Конструкции теплопроводов и тепловой изоляции

Впринципетеплопроводсостоитиз трех основных элементов:

1) трубопровода, по которому транспортируется теплоноситель и который выполняются из стальных труб, соединенных между собой сваркой;

2) изоляционной конструкции, предназначенной для защиты наружной поверхности стального трубопровода от коррозии и теплопровода в целом от тепловых потерь;

3) несущей конструкции, воспринимающей весовую нагрузку теплопровода и другие усилия, возникающие при его работе, а также разгружающей стальной трубопровод и его изоляционную конструкцию от нагрузки окружающей среды (веса грунта, движущегося надземного транспорта, ветра и т.д.).

Конструктивное выполнение указанных элементов зависит от типа теплопровода и используемых материалов. В бесканальном теплопроводе с монолитной изоляцией, функции изоляционной и несущей конструкции совмещены в одном элементе. В зависимости от используемых материалов изоляция может выполнятся как в виде одного элемента, так и в виде нескольких последовательно соединенных элементов, например нескольких наложенных друг на друга слоев изоляции, каждый из которых выполняет отдельную задачу (антикоррозионную защиту, тепловую изоляцию, защиту изоляции от влаги).

Современные теплопроводы должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Надежная прочность и герметичность трубопроводов и установленной на них арматуры при ожидаемых в условиях эксплуатации давлениях и температурах теплоносителя.

2. Высокое и устойчивое в условиях эксплуатации тепло- и электросопротивление, а также низкие воздухопроницаемость и водопоглощение изоляции.

3. Индустриальность и сборность. Возможность изготовления в заводских условиях всех элементов теплопровода. Сборка теплопроводов на трассе из готовых элементов. Возможность механизации трудоемких процессов строительства и монтажа.

4. Ремонтнопригодность, т.е. возможность быстрого обнаружения причин возникновения отказов или повреждений и устранение их и их последствий путем проведения ремонта в заданное время.

Подземные теплопроводыявляются наиболее распространенными в системах теплоснабжения. Все конструкции подземных теплопроводов можно разделить на две группы: канальные и бесканальные. В канальных теплопроводах изоляционная конструкция разгружена от внешних нарузок стенками канала. В бесканальных теплопроводах изоляция испытывает нагрузку и воздействие грунта.

Каналы сооружаются проходными, полупроходными и непроходными. В настоящее время большинство каналов для теплопроводов сооружаются из сборных железобетонных элементов, заранее изготовленных на заводах. Сборка этих элементов на трассе производится при помощи подъемно-транспортных механизмов. Все это позволяет значительно ускорить строительство тепловых сетей и снизить их стоимость.

Из всех подземных теплопроводов наиболее надежными, зато и наиболее дорогими по начальным затратам являются теплопроводы в проходных каналах. Основным преимуществом проходных каналов является постоянный доступ к трубопроводам для проведения ревизии, ремонта и ликвидации аварий на трубопроводах без разрушения дорожных покрытий и мостовых. Применяются они обычно на выводах от ТЭЦ и на основных магистралях промплощадок крупных предприятий. В последнем случае в общем проходном канале прокладываются все трубопроводы производственного назначения (паропроводы, водоводы, воздуховоды и др.). Габариты проходных каналов выбираются из условия обеспечения достаточного прохода для обслуживающего персонала и свободного доступа ко всем элементам оборудования. Они должны быть обеспечены естественной вентиляцией для поддержания температуры воздуха в канале не выше 30°С, электрическим освещением низкого напряжения (до 30 В), устройством для быстрого отвода воды из канала.

В тех случаях, когда количество параллельно прокладываемых трубопроводов невелико (2-4), но постоянный доступ к ним необходим, теплопроводы сооружаются в полупроходных каналах. Габариты таких каналов выбирают из условия прохода по ним человека в полусогнутом состоянии. Высота в свету полупроходных каналов выбирается не менее 1400 мм.

Большинство теплопроводов прокладывается в непроходных каналах с воздушным зазором. Основное преимущество теплопровода с воздушным зазором по сравнению с бесканальным заключается в создании благоприятных условий для высыхания тепловой изоляции, а сухая изоляция не только уменьшает тепловые ротери, но и уменьшает опасность химической и электрохимической наружной коррозии подземного теплопровода.

В практике находят также широкое применение бесканальные теплопроводы, которые по начальным затратам на сооружение экономичнее теплопроводов в непроходных каналах, обладая примерно одинаковой эксплуатационной надежностью и долговечностью. Требования к изоляционной конструкции бесканальных теплопроводов такие же, как и к теплопроводам в каналах. Максимальный диаметр трубопроводов бесканальных тепловых сетей не превышает обычно 800-900 мм из-за опасности сильного размыва грунта над теплопроводом при возникшей в условиях эксплуатации неплотности трубопровода, например вследствие наружной коррозии, нарушения прочности стыкового соединения и др.

Надземные теплопроводыобычно прокладываются на отдельно стоящих опорах (низких или высоких), на вантовых конструкциях, подвешенных к пилонам мачт, на эстакадах. При прокладке теплопроводов на низких опорах расстояние между нижней образующей изоляционной оболочки трубопровода и поверхности земли принимается не менее 0,35 м при ширине группы труб более 1,5 м. Высокие отдельно стоящие опоры могут выполняться жесткими, гибкими и качающимися. Материалы для мачт выбираются в зависимости от типа и назначения прокладки.

Среди теплоизоляционных материалов наиболее широко в системах централизованного теплоснабжения в последнее время применяется пенополиуретан (ППУ). В качестве основных достоинств пенополиуретана следует назвать высокую механическую прочность, низкую теплопроводность, хорошую термостойкость, низкое водопоглощение, возможность заполнения узких пространств и др. Пенополиуретан содержит от 92 до 98% закрытых пор, которые заполнены изоляционными газами, остальное – твердый полимер. Содержание твердого полимера определяется плотностью ППУ: чем выше плотность ППУ, тем выше процент твердого полимера. Закрытые поры заполнены изоляционным газом, который образуется во время производства полиуретановой пены.