Правильно выполненная эффективная тепловая изоляция промышленных трубопроводов существенно уменьшает потребление топливно-энергетических ресурсов во время их эксплуатации.

Для предприятий следующих отраслей утепление коммуникаций обязательно:

предприятия энергетического комплекса;
металлургия;
нефтепереработка;
пищевая промышленность;
химическая промышленность;

В качественной теплоизоляции нуждаются:

технологические вертикальные резервуары;
технологические горизонтальные резервуары;
емкостное оборудование для накопления, хранения и выдачи нефти и нефтепродуктов;
баки для хранения воды;
теплообменники;
фильтры.

Различные объекты энергетического комплекса:

котлы;
нагреватели воды;
газовые турбины;
паровые турбины;
газопроводы;
баки-накопители.

Особенно повышенное внимание уделяется теплоизоляции криогенного и низкотемпературного оборудования.

Функции теплоизоляции для промышленных сетей

Промышленное оборудование нуждается в теплоизоляции не только в холодном, но и в жарком климате. Обуславливается это наличием испарения жидких сред при увеличении наружных температур. При этом, если говорить о газах, их реакцией на повышение температуры является повышение давления. В отдельных случаях так же вероятно появление нежелательных реакций различных свойств, способных изменить потребительские качества передающихся или хранящихся продуктов.

Таким образом перед теплоизолирующими материалами стоит ряд следующих задач:

энергосбережение (сокращение топливно-энергетических ресурсов);

уменьшение потери рабочей среды(для нефтепродуктов способных легко испаряться);

обеспечение возможности хранения в изотермических хранилищах сжиженных газов;

поддержание безопасности для персонала на производствах.

Материалы для теплоизоляции

Из-за того, что при монтаже и эксплуатации конструкции теплоизоляции испытывают на себе ряд негативных факторов, таких как повышенные и пониженные температуры, повышенную влажность, различные вибрации, и иные механические и химические воздействия к ним предъявляется внушительный список требований.

К самым основным относят следующие физико-химические показатели:

теплопроводность;
плотность;
упругость;
устойчивость к рабочим температурам;
сжимаемость;
устойчивость к вибрациям;
водостойкость;
горючесть;
коррозийная стойкость;
биостойкость;
содержание органических веществ.

Теплопроводность - один из основных показателей, влияющий на толщину изолирующего слоя. Которая в свою очередь определяет нагрузку на объект, а так же конструктив монтажа и его способы. Теплопроводность увеличивается при повышении температуры окружающей среды.

Расчетные значения теплопроводности мягких и полужестких материалов учитывают наличие и распределение швов, присутствие крепежных элементов, а так же монтажное уплотнение материала.

Кроме параметров самого изолирующего материала стоит принимать во внимание и учитывать прочностные и деформационные характеристики непосредственно объекта изоляции и максимально допустимые нагрузки на различные его элементы. Приведем пример: вертикальный стальной резервуар для воды или нефтепродуктов. При его теплоизоляции максимальный допустимый порог нагрузки лежит в диапазоне 32-34 кг/м2.

Покровный слой теплоизоляции

Очевидно, что в случае применения незащищенной теплоизоляции она подвергается прямым воздействиям окружающей среды, а так же различным механическим воздействиям, а следовательно для увеличения долговечности нуждается в дополнительном наружном защитном слое. Для этой цели применяют разнообразные покровные и защитные слои.

Материалами для изготовления покровных слоев выступают разнообразные металлические листовые и рулонные изделия.

Перечислим некоторые из них:

оцинкованная листовая сталь;
алюминиевые листы;
листы нержавеющей стали;
стеклопластиковые листы;
асбестовые плиты;
различные растворы;
фольга;
фольма-ткань.

Покровные слои из металлов преимущественно следующих типов:

тонколистовая кровельная ткань толщиной 0,35—1 мм;
оцинкованная тонколистовая сталь 0,35—1 мм;
листовой алюминий толщиной 0,3—1 мм
листы алюминиево-медных сплавов толщиной 0,3—1 мм,
листы из алюминиево-марганцевых сплавов толщиной 0,3—1 мм
листы из алюминиево-магниевых сплавов толщиной 0,3—1 мм.

Покровные слои из алюминиево-марганцевых и алюминиево-магниевых листов хорошо противостоят коррозии и не требуют дополнительной защиты, в то время как слой из алюминиево-медных сплавов необходимо защищать дополнительным слоем чистого алюминия. При эксплуатации объектов утепления в условиях с возможностью воздействия щелочей, кислот, фтора или хлора, ртути и других агрессивных веществ не рекомендуется использовать покровные слои из алюминия и его сплавов.

Толщина покровного слоя из оцинкованной стали выбирается исходя из степени воздействия агрессивной среды и предполагаемого срока службы объекта изоляции. Но не может быть менее 20мкм.

Не допустимо использовать покровный слой из тонколистового металла с наружным полимерным покрытием в условиях воздействия прямых солнечных лучей.

Нормативные требования

Основой для требований пожарной безопасности стали положения СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». В этом документе четко определено, что в отраслях промышленности:

химической
нефтехимической
нефтеперерабатывающей;
газовой;
производство минеральных удобрений.

в качестве теплоизоляции допустимо использование только негорючих материалов. При этом в учет принимается не только показатели негорючести слоя теплоизоляции, но и проводится оценка поведения всего конструктива.

Пожаробезопасность — устойчивость защитного покрытия трубопровода к воздействию высоких температур и механической прочности в условиях реального пожара. Во время проектирования конструктива теплоизоляционного слоя необходимо принимать во внимание способность при определенных условиях некоторых негорючих волокнистых материалов впитывать масла, нефтепродукты и другие горючие вещества. Это негативно влияет на противопожарные показатели всей конструкции в целом и может потенциально привести к самовоспламенению.

Для отраслей, где требуется высокая степень чистоты, например радиоэлектроника, фармацевтика или микробиология, проектирование теплоизоляции осуществляется с учетом санитарно-гигиенических требований.В этих случах рекомендовано применения теплоизоляционных материалов не загрязняющих воздух.

Срок службы теплоизоляции

Срок службы тепловой изоляции в каждом конкретном случае сильно разнится и зависит от множества факторов:

конструктив объекта;
особенности конструкции;
условия эксплуатации;
местоположение;
интенсивность работы;
окружающая среда;
наличие механических воздействий.

Кроме всего вышеперечисленного срок эксплуатации определяется долговечностью и прочностью защитного покрытия.

Основные типы теплоизоляции

В настоящее время на рынке существует множество типов материалов для теплоизоляции помыленного оборудования. И в каждом случае у материала есть ряд преимуществ равно как и ряд недостатков. Выбор материала определяется:

конструкцией объекта;
назначением объекта;
требуемой защиты перепадам температур;
ветровой проектной нагрузкой;
снеговой проектной нагрузкой;
несущей способностью конструкции;
совместимостью с материалом объекта;
рабочей средой.

Волокнистые теплоизоляционные материалы

Основными волокнистыми материалами для теплоизоляции принято считать:

минераловатные прошивные безобкладочные маты;

маты в обкладках из металлосетки или стеклоткани(односторонние или двухсторонние ТУ 34.26.10579-95, ТУ 36.16.22-10-89, ГОСТ 21880-94;

теплоизоляционные изделия из штапельного стекловолокна по ГОСТ 10499-95;

минераловатные плиты плотностью от 50 до 125 кг/м3 на синтетическом связующем по ГОСТ 9573-96;

редко: сверхтонкое базальтовое волокно или стекловолокно со связующим и без него по ТУ.95.2348-92, ТУ 21-5328981-05-92, ТУ 5761-086-11387634-95;

Изделия с гофрированной структурой по ТУ 36.16.22-8-91.

Основные преимущества

низкая стоимость
простота монтажа
возможность монтажа в любое время года
пожаробезопасность

Недостатки

оседание в процессе эксплуатации
потеря характеристик при намокании
высокая плотности и большой вес (особенно с учетом оболочки из металлов)

Теплоизоляция вертикальных и горизонтальных емкостей и теплообменников

Технологические аппараты как вертикального, так и горизонтального исполнения преимущественно утепляются волокнистыми теплоизоляционными материалами, а для надежной фиксации используются проволочный каркас или приварные штыри.

Теплообменники и небольшие емкости теплоизолируются с фиксацией по большей части проволочным каркасом. Плиты или маты крепятся на поверхности стяжками каркаса, поверх монтируются бандажи из металлической ленты с пряжками. Запорная арматура, фланцевые соединения или днища оборудования оборудуются опорными конструкциями закрепленными болтами или сваркой.

Теплоизоляционный слой для горизонтального оборудования или изделий фиксируется при помощи штырей с перевязкой струнами или металлическими стяжками. Фланцевые соединения изолируются съемной конструкцией из полносборного теплоизоляционного слоя и защитного покрытия, прочно скрепленных друг с другом. Крепление конструкции осуществляется бандажами или замками.

Вертикальные емкости, колонны, прочие вертикальные аппараты, теплообменники изолируются минераловатными матами. Крепление теплоизоляции осуществляется металлическим проволочным каркасом (возможны кольца, струны, стяжки).

Размещенным поверх теплоизолирующего слоя. Для придания прочности конструкции фланцевые соединения или днища аппаратов дополняют разгружающими компонентами: кронштейнами или кольцами.

Штырями рекомендуется крепить теплоизоляционные материалы к плоским поверхностям и поверхностям с большим радиусом кривизны. Резервуары утепляются преимущественно этим способом:

баки-аккумуляторы горячей воды;

резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов;

резервуары для питьевой воды;

резервуары для технических нужд;

иное крупноразмерное оборудование.

Штыри могут исполняться как в приварном виде так и быть вставными. В таком случае необходимо наличие спец скоб для их крепления.

Смотровые люки и люки-лазы

Теплоизоляция смотровых люков и люков-лазов при изоляции резервуаров требует повышенного внимания. В случае допущенных ошибок велика вероятность перегрева или переохлаждения всего резервуара. Так же конструктив не должен мешать свободному открыванию или закрыванию люка. Закрытие зазора между теплоизоляционными слоями крышки и корпуса осуществляется посредством специальных легкосъемных панелей. Идеальным решением при регулярном использовании люков является наличие тепловых тамбуров.

Продолжение следует...

Теплоизоляция промышленных объектов(начало)