Изоляция изотермических резервуаров с применением пеностекла FOAMGLAS®
А. Н. ХОЛИН, А. В. ШУГАЕВ – ООО «Проминком»
ООО «Промышленно-инжиниринговая компания» с 2004 года работает в сфере предоставления профессиональных инжиниринговых услуг. Многолетний опыт позволяет компании эффективно решать любые проблемы во всех направлениях деятельности. Одним из основных направлений является промышленная тепловая изоляция.
С точки зрения тепловой изоляции, одними из наиболее сложных объектов являются изотермические резервуары. Изотермические резервуары представляют собой технологические емкости, предназначенные для хранения сжиженных газов при низкой температуре и близком к атмосферному давлении. Конструктивно изотермические резервуары делятся на одностенные и двустенные.
Одностенный изотермический резервуар представляет собой вертикальный цилиндрический резервуар с наружной тепловой изоляцией, поверх которой оборудуется металлический защитно-покровный слой, предохраняющий изоляцию от повреждений и проникновения атмосферных осадков.
Двустенный изотермический резервуар представляет собой сооружение, состоящее из двух резервуаров – внутреннего, где непосредственно хранится сжиженный газ, и наружного. Внутренний резервуар концентрически расположен относительно наружного. Межстенное пространство между резервуарами заполнено тепловой изоляцией из вспученного перлитового песка. В межстенное пространство подается инертный газ для осушки теплоизоляции в процессе эксплуатации.
Так как в конструкции двустенных изотермических резервуаров тепловая изоляция, как правило, включена по умолчанию, остановимся более подробно на изоляции одностенных резервуаров.
Кроме больших размеров, емкость изотермических резервуаров может достигать 40-50 тысяч тонн, они могут иметь сферическую форму, что затрудняет проведение работ по монтажу тепловой изоляции (рис. 1).
Рис. 1. Проведение работ на шаровом резервуаре производства «Уралхиммаш»
Изотермические резервуары, как правило, используются для хранения аммиака, сжиженного природного газа, жидкого кислорода и иных взрывоопасных и химический активных веществ при низкой температуре, в связи с чем относятся к объектам повышенной опасности. К их тепловой изоляции предъявляется повышенные требования, как по промышленной безопасности, так и по эксплуатационным свойствам.
Следует отметить, что на объектах повышенной опасности запрещается применение горючих изоляционных материалов, которыми в частности являются ячеистые полимерные материалы на основе полиуретана.
Применяемые изоляционные материалы должны обеспечивать заданный температурный режим эксплуатации резервуара, поэтому весьма значимы такие параметры как эффективность изоляционного материала, а также его долговечность, определяющая как долго тепловая изоляция может эксплуатироваться без дорогостоящего капитального ремонта.
Традиционно, в силу отсутствия альтернативных вариантов, тепловая изоляция одностенных изотермических резервуаров производится минеральной ватой или газонаполненными ячеистыми полимерными материалами на основе полиуретана. Все эти материалы в той или иной мере обладают паропроницаемостью, что приводит к увлажнению самой изоляции и изолируемого оборудования за счет конденсации влаги в «точке росы», располагающийся или в толще материала, или на поверхности оборудования. Ячеистые полимерные материалы также обладают и капиллярным впитыванием влаги.
Рис. 2. Промерзание изоляции изотермического резервуара
Одной из проблем, с которой сталкиваются эксплуатирующие изотермические резервуары организации, является увлажнение поверхности резервуара за счет конденсации на его поверхности влаги из воздуха. Образование влажной среды способствует возникновению коррозионных процессов, срок эксплуатации резервуара при этом существенно снижается, и в то же время увеличивается риск аварий, связанных с уменьшением прочности коррозируемого оборудования.
Другой проблемой является потеря теплоизоляционными материалами своих свойств в следствии увлажнения. Пропитанные влагой теплоизоляционные материалы перестают выполнять свою функцию, а при последующем промерзании (рис. 2), их коэффициент теплопроводности стремится к коэффициенту теплопроводности льда, который более чем в 100 раз хуже минимального значения данной величины, принятой для теплоизоляционных материалов. Как правило стоимость выработки одной гигакалории холода в 5-8 раз превышает стоимость выработки гигакалории тепла, соответственно энергетические затраты при эксплуатации изотермических резервуаров с неэффективной тепловой изоляцией могут быть весьма высоки.
В результате повышения температуры, хранящиеся в резервуаре вещества начинают переходить из жидкого состояния в газообразное, и через различные предохранительные устройства сбрасывается в атмосферу, что является прямой потерей.
В большинстве случаев испаряющиеся вещества необходимо сжигать в целях безопасности, поэтому, к примеру, факела постоянно горящие на производствах аммиака считаются обычным явлением (рис. 3). Потери аммиака на крупном аммиакохринилище могут составлять до нескольких тонн в сутки.
Рис. 3. Сжигание аммиака в факельной установке
Специалисты «Проминкома», с учетом мирового опыта в области применения высокоэффективных теплоизоляционных материалов, нашли эффективное решение возникающих в ходе эксплуатации изотермических резервуаров проблем, связанных с потерей традиционно применяемых материалов своих свойств.
ООО «Проминком» применяет для изоляции «холодного» оборудования пеностекло – теплоизоляционный материал, обладающий уникальным комплексом свойств, срок службы которого в то же время значительно превышает аналогичные параметры традиционно применяемых утеплителей. Данный материал и был применен при изоляции изотермических резервуаров, что позволило комплексно решить проблемы, связанные с тепловой изоляцией.
Пеностекло торговой марки FOAMGLAS® представляет собой ячеистый материал со структурой пены, получаемый из стекла специального состава методом вспенивания диоксидом углерода, образующимся при сгорании тонкодисперсного угольного порошка. Диаметр ячеек (закрытых газонаполненных пузырьков) составляет всего 0,5-1 мм.
Пеностекло FOAMGLAS® абсолютно негорючий материал, не выделяющий при нагревании токсичных веществ и дыма, который к тому же не обладает впитывающей способностью, что позволяет применять его на объектах повышенной опасности. Не способствует распространению огня, благодаря чему пеностекло помимо собственно теплоизоляции применяется для конструкционной защиты оборудования от воздействия открытого огня в течение расчетного времени, например, в качестве противопожарных вставок.
По теплотехническим свойствам пеностекло находится на уровне качественных минеральных ват и иных традиционных теплоизоляционных материалов, температурный диапазон применения составляет от -260°С до +430°С, что позволяет использовать его при изоляции любого криогенного и низкотемпературного оборудования.
Пеностекло жесткий материал, его предел прочности на сжатие составляет в зависимости от марки от 60 до 160 т/м2. Данное свойство позволяет применять его при изоляции днищ изотермических резервуаров любой емкости, а если учесть, что срок службы пеностекла сравним со сроком службы изолируемого им оборудования, данное конструктивное решение является максимально эффективным. Гарантия изготовителя на пеностекло торговой марки FOAMGLAS® составляет 40 лет.
Пеностекло FOAMGLAS® не подвержено воздействию влаги и не снижает своих теплотехнических характеристик в процессе эксплуатации, совместимо с углеродистыми и нержавеющими сталями всех марок, не разрушается и не теряет своих физических свойств под воздействием основных кислот, щелочей, горюче-смазочных материалов и морской воды. Не деформируется (не усыхает и не вспучивается) даже в самых неблагоприятных условиях.
Пеностекло является абсолютно паровлагонепроницаемым материалом, в составе теплоизоляционной конструкции пеностекло образует герметически замкнутый контур вокруг изолируемого им оборудования, и не допускает образования влажной среды, способствующей возникновению коррозионных процессов. Таким образом, помимо решения задачи тепловой изоляции, обеспечивается и защита поверхности изотермического резервуара от поверхностной коррозии.
Но случайно пеностекло FOAMGLAS® как теплоизоляционный материал и защита от коррозии входит в стандарты ведущих мировых компаний, таких как Statoil, Amec, Shell, NorSok, BР.
Основными элементами теплоизоляционной конструкции из пеностекла при изоляции изотермического резервуара являются блоки различных размеров, используемые для изоляции его днища, стенки и крыши. Люки, патрубки и иные конструктивные элементы резервуаров изолируются с помощью специально изготовленных комплектов фасонных элементов. В состав теплоизоляционных конструкций для изоляции резервуаров кроме пеностекла входят различные сопутствующие материалы – мастики, клеи, герметики и т.д. Необходимость применения того или иного сопутствующего материала определяется в зависимости от назначения, состава и условий эксплуатации теплоизоляционной конструкции.
Для каждого объекта специалистами на основе проведенных теплотехнических расчетов определяются толщина изоляции из пеностекла и вариант конструктивного исполнения теплоизоляционной конструкции.
В качестве примера можно привести работы по изоляции изотермического резервуара для хранения аммиака емкостью 40 тыс. тонн в АО «Минудобрения», г. Россошь, проведенные специалистами ООО «Проминком» в рекордно короткие сроки. В течении двух месяцев, прошедших с момента слива аммиака до момента ввода резервуара в эксплуатацию, был выполнен полный цикл работ, начиная с демонтажа старой изоляции (рис. 4) и заканчивая установкой новой изоляции из пеностекла на стену и крышу резервуара (рис. 5) и монтажом металлического защитно-покровного слоя (рис. 6).
Рис. 4. Демонтаж старой изоляции из ППУ
Рис. 5. Монтаж блоков из пеностекла FOAMGLAS® на стену резервуара
Рис. 6. Резервуар со смонтированным защитно–покровным слоем
Применение пеностекла при изоляции изотермического резервуара позволило в 3-4 раза уменьшить мощность компрессорных установок и полностью исключить потери аммиака, связанные с его испарением и последующим сжиганием.
Следует отметить, что пеностекло FOAMGLAS® применяется для изоляции резервуаров различного назначения, в частности материал включен в стандарты ПАО «Транснефть» в качестве тепловой изоляции вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов.
Специалисты ООО «Проминком» выполняют работы по монтажу пеностекла FOAMGLAS® с 2004 года, и с учетом накопленного опыта могут эффективно и качественно применять данный материал при изоляции объектов любой сложности и в максимально короткие сроки.
Надзорно-контрольными органами выдан комплект разрешительной документации, позволяющий применять пеностекло FOAMGLAS® на территории РФ:
- Техническое свидетельство о пригодности продукции для применения на территории РФ;
- Сертификат соответствия Российским нормам;
- Декларация о соответствии требованиям технического регламента пожарной безопасности;
- Санитарно-эпидемиологическое заключение;
- Разрешение Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору.
ООО «Проминком» обладает всеми необходимыми разрешениями для выполнения работ. Получено экспертное заключение №082 от 15.08.2008 о готовности к выполнению работ по техническому обслуживанию и ремонту объектов ЕСГ ОАО «Газпром». Имеется свидетельство об оценке соответствия №ИО-00046-0004 от 23.10.2009 года (Единая система оценки соответствия на объектах, подконтрольных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору). Сертифицированы в системе менеджмента качества (ISO 9001:2000) при выполнении изоляционных, кровельных, отделочных и фасадных работ, устройства полов, защиты конструкций, технологического оборудования и трубопроводов, осуществления функций заказчика-застройщика. ООО «Проминком» лицензировано в МЧС России по производству работ по монтажу, ремонту и обслуживанию средств обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений (Лицензия №8-2/0004 от 15.04.2009).
С 2010 года является членом СРО Некоммерческого партнерства «Объединение строителей газового и нефтяного комплексов» (НП «ОСГиНК»).
