Еще раз об экономической и технической целесообразности применения трубопроводов с индустриальной пенополиуретановой изоляцией для теплоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Еще раз об экономической и технической целесообразности применения трубопроводов с индустриальной пенополиуретановой изоляцией для теплоснабжения

К. т.н. И.Л. Майзель,

исполнительный директор Ассоциации производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией,

к. т.н. В.Г. Петров-Денисов,

зав. лабораторией АО «Теплопроект»

За последние годы в периодической печати, в решениях различных директивных органов и в нормативной документации отмечалась целесообразность широкого применения трубопроводов тепловых сетей с пенополиуретановой изоляцией как реального пути выхода из кризисного состояния систем централизованного теплоснабжения.

Однако из-за выхода в печати отдельных статей, как например [1], смещающих, с нашей точки зрения, акценты в выборе оптимальных технических решений конструкций тепловой изоляции подземных тепловых сетей, мы решили еще раз представить нашу позицию в этом вопросе.

В нашем изложении мы во многом пользовались материалами Национального доклада «Теплоснабжение Российской Федерации. Пути выхода из кризиса», подготовленного Министерством промышленности, науки и технологий Российской Федерации, в частности Альбомом инженерных решений энергоэффективных систем теплоснабжения [2].

Основным видом прокладки тепловых сетей в России традиционно являлась подземная прокладка (84%). Бесканальная прокладка занимала 6 % и надземная 10%.

Однако из-за запрета по архитектурно-планировочным и экологическим соображениям надземной прокладки тепловых сетей в городах и населенных пунктах, мы остановимся только на подземной прокладке, и, главный образом, на бесканальной и в непроходных каналах, на долю которой приходится около 80% тепловых сетей России.

Основным теплоизоляционным материалом для прокладок в каналах являются изделия на основе минеральной ваты (маты и плиты), объем которых достигает 90%. Цилиндры из минеральной и стеклянной ваты составляют не более 0,1 %.

Массовое применение такого способа прокладки и таких теплоизоляционных материалов привело к тому, что 80% тепловых сетей превысили срок безаварийной службы, более 30% тепловых сетей из общей протяженности (270 тыс. км в однотрубном исчислении) находится в ветхом состоянии и требуют ремонта. В некоторых регионах доля изношенных трубопроводов составляет более 50%, в аварийном состоянии - более 25% [3].

Из-за ограниченности финансирования фактическая замена трубопроводов тепловых сетей не превышает 1 -2 % в год. Удельная повреждаемость по регионам России колеблется от 0,5 до 10 повреждений на 1 км трубопровода ежегодно, и она постоянно увеличивается. Так в 2000 г. количество аварий достигло 300 тыс. в год. Крупные аварии произошли в декабре 2002 г. -январе 2003 г. во многих регионах России. Наиболее частой причиной повреждения трубопроводов (до 80%) является наружная коррозия. Кроме ускоренной коррозии, такие тепловые сети отличаются повышенными тепловыми потерями. По данным исследований института «Теплопроект», проведенных совместно с институтами ВНИПИЭнергопром, НИИМосстрой, АКХ им. Памфилова, ВНИИСТ, ВТИ [4] через 8 лет эксплуатации тепловые потери теплопроводов с минераловатной изоляцией в непроходных каналах, при сезонном обводнении верховодкой (что происходит практически повсеместно), в 2 раза превышают расчетные.

Никакая гидроизоляция (защитные покрытия из стеклопластиков, гидроизола, полимерных пленок, кроме того, горючих материалов, и тем более штукатурных покрытий), а также гидрофобизация волокнистых материалов не защищает их от увлажнения в период длительной эксплуатации, и тем самым в несколько раз повышается их теплопроводность.

Таким образом, в сложившейся ситуации в стране тратятся гигантские средства на содержание некачественных и ненадежных тепловых сетей с фактическими тепловыми потерями до 50%, с утечками теплоносителя, во много раз превышающими нормы в развитых странах.

Фактический срок службы трубопроводов значительно ниже (магистральные сети - 12-15 лет, распределительные и квартальные сети - 7-8 лет) нормативного (25 лет), что увеличивает в несколько раз затраты, приведенные к году эксплуатации.

По мнению многих специалистов, а также Госстроя России, выход, безусловно, есть - это переход на применение труб с пенополиуретановой изоляцией [5].

Теплоизоляционные материалы типа армопенобетона и полимербетона имеют ограниченные объемы производства [1], уступают пенополиуретану по основному теплофизическому показателю - теплопроводности почти в два раза и применение таких материалов имеет местный характер. Следует также отметить, что являясь гидрофильным материалом, армопенобетон увлажняется при контакте с массивом влажного грунта, вследствие чего теплозащитные свойства армопенобетона снижаются при эксплуатации, по данным [4] за 10 лет в 1,2 раза.

Конструкции теплопроводов с пенополиуретаном, применяемые в странах Западной Европы более 40 лет, помогли ряду стран (Дания, Швеция, Норвегия и др.) преодолеть энергетический кризис 70-х годов и показали высокую надежность.

В России предизолированные трубы производятся более 10 лет и успешно эксплуатируются.

Безусловно при использовании новых более надежных конструкций может незначительно возрасти первоначальная стоимость тепловых сетей по сравнению с традиционными. Однако за счет их долговечности (более 25 лет), надежности, минимизации тепловых потерь (менее 2%), сокращения сроков строительства стоимость работ по прокладке, приведенная к одному году эксплуатации, уменьшается на 20-30%. Поэтому одним из основных факторов экономической эффективности применения новых конструкций следует считать не их первоначальную стоимость, а увеличение надежности и срока службы трубопроводов, снижение затрат на их техническое обслуживание (? в 9 раз).

При бесканальной прокладке тепловых сетей трубами с пенополиуретановой изоляцией в полиэтиленовой оболочке отпадает необходимость устройства дорогостоящих каналов, строительства камер для установки запорной арматуры. Шаровые краны тепло-, гидроизолируются и устанавливаются в грунте.

Как отмечалось в других наших работах [6], конструкция трубопроводов тепловых сетей с пенополиуретановой изоляцией выгодно отличается от тепловых сетей с другими видами тепловой изоляции еще и тем, что она имеет систему оперативного дистанционного контроля (ОДК), стоимость которой не превышает 1,5% от стоимости тепловой сети. Ее наличие позволяет своевременно устанавливать и устранять возникающие дефекты (увлажнение пенополиуретана), тем самым предотвращать аварии, типичные для тепловых сетей других конструкций.

Кроме того, нет необходимости защиты от блуждающих токов, а также устройства дренажа.

В качестве недостатков трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией авторы иногда приводят их горючесть, дымообразующую способность и токсичность выделяемых при горении продуктов, а также ограниченную предельную температуру применения 130°С [1]. Однако эти недостатки, присущие практически всем органическим материалам, не имеют никакого значения, учитывая рекомендуемые области их применения - подземную бесканальную прокладку (основной объем), в тоннелях и надземную прокладку с оцинкованным стальным защитным покрытием. Как показали исследования, проведенные органами пожарной безопасности, при использовании в качестве защитного покрытия оцинкованной стали, трубопроводы с пенополиуретановой изоляцией не распространяют пламя и не являются пожароопасными [7].

Это обстоятельство позволило включить их в СНиП 2.04.14-88* для транспортировки горючих веществ, в частности сжиженных газов. Для обеспечения полной пожарной безопасности в том же документе для надземной прокладки предусмотрено устройство вставок длиной 3 м из негорючих материалов через 100 м длины трубопровода.

Что касается температуры применения (130 °С и пиковые 150 °С) то при графике 150-70 °С продолжительность температуры более 130 °С в тепловых сетях по данным «Мосэнерго» не превышает 10 суток, а 150 °С - 30 часов в году даже для магистральных трубопроводов, что допускается ГОСТ 30732 на эти трубопроводы с пенополиуретановой изоляцией.

Учитывая преимущества современной прокладки тепловых сетей индустриальными предизолированными пенополиуретаном трубами, это направление успешно развивается.

Создано более 50 предприятий в более, чем 20 регионах России, общей мощностью около 4 тыс. км в год. В стадии строительства еще 4 завода. В ряде регионов (Москва, Вологодская область, Татарстан, Ханты-Мансийск) приняты постановления об обязательном применении при прокладке тепловых сетей труб с пенополиуретановой изоляцией.

Применение новых теплопроводов в г. Москве, по данным Тепловых сетей «Мосэнерго» [8], дает реальный экономический эффект.

При общей протяженности трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией, проложенных «Мосэнерго» 50,35 км, сокращение тепловых потерь составляет 60,5 тыс. Гкал, или в денежном выражении 12,1 млн руб.

Оценка экономической эффективности теплотрассы с пенополиуретановой изоляцией по сравнению с традиционными приведена в таблице. теплотрасса труба пенополиуретановый изоляция

Данные, приведенные в таблице и расчетах Тепловых сетей «Мосэнерго», подтвердили расчеты сотрудников ТЭК г. Санкт-Петербурга [9], показавшие, что из многочисленных теплоизоляционных материалов, применявшихся для тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей, наиболее эффективным является пенополиуретан, дающий на 1 п. м 30 руб. экономии. К этому же результату пришли расчеты Ленгипроинжпроекта (1996 г.), а также Центра по эффективному использованию энергии (ЦЭНЭФ) для Сахалинской области.

Кроме стальных трубопроводов, изолированных пенополиуретаном, для сетей горячего водоснабжения диаметром до 110 мм, а также для тепловых сетей с температурным графиком 95-70 °С бесканальной прокладки организовано производство гибких теплоизолированных пенополиуретаном полимерных труб. Длина в бухте может достигать 520 м, в барабане 830 м при диаметре трубы 32 мм и соответственно 90 и 185 м при диаметре 110 мм.

Срок службы таких труб достигает 50 лет и более. Переход на гибкие гофрированные стальные трубы позволит повысить температуру их применения до 130 °С. Выпускаются также и прямые полимерные трубы, изолированные пенополиуретаном.

Таблица. Оценка экономической эффективности 1 км двухтрубной теплотрассы в USD (диаметр 159 мм).

Существенным преимуществом применения гибких труб является минимальное количество стыковых соединений и опор, отсутствие компенсаторов.

В заключение следует отметить, что по словам начальника УТЭХ Правительства г. Москвы [10] г-на Лапира М.А. применение труб с пенополиуретановой изоляцией способствовало тому, что в некоторых районах города уже в течение 3-х лет не проводятся отключения горячего водоснабжения на гидравлические испытания (Южное Бутово, отчасти Люблино). Это позволило создать комфортные условия жизни наших граждан.

Поменять все износившиеся трубы тепловых сетей на надежные и долговечные конструкции в ближайшие годы не реально, но стремиться к этому, хотя бы для нового строительства и при больших объемах ремонта и реконструкции, необходимо. В этом единственная возможность избежать «подземный Чернобыль», как выразился известный специалист в этой области, В.С Ромейко - директор базового центра Госстроя РФ.

Поддерживая применение новых прогрессивных трубопроводов в практику строительства тепловых сетей, Госстрой РФ ввел в действие с 1 июля 2001 г. ГОСТ 30732 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке», а постановлением № 168 от 26 декабря 2002 г. одобрил и утвердил Свод правил 41-105-2002 «Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке».

ЛИТЕРАТУРА

1. Б.М. Шойхет, Л.В. Ставрицкая, Я.А. Ковылянский. Тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей. Современные материалы и технические решения. // Энергосбережение, № 5, 2002 г., с. 43-45.

2. Альбом инженерных решений энергоэффективных систем теплоснабжения. М. 2002 г. Минпромнаука РФ (В рамках национального доклада «Теплоснабжение Российской Федерации. Пути выхода из кризиса»).

3. В.Е. Бухин. Индустриальные трубы с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке для бесканальной прокладки тепловых сетей. Опыт производства, проектирования, строительства и эксплуатации. // Трубопроводы и экология, № 3, 2002 г., с. 11-16.

4. Разработка технических предложений и проведение маркетинговых исследований создания в России промышленного производства эффективных систем транспорта тепла на основе бесфреоновых пенополиуретановых теплоизоляционных конструкций теплопроводов. Отчет о научно-исследовательской работе. ВНИПИТеп-лопроект. М. ч. I - 1993, ч. II - 1994 г.

5. Л.Н. Чернь/шов. Газета «Энергопрогресс», 2001 г., май.

6. И.Л. Майзель. Трубы с тепловой изоляцией из пенополиуретана. Реальный путь усовершенствования системы теплоснабжения. //Энергосбережение, 2002г., № 2, с. 36-38.

7. М.Н. Калганова, Р.З. Фахрисланов и др. Пожарная опасность полимерной тепловой изоляции промышленных трубопроводов. 1990г.

8. В.М. Липовских. Подготовка к отопительному сезону 2002-2003 гг. Тепловые сети АО «Мосэнерго». // Новости теплоснабжения, 2002 г., № 4, с. 12-15.

9. B.C. Слепченок, В.Н. Рогов. Технико-экономический анализ возможности применения различных типов тепловой изоляции российского производства для трубопроводов тепловых сетей предприятия. // Новости теплоснабжения, 2001 г., № 4.

10. М.А. Лапир. Итоги подготовки к отопительному сезону 2002-2003 гг. //Энергосбережение. 2002 г., № 5, с. 4-7.

Размещено на Allbest.ru