Продукция Цены Контакты


Технико-экономический анализ применения пенополиуретанов для теплоизоляции теплопроводов в ЖКХ и теплоэнергетике

За последние годы резко возрос интерес специалистов к сокращению тепловых потерь и в первую очередь путем применения высокоэффективной теплоизоляции. В настоящее время во всем мире широко используется теплоизоляция труб тепловых сетей пенополиуретаном (ППУ). Применение ППУ позволяет обеспечить безаварийное и эффективное теплоснабжение для трубопроводов в условиях канальной, бесканальной и воздушной прокладки в коммунальном хозяйстве, теплоэнергетике, пищевой, нефтяной и других областях промышленности.

Из известных в настоящее время теплоизоляционных материалов пенополиуретан имеет наименьший коэффициент теплопроводности: по теплоизоляционным свойствам он в 25 раз эффективнее кирпича силикатного, в 4.5 раза - гравия керамзитового, в 2 раза - плит из стеклянного штапельного волокна и минваты, в 1.5-1.7 раза - пенополистирола.

Многолетний зарубежный и отечественный опыт показывает, что трубы в тепловой изоляции из ППУ полной заводской готовности не имеют альтернативы. ППУ - самый универсальный, постоянно совершенствуемый полимерный материал,особенно эффективен для теплоизоляции труб,в которых циркулирует хладоноситель с температурой до -200°С и теплоноситель до +160°С. При сочетании пенополиуретана с другими материалами и сопутствующем конструктивном решении возможна теплоизоляция трубопроводов с температурой теплоносителя до 500-600°С.

Практика показала,что при температуре теплоносителя до +110°С и наружной температуре до -25°C достаточно покрытия из ППУ толщиной всего 45 мм даже при воздушной прокладке трубопровода.

Самыми крупными потребителями полиуретановых материалов являются: Западная Европа, США, Япония.

Так, при общей емкости рынка ППУ в США в 1996 г. в объеме 2086,6 тыс. тонн, наибольшая доля падала на жесткие пенополиуретановые изоляционные плиты, использование их в строительстве составило 561.1 тыс.тонн (27%), а в мировом потреблении - 0,7 млн.тонн (41%) - как технический изоляционный материал, в т.ч. теплоизоляция труб.

Доля использования жестких пенополиуретанов на Российском рынке составляет 36%. Для примера приведем данные по емкости Российского рынка.

Из данных, приведенных в таблице 1, очевидно, что импорт полиуретановых материалов довольно высок и составляет порядка 68% и дальнейшее развитие Российского товарного рынка будет определяться в основном химической индустрией.

Этот уникальный материал исключительно долговечен, не менее 30 лет на трубах с температурой поверхности до +150°С и 100 лет в строительных конструкциях.

Тепловая изоляция на основе пенополистирола или минераловатных плит под воздействием влаги, быстро теряет механические свойства и утрачивает свои теплозащитные свойства. Пенополиуретан практически не насыщается влагой (н/б 1-3 % объемн.), но в тоже время "дышит" т.е. пропускает избыток влаги, содержащийся в помещении в окружающею среду. Имеет оптимальное значение паропроницаемости, благодаря этому нет необходимости в дополнительной пароизоляции конструкции, не подвержен воздействию плесени, не повреждается грызунами, что позволяет обеспечивать в помещениях комфортные санитарно-гигиенические условия. Жесткий пенополиуретан стоек к воздействию нефтепродуктов, ароматических углеводородов, масел, спиртов, а также кислот, щелочей (кроме концентрированных). Он выполняет роль антикоррозионного покрытия при величине адгезии к металлу, бетону, стеклу, древесине не менее 2-3 кг/см2.

Известно, что к настоящему времени износ теплоизоляции систем теплоснабжения во многих регионах России приблизился к критическому уровню до 50-75%. По различным оценкам, потери тепловой энергии в трубопроводах систем центрального теплоснабжения составляют до 60% общих "ненормативных" тепловых потерь. Как показывает технико- экономический анализ, проблема энергосбережения в теплоэнергетике и ЖКХ России не может быть решена в перспективе без широкого использования ППУ теплоизоляции. Это обусловлено прежде всего высокой теплоизолирующей способностью ППУ. Благодаря низкому значению влагопоглощения, пенополиуретановая изоляция на основе фреоносодержащих полиольных систем обеспечивает сверхнормативное снижение потерь (в 1.3-1.5 раза), а по сравнению с увлажненной минераловатной изоляцией в 8-10 раз.

В апрельском номере журнала "Новости теплоснабжения" помещена статья В.С.Слепченок и В.Н.Рогова, в которой авторы произвели оценку величины экономического эффекта и возможности применения при строительстве и реконструкции тепловых сетей, проложенных подземным бесканальным способом, труб, теплоизолированных пенополиуретаном (ППУ), фенольным поропластом (ФП), армопенобетоном (АПБ), армопенобетоном улучшеным (АПБ-У), вспученным вермикулитом (ИТ), сополимербетоном (ПБИ), вспененным полиэтиленом (ВПЭ), и минеральной ватой (МВ).

Авторы на основании анализа различных нормативов, регламентирующих использование теплоизоляционных материалов для бесканальной прокладки теплопроводов, а также выполненных технико-экономических расчетов, исходя из расчетных значений годового экономического эффекта от замены старых трубопроводов тепловых сетей диаметром 159 мм, сделали вывод о предпочтительности использования при подземной бесканальной прокладке тепловых сетей в следующей последовательности: теплоизоляция из ППУ, ФЛ, АПБ-У. В таблице 2 приводится результаты технико-экономического анализа теплоизоляционных конструкций тепловых сетей диаметром 159 мм.

Выбор технологии получения изготовления трубной теплоизоляции.

Существует в основном 4 способа получения трубной теплоизоляции из пенополиуретана:

- "труба в трубе"

- напыление на трассе и в стационарных условиях

- изготовление скорлуп ППУ с последующей сборкой

- получение теплоизоляции в форме с последующей гидроизоляцией.

Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим основные из них.

Теплоизоляция "труба в трубе".

Реализовано на "Мосфлоулайне" (г. Москва), Твери, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и на др.предприятиях.

Преимущество: легкость при изготовлении и транспортировке.

Недостаток: дороговизна, требует собственного производства полимерной трубы (дорогие экструдеры), требует контроля за процессом увлажнения.

Нет ясных представлений о преимуществе полиэтиленовой оболочки. Полиэтиленовая оболочка не только не обеспечивает 100% защиты теплоизоляции от влаги, но напротив влага, проникнувшая к поверхности стальной трубы, например, через дефект в гидроизоляции сварочного стыка оболочки в момент снижения температуры теплоносителя, не имеет возможности испариться и в условиях повышенной влажности интенсифицирует коррозию стальной трубы.

По данным ОАО "ВНИИПИЭнергопром", опубликованным в 1998г., при использовании конструкции "труба в трубе" обязательным является наличие дорогостоящей системы постоянного электронного контроля за увлажнением и ежегодная замена увлажненных участков теплопровода сухими:

- применение полиэтиленовой оболочки является обязательным элементом данной конструкции предизолированных труб, обусловленным особенностью технологического процесса заполнения ППУ системой пространства между стальной трубой и оболочкой. Это приводит к увеличению стоимости изделий до 30% (без учета стоимости контроля за увлажнением теплоизоляции);

- при воздушном способе прокладки необходимо дополнительно защищать полиэтилен от солнечной радиации.

Теплоизоляция напылением.

Основным недостатком этого способа в полевых условиях является значительный перерасход компонентов (до 50%), а в стационарных условиях невозможность получения стабильных свойств по всей длине трубы.

Изготовление скорлуп ППУ.

Преимущество: не требует дорогостоящего оборудования.

Недостатки: трудоемкость при сборке, необходимость защиты стыков.

Теплоизоляция в форме с последующей гидроизоляцией

Нами совместно с Чувашэнерго предложен способ получения трубной изоляции в металлической форме. Проект реализован на ТЭЦ-1. Он представляет собой:

1) покрытие трубы антикоррозионной смазкой ( изольной мастикой);

2) заливка ППУ в форме с уложенной трубой на машине высокого давления, выдержка ППУ в форме (отверждение) не менее 20 минут;

3) покрытие стеклоизолом.

Данный способ получения теплоизоляции по нашим расчетам приблизительно в 3 раза удешевляет стоимость 1 погонного метра трубы с теплоизоляцией и также легко, в случае возникновения дефектов (разрывов) позволяет провести поиск и замену их.

Промежутки между трубных стыков, сварочных швов на теплотрассе закрывают скорлупами ППУ с использованием металлических замков. Нами создано производство теплоизолирущих скорлуп, которое осуществляется методом вспенивания полиуретановой композиции в цилиндрических разъемных формах, дающих возможность получать скорлупы ППУ разных диаметров:

- внутренний диаметр скорлупы ППУ от 47 до 1020 мм

- длина скорлупы ППУ 1000 мм

- толщина скорлупы ППУ 30,40,50,60 мм.

Предлагаемая технология не требует больших производственных помещений (достаточно помещения 30 на 12 метров). При небольших начальных затратах 1.5 -2.0 млн. руб. уже через 3-4 месяца можно начать опытно-промышленное производство и затем наращивать его.

А.С.Степанов, Ю.Т.Ефимов, Е.М.Желваков, Ю.В.Винокуров

К списку статей