Магистральные сети. Основной объем магистральных трубопроводов - это классические стальные трубопроводы в минераловатной изоляции. Последнее время широкое применение в качестве магистральных трубопроводов с рабочими параметрами до P=16 ати и до Т=150 ^ОС нашли стальные трубы в пенополимерминеральной (ППМ) тепловой изоляции. Существенным отличием от стандартной трубы в классической минераловатной изоляции является то, что данные трубопроводы не требуют нанесения антикоррозионного покрытия, тепловой изоляции и гидроизоляционного покровного слоя, что существенно увеличивает скорость при их монтаже. Применяются они в основном для бесканальной прокладки, но при замене существующих трубопроводов так же легко укладываются в существующие каналы на скользящих (подвижных) опорах. Как и у трубопроводов в пенополиуретановой изоляции, стыковые соединения впоследствии изолируются трехкомпонентным составом, который в процессе полимеризации образует твердое однородное покрытие, обладающее свойствами основного изоляционного покрытия трубопровода. Данные трубопроводы применяются как с системой ОДК, так и без нее. При бесканальной прокладке в качестве компенсирующих устройств используются участки само-компенсации с демпфирующими матами из пенополистирола или сильфонные компенсаторы. За небольшой период трехлетней эксплуатации нареканий к участкам труб в ППМ изоляции не было, при этом тепловые потери на этих участках были сокращены на 15-20%. теплосетевой удмуртский коллектор трубопровод

Основным типом изоляционного покрытия до сих пор остаются маты из минерального волокна, так же в качестве теплоизоляционного материала применяются прошивные маты из базальтового волокна (80% объема капитального ремонта 2009 г.), обладающего более низкой теплопроводностью по сравнению с минеральными типами изоляции.

Сегодня также проложено несколько участков труб в минераловатной изоляции конструкции СТУ. Принцип работы применяемой технологии СТУ (рис. 3) прост, это аналог вертикально-слоистых матов, в которых каждый сегмент теплоизоляционного материала находится в синтетическом отсеке, покрытых снаружи фольгирован- ным материалом, выступающим в качестве покровного слоя. Изоляционные рулоны могут поставляться любой заказной толщины и под определенный диаметр. Монтаж не требует фиксации материала дополнительными крепежами, разворачивается по диаметру трубы и стягивается стяжными ремнями, после чего фиксируется оцинкованной проволокой, находящейся внутри конструкции, стыковые соединения между матами покрываются армированным фольгированным скотчем. Благодаря указанным преимуществам, бригада рабочих, не имеющая опыта монтажа данного изоляционного покрытия, смонтировала его на участке теплотрассы 2Ду500 мм протяженностью 320 пм в течение трех дней. Кроме этого, в отопительный сезон 2008-2009 гг. на одном из ключевых участков трубопровода надземной прокладки протяженностью около 1200 пм, который вследствие частых повреждений (проминание изоляционного слоя, нарушение покрытия) со стороны населения и воздействия окружающей среды, была применена новая конструкция антивандального исполнения для традиционной минераловатной изоляции в оцинковке. До настоящего момента нареканий к данному участку тепловой сети не было.

В рамках эксперимента ООО «УКС» было опробовано несколько видов инновационных технологий в качестве теплозащитного слоя, таких как: жидкокерамическое покрытие (нескольких торговых марок, но работающих по одному и тому же принципу); покрытие из вспененного каучука, но ни один из вышеперечисленных материалов не устроил эксплуатационный персонал компании в полном объеме.

Распределительные сети. Основная проблема распределительных сетей ГВС, которая присуща большинству теплоснабжающих организаций нашей страны, - это низкий срок эксплуатации металлических трубопроводов ГВС (5-7 лет). О повреждаемости тепловых сетей отопления и ГВС в г Ижевске и г. Сарапуле можно суть по данным, представленным на рис. 4.

До недавнего времени основным методом замены трубопроводов ГВС было применение стальных трубопроводов с защитным оцинкованным покрытием (порядка 90% общего объема сетей ГВС), вследствие низкой коррозионной стойкости и возникновения многочисленных дефектов по причине внутренней (основное) и наружной коррозии было принято решение о применении неметаллических трубопроводов из композитных и полимерных материалов. Так, уже с 2008 г все проекты по модернизации систем ГВС включают применение в качестве материала труб горячей воды полипропилен, сшитый полиэтилен, стеклопластик, стекло-базальтопластик и хризотил (асбестоцемент) (рис. 5). А с 2009 г даже при ликвидации аварийных ситуаций, если позволяют условия, применяются трубопроводы из вышеуказанных материалов. Одним из существенных преимуществ трубопроводов из неметаллических материалов является быстрота монтажа, время на ремонтные работы сокращается на 20-30%. При этом, по заявлению специалистов ООО «УКС», в зависимости от применяемых трубопроводов, есть и определенные минусы. Так, например, для полипропиленовых труб требуются дополнительные участки самокомпенсации (линейные расширения в 1,5-2 раза выше, чем у металлических трубопроводов) и монтаж в период стояния низких температур необходимо производить с созданием тепловой завесы в районе монтируемого стыка. Стекло-базальто- пластиковые трубопроводы очень жесткие и поэтому заказ трубопроводов и фитингов необходимо производить по фактической трассировке канала. Хризотиловые (асбестоцементные) трубы требуют больших подготовительных работ по возведению жесткого песчаного основания, предварительно выровненного, для исключения перекоса в соединительных муфтах; кроме того, необходимо приобретать дополнительные переходники для стыковки с металлом основного трубопровода и фитинги индивидуального диаметра из коррозионно-стойких сталей аустенитного класса (нержавейка). Наименьшие проблемы возникают с трубопроводами из сшитого полиэтилена, за исключением того, что, как правило, они поступают в бухтах в скрученном виде и перед монтажом их необходимо расправлять; помимо этого соединительные фитинги и сам трубопровод имеют довольно высокую стоимость.

На сегодняшний день общая протяженность трубопроводов ГВС в г Ижевске (рис. 6) составляет 312,42 км в однотрубном исчислении, в том числе: металлических трубопроводов - 269,12 км, неметаллических трубопроводов - 43,3 км; в г. Сарапуле - составляет 51,88 км в однотрубном исчислении, в том числе: металлических трубопроводов - 25,94 км, неметаллических трубопроводов - 25,94 км. В год предприятие перекладывает около 3% квартальных сетей.

Тепловые пункты

Специалисты ООО «УКС» совместно со специалистами подрядных организаций, проанализировав системы теплоснабжения в городах России и Европы, пришли к важному выводу - сегодня нельзя отказываться от использования ЦТП, но одновременно с этим необходимо заниматься реконструкцией бойлеров ГВС, расположенных в подвалах домов, с переходом на ИТП. Сегодня всех новых потребителей подключают только через ИТП. У ряда потребителей, дома которых оснащены бойлерами ГВС, проводится модернизация с переходом на ИТП.

По мнению специалистов ООО «УКС», ЦТП - это, своего рода, экологически чистая котельная. Принцип работы тот же и ресурсы используются те же (электроэнергия, холодная вода, теплообменники). Единственное отличие заключается в том, что в качестве топлива здесь используется тепловая энергия, получаемая от ТЭЦ или котельной.

По заявлению руководства ООО «УКС», переход на двухтрубную систему теплоснабжения с отказом использования ЦТП и получением тепловой энергии в ИТП, расположенного непосредственно в здании, конечно, идея привлекательная, хотя и настолько же трудная. Проводить резервирование электроснабжения каждого дома в городах Республики Удмуртия (и в других регионах России) проблематично и дорого, а оставлять зимой здание без циркуляции, в случае возникновения аварии на электрических сетях, опасно. И еще один минус - переход на ИТП ведет к увеличению диаметров сетей холодного водоснабжения. Предприятие потребляет более 71 млн кВт*ч/год электроэнергии в двух городах, из них около 50 млн кВт*ч/год идет на нужды ЦТП.

Если здесь говорить о переходе с ЦТП на ИТП, то надо понимать, что все эти 50 млн кВт*ч/год электроэнергии лягут на плечи потребителей, т.е. населения. Возникает закономерный вопрос: а сможет ли население покрывать эти дополнительные расходы? На основании всего вышесказанного специалистами ООО «УКС» было приятно более эффективное решение - модернизировать ЦТП.

На ЦТП устанавливаются различные типы теплообменников: более 220 пластинчатых теплообменников; на протяжении последних лет ООО «УКС» внедрило сразу несколько новых видов интенсифицированных кожухотрубных теплообменников. В г. Ижевске были установлены следующие виды теплообменников (рис. 7): водо-водяной подогреватель интенсифицированный (ВВПИ), г. Нижний Новгород; четырехходовой подогреватель водо-водяной винтовой (ПВВВ), г. Екатеринбург; тонкостенный теплообменный аппарат интенсифицированный (ТТАИ), г. Симферополь (подробно об особенностях работы этих теплообменников читайте в «НТ», № 8, 2004 г., № 4 и 8, 2007 г. - прим. ред.). Проведенный специалистами ООО «УКС» анализ показал, что в результате замены кожухотрубных теплообменников на интенсифицированные удалось получить сокращение металла примерно в 4 раза, при этом объем воды в межтрубном пространстве уменьшился в 5 раз, а поверхности теплообменников - в 3 раза. Вода перестала «стоять» в трубах (скорость протекания до реконструкции падала менее 1м/с в ночное время), необходимость в постоянных чистках отпала. Причем, за 1-2 года эксплуатации новых смонтированных интенсифицированных теплообменников трубки в них остаются чистыми.

Специалисты ООО «УКС» просчитали, что внедрение нового оборудования и новых подходов, начиная с проектирования и заканчивая эксплуатацией, позволяет значительно высвободить площади в зданиях ЦТП - как минимум в 2-3 раза. Свободные площади в ЦТП теперь используются под склады, производство и т.д.

Проводимая реконструкция ЦТП позволяет ООО «УКС» значительно сокращать стоимость обслуживания и ремонта, повышать КПД, снижать затраты на теплоноситель и электроэнергию, понижать температуру обратной воды на ТЭЦ.

Кроме этого, инженеры ООО «УКС» создали кожухотрубный теплообменник, в котором впервые применен неметаллический кожух, изготовленный из стекло-базальтопластика (рис. 8). Главным преимуществом этого аппарата является долговечность и экономичность, т.к. применение композитных материалов исключает зарастание трубок, даже при низких скоростях движения жидкостей. Кроме того, ожидается, что данный теплообменник будет обладать большей производительностью при меньших габаритных размерах, чем аналогичные модели из стали. Однако, по мнению специалистов компании, эта уникальная и единственная в своем роде разработка пока не может быть внедрена, а может быть испытана только экспериментально, т.к. в п. 4.38 СП 45-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» записано: «трубопроводы в пределах тепловых пунктов должны предусматриваться из стальных труб». Специалисты ООО «УКС» считают, что эта идея имеет право на жизнь, и всего лишь норма мешает «разбить» устоявшееся мнение.

При модернизации ЦТП также проводятся работы по исключению контура деаэрационной колонны, в связи с чем отпадает необходимость работы эжекторных насосов. Тенденция перехода на неметаллические трубы позволяет отказаться от деаэрационного контура и оптимизировать затраты на поддержание работы колонны. Другими словами, деаэрация теплоносителя не требуется, несмотря на высокое содержание растворенного кислорода и углекислого газа в камской воде, при использовании трубопроводов ГВС из материалов, не подверженных коррозионным процессам, вследствие чего сокращаются затраты на обслуживание колонны, охладителя выпара, затраты электрической энергии на работу эжекторных насосов. Только в Ижевске на ЦТП в работе находится около 100 эжекторных насосов, отказ от работы которых позволит сэкономить на потреблении электроэнергии более 6,5 млн кВтч в год.

В 2009 г. на кровле одного из ЦТП был установлен солнечный коллектор (рис. 9), который используется как предварительная ступень нагрева холодной воды перед теплообменником ГВС, т.к. в тарифах не учитывается в полном объеме стоимость теплоносителя для подогрева воды, что ведет к перерасходу. В благоприятные солнечные дни с 10 до 16 ч. при температуре наружного воздуха +24 ^ОС за счет применения солнечного коллектора подогрев холодной воды происходит с

11,8 до 30 ^ОС при расходе 0,3 м³/ч. Применение солнечных коллекторов особенно важно для ЦТП, работающих от котельных, и где не надо понижать температуру обратной воды, как в случае ТЭЦ.

Сегодня на 44 ЦТП предприятия установлены ЧРП на насосах ГВС, в виду постоянного изменения в течение суток тепловой нагрузки на ГВС. Все ЦТП оснащены приборами учета тепловой энергии, ХВС, электроэнергии. 30 ЦТП автоматизированы, информация с которых выводится на единый диспетчерский пульт.