Теплозащитные покрытия

Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов является одной из приоритетных задач в развитии российской экономики. Существенная роль в решении проблемы энергосбережения принадлежит высокоэффективной промышленной тепловой изоляции.

Тепловая изоляция обеспечивает возможность проведения технологических процессов при заданных параметрах, позволяет создать безопасные условия труда на производстве, снижает потери легко испаряющихся нефтепродуктов в резервуарах, дает возможность хранить сжиженные и природные газы в изотермических хранилищах.

Подать заявку

Тепловая изоляция трубопроводов и оборудования определяет техническую возможность и экономическую эффективность реализации технологических процессов и широко применяется в энергетике, ЖКХ, химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

В энергетике объектами тепловой изоляции являются паровые котлы, паровые и газовые турбины, теплообменники, баки-аккумуляторы горячей воды, дымовые трубы.

В промышленности тепловой изоляции подлежат вертикальные и горизонтальные технологические аппараты, насосы, теплообменники, резервуары для хранения воды, нефти и нефтепродуктов. Особенно высокие требования предъявляются к эффективности тепловой изоляции низкотемпературного и криогенного оборудования.

Технические требования к теплоизоляционным конструкциям

При монтаже и в процессе эксплуатации теплоизоляционные конструкции подвергаются температурным, влажностным, механическим, в том числе вибрационным, воздействиям, которые определяют перечень предъявляемых к ним требований.

К основным требованиям, предъявляемым к теплоизоляционным материалам и конструкциям, относят следующие:

- теплотехническая эффективность;

- эксплуатационная надежность и долговечность;

- пожарная и экологическая безопасность.

Основными показателями, характеризующими физико-технические и эксплуатационные свойства теплоизоляционных материалов, являются: плотность, теплопроводность, температуростойкость, сжимаемость и упругость (для мягких материалов), прочность на сжатие при 10 % деформации (для жестких и полужестких материалов), вибростойкость, формостабильность, горючесть, водостойкость и стойкость к воздействию химически агрессивных сред, содержание органических веществ и биостойкость.

Теплотехническая эффективность конструкций промышленной тепловой изоляции определяется в первую очередь коэффициентом теплопроводности теплоизоляционного материала, который определяет требуемую толщину теплоизоляционного слоя, а следовательно, и нагрузки на изолируемый объект, конструктивные и монтажные характеристики конструкции. Расчетные значения коэффициента теплопроводности принимаются с учетом его зависимости от температуры, степени уплотнения теплоизоляционных материалов в конструкции, шовности конструкции, наличия крепежных деталей. При выборе теплоизоляционного материала учитывают: температуростойкость теплоизоляционных материалов, возможную линейную усадку, потери прочности и массы, степень выгорания связующего при нагреве, прочностные и деформационные характеристики изолируемого объекта, допустимые нагрузки на опоры и изолируемые поверхности и другие влияющие факторы.

Долговечность теплоизоляционных конструкций зависит от их конструктивных особенностей и условий эксплуатации, включающих месторасположение изолируемого объекта, режим работы оборудования, степень агрессивности окружающей среды, интенсивность механических воздействий. Срок службы теплоизоляционного материала и теплоизоляционной конструкции в целом в значительной степени определяется качеством защитного покрытия.

Требования пожарной безопасности определяются нормами технологического проектирования конкретных отраслей промышленности с учетом положений СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Для таких отраслей промышленности, как газовая, нефтехимическая, химическая, производство минеральных удобрений, ведомственные нормы допускают применение только негорючих и трудногорючих материалов (группы НГ и Г1 при испытаниях по ГОСТ 30244-94) в составе теплоизоляционных конструкций. При выборе материалов учитываются не только показатели горючести теплоизоляционного слоя и защитного покрытия, но и поведение теплоизоляционной конструкции в условиях пожара в целом. Пожароопасность теплоизоляционных конструкций наряду с другими факторами зависит от температуростойкости защитного покрытия, его механической прочности в условиях огневого воздействия.

Санитарно-гигиенические требования особенно важны при проектировании объектов с технологическими процессами, требующими высокой чистоты, например, в микробиологии, радиоэлектронике, фармацевтической промышленности. В этих условиях применяются материалы или конструкции, не допускающие загрязнения воздуха в помещениях.

Современные теплоизоляционные материалы

На сегодняшний день на российском рынке теплоизоляционных материалов представлена продукция как отечественных, так и зарубежных производителей.

Номенклатура отечественных волокнистых теплоизоляционных материалов, предназначенных для тепловой изоляции оборудования, представлена традиционно применяемыми матами минераловатными прошивными безобкладочными или в обкладках из металлической сетки, стеклоткани или крафт-бумаги с одной или двух сторон, изделиями минераловатными с гофрированной структурой для промышленной тепловой изоляции, плитами теплоизоляционными минераловатными на синтетическом связующем плотностью 50–125 кг/м3, изделиями из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем.

Продукция зарубежных производителей для изоляции трубопроводов и оборудования представлена широкой номенклатурой волокнистых теплоизоляционных материалов фирм: «Rockwool» (Дания), «Сан-Гобэн Изовер» (Финляндия), «Partek», «Paroc» (Финляндия), «Izomat» (Словакия).

Из пенопластов наибольшее применение в конструкциях тепловой изоляции оборудования, преимущественно низкотемпературного, находит пенополиуретан заливочный, напыляемый и в виде плитных изделий. Его отечественным разработчиком является научно-исследовательский институт синтетических смол (г. Владимир), а также образовавшиеся на его основе предприятия (ЗАО «Изолан» и др).

Для изоляции трубопроводов и оборудования с положительными и отрицательными температурами применяются изделия из вспененного синтетического каучука, поставляемые на отечественный рынок фирмами «Армаселл» и «L’ISOLANTE K-FLEX». Материалы производятся в виде изоляционных цилиндров (трубок) или эластичных листовых и плитных изделий. Материалы из вспененного каучука характеризуются преимущественно закрытой пористостью и температурой применения от -70 до 150 °C.

Эффективным материалом для изоляции оборудования и резервуаров является пеностекло «Foamglas» бельгийской фирмы «Pittsburgh Corning» – формованный материал (плиты, сегменты) с закрытыми порами, негорючий, с температурой применения от -260 до 485 °C и высокими прочностными свойствами.

Находят применение в промышленности теплоотражающие покрытия «Термо-Коат» и «Термо-Шилд», используемые для снижения интенсивности радиационного теплообмена резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов и элементов оборудования с окружающей средой. Следует отметить, что указанные покрытия не заменяют тепловую изоляцию, а используются в качестве дополнительного элемента в теплоизоляционных конструкциях для повышения их теплоотражающих характеристик.

При канальной прокладке трубопроводов тепловых сетей используют преимущественно теплоизоляционные маты, мягкие плиты и высокоэффективные цилиндры из минеральной ваты и стеклянного волокна.

Для трубопроводов тепловых сетей подземной бесканальной прокладки применяют преимущественно предварительно изолированные в заводских условиях трубы с гидроизоляционным покрытием, исключающим возможность увлажнения изоляции в процессе эксплуатации. В качестве основного теплоизоляционного слоя в конструкциях теплоизолированных трубопроводов бесканальной прокладки рекомендованы к применению армопенобетон, пенополиуретан и пенополимерминерал.

На сегодняшний день в некоторых регионах существует тенденция к массовому переходу на применение труб с ППУ-изоляцией, основанная на практике стран Европы (Бельгии, Дании и др.). К преимуществам теплопроводов с ППУ-изоляцией относят низкий коэффициент теплопроводности пенополиуретана, технологичность при изготовлении и при монтаже теплопроводов, долговечность при соблюдении требований монтажа и эксплуатации. Однако при использовании труб с ППУ-изоляцией следует учитывать, что допустимая температура применения пенополиуретана составляет 130 °C. Повышение температуростойкости теплоизоляционных конструкций с применением пенополиуретана может достигаться путем использования двухслойной изоляции с термостойким внутренним слоем из минеральной ваты или стеклянного волокна и наружным слоем из пенополиуретана.

Представляется, что наряду с внедрением труб с ППУ-изоляцией следует расширять производство и применение труб с изоляцией из современного армопенобетона и пенополимерминерала.

Армопенобетон характеризуется низкой плотностью и теплопроводностью при высокой прочности на сжатие (не менее 0,7 МПа). К преимуществам армопенобетона относятся его негорючесть, высокая температура применения (до 300 °C), отсутствие коррозионного воздействия на стальные трубы, паропроницаемость гидрозащитного покрытия и, как следствие, долговечность. Опыт его применения в тепловых сетях Северо-Западного региона имеет положительные результаты.

Технические решения промышленной тепловой изоляции многообразны как по видам применяемых материалов, так и по конструкциям.

Так для тепловой изоляции вертикальных и горизонтальных технологических аппаратов и теплообменников применяются конструкции на основе волокнистых теплоизоляционных материалов с применением приварных штырей или проволочного каркаса.

Для горизонтальных аппаратов (емкостей, теплообменников и др.) преимущественно предусматривается крепление теплоизоляционного слоя на проволочном каркасе.

Тепловая изоляция прямо и косвенно обеспечивает надежность и безопасность эксплуатации оборудования и трубопроводов в промышленности и ЖКХ, обеспечивает условия жизнедеятельности и требования энергосбережения в промышленности и строительном секторе экономики.

Тепловая изоляция применяется практически во всех отраслях промышленности, обеспечивая технологические требования, экслуатационную надежность и безаварийную работу объектов, многие из которых относятся к категории взрывопожароопасных или представляющих опасность для здоровья людей и окружающей среды.