модернізація теплових агрегатів
Корисна інформація

Переваги використання сучасних високотехнологічних матеріалів на основі керамічного волокна в енергетиці

У Додатку №1 до СНіП 2.04.14-88 «Теплова ізоляція устаткування і трубопроводів» вказані 16 видів виробів, рекомендованих до використання для теплової ізоляції енергетичного устаткування. На сьогоднішній день 7 видів практично не виробляють. Крім того, ряд виробів має наступні особливості:
- матеріали на основі скловолокна мають обмеження по температурі використання - до + 180 0С;
- матеріали на основі мінеральної вати мають модуль кислотності нижче 1,8, що приводить до  рекристалізації волокна, а  враховуючи вібраційну дію, мати саморуйнуються в прилеглому до гарячої поверхні шарі. Внаслідок чого, розрахункові характеристики зберігаються не більше ніж на 3-6 місяців, при температурі використання + 400 0С і вище. Зрештою, теплові втрати збільшуються в 2,5 разу приблизно через рік або до 30% при менших температурах. Виходячи з вищевказанного, згідно СНіП, матеріали на основі мінеральної вати не можна застосовувати як теплову ізоляцію для устаткування, що піддається ударним діям високих температур і вібрації. А до такого відноситься практично все енергетичне устаткування;
- матеріали на основі базальтового супертонкого волокна і матеріали на основі мінеральної вати  з модулем кислотності 2,2 визначені як вібростійкі і рекомендовані до використання при температурі до + 700 0С. Але, і цим матеріалам характерні процеси деградації (плюс залізистий розпад волокна в БСТВ). В результаті чого, підвищується теплопровідність конструкцій на 25% через 2-3 роки експлуатації і продовжує  зростати в процесі подальшої експлуатації. Більш того, часті випадки укладання БСТВ з об'ємною масою 60 кг/м3 при обов'язковому мінімумі 80 кг/м3 у зв'язку з винятковою трудомісткістю ущільнення цього матеріалу. Таким чином, після монтажу вищезгаданих матеріалів, реальна теплопровідність конструкції на 20% вища за ту теплопровідність, коефіцієнт якої закладався в проекті. Даним матеріалам характерна непостійна щільність і через відсутність процесів релаксації, схильність процесу вібраційного ущільнення;
- матеріали на основі муллітокремнеземістого керамічного волокна МКРР-130 і МКРВ-200 мають тривалий термін експлуатації (робоча температура + 1150 0С), але піддаються підвищеному вібраційному ущільненню. Через те, що волокна зв'язані між собою органічним єднальним, яке схильне до вигорання, механічна міцність мату забезпечується лише за рахунок переплетення волокон, а значить, дуже мала;
- матеріалам на основі кам'яної вати марок Nobasil, Paroc, Rockwool з робочою температурою + 550-600 0С характерні досить високі теплофізичні показники. Але через присутність органічного єднального (до 2,5%) матеріали пригорають до  ізольованої поверхні. Схильність до вигорання єднального і процесів деградації волокон через 2-3 роки експлуатації при температурах більше + 400 0С  приводить до віброущільнення і збільшення теплопровідності конструкцій до 25%.

Висновок: велика частина традиційних теплоізоляційних матеріалів, які використовуються в теплоенергетиці, не можуть комплексно забезпечити норматив теплових втрат відповідно до СНіП 2.04.14-88 на нормативний термін служби в 10-15 років. Виняток становлять комбіновані конструкції або  сучасні високотехнологічні матеріали на основі керамічного волокна.

Наведемо приклад розрахунків теплоізоляційних конструкцій для паропроводу гострої пари діаметром 325 мм з температурою пари 540 0С. Розрахункова температура повітря +250 0С. Нормована температура на поверхні ізоляції і тепловий потік через теплоізоляційну конструкцію згідно СНіП  2.04.14-88 «Теплова ізоляція устаткування і трубопроводів»:

 Paroc Wired Mat/Rockwool Wired MatМат прошивний  базальтовий в обгортці зі склотканини КТ-11МКРР-130 +  МПБМат із керамичного волокна
LYTX-212*
СкладКам'яна вата  на основі базальтового волокнаТонке базальтове волокноМулліто-кремнеземіста вата без прошивки + тонке базальтове волокноКерамічне волокно (Al203 - 45%, SiO2 - 53%) прошите  керамічними нитками
Щільність, кг/м3100/10580130+80128
Максимальна температура використання, 0С55060011001100
Коефіцієнт теплопровідності при Т=295 0С, Вт/м 0С0,091/0,0850,0870,0870,07
Наявність органічних зв'язуючих, %не більше 2,5від 2 до 10неорг.неорг.
Виділення шкідливих речовинможливоможливонемаєнемає
Можливість пригару до поверхнітакнініні
Вібростійкістьтакнітактак
Стабільність розмірівтакнінітак
Розрахункова товщина  теплоізоляції, мм (мм+мм)160 (80+80)160 (80+80)155 (25+70+70)

100 (50+фольга алюм. Фолар+50)

Коефіцієнт ущільнення1,31,21,21
Фактичні витрати, мм+мм

180 (90+90)

170 (100+70)155 (25+70+70)100 (50+50)
Покривний шарПластік РСТ-415нініПластік РСТ-415
Вага ТІК, кг/м38/39252619
Нормована температура на поверхн. ТІ, 0С48 (для температури носія більше 500 0С)
Температура на поверхности изоляции, 0С45,5/4444,544,545
Нормований тепловий потік через ТІК, Вт/м485
Розрахунковий тепловий потік через ТІК, Вт/м433/405415420354
Економія теплових втрат по відношенню до нормативних, % (Вт/м)10,7 (52)/16,5 (80,0)14,4 (70,0)13,4 (65,0)27,0 (131,0)
Вартість ТІК, грн/м645/662560550690
Вартість монтажу, грн/м270180270200
Експлуатаційні витратиЧерез можливі процеси деградації і вібраційного ущільнення після вигорання зв'язуючого,  а також вільного розташування волокон в полотні підвищується теплопровідність до 25% через 2-3 роки експлуатаціїМКРР віброущільнюється, втрати МКРР при демонтажі до 25% із-за низької механічної щільностіБагатократність монтажу-демонтажу без зміни характеристик, їх постійність впродовж всього періоду експлуатації
ІТОГО, грн/м≥915/≥932≥730≥790=890

*Теплоізоляційна конструкція з використанням матів з керамічного волокна в складі: мат LYTX-212  завтовшки 50 мм, фольга алюмінієва, дубльована склосіткою Фолар Б завтовшки 0,25 мм (відбиваючий шар), мат LYTX-212  завтовшки 50 мм, покривний шар – склопластик РСТ-415.

Розширена порівняльна таблиця розрахунків теплоізоляційних конструкцій.

Висновок: матеріали на основі керамічного волокна типа LYTX-212 повністю відповідають вимогам СНіП  як матеріали для теплової ізоляції енергетичного устаткування і мають найменшу загальну вартість враховуючи монтаж і витрати в процесі експлуатації.

Перевагами матеріалів на основі керамоволокна є:
• Тривалий термін експлуатації (до 25 років).
• Можливість багатократного монтажу-демонтажу. Можливість багатократного використання навіть при «відпустці» зварних швів на трубопроводах.
• Робоча температура + 1150 0С.  Не охрупчується.
• Висока механічна міцність завдяки структурі полотна (матеріал іглопробиваєтся в перпендикулярному напрямі тими ж волокнами).
• Не віброуплотнюється, відмінно тримає форму і релаксує при стискуванні, знову ж таки, завдяки структурі волокна.
• Виробляється з трьома постійними щільністями: 96, 128, 160 кг/м3. Матеріал не вимагає ущільнення, володіє постійними геометричними розмірами.
• Широкий діапазон типоразмірів на відміну від волокнистих матеріалів, використовуваних зараз (довжина матів від 14,64 м до 3,66 м, а ширина 610 мм).
• Виробляється з постійною товщиною: 13, 19, 25, 38, 50 мм. Це дає можливість підбирати оптимальну товщину без перевитрат матеріалу.
• Матеріал гнучкий і еластичний, при обертанні навіть невеликих діаметрів.
• Зручність і простота монтажу з гарантією щільності по всій монтажній поверхні.
• Легко ріжеться, кроїться, можливість отримання отворів за допомогою найпростіших ручнихінструментів.
• Не вимагає обкладання з тканин, металевих сіток і тому подібне.
• Низька теплопровідність.
• При попаданні вологи, масла, після висихання форма і всі теплофізичні показники зберігаються.
• Не схильний до дії кислот, за винятком фтористоводневої.
• Не горючий і не містить органічних єднальних.
• Екологічно безпечний і є замінником азбесту.
• Конкурентоздатна ціна.