Защита от коррозии. 
Расчет тепловой изоляции и потерь тепла в наружных тепловых сетях

Одной из важнейших задач эксплуатации тепловых сетей является защита тепловых сетей от коррозии. В тепловых сетях имеют место два вида коррозии: внутренняя и наружная.

Основной причиной появления коррозии является присутствие в сетевой воде растворенного кислорода. Скорость коррозии зависит от концентрации кислорода в теплоносителе и скорости диффузии его к поверхности металла. Чем больше растворенного кислорода и выше температура теплоносителя, тем интенсивнее протекает процесс внутренней коррозии. Для предупреждения внутренней коррозии необходимо ликвидировать все места подсоса воздуха, для чего следует поддерживать в трубопроводах избыточное давление не менее 0.05 МПа и производить подпитку только деаэрированной водой.

Для трубопроводов из труб из ВЧШГ независимо от способа прокладки и параметров теплоносителя защитное покрытие поверхности труб от коррозии допускается не предусматривать.

Наружная коррозия тепловых сетей в зависимости от способа прокладки и условий эксплуатации может быть вызвана электрохимическим воздействием металла труб с увлажненной тепловой изоляцией.

Для защиты труб тепловых сетей от наружной коррозии применяют пассивную защиту с помощью изолирующих антикоррозийных покрытий, защищающих стальные трубы от внешнего воздействия. Кроме антикоррозийных свойств покрытие должно обладать термостойкостью при максимальной температуре теплоносителя.

При бесканальной прокладке в условиях высокой коррозионной активности грунтов, в поле блуждающих токов при положительной и знакопеременной разности потенциалов между трубопроводами и землей должна предусматриваться дополнительно электрохимическая защита трубопроводов тепловых сетей совместно со смежными металлическими сооружениями и инженерными сетями.

Для защиты трубопроводов тепловых сетей от коррозии блуждающими токами при подземной прокладке (в непроходных каналах или бесканальной) следует предусматривать мероприятия с учетом требований Инструкции по защите тепловых сетей от электрохимической коррозии:

• а) удаление трассы тепловых сетей от рельсовых путей электрифицированного транспорта и уменьшение числа пересечений с ним;
• б) увеличение переходного сопротивления сетей путем применения электроизолирующих неподвижных и подвижных опор труб;
• в) увеличение продольной электропроводности трубопроводов путем установки электроперемычек на сальниковых компенсаторах и на фланцевой арматуре;
• г) уравнивание потенциалов между параллельными трубопроводами путем установки поперечных электроперемычек между смежными трубопроводами при применении электрохимической защиты;
• д) установку электроизолирующих фланцев на трубопроводах на вводе тепловой сети (или в ближайшей камере) к объектам, которые могут являться источниками блуждающих токов (трамвайное депо, силовые подстанции, ремонтные базы и т. п.);
• е) электрохимическую защиту.

Поперечные токопроводящие перемычки следует предусматривать во всех камерах с ответвлениями труб и на транзитных участках тепловых сетей с интервалом не более 200 м.

Токопроводящие перемычки на сальниковых компенсаторах должны выполняться из многожильного медного провода, кабеля, стального троса, в остальных случаях — прутковой или полосовой стали.

Сечение перемычек надлежит определять расчетом и принимать не менее 50 мм² по меди. Длину перемычек следует определять с учетом максимального теплового удлинения трубопровода. Стальные перемычки должны иметь антикоррозионное покрытие.

tокр-температура окружающей среды, оС;

УR-общее термическое сопротивление теплопередаче, кв. моС/Вт.

УR=I*n (dиз /dтр)/лиз +2/биз *dиз,.

Где dизнаружный диаметр трубопровода с учетом толщины изоляции, мм;

dтр-наружный диаметр трубопровода, мм;

лиз-коэффициент термического сопротивления теплопередаче изоляционного слоя, Вт/моС;

биз-коэффициент теплопередачи изоляционного слоя, Вт/кв.моС.

Важное значение в устройстве теплопровода имеет тепловая изоляция. От качества изоляционной конструкции теплопровода зависят не только тепловые потери, но и долговечность. При соответствующем качестве материалов и технологии изготовления тепловая изоляция может одновременно выполнять роль антикоррозионной защиты наружной поверхности стального трубопровода.

Основные требования к теплоизоляционным конструкциям заключаются в следующем:

Низкая теплопроводность как в сухом состоянии, так и в состоянии естественной влажности;

Малая величина водопоглощения;

Малая коррозийная активность;

Высокое электрическое сопротивление;

Щелочная реакция среды (pH > 8,5);

Достаточная механическая прочность.

Теплоизоляционный слой устраивается на трубопроводах, арматуре, фланцевых соединениях и для следующих целей:

уменьшение потерь тепла при его транспортировании, что снижает установочную мощность источников тепла уменьшение падения температуры теплоносителя, что снижает расход теплоносителя понижение температуры на поверхности теплопровода и воздуха в местах обслуживания.

В качестве теплоизоляции применяют в основном изделия из неорганических материалов (мин. вата, стекловолокно и другие).

В зависимости от вида используемых изделий теплоизоляцию подразделяют:

• 1. Оберточная — маты, шнуры, жгуты, полосы;
• 2. Штучная — плиты, блоки, кирпичи;
• 3. Заливочная — монолитная и литая;
• 4. Мастичная;
• 5. Засыпная.

Теплоизоляционная конструкция состоит из трех основных слоев:

противокоррозионный слой теплоизоляционный слой покровный слой Противокоррозионный слой предназначен для защиты теплопровода от наружной коррозии.

Покровный слой предназначен для защиты тепловой изоляции от атмосферных осадков.

Расчет тепловой изоляции В качестве основного теплоизоляционного материала принимаем минераловатную плиту.

При проектировании тепловых сетей толщину изоляции определяют исходя из норм потерь тепла, заданного перепада температур на участке тепловой сети, допустимой температуры на поверхности конструкции, технико-экономического расчета.

Толщина тепловой изоляции, м, определяется по формуле:

Где лк — коэффициент теплопроводности основного слоя (для мин ваты 0,07 Вт/м2 0С), (приложение 1 — СниП 2.04.14−88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»);

dе — наружный диаметр теплопровода, мм;

Rиз — термическое сопротивление основного слоя изоляции, м2 0С/Вт;

Где фm — расчетная среднегодовая температура, 0С, теплоносителя (средняя за отопительный период);

Где фm1 — средняя температура теплоносителя, 0С, по месяцам, определяемая по графику центрального качественного регулирования, в зависимости от среднемесячных температур наружного воздуха;

n1 — количество часов в году по месяцам;

te — расчетная температура окружающей среды (средняя за отопительный период);

qe — норма потерь теплоты, Вт/м;

k1 — коэффициент, учитывающий изменение стоимости теплоты и теплоизоляционной конструкции в зависимости от района строительства и способа прокладки (k1 = 0,88).

Для трубопровода:

фm =90 0С Находим q е путем интерполяции из таб.2 СниП «Тепловые сети»:

Ш 50 Rиз =(90+13,7)/40,48=2,56.

диз = 50*(е2*3,14*0,054*2,94−1)/2=59,9 мм Ш 70 Rиз =2,3.

диз =65,2 мм Ш 70 Rиз =2,8.

диз =58,5 мм Потери тепла в наружных тепловых сетях:

(1.9.1) где.

в — коэффициент потери тепла арматурой и компенсаторами (1,25 для наружной прокладки);

qн — потери тепла теплопроводами, ккал/м * м;

L — протяженность теплопровода, м;

а — поправочный коэффициент, зависит от средней годовой температуры воздуха.

Расчет сведен в таблицу.

Изоляция и потери тепла в наружных тепловых сетях.