Публикации наших сотрудников
01 сентября 2025 года
Научная статья специалистов ООО «КЭР-Автоматика», в которой представлены различные методы защиты газопроводов от обледенения
В сборнике материалов VIII Всероссийской научно-практической конференции обучающихся и преподавателей опубликована статья «ИССЛЕДОВАНИЯ БОРЬБЫ С ОБЛЕДЕНЕНИЕМ ГАЗОПРОВОДОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД». В работе рассматривается важная проблема образования льда на трубопроводах в зимний период, анализируются причины возникновения ледяного слоя и оценивается негативное воздействие замерзшего конденсата. В статье представлены различные методы защиты газопроводов от обледенения.
Авторами исследования стали специалисты ООО «КЭР-Автоматика»: главный инженер проекта Канакотина Екатерина Сергеевна и инженеро-проектировщик Казбакова Илюза Раисовна. Научным руководителем выступила кандидат технических наук, доцент Тимофеева Светлана Сергеевна.
ООО «КЭР-Автоматика» придает большое значение поддержке научно-исследовательской деятельности своих специалистов и активной работе с молодыми кадрами. В инжиниринговой компании это особенно важно для внедрения свежих идей и инновационных подходов, обеспечивающих развитие и конкурентоспособность на рынке теплоэнергетики.
Ознакомиться с полной версией статьи можно на сайте нашей компании https://keravt.ru/wp-content/uploads/2025/09/statya-kanakotinoj-i-kazbakovoj-v-zhurnale-15.08.2025-27-32-otdelno.pdf, а также по ссылке 1750152448.pdf (Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции обучающихся и преподавателей «Энергетика и автоматизация в современном обществе». ФГБОУ ВО «Санкт-Петерб. гос. ун-т промышленных технологий и дизайна»; стр.26-31).
УДК 621.6.028
ИССЛЕДОВАНИЯ БОРЬБЫ С ОБЛЕДЕНЕНИЕМ ГАЗОПРОВОДОВ
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД
специалист Канакотина Екатерина Сергеевна,
специалист Казбакова Илюза Раисовна,
науч. руководитель: канд. техн. наук, доцент Тимофеева Светлана Сергеевна,
ООО КЭР-Автоматика,
г. Казань, Российская Федерация
Аннотация. Статья посвящена проблеме обледенения трубопроводов в зимний период. Основная задача исследования заключается в рассмотрении причин образования слоя льда на поверхности газопровода. Оценка негативного воздействия замерзшего конденсата позволит определить актуальность проблемы. Рассмотрены различные способы защиты трубопроводов.
Ключевые слова: котельная установка, обледенение газопроводов, коррозия газопроводов, разрушение металла, антикоррозионное покрытие, изоляционное покрытие.
RESEARCH ON COMBATING ICE IN GAS PIPELINES
OF HEAT POWER ENTERPRISES IN WINTER
Specialists Kanakotina Ekaterina Sergeevna,
Specialists Kazbakova Ilyuza Raisovna,
Academic Advisor: PhD in Engineeringnology, Associate Professor
Timofeeva Svetlana Sergeevna,
LLC KER-Avtomatika,
Kazan, Russian Federation
Abstract. The article is devoted to the problem of icing of pipelines in winter. The main objective of the study is to consider the reasons for the formation of a layer of ice on the surface of the gas pipeline. Assessing the negative impact of frozen condensate will determine the urgency of the problem. Various ways to protect pipelines are considered.
Keywords: boiler plant, icing of gas pipelines, corrosion of gas pipelines, metal destruction, anti-corrosion coating, insulating coating.
Обеспечивая процесс преобразования энергии за счет сжигания топлива, паровые и водогрейные котлы являются одним из ключевых компонентов в системах энергетики и теплоснабжения. Водогрейные котлы предназначены для нагрева воды, используемой в системах горячего водоснабжения и отопления, тогда как паровые котлы используются для генерации пара под высоким давлением, применяемого в различных промышленных процессах [1, с. 102]. Большинство современных котлов функционируют на основе сжигания газообразного топлива, что позволяет достичь высокую эффективность установки и простоты использования.
Горелки равномерно распределяют топливо в зоне горения топочной камеры котла, обеспечивая процесс сжигания газа. Результатом сгорания газа является тепло, которое передается на поверхности нагрева, контактирующие с рабочей средой (вода, пар). Далее нагретое рабочее тело направляется потребителю.
Изготовление устройств котла осуществляется из металлических материалов [2, с. 116]. Большое количество агрегатов и узлов котла изготавливаются с использованием различных видов сварки, поэтому
материалы выбираются с учетом их механических свойств и способности выдерживать высокие температуры и давления. Однако в процессе эксплуатации компоненты котлов подвергаются воздействию различных факторов (механические нагрузки, коррозия и т. д.), что может привести к ухудшению характеристик материала, поэтому необходима своевременная проверка и обработка.
В зимний период частой проблемой на предприятии является обледенение газопроводов. Рабочий процесс в котельной связан с нагревом воды или образованием пара, что приводит к повышению влажности в рабочем пространстве. Повышенная влажность может быть вызвана утечками, конденсацией пара при работе котла (если температура ниже точки росы), недостаточной вентиляцией, внешними климатическими условиями, а также неправильной работой оборудования. Особенно заметно нарушение микроклимата в цехе в холодный период, на это может влиять недостаточная аэрация помещений [3, с. 87]. К тому же при наружной минусовой температуре газ тоже приобретает температуру ниже нуля. Двигаясь по трубопроводу, природный газ попадает в цех. В помещении тепло и влажно, а по трубам движется холодное рабочее тело, в результате физического процесса образуется конденсат, который замерзает [4, с. 18]. Таким образом, труба и прочее оборудование, по которым протекает холодный газ, покрываются «ледяной скорлупой» (рис. 1).
В настоящее время большая часть газопроводов в промышленности проложена из стальных труб. Возникает вопрос: как лучше защитить металл от коррозии, окисления и других агрессивных воздействий [5, с. 16].
Одной из важных задач при эксплуатации трубопроводов является сохранение их нормального состояния. Образование конденсата на поверхности трубопровода чревато появлением коррозии, что приводит к разрушению металлического оборудования.
Сама наледь не влияет на целостность составляющих котельной установки, но при ее таянии образуется большое количество воды. Помимо коррозии металлов, неконтролируемый поток растаявшего конденсата может попасть на электротехническое оборудование, при этом привести к выходу его из строя.
Рисунок 1 — Обледенение газопроводов
Это является актуальной проблемой, поэтому необходимо рассмотреть различные способы борьбы с образованием конденсата вследствии обледенения.
Один из методов борьбы с ледообразованием — конструктивный метод. Возвращаясь к началу, нужно обратить внимание на то, что причиной обледенения трубопроводов является холодный природный газ. К тому же в процессе редуцирования газа его температура становится еще ниже. Причиной дополнительного охлаждения является адиабатическое расширение газа. Эффективным методом для борьбы с этой проблемой является изменение диаметра трубопровода. Увеличение диаметра снизит скорость потока топлива, что уменьшит интенсивность адиабатического расширения.
К конструктивному методу также можно отнести выбор оптимальной марки стали. К примеру, нержавеющая сталь обладает высокими антикоррозионными свойствами, поэтому является дорогостоящим материалом.
Легированные стали могут уступать в устойчивости к коррозии, однако имеют более низкую стоимость. Поэтому важно проводить тщательный технико-экономический анализ при выборе подходящих эксплуатационных характеристик материала.
Промежуточный подогрев газа способен избавить котельный зал от обледенения газопроводов, а также подача такого топлива значительно повысит эффективность его сжигания и позволит снизить выбросы вредных веществ. Нагрев следует проводить до оптимальной температуры природного газа (около
20 ⁰С). Процесс реализации системы промподогрева требует тщательного проектирования и контроля, а это в свою очередь может усложнить работу предприятия и привести к дополнительным затратам. Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации котельной установки необходимо учитывать не только преимущества, но и риски.
В качестве следующего метода борьбы с воздействием конденсата на трубопровод рассмотрим специальные защитные мероприятия. К ним относятся легирование металла, нанесение изоляционного покрытия и т. д.
Легирование может включать: гальванизацию (погружение в расплавленный цинк), никелирование (нанесение покрытия из никеля), термомеханическое покрытие (нанесение на поверхность стальных труб
другого металла), анодирование (создание тонкого слоя пленки путем анодного окисления, толстый слой может растрескаться), хромирование и т. д.
В роли изоляционного покрытия можно использовать теплоизоляцию, важно учитывать, чтобы она была выполнена из негорючего материала. В качестве нового эффективного метода защиты труб начали применять керамическую жидкую теплоизоляцию.
Основой жидкой керамики является водно-акриловая смесь. Для улучшения эксплуатационных характеристик такой изоляции в акриловое связующее могут вводиться различные добавки [6, с. 75].
Рисунок 2 — Принцип действия жидкой керамической изоляции
Снижение теплопотерь происходит за счет керамических гранул, которые сильно заряжены воздухом (рис. 2). Благодаря своей низкой теплопроводности такое средство позволит бороться с образование конденсата и обеспечит защиту от деградации металла (рис. 3) [7]. Однако нанесение керамической изоляции является дорогостоящим.
Рисунок 3 — Трубопроводы, покрытые жидкой керамикой
Также можно утеплить снаружи трубопровода греющим кабелем. Произойдет таяние льда, в этом случае может спасти кожух из оцинкованной стали. Устранение утечек, наладка оборудования и хорошая вентиляция позволит уменьшить влагу в рабочем помещении. Для удаления уже образовавшейся жидкости можно использовать дренаж.
Важно понимать, что полностью исключить образование конденсата невозможно, особенно в условиях повышенной влажности. Несмотря на это, можно существенно снизить его негативное воздействие. Дренажные системы эффективно борются с избыточной влагой при условии правильного обслуживания и поддержания их работоспособности. Такие системы оснащены устройством для сбора и отвода воды, уменьшая общую влажность.
Также для защиты от уже образовавшегося конденсата служат навесы и другие конструкции, создающие барьер между падающими сверху каплями и котельным оборудованием, трубопроводами. Они защищают не только от коррозии, а также от попадания влаги на электроприборы. Для более эффективной защиты трубопроводов можно использовать комбинированные методы, к примеру, установить подогреватель газа, а на трубы нанести антикоррозионное, изоляционное покрытие. Это позволит защитить наружный слой от воздействия конденсата, а промподогрев предотвратит образование слоя льда.
Таким образом, обледенение газопроводов является актуальной проблемой на большинстве промышленных предприятий в зимний период. Бороться с этой проблемой можно различными методами. По итогам анализа установлено, что наиболее эффективным средством защиты труб от коррозии и
обледенения является сочетание нескольких способов. Эти способы подбираются специально для каждого газопровода отдельно с учетом условий и особенностей эксплуатации.
Список литературы:
1. Тимофеева, С. С. Перспективы применения альтернативного топлива в паровом котле / С. С. Тимофеева, И. Р. Казбакова. – Текст: электронный // Школа практических инноваций – инженерному бизнесу региона. – 2024. – С. 102-105.
2. Vukić Lazića, Dušan Arsića, Ružica R. Nikolića,b, Dragan Rakića, Srbislav Aleksandrovića , Milan Djordjevića , Branislav Hadzima. Selection and analysis of material for boiler pipes in a steam plant // International Conference on Manufacturing Engineering and Materials. 2016. № 149. Р. 216-223.
3. Бухмиров, В. В. Проблемы микроклимата в главном корпусе на Ивановской ТЭЦ-2 / В. В. Бухмиров, И. И. Светушков. – Текст: непосредственный // Энергетичекие системы. – 2024. – № 1. – С. 86-91.
4. Дмитрик, Е. Е. Направление решения проблем обледенения дымовых труб Курской ТЭЦ с использованием инновационного теплоизоляционного материала / Е. Е. Дмитрик. – Текст: непосредственный // Научные исследования XXI века. – 2022. – № 4. – С. 17-21.
5. Защита от коррозии стальных труб газопроводов / Д. М. Аристов, М. А. Давыдов, Г. Н. Мартыненко, И. В. Дьячкова. – Текст: непосредственный // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. – 2022. – № 1. – С. 16- 22.
6. Тульская, С. Г. Альтернативная тепловая изоляция резервуаров с помощью жидких керамических теплоизоляционных покрытий / С. Г. Тульская, С. А. Петров. – Текст: непосредственный // Научный журнал.
Инженерные системы и сооружения. – 2016. – № 2. – С. 71-77.
7. TLM ceramic: [сайт]. – 2025. – URL: https://tlm-ceramic.ru/ (дата обращения 03.03.2025). – Текст: электронный.
© Канакотина Е. С., Казбакова И. Р., 2025
