррозийная профилактика должны находиться на таком уровне, который делал бы системы ЦТ экологически чистыми и обеспечивал их высокий зеленый (экологический) профиль. Применение централизованной системы теплоснабжения должно быть оправдано с экологической точки зрения, а это также касается водообработки.

 

Применение химических веществ должно быть доведено до минимального уровня, при этом следует утверждать к применению самые экологически безвредные химикаты. При экологической оценке необходимо помнить о том, что система горячего водоснабжения может быть заражена теплоносителем из отопительной системы; в случае утечек вода из системы отопления может проникать в почву, водные протоки или просто просачиваться в канализационную систему.

 

Кроме того, необходимо правильно оценивать место проведения работ; нужно представлять описание работы и возможного смешивания химических веществ во избежание несчастных случаев. Каждый химикат должен иметь описание, и в этом случае на помощь приходят таблицы безопасности с характеристиками химических веществ, разработанные ЕС.

 

Заключение Концепцию водообработки следует регулярно пересматривать, поскольку меняются тарифы на воду, технологии и экологические стандарты. Необходимо создать программу для периодической оценки стандартов, и эта программа должна включать анализ всех параметров, указанных в стандартах вместе с оценкой химических веществ, используемых для обработки воды. Существуют такие методы оценки, как отбор образцов для проверки коррозии (один из способов выявления возможной коррозии в сети на химическом и микробиологическом уровнях), однако такой метод нельзя считать самым надежным для определения скорости образования коррозии из-за того, что в разных частях системы коррозия проистекает по-разному.

 

В завершение можно добавить, что средние потери воды в обычных теплосетях Дании составляют 0,15% в день, а в новых системах трубопроводов потери еще меньше. Это объясняется тем, что происходит сочетание интенсивной реконструкции систем и строительства новых сетей трубопроводов, а также применяются правильные методы водообработки. По проведенным оценкам, современные тепловые сети, созданные в соответствии с настоящими стандартами, будут служить 30-50 лет, а в некоторых системах еще дольше.

 

НП Региональный Центр Энергосбережения , http://www.kreec.ru

 

 

Существует проблема сочетания рыночных методов хозяйственного управления и регулирования этого рынка потому, что мы имеем жестко монополизированный рынок. во всех странах этот рынок регулируем; герман. Для принятия правильных технических решений, требующих значительных инвестиций, необходимо в общих чертах охарактеризовать ситуацию в рао «еэс россии» и оценить возможные последствия от намечаемых мер. По мнению либеральных экономистов наиболее предпочтительной системой отношений в любой отрасли является свободный рынок производителей и потребителей товаров и услуг, не ограниченных государственным в. Физическая модель корреляционного течеискателя в нпк «вектор» для обнаружения течей использовались течеискатели «коршун-5», «коршун-7», «а-корр» и устройства записи «филин». методика проведения работ. Глава «развитие теплофикации в россии*» * по материалам н.м. зингер, аи. белевич. «развитие теплофикации в россии. к 75- летию теплофикации» //электрические станции, № 10, 1999. возникновение идеи цен.

 

Главная >  Документация 


0.0028