Экономия топлива на электростанциях малой и средней мощности - Указания по выбору теплоизоляции

Термоизоляционные материалы и конструкции должны обладать рядом необходимых свойств. Малая теплопроводность является одним из таких свойств. Обычно чем более порист материал. чем больше в нем прослоек воздуха (λвозд=0,02 ккал/м час°С), тем меньше теплопроводность материала. Теплопроводность материала чаще всего находится в пределах 0,08— 0,20 ккал/м час °С. Существуют специальные конструкции теплоизоляции, использующие малую теплопроводность неподвижных слоев воздуха, например, из прослоек воздуха, разделенных листами альфоля. Эти конструкции имеют малый объемный вес и небольшой суммарный коэффициент теплопроводности, если удалось создать неподвижность воздуха, как изоляционного слоя.
Влажность изоляционного материала увеличивает его теплопроводность по отношению к теплопроводности сухого, причем на каждый процент объемной влажности коэффициент относительного прироста составляет от 0,001 до 0,009 ккал/м час оС. Поэтому совершенно недопустимо, когда в процессе эксплуатации изоляция подвергается увлажнению, не будучи защищена гидроизоляционным поверхностным слоем (битумы, рубероид и т. д.), или постоянно подпаривается за счет пропусков арматуры или фланцев.
Изоляция, у которой объемный вес больше 600 кг/м заставляет с большим вниманием нагружать трубопроводы, так как в них возникают значительные дополнительные напряжения, изгибающие трубопроводы и способствующие раскрытию фланцев и появлению парений.
Теплоизоляция должна также иметь достаточную механическую прочность, температуроустойчивость, морозостойкость (для внешних теплоизоляционных конструкций), малую теплоемкость, если аппаратура периодически нагревается и охлаждается, малую воздухо- и паропроницаемость. Изоляция не должна приводить к коррозии покрываемых ею материалов и иметь высокую химическую и биологическую стойкость.
Мастичные конструкции изоляции выполняются обычно по следующему методу: первый слой кладется из материала, который хорошо схватывается со стальной поверхностью и достаточно термостоек. К таким материалам относятся: асбест, асбозурит. Из них делается прокидка слоем в 5—10 мм. После этого слоями накладывается основная изоляция расчетной толщины. Внешняя разделка выполняется механически прочным асбозуритом слоем 5 мм. При толстых слоях до внешней разделки устанавливается стальная сетка с ячейками 50 X 50, 100 X 100 и т. д., а затем уже наружный слой.
Формованные изделия ставятся на подмазке из совелита или асбозурита толщиной 3—5 мм. Каждый слой изделий удерживается каркасом. Швы промазываются мастичной изоляцией. Каждый последующий слой ставится впритирку с шахматным расположением швов. На внешний каркас кладется слой зачистки асбозуритом в 10—15 мм.
Засыпная конструкция выполняется с установочными кольцами, кожухами, в пространство между которыми засыпается изолирующие порошок или волокна (диатомит, асбослюда, шлаковая вата). Слои уплотняются во избежание оседания.
Плиты ставятся или на специальные каркасы внешних ограждений аппаратуры или удерживаются лапками из полосовой стали, один конец которых приварен к аппарату, а другой раздвоен. Плиты удерживаются этими концами при разводке их в разные стороны.
Для паропроводов при температуре поверхности выше 300° С применяется изоляция, у которой коэффициент теплопроводности не выше 0,1 ккал/м. час°С, а объемный вес не выше 440 кг/м3 (объемный вес изоляционной конструкции не более 520 кг/м3).
До изготовления конструкции изоляции следует сделать технико-экономические сопоставления расчетных толщин изоляции по следующему методу. Расчет ведется на 1 м2 плоских поверхностей или на 1 пог. м длины трубопровода определенного диаметра. Известными являются температура теплоносителя и температура окружающей среды, а также располагаемые материалы для изоляции и их характеристики: теплопроводность, стоимость 1 м\ стоимость монтажа или общая стоимость покрытия при разных толщинах на 1 м2 или 1 пог. м трубы Сиз руб/м2 или руб/пог. м. Должно быть также известно число часов работы тепловой установки в год Z час/год и стоимость единицы тепла ст руб/мгкал.
Для технико-экономического расчета задаются для каждого материала четырьмя вариантами толщины изоляции.
Для каждого варианта конструкции и толщины определяют тепловой поток или потерю тепла q, по вышеприведенным форму лам и по стоимости единицы тепла находят стоимость годовых потерь тепла по каждому варианту:
(119)
Зная стоимость готовой изоляционной конструкции при разных толщинах, можно найти годовые отчисления на амортизаций начальных вложений при всех вариантах.

Рис. 80. Метод определения наивыгоднейшей конструкции теплоизоляции.

Для каждого варианта подсчитывается сумма годовых расходов: сгод, состоящая из стоимости тепловых потерь и стоимости процентных отчислений на амортизацию Сгод. Если теперь построить график (рис. 80), то наивыгоднейшая конструкция изоляции определится как имеющая минимальные годовые эксплуатационные расходы при удовлетворении условий, что температура на поверхности ее не превышает 50° С, а удельные тепловые потери не превышают величин, указанных в табл. 23.
Стоимости изоляционных материалов берутся по ценнику (см. табл. 25).
Как показывает рис. 80, сумма годовых эксплуатационных расходов сгод дает минимум для конструкций из материала А при толщине изоляции δА= 113 мм, из материала Б при толщине изоляции δБ= 140 мм.

Стоимость изоляции

Если принять во внимание, что минимальная сумма годовых эксплуатационных расходов для материала А — МА меньше, чем минимальная сумма годовых эксплуатационных расходов для материала Б — МБ, а кроме того, габариты конструкции и, повидимому, вес для материала А также меньше, то надо изоляцию горячих поверхностей делать по варианту Л. При этом, конечно, следует учесть и прочие технические показатели сравниваемых конструкций, химическую или биологическую стойкость, удобство ремонта и т. д.