Промышленная изоляция: методы и материалы, снижающие тепловые потери

У каждого из этих изоляционных материалов есть свои преимущества и недостатки, которые проектировщики должны учитывать перед тем, как их выбрать

Многие промышленные процессы протекают при повышенных температурах. Необходимо, чтобы вязкие составы, находящиеся в трубах, сохраняли свою текучесть и беспрепятственно перемещались. Повышенные рабочие температуры в системе обычно находятся в диапазоне от 65 до 650⁰C, хотя есть примеры с еще более экстремальными значениями. Высокие температуры создают множество трудностей для разработчиков. Наиболее значимой среди них является минимизация потерь тепла.

Минимизировать тепловые потери в высокотемпературных промышленных процессах необходимо по нескольким причинам:

• Улучшить технологию производства;
• Снизить затраты на отопление;
• Защитить производственный персонал;
• Экономить энергоресурсы.

Основная причина, по которой проектировщики должны исключить или минимизировать потери тепла, заключается в том, чтобы контролировать технологические процессы. Многие производственные этапы должны протекать при определенных температурах. Тепловые потери ухудшают управляемость производством.

Потери тепла снижают эффективность производства и повышают потребление энергии. Это также опасно для сотрудников предприятия, если они испытывают температурную нагрузку выше санитарных норм.

Чтобы минимизировать потери тепла, высокотемпературные участки изолируют. Несмотря на то, что существует множество изоляционных материалов, не существует универсальной изоляции, которая подходит для всех случаев. Промышленные технологии слишком разнообразны, чтобы одна отдельно взятая изоляция стала для всех оптимальным решением.

Силикат кальция - это жесткая изоляция определенной формы, в которую некоторые производители включают ингибиторы коррозии. Process Heating

Силикат кальция

Жесткая формованная изоляция, в которую некоторые производители включают ингибиторы коррозии. Этот материал используют при температурах до 650⁰C, и он водонепроницаем. Силикат кальция обладает хорошей прочностью на сжатие и подходит в тех случаях, когда изоляцию необходимо защитить от внешнего удара или неправильного обращения.

Вспученный перлит гидрофобен, и в него можно добавить ингибиторы коррозии. Process Heating

Вспученный перлит

Другой жесткий формованный утеплитель - вспученный перлит, который также используется при температурах до 650⁰C. Он хрупче, чем силикат кальция, и имеет меньшую прочность на сжатие. При этом вспученный перлит гидрофобен, и в него можно добавлять ингибиторы коррозии.

Минеральная вата легкая и принимает разные формы: обмотка труб, маты и одеяла. Process Heating

Минеральная вата

Волокнистый утеплитель с хорошими акустическими свойствами. Минеральная вата является одним из самых недорогих утеплителей. Обычно минеральная вата изготавливается из базальтового волокна, связанного органическим составом. По сравнению с жесткими изоляционными материалами, минеральная вата имеет меньший вес и принимает разные формы: обмотка труб, маты и одеяла. Этот утеплитель можно использовать при температурах до 650⁰C. Однако органическое связующее в составе минеральной ваты может выгореть при температуре выше 200⁰C. Если связующее выгорит, то в некоторых случаях нарушится структурная целостность изоляции (в первую очередь, в тех, в которых присутствует высокий уровень вибрации). Минеральная вата чаще всего используется там, где необходимы: акустическая изоляция, небольшой вес и невысокие материальные затраты.

Микропористое одеяло - тонкий гидрофобный материал с высокой термической эффективностью, который можно использовать при температурах до 650⁰C. Process Heating

Микропористое одеяло

Тонкий материал с высокой теплоизоляционной способностью. Гидрофобное микропористое одеяло может использоваться при температурах до 650⁰C. Оно бывает толщиной 5 и 10 мм, и может достигать тех же тепловых характеристик, что и другие изоляционные материалы, однако имеющих большую толщину. По этой причине микропористые одеяла незаменимы там, где пространство ограничено. Изолируя поверхности микропористым одеялом, часто требуется больше слоев, но общая толщина изоляции обычно имеет меньший размер, чем при использовании других материалов.

Полиизоцианурат - это жесткая гидрофобная изоляция, которая хорошо подходит для систем, где температура меняется от высокой до низкой, и наоборот. Process Heating

Полиизоцианурат (ПИР или PIR)

Полиизоцианурат - жесткая гидрофобная изоляция. Что касается высоких температур, ПИР можно использовать при высоких температурах: до 150⁰C. Однако он подходит и для криогенных установок, и выдерживает температуры до -173⁰C. По этой причине ПИР хорошо подходит для систем, где температура меняется от высокой до низкой, и наоборот. Его часто используют в системах, связанных со сжиженным природным газом (СПГ), где криогенные температуры - обычное явление.

Одеяла из кремнеземного аэрогеля обычно применяются там, где пространство ограничено. Process Heating

Одеяло из кремнеземного аэрогеля

Другой тонкий гидрофобный материал - одеяло из кремнеземного аэрогеля, которое по своим физическим свойствам похоже на микропористое одеяло. Покрытия из кремнеземного аэрогеля работают немного лучше, чем микропористые одеяла, у нижней границы рассматриваемой области температур (93⁰C) до того, как произойдет тепловой сдвиг.

Тепловой сдвиг - это уникальная характеристика одеял из кремнеземного аэрогеля. Это функция времени воздействия и температуры. Тепловые характеристики одеял ухудшаются, когда высокие температуры воздействуют длительное время. Однако изменения в материале имеют предел, и со временем он восстанавливается. Одеяла из кремнеземного аэрогеля обычно применяются там, где пространство ограничено.

Пеностекло

Жесткая гидрофобная изоляция из пеностекла применяется при температурах от криогенных до 480⁰C. Материал по своей природе гидрофобен, а его прочность на сжатие сравнима с силикатом кальция. Пеностекло - один из самых дорогих и сложных в изготовлении и установке изоляционных материалов. Чаще всего он используется там, где есть циклы нагрева и охлаждения, или в криогенных установках.

У каждого из этих изоляционных материалов есть свои преимущества и недостатки, которые проектировщики должны учитывать перед тем, как их выбрать. После того, как материал выбран, необходимо определить его толщину.

Замечания

Помимо требований тепловым потерям на этапе проектирования, необходимо учитывать два других условия:

• Во-первых, материал должен быть правильно установлен, учитывая рекомендации производителя. Необходимо нанести или установить погодозащитную оболочку, чтобы защитить изоляцию от повреждений и погодных явлений, предотвратить попадание воды на материал.;
• Во-вторых, чтобы изоляция не повредилась, необходимо проводить техническое обслуживание изолированных участков. Если произошло сжатие или разрыв изоляции, тепловая защита будет нарушена.

Источник: Process Heating