Теплофикация и тепловые сети. И тепловые

• Название: И тепловые
• Анкор: Теплофикация и тепловые сети
• Дата: 27.03.2022
• Размер: 2.4 Mb.
• Имя файла: Теплофикация и тепловые сети.docx
• Тип: Учебник; #420164
• страница: 58 из 101

Рис. 9.9. Монолитная битумоперлитная изоляция / — трубопровод, 2 — битумоперлит но антикорро­зионному покрытию, 3 — бризол в два слоя

онных процессов на наружной поверхности трубы. Поэтому в конструкциях бесканаль- ных теплопроводов в монолитных оболоч­ках без адгезии к стальному трубопроводу необходимо наружную поверхность сталь­ных труб защищать от коррозии, например путем эмалирования, алюминирования и применения других материалов с высоки­ми антикоррозионными и диэлектрически­ми свойствами.

Одним из типов индустриальных беска- нальных теплопроводов в монолитных оболочках без адгезии к наружной поверх­ности трубы (при диаметрах трубопроводов 400 мм и менее) является теплопровод в би­тумоперлитной изоляции (рис. 9.9).

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 битумоперлнтной 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 °C теряет водостой­кость из-за потери легких фракций, что приводит к снижению антикоррозионной стойкости этих теплопроводов. Для повы­шения антикоррозионной стойкости биту- моперлита 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.

Одной из конструкций такого типа, разрабо­танной в нашей стране Всесоюзным теплотехни­ческим институтом, является бесканальный теп­лопровод в засыпных самоспекающихся асфаль­титах [59]. Основной компонент для изготовле­ния самоспекаюшегося порошка — природный битум-асфальтит или искусственный битум-про­дукт заводов нефтепереработки.

На рис. 9.10 показан разрез конструкции теп­лопровода в засыпном самоспекающемся ас- фальтоизоле. Применяют также бесканальные теплопроводы с засыпной изоляцией из гидро- фобизированного порошкообразного мела [38].



Рис. 9.10. Разрез бесканального теплопровода в самоспекающемся асфальтонзоле / — плотный слой, 2 — пористый слой. 3 — порош­кообразный слой


а) б)

Рис. 9.11. Разрез бесканального теплопровода влитом пенобетонном массиве а — сборно-литая конструкция, 6 — литая конст­рукция

Литые конструкции бесканальных теп­лопроводов. Из литых конструкций бесканаль­ных теплопроводов некоторое применение по­лучили теплопроводы в пенобетонном массиве (рис 9 11) В качестве материала для сооруже­ния таких теплопроводов может быть использо­ван перлитобетон Смонтированные в траншее стальные трубопроводы заливаются жидкой композицией, приготовленной непосредствен­но на трассе или доставленной в контейнере с производственной базы После схватывания пенобетонный или перлитобетонный массив за­сыпается грунтом Как известно, в двухтруб­ных тепловых сетях температурные режимы, а следовательно, и температурные деформации подающего и обратного трубопроводов неоди­наковы В этих условиях адгезия пенобетона или перлитобетона 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

Конструкция имеет низкое влаго- и возду- хосопротивление Для повышения ее антикорро­зионной стойкости необходимо надежно защи­тить от коррозии наружную поверхность сталь­ных трубопроводов, например, путем предвари­тельного эмалирования или наложения на нее другого защитного слоя

Ограничение максимального диаметра бесканальных теплопроводов. Территория, прилегающая к трассе бесканального теплопро­вода, более уязвима для размыва и образования опасных каверн при нарушении плотности стального трубопровода по сравнению с трубо­проводом в канале Поэтому в зависимости от надежности применяемых конструкций огра- 316 ничивают максимальный диаметр бесканальных теплопроводов

При изготовлении изоляционных конструк­ций из битумных материалов с различными на­полнителями (бит)моперлит, битумокерамзит, битумовермикулит и др ), а также при примене­нии засыпных и литых конструкций максималь­ный диаметр бесканальных теплопроводов в соответствии со СНиП ограничивают 400 мм

Максимальный диаметр бесканальных теп­лопроводов в монолитных изоляционных обо­лочках из армопенобетона, а также в монолит­ных оболочках из фенольного поропласта с на­ружной гидрозащитой из полиэтилена ограни­чен обычно 800 мм

На основе опыта эксплуатации отечествен­ных конструкций бесканальных теплопроводов в монолитных изоляционных оболочках из ячеи­стых полимерных материалов с замкнутыми по­рами типа полиуретана в дальнейшем будет про­верена возможность снятия ограничения по мак­симальному диаметру для этих теплопроводов

Павильоны и камеры подземных теп­лопроводов. Задвижки, сальниковые ком­пенсаторы, воздушники, дренажная и дру­гая арматура подземных теплопроводов, требующая обслуживания, располагается обычно в камерах На магистральных теп­лопроводах диаметром 500 мм и выше в ка­мерах размещаются задвижки с электро- или гидроприводом, имеющие большие на­ружные габариты Для создания благопри­ятных условий обслуживания теплопрово­дов с крупногабаритной арматурой камеры располагаются вне проезжей части и над ними строят надземные сооружения в виде павильонов

На рис 9 12 показан надземный павиль­он, в котором установлена задвижка с элек­троприводом на трехтрубном теплопроводе диаметром 700 мм

При отсутствии на теплопроводах за­движек с электро- или гидроприводом, а также на теплопроводах меньшего диа­метра устраиваются подземные камеры без надземного павильона Устройство и габа­ритные размеры камер должны обеспечи­вать удобство и безопасность обслужива-

ния. Высота камеры в свету выбирается не менее 1,8—2 м. Каждая камера должна иметь не менее двух выходных люков, ко­торые должны быть открыты при нахожде­нии в камере обслуживающего персонала. В днище камеры должны быть устроены приямки для сбора и спуска или откачки дренажных вод. Должна быть предусмотре­на надежная гидроизоляционная защита ка­мер от грунтовых вод.

Пересечение теплопроводами рек, же­лезнодорожных путей и дорожных маги­стралей. Наиболее простой метод пересе­чения речных преград — прокладка тепло­проводов по строительной конструкции же­лезнодорожных или автодорожных мостов. Однако мосты через реки в районе проклад­ки теплопроводов нередко отсутствуют, а сооружение специальных мостов для теп­лопроводов при большой длине пролета стоит дорого. Возможными вариантами ре­шения этой задачи является сооружение подвесных переходов или сооружение под­водного дюкера.

На рис. 9,13 и 9.14 показан дюкер для прокладки теплопроводов по дну Москвы- реки, сооруженный в Москве. Полностью сваренный дюкер длиной свыше 200 и диа­метром 2,5 м был опущен в заранее подго-

товленное ложе на дне реки. Для того чтобы дюкер не всплыл, на него сверху были наде­ты чугунные грузы — кольца. Для предо­хранения от коррозии наружная поверх­ность дюкера покрыта слоем гидроизоля­ции. В дюкере имеется проход для обслужи­вания высотой 2 и шириной 1 м.

Современные усовершенствованные по­крытия автодорожных магистралей стоят дорого, поэтому пересечение их вновь со­оружаемыми теплопроводами производит­ся обычно закрытым способом, методом шитовой проходки. Такое сооружение про­изводится при помощи щита, представляю­щего собой цилиндрическую сварную обо­лочку, выполненную из стального листа (рис. 9.15 и 9.16). Поступательное движе­ние шита 7 в грунте осуществляется при по­мощи гидравлических домкратов 4, упи­рающихся в выложенный участок туннеля 2. Для опускания шита в грунт строится специальная шахта /, через которую во вре­мя проходки грунт удаляется на поверх­ность земли. По мере проходки шита в грунте выкладывается цилиндрический туннель 2 из сборных бетонных или железо­бетонных элементов.

Пересечение теплопроводами железно­дорожных или автодорожных насыпей так­же производится без остановки движения методом прокола (рис 9.17). При помощи мощных гидравлических домкратов в тело насыпи вдавливается стальная труба-гиль­за, которая насквозь проходит через на­сыпь. После очистки от грунта эта труба ис­пользуется в качестве гильзы-оболочки,

внутри которой прокладывается изолиро­ванный теплопровод. При пересечении на­сыпей электрифицированных железных до­рог теплопровод необходимо электрически изолировать от стальной гильзы для зашиты его от электрокоррозии.

Защита подземных теплопроводов от затопления и увлажнения. Одним из ос­новных условий долговечности подземных теплопроводов считается защита их от зато­пления грунтовыми или верховыми водами. Затопление приводит к порче изоляции и наружной коррозии трубопроводов. Един­ственное надежное решение при прокладке теплопроводов ниже уровня грунтовых вод заключается в понижении этого уровня с помощью продольного дренажа. Конст­рукция самого теплопровода остается в этом случае такой же, как и для сухих грунтов.

Основное требование к дренажу грунто­вых вод в зоне прокладки теплопровода со­стоит в том, чтобы кривая депрессии, т.е. уровень грунтовых вод при работе дренажа, была ниже днища канала (при прокладке в канале) или нижней отметки изоляцион­ной конструкции теплопровода при беска- нальной прокладке. Для зашиты теплопро­вода от поверхностных вод в первую оче­редь необходима планировка поверхности земли над теплопроводом. Отметка поверх­ности земли над теплопроводом должна не­сколько превышать отметку окружающего грунта. Весьма желательно устройство над теплопроводом уличной одежды в виде ас­фальтового покрытия.

Состояние изоляции подземных тепло­проводов зависит от режима их работы. Ко­гда теплопровод непрерывно работает, теп­ловая изоляция, как правило, находится в сухом состоянии. При выведении тепло­провода из работы по мере понижения тем­пературы происходит перемещение влаги с поверхности изоляции к поверхности трубы.

Опыт показывает, что теплопроводы, ра­ботающие круглогодично, находятся в луч­шем состоянии, чем работающие сезон или периодически

Надземные теплопроводы. Надземн теплопроводы обычно укладываются на < дельно стоящих опорах (низких или вы< ких), на вантовых конструкциях, подвеше ных к пилонам мачт, на эстакадах. В СО были разработаны типовые конструкц надземных теплопроводов на отдель стоящих высоких и низких железобетонн опорах (серии ИС-01-06 и ИС-01-07). П прокладке теплопроводов на низких опор расстояние между нижней образующей и: ляционной оболочки трубопровода и г верхностью земли принимается не мег 0,35 м при ширине группы труб до 1,5 х не менее 0,5 м при ширине группы труб £ лее 1,5 м. Высокие отдельно стоящие опо могут выполняться жесткими, гибкими и 1 чающимися (рис. 9.18).

На рис. 9.19 показан надземный тепг провод подвесной конструкции на же< ких мачтах.



Рис. 9.18. Вилы отдельно стоящих промежу­точных опор

а — жес гкая опора, б — гибкая опора, е — лвухш мирная (качающаяся) опора, I — трубопровод, 2 ■ промежуточные опоры, 5 — температурная дефор■ пня, 4 — положение промежуточных опор при тем

рагурнон деформации. 5 — анкерная опора

Рис. 9.19. Надземный теплопровод подвесной
конструкции на мачтах

Рис. 9.20. Прокладка теплопроводов по эстакаде

Материалы для мачт выбираются в зави­симости от типа и назначения теплопрово­да. Наиболее подходящим материалом для мачт стационарных конструкций является железобетон. В местах установки арматуры трубопроводов необходимо предусмотреть приспособление для удобного подъема об­служивающего персонала и безопасного об­служивания арматуры. В этих местах обыч­но устраиваются площадки с ограждениями и постоянными лестницами.

На рис. 9.20 показана конструкция тепло­проводов на эстакаде. Трубопроводы боль­ших диаметров обычно опираются непосред­ственно на стойки эстакады. Трубопроводы малых диаметров опираются на опоры, уло­женные в пролетном строении эстакады.

3. 
   ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ
   

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.

Основные требования к теплоизоляци­онным конструкциям заключаются в сле­дующем-.

1. 
   низкая теплопроводность как в су хом состоянии, так и в состоянии естест венной влажности-,
   
2. 
   малое водопоглощение и небольша высота капиллярного подъема жидкой влаги
   
3. 
   малая коррозионная активность',
   
4. 
   высокое электрическое сопротие ленив',
   
5. 
   щелочная реакция среды (pH > 8,5);
   
6. 
   достаточная механическая прочности
   

Требования к теплоизоляционным мат<

риалам и конструкциям подземных тепл< проводов существенно отличаются от тр< бований к теплоизоляционным материала

для теплопроводов, расположенных в поме­щениях электростанций, котельных или производственных цехов.

Так, основными требованиями для теп­лоизоляционных материалов паропроводов электростанций и котельных являются низ­кая теплопроводность и высокая температу- ростойкость. Такие материалы обычно ха­рактеризуются большим содержанием воз­душных пор и малой объемной плотностью.

Последнее качество этих материалов предопределяет их повышенные гигроско­пичность и водопоглощение.

Одно из основных требований к тепло­изоляционным материалам для подземных теплопроводов заключается в малом водо- поглошении. Поэтому высокоэффективные теплоизоляционные материалы с большим содержанием воздушных пор, легко впиты­вающие влагу из окружающего грунта, как правило, непригодны для подземных тепло­проводов.

Выбор теплоизоляционной конструкции и ее размеров зависит от типа теплопровода и располагаемых исходных материалов и выполняется на основе технико-экономи­ческих расчетов. При современных масшта­бах теплофикации и централизованного те­плоснабжения проблема тепловой изоляции тепловых сетей имеет большое народнохо­зяйственное значение.

Ежегодные тепловые потери действую­щих в настоящее время систем теплофика­ции и централизованного теплоснабжения могут быть оценены в 800 млн ГДж/год, т.е. в 8 % количества передаваемой теплоты.

Даже с учетом эффекта комбинирован­ной выработки тепловой и электрической энергии расход топлива на покрытие тепло- потерь составляет 18 млн т топлива в год в условном исчислении. При снижении те- плопотерь вдвое, что вполне достижимо при современных теплоизоляционных кон­струкциях, можно получить экономию око­ло 9 млн т топлива в год в пересчете иа условное.

Кроме снижения теплопотерь тепловая изоляция облегчает обслуживание оборудо­вания теплопроводов вследствие пониже­ния температуры воздуха в подземных ка­мерах и проходных каналах, а также устра­няет опасность ожогов обслуживающего персонала. Одновременно со снижением те­пловых потерь уменьшается падение темпе­ратуры теплоносителя вдоль теплопровода, что повышает качество и экономичность те­плоснабжения.

Очень важно сохранение теплоизоляци­онного материала в сухом состоянии. При увлажнении возрастает теплопроводность (рис. 9.21).

В сухом состоянии минеральная вата

(р = 350 кг/м³) имеет теплопроводность X = 0,045 Вт/(м • К); при объемной влажно­сти w = 20 % теплопроводность X = 0,14 Вт/ /(м • К), т.е. в 3 раза больше.

При одной и той же влажности тепло­проводность изоляционного материала обычно не совпадает с теплопроводностью изоляционной конструкции, выполненной

X,

0,18 0,16 0,14 0,12 0,10

0,08 0,06 0,04 0,02

О 5 10 15 20 25 30 w

Влажность (по объему), %

Рис. 9.21. Зависимость теплопроводности мине-
ральной ваты от объемной влажности и плотно-
сти при t = 20 °C

1 — р_сух = 120 кг/м³; 2 — р_сух = 200 кг/м³;

3 — р_сух = 350 кг/м³