Тепловые сети на основе теплогидропредизолированных теплопроводов

Многолетний опыт эксплуатации существующих систем теплоснабжения городов СНГ убедительно показал, что они характеризуются низкой надежностью и экономичностью в силу конструктивного и технического несовершенства их главного звена - тепловых сетей.

Средний срок службы наших теплопроводов составляет 12-15 лет, а иногда не превышает и 5 лет при расчетном 25 лет. По мере их старения аварийность резко нарастает и не всегда может сдерживаться на приемлемом уровне ввиду ограниченности финансовых средств и ремонтно-восстановительной базы теплосетей. Для поддержания работоспособности существующих тепловых сетей требуются колоссальные физические и материальные затраты. К примеру, в России суммарные ежегодные затраты на ликвидацию коррозионных повреждений теплосетей достигают 130 млн долларов.

Главной причиной повреждаемости трубопроводов является их наружная коррозия. Тепловые потери в сетях доходят до 20% от потребляемого количества теплоты, в том числе 3-5% с утечками теплоносителя.

Для существенного повышения надежности и экономичности теплоснабжения необходим переход на принципиально новые технологические и конструктивные решения в системе транспорта теплоты, каковыми являются, например, индустриально теплогидропредизолированные (ПИ) трубопроводы Logstor Ror (Дания) и им аналогичные.

Подземные бесканальные ПИ-теплопроводы являются механической конструкцией, состоящей из стальной трубы, полиуретановой теплоизоляции и наружной полиэтиленовой трубы- оболочки, которые жестко связаны друг с другом и вместе с окружающим теплопровод грунтом образуют единую систему. Такая конструкция теплопроводов не требует множества специальных компенсаторов термических удлинений в силу применения высококачественного металла труб и соответствующей технологии монтажа.

Долговечность полиуретановой изоляции и наружной полиэтиленовой трубы-оболочки без ухудшения теплофизических и механических свойств практически равна долговечности внутренней транспортирующей теплоноситель стальной трубы, что обеспечивает тепловые потери на уровне 2-3% на протяжении всего расчетного срока службы, равного 30 годам. Конструкция ПИ- теплопроводов рассчитана на любые условия прокладки, вплоть до водной среды.

Сравнение их характеристик с характеристиками традиционных канальных теплопроводов показывает, что фактический срок службы ПИ-теплопроводов в 2-3 раза выше, гидравлическое сопротивление в 1,4-2,2 раза меньше, а эксплуатационные затраты в 3,5-4 раза ниже, так как ПИ-теплопроводы практически не требуют обслуживания в процессе эксплуатации. Была исследована сравнительная энергетическая эффективность традиционных и ПИ- теплопроводов: определена годовая величина теплопотерь через изоляцию при годовом числе часов работы теплопроводов, составляющем 5 000. Расход топлива в тоннах условного топлива в год на 1 км теплопровода на компенсацию теплопотерь через изоляцию для традиционных и предизолированных теплопроводов соответственно равен, например, для труб диаметром 50 мм - 55 и 21, диаметром 150 - 92 и 37, диаметром 300-141 и 46, диаметром 600-235 и 63, диаметром 800-290 и 75, диаметром 1 000 мм - 348 и 85. Как видно, в зависимости от диаметра традиционные теплопроводы требуют в 2,5-4 раза больше топлива на компенсацию теплопотерь. В эксплуатационных условиях минераловатная изоляция зачастую находится в увлажненном состоянии, что почти вдвое увеличивает теплопотери теплопроводов, а соответственно, и пережог топлива.

На основании разработанной институтом БелНИПИэнергопром методики применительно к рыночной экономике были выполнены сравнительные расчеты экономической эффективности традиционных теплопроводов и ПИ-теплопроводов западного производства. Критерием сравнения являются полные затраты в течение всего жизненного цикла теплопроводов, полные капитальные вложения и годовые издержки.

Многочисленные расчеты по эффективности применения традиционных теплопроводов подземной канальной прокладки и ПИ-теплопроводов показали абсолютную эффективность последних за весь жизненный цикл обеих конструкций (соответственно 15 и 30 лет). Первоначальные капвложения в ПИ-теплопроводы при диаметрах до 300 мм ниже, чем в традиционные канальные теплопроводы; при диаметрах свыше 300 мм первоначальные капвложения в ПИ-теплопроводы в 1,3-1,5 выше, что, естественно, усложняет получение инвестиций. Однако суммарные капвложения в ПИ-теплопроводы и их эксплуатационные затраты за расчетный срок службы значительно ниже, что, безусловно, оправдывает более высокие первоначальные капвложения. При этом разница между первоначальными капвложениями и вложениями в традиционные теплопроводы исчезает уже через 3-5 лет эксплуатации. Суммарные затраты за расчетный срок службы (30 лет) ПИ-теплопроводов оказываются в 2-3 раза ниже, чем у традиционных теплопроводов. Суммарные затраты в долларах США на 1 км теплопровода, например для теплопроводов диаметром 150 мм - традиционных и предизолированных, соответственно равны 2 626 и 797, диаметром 400 мм - 5 347 и 2135, диаметром 600 мм - 8 716 и 4267.

Если принять во внимание, что ПИ-теплопроводы практически не требуют затрат на текущий и капитальный ремонты и эти средства в виде реновации могут давать банковское накопление, то эффективность применения ПИ-теплопроводов за расчетный срок будет в 5-6 раз выше, чем традиционных.

Все это явилось основанием для начала применения ПИ-теплопроводов западного производства в Беларуси. Первый участок ПИ-теплопроводов длиной 510 м и диаметром 500 мм был проложен в виде перекладки в 1994 году в г. Барановичи (фирма "Logstor Ror"). Затем фирмой "АВВ Zаmech" (Польша) были проложены участки в городах Бресте, Витебске, Гродно, Лиде, Гомеле.

Однако если первый опыт освоения ПИ-теплопроводов был возможен на покупных изделиях, то, учитывая объемы перекладок существующих тепловых сетей в городах республики, а также потребности в новых прокладках, без создания в настоящее время собственного или совместного с зарубежными фирмами завода по производству ПИ-теплопроводов не обойтись. Центральным при этом является вопрос сырьевого обеспечения производства (металлические и полиэтиленовые трубы нужного качества. компоненты пенополиуретановой изоляции).

Первоочередное производство ПИ-теплопроводов объемом 200-300 км теплопроводов в год должно быть ориентировано на трубы 50-400 мм для распределительных и квартальных сетей, составляющие основную массу труб в системе теплоснабжения. Наиболее повреждаемые при эксплуатации трубы для теплопроводов больших диаметров предпочтительнее закупать.

Внедрение ПИ-теплопроводов требует внесения и дополнений в действующие СНиП и НТП. В настоящее для нового строительства и реконструкции тепловых сетей должны преимущественно применяться только ПИ-теплопроводы, что регламентировано Изменением №1 к республиканскому СНиПу 2.04.07-86 "Тепловые сети" (п. 6.2), введенным в действие с 01.05.96. Необходимо привести в соответствие европейские нормы и стандарты на ПИ-теплопроводы и действующие в РБ ГОСТы. При организации собственного производства ПИ-теплопроводов Беларуси нужен собственный нормативный документ по их проектированию, монтажу, приемке и эксплуатации.

Спрос на ПИ-теплопроводы определен на перспективу до 2005 года на основании потребности в теплопроводах для нового строительства и реконструкции тепловых сетей, выявленной Минтопэнерго РБ и Минжилкомхозом РБ. Его можно разделить на две категории: во-первых, потребность в трубах для распределительных теплосетей диаметром 50-400 мм, во-вторых, потребность в трубах для магистральных теплопроводов диаметром 500-1200 мм.

Ориентировочный спрос на трубы для магистральных и распределительных теплопроводов в Республике Беларусь на перспективу до 2005 года составляет 2084 км, а именно: в 1997 году - 434 км, в 1998 г. - 300 км, в 1999-2000 гг. около 200 км, в 2001-2005 гг. около 190 км. Исходя из этого, среднегодовой спрос на трубы составляет для магистральных теплопроводов - 20-21 км/год, для распределительных теплопроводов - 210-211 км/год.

Если представится возможным реализовать указанные объемы перекладок и нового строительства на основе ПИ-теплопроводов, то это позволит к концу расчетного срока получать ежегодную экономию топлива в размере 400-450 тыс. т у. т.

Естественно, чтобы не сдерживать начавшееся техническое перевооружение тепловых сетей на основе новой технологии до появления собственных конкурентоспособных крупных производств ПИ-теплопроводов, что начали создавать СКТБ "САРМАТ", Минжилкомхоз РБ, концерн "Белэнергострой" и другие предприятия, придется пока прибегать к западным изделиям, которые сейчас на белорусском рынке представлены датскими, немецкими, австрийскими, польскими, финскими и чешскими фирмами. Поэтому, помимо стоимостных показателей, важно правильно и выигрышно сориентироваться также в технических и технологических особенностях предлагаемых изделий.

При этом можно сразу отметить, что в эволюционном процессе создания и совершенствования конструкций ПИ-теплопроводов приоритет имеют датские фирмы Logstor Ror и АВВ, в постоянной конкуренции которых и создаются новые технологии и конструкции. Все остальные известные фирмы указанных стран являются либо совместными с этими фирмами, либо производными от них и выпускающими продукцию по заимствованной технологии. В таком случае достаточно иметь техническое сравнение технологий и конструкций базовых мировых фирм - Logstor Ror и АВВ.

Выпускаемая этими фирмами продукция соответствует единому международному стандарту на системы теплопроводов в целом и стандартам на каждый элемент этих систем в отдельности, но по техническим характеристикам, энергетическим показателям, технологии монтажа теплопроводы имеют некоторые отличия и особенности.

Фирма Logstor Ror выпускает теплопроводы с четырьмя типами изоляции: серия 0 (уменьшенная), серия 1 (стандартная), серия 2 и серия 3, которая имеет более толстый изоляционный слой, что обеспечивает больший энергосберегающий эффект при окупаемости дополнительных затрат за 2-3 года.

Теплопроводы фирмы АВВ выпускаются с двумя типами изоляции; стандартная и изоляция "плюс", которые по толщине совпадают с изделиями серий 1 и 2 фирмы "Logstor Ror.

Для компенсации термических удлинений трубопроводов фирма Logstor Ror применяет специальные компенсаторы и самокомпенсацию при поворотах трассы, редварительный подогрев, предварительный подогрев и стартовые (одноразовые) компенсаторы, а также встроенные в теплопровод мини-компенсаторы.

Фирма Logstor Ror также выпускает теплопроводы, в которых внутренняя стальная труба может относительно свободно перемещаться внутри слоя изоляции (подвижная система). Для них предусмотрены такие способы компенсации, как специальные компенсаторы или встроенные мини-компенсаторы, а также предварительный подогрев и стартовые компенсаторы.

Фирма АВВ выпускает теплопроводы только с жестко закрепленной в изоляции стальной трубой и для компенсации термических удлинений трубопроводов применяет аналогичные Logstor Ror способы (за исключением мини-компенсаторов), а также использует холодный монтаж.

Для монтажа стыков трубопроводов фирма Logstor Ror использует сварные полиэтиленовые муфты и муфты из термоусаживающегося материала. По краям муфты усиливаются термоусаживающимися манжетами. Такая конструкция отличается абсолютной герметичностью, высокой надежностью и долговечностью.

Теплоизоляция может применяться как заливная, так и из жестких полуцилиндров. Более предпочтительной является последняя, так как при заливной изоляции в нижней части муфты при несоблюдении технологии монтажа могут образовываться пустоты. Кроме того, сама заливка является экологически неблагоприятной для работающего человека и окружающей среды.

Фирма АВВ использует составные муфты из стали или сварные полиэтиленовые муфты, в которые на месте монтажа заливаются компоненты теплоизоляции. При использовании этой технологии обнаруживались случаи некачественного выполнения муфт.

Если касаться совершенствования технологии производства ПИ-теплопроводов, следует отметить, что сегодня фирма Logstor Ror обладает единственной в мире технологией непрерывного производства ПИ-теплопроводов (конти-метод), характеризующейся тем, что в одном процессе совмещено нанесение на теплотранспортирующий трубопровод теплоизоляционного и гидрозащитного (вместо полиэтиленовой трубы) слоев.

Благодаря этому не только существенно уменьшается толщина наружной гидрозащитной оболочки, но и на 2-3% сокращаются теплопотери через изоляционный слой по сравнению с традиционным методом производства ПИ-труб (труба в трубе с заливной изоляцией).

Заключение

1. По энергосберегающему эффекту, надежности и долговечности пока нет альтернативы индустриальным теплогидропредизолированным теплопроводам, которые должны иметь преимущественное применение в системах транспорта теплоты, особенно при прокладке теплосетей в увлажненных грунтах, что характерно для Беларуси.

2. По имеющейся информации и анализу располагаемых материалов бесспорным фаворитом на мировом рынке в области создания технологий, конструкции и производства ПИ- теплопроводов является Logstor Ror, которая теперь имеет свое представительство и в Беларуси.

Среди белорусских фирм, имеющих практический опыт производства ПИ-теплопроводов и начавших их выпуск на основе единого европейского стандарта, лидером является СКТБ САРМАТ, известное в республике своими работами в области энергосбережения за счет утепления наружных стен зданий.

Сармат осваивает производство ПИ-труб совместно с предприятием Белэнергоснабкомплект.

3. Для обеспечения загрузки и рентабельности создаваемых в Минжилкомхозе и Минтопэнерго республики заводов по производству ПИ-теплопроводов незамедлительно должен быть составлен и утвержден в этих отраслях реальный перспективный план (приблизительно до 2005-2010 г.) ежегодной потребности в ПИ-теплопроводах. При этом их производство и прокладка должны быть обеспечены соответствующими инвестициями, в том числе из республиканского фонда, направляемого на энергосбережение.

4. При переходе на новый технический и качественный уровень в системе транспорта теплоты одновременно достигается существенный эффект от снижения мощности теплоисточников и необходимости их ввода. К примеру, при замене в Минске к 2010 году всех изношенных теплосетей ПИ-теплопроводами тепловые потери, а соответственно и тепловая мощность источников в зимний период снизятся на 600-800 Гкал/ч. Это позволит отдалить за пределы 2010 года необходимость введения ТЭЦ-5 со строительством дальней сверхдорогой теплотрассы от нее для теплоснабжения г. Минска.

Борис ЯКОВЛЕВ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 26 за 1997 год в рубрике интерьер

©1995-2024 Строительство и недвижимость