Tarnowskie Góry, 2009.09.13
Motto: „Jasiu, w dokumentacji kotłów OR16-102 jest bardzo dużo błędów. Wiem, ale ich dokumentacja ma być dostarczona do fabryk w takim stanie w jakim jest.” |
Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej ul. Konarskiego 22 44-100 Gliwice |
Opowieść o losie polskiej energetyki zgotowanym jej przez jednego agenta SB.
Część siedemdziesiąta druga
Powody pozostawienia polskich kotłów rusztowych w stanie zacofania technicznego
z okresu pierwszych lat istnienia Peerelu.
F. Wyjaśnienie powodów trwającej przez ostatnie 20 lat istnienia Peerelu zapaści jego przemysłu kotłowego w dostarczaniu krajowi dobrych konstrukcji kotłów rusztowych - niezależnie od nieopanowania przez ten przemysł produkcji samych palenisk narzutowych - z której ówczesne jego fabryki już później nie wyszły - część dwudziesta druga
Wyjaśnienie dlaczego zapotrzebowanie na duże kotły rusztowe zamiast unikatowymi w skali światowej konstrukcjami według wynalazku nr 82638, może być pokrywane tylko produkcją technicznych monstrum w rodzaju wyprodukowanego przez „RAFAKO” - Racibórz kotła OR35 dla NZPT w Brzegu, lub „zmodernizowanego” kotła OR32 w OPEC Grudziądz
- część piąta, o skutkach całkowitego odsunięcia inż. J. Kopydłowskiego od udziału w opracowaniu w 1967 r. projektu technicznego kotła typu OR16-101, a w 1968 r. dokumentacji wykonawczej (warsztatowej) kotła OR16-101, od której dokumentacja wykonawcza z 1972 r. kotła typu OR16-102 różniła się tylko rozwiązaniem urządzeń samego paleniska narzutowego - ciąg dalszy.
G. Górna część kotła.
WPROWADZENIE
Kocioł z cyrkulacją naturalną, którym są wszystkie produkowane w Polsce duże kotły rusztowe, bierze swą nazwę od ciągłego ruchu wody w rurach, która przy temperaturze nasycenia (wrzenia) jednymi rurami z górnego walczaka kotła (najtrafniej było by nazwać go parowym) rurami nieogrzewanymi, lub ogrzewanymi słabo, płynie w dół, a rurami ogrzewanymi- płynąc w górę - wraca do niego już jako mieszanka paro-wodna. Oddzielona w nim para to wydajność kotła w t/h pary, a ubytek wody ulegającej odparowaniu uzupełniany jest doprowadzaną do walczaka w tej samej ilości wodą zasilającą, ulegającą wcześniej podgrzaniu w podgrzewaczu wody, stanowiącym jedną z końcowych powierzchni ogrzewalnych kotła (patrz część 71).
Stosunek ilości wody krążącej w rurach parownika kotła do wydajności kotła, to wielokrotność cyrkulacji, która powinna być odpowiednio duża. Nie tylko jako średnia, lecz również w poszczególnych konturach cyrkulacyjnych parownika kotła. Stąd też rozwiązania tych konturów powinny być takie, aby opory przepływu w nich (zwłaszcza mieszanki paro-wodnej) nie były duże, a jeden kontur cyrkulacyjny nie zakłócał pracy drugiego, lub części jego rur. W obu kotłach OR16-102 i OR16-110 są to te same kontury cyrkulacyjne, z których główne składają się na ekrany komory paleniskowej: dwa symetryczne ekrany boczne, ekran tylny oraz ekran przedni z jego pionowymi rurami przechodzącymi w rury poziome stanowiące pokrycie jej stropu - wszystkie z przepływem wody z górnego walczaka poprzez dolny walczak kotła.
a. Rury pokrywające strop komory paleniskowej ułożone są poprzecznie w stosunku do pionowych rur stanowiących jej ściany boczne. Przy wykonaniu ścian kotła klasyczną techniką „skin casing”, a więc z przerwą między rurami ścian bocznych wynoszącą jeden milimetr, niemożliwe jest jednak połączenie blach opancerzenia stropu z blachami opancerzenia ścian bocznych komory paleniskowej.
Dodatkowo, w kotle według wynalazku nr 82638 przedłużeniem stropu nad komorą paleniskową jest strop nad pierwszym ciągiem konwekcyjnym i na styku między nimi muszą być podwieszone rury stanowiące tylną ścianę komory paleniskowej, będącą zarazem ścianą działową między nią i pierwszym ciągiem konwekcyjnym.
b. Walczak górny ma wewnątrz urządzenia (separacyjne) do oddzielenia pary z mieszanki paro-wodnej doprowadzanej do niego ze wszystkich konturów cyrkulacyjnych kotła. Urządzenia te mogą działać prawidłowo tylko przy w miarę równomiernym rozprowadzeniu tej mieszanki na całą czynną długość walczaka między jego dnami.
Natomiast ze względu na prawidłową cyrkulację wody w rurach danego konturu cyrkulacyjnego nie jest wskazane aby rury dwóch całkowicie różnych konturów cyrkulacyjnych łączyć u ich wylotu dla wspólnego połączenia z walczakiem górnym.
Pkt 1. Rozwiązania kotła OR16-110.
Jak to przedstawia Rys. 54a, w kotle OR16-110 rury ø 57 ściany bocznej komory paleniskowej poniżej jej stropu przechodzą w rury ø 44,5, będące jednocześnie wydłużonymi ich króćcami do połączenia z górną (zbiorczą) komorą tego ekranu. Na styku z poziomo ułożoną skrajną rurą stropu w rzędzie tych rur są więc między nimi przerwy o szerokości 13,5 mm, a nie 1 mm. Chociaż więc rury stropu nad komorą paleniskową i pierwszym ciągiem konwekcyjnym zostały w tym kotle pokryte blachą opancerzenia tylko dochodzącą do rur ścian bocznych, to szczelne połączenie blach opancerzenia ścian bocznych i stropu zapewniły dwa pasy blachy wycięte w postaci grzebieni do wstawienia ich przeciwlegle w istniejące między rurami odpowiednie do tego przerwy, z następnym zespawaniem tych grzebieni ze sobą i przyspawaniem ich do pionowych rur ekranów bocznych, Z zewnętrznych stron obu pasów grzebieniowych blach opancerzenie ścian bocznych i stropu wykonano już typową techniką „skin casing”, co dało całkowicie szczelne zamknięcie blachą ścian kotła w jego górnej części.
Unikatowym rozwiązaniem jest również samo podwieszenie rur ekranu tylnego komory paleniskowej. W tym celu co trzecia rura (pokrywająca strop nad komorą paleniskową) w osi tego ekranu została odgięta pionowo w górę, z podwieszeniem jej następnie do poprzecznej belki wspartej końcami na komorach zbiorczych ekranów bocznych. Natomiast w jej miejsce w płaszczyznę rur stropu została wprowadzona co trzecia rura ekranu tylnego, z przyspawaniem do niej poprzez płytkę dopasowaną swoim kształtem do kolan obu rur. Ten poziomy fragment stropu został również całkowicie uszczelniony dwoma grzebieniowymi pasami blach w rozwiązaniu jak dla krawędzi bocznych stropu. Dzięki takiemu rozwiązaniu rury ekranu przedniego i zarazem stropu nad komorą paleniskową oraz rury jej ekranu tylnego - jako oddzielnych konturów cyrkulacyjnych - zostały dodatkowo wprowadzone do walczaka górnego niezależnie i bez zwiększania oporów przepływu w nich mieszanki parowodnej zastosowaniem komory zbiorczej i rur łączących ją z walczakiem (porównaj z Rys. 54c)
Jak to przedstawia Rys. 54a, w kotle OR16-110 każda komora zbiorcza ekranu bocznego komory paleniskowej połączona jest z walczakiem tylko wyprowadzonymi na jej długości rurami, z wlotami do niego rozstawionymi na połowie jego długości, co zapewnia równomierne doprowadzenie do niego mieszanki paro-wodnej, bez powodowania miejscowego spiętrzenia jej ilości. Jako niepołączona bezpośrednio jednym końcem z nim, dodatkowo nie powoduje przesztywnienia całej konstrukcji. kotła.
Rury ściany bocznej pierwszego ciągu konwekcyjnego są wprowadzone prosto do komory zbiorczej ekranu bocznego, z zachowaniem wyposażenia ich w płetwy do wysokości stropu, natomiast kilka z nich, jako znajdujących się pod walczakiem wprowadzonych jest bezpośrednio do niego, mając również poniżej stropu przyspawane do nich w miarę wąskie płetwy, dopasowane kształtem do promieni ich zgięcia. Takie płetwy w technice „skin casing” zabezpieczają blachę opancerzenia przed działaniem wysokich temperatur w miejscach gdzie ustawienie rur blisko obok siebie jest z różnych względów niemożliwe lub niepożądane.
Pkt 2. Rozwiązania kotła OR16-102.
Jak to przedstawia Rys. 54b, w kotle OR16-102 rury ø 57 ściany bocznej komory paleniskowej na wysokości jej stropu mają pozostawioną średnicę ø 57 i o żadnym wstawieniu w tym miejscu grzebieni uszczelniających nie może być mowy. Dodatkowo w osi ekranu tylnego, aby go w ten sposób podwiesić, zastosowano komorę zbiorczą, do której wprowadzono co drugą rurę z pokrywających strop komory paleniskowej oraz co drugą rurę jej ekranu tylnego. Zamiast rur mających stanowić gęste poszycie stropu, już przed tylną ścianą komory paleniskowej pozostawiono przez to na nim rury z przerwami między nimi odpowiadającymi ich średnicy (ściśle: 57 + 2). Niezależnie od tego, komorą tą połączono (przed wprowadzeniem mieszanki paro-wodnej do walczaka) połowę rur z każdego z dwóch niezależnych konturów cyrkulacyj-nych: ekranu tylnego komory paleniskowej oraz ekranu przedniego i stropu nad nią.
Oprócz tego, każdą komorę zbiorczą ekranu bocznego połączono końcem z górnym walczakiem tuż przy jego dnie, co spowodowało wypływ tam większości mieszanki paro-wodnej z tego konturu cyrkulacyjnego, powodując bardzo duże miejscowe spiętrzenie wody oraz pozbawienie urządzeń separacyjnych walczaka możliwości oddzielania od niej pary. Dodatkowo w miejscu, gdzie znajdują się wodowskazy i rurki impulsowe do regulacji poziomu wody w walczaku, dające przez to błędne jego wskazania.
Połączenia komory zbiorczej ekranu bocznego z walczakiem dokonano przy tym przez przyspawany do niego króciec, gdzie w miejscu ich zespawania na montażu nie można było wprowadzić do komory rur pokrywających niżej ścianę boczną pierwszego ciągu konwekcyjnego. Jak to przedstawia Rys. 54c, grupując je w środku tej ściany, pozostawiono przed nimi duży jej fragment niepokryty rurami. Taki sam niepokryty rurami fragment ściany pozostawiono z drugiej strony pod walczakiem, nie zdając sobie sprawy z tego, że można było go zasłonić wprowadzając część rur bezpośrednio do walczaka (porównaj Rys. 54c i Rys. 54a).
W efekcie tego wszystkiego, kocioł OR16-102 w obrębie całego jego stropu całkowicie pozbawiono opancerzenia wykonywanego techniką „skin casing”, zastępując go warstwą betonu ogniotrwałego położonego na rury (nawet tam gdzie znajdowały się z przerwą między nimi wynoszącą 1 mm), którego szczelnym wykonać było nie sposób.
Natomiast opancerzenie w obrębie górnej części bocznych ścian pierwszego ciągu konwekcyjnego narażono na zniszczenie wystawieniem na działanie wysokiej temperatury spalin, jako pozbawione pokrycia rurami.
Te rozwiązania kotłów typu OR16-102 (śladem wielu innych) nigdy nie zostały poprawione, a ich użytkownicy również nigdy nie zdali sobie sprawy z ich ujemnych skutków.
Załącznik II, to oryginalny opis projektu wynalazczego p.t. „Obmurowanie i izolacja cieplna kotła OR16-102” nr ewid. 10/75 z 23.03.1975 r. Rozwiązania tego zespołu dla kotła OR16-110 musiały zaistnieć w opracowaniu jego rysunku zestawieniowego (koncesyjnego) w fazie projektu technicznego, a ten nosi datę maj 1974 r., co stanowi że inż. J. Kopydłowski grubo wcześniej wiedział co się będzie działo ze ścianami i sklepieniami wykonanymi z betonu ogniotrwałego w rozwiązaniu dla kotłów OR16-102 oraz jakie to pociągnie za sobą konsekwencje , nim znalazło to potwierdzenie po oddawaniu ich do eksploatacji (patrz części 69 i 70 opowieści).
Załączniki: Załączniki I i II do części 72 opowieści. (-) Jerzy Kopydłowski
Do wiadomości: 1. Raciborska Fabryka Kotłów „RAFAKO” ul. Łąkowa 31; 47-300 Racibórz 2. Sędziszowska Fabryka Kotłów „SEFAKO” ul. Przemysłowa 9; 28-340 Sędziszów 3. Fabryka Palenisk Mechanicznych ul. Towarowa 11; 43-190 Mikołów 4. Zakłady Urządzeń Kotłowych „Stąporków” ul. Górnicza 3; 26-220 Stąporków 5. Krajowa Agencja Poszanowania Energii ul. Mokotowska 35; 00-560 Warszawa 6. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska ul. Powstańców 41 a; 40-024 Katowice
|
|
Przez co poza energetyką zawodową dysponuje ona kotłami o konstrukcjach pochodzących sprzed wojny i sięgających w zakresie kotłów o małych wydajnościach okresu wojen napoleońskich.
W dużych kotłach rusztowych, których produkcję podjęto po wojnie, para wytwarzana jest także już w ich „parujących” podgrzewaczach wody, co między innymi stanowi o wadliwości tych kotłów, którą to wadę miała wyeliminować między innymi konstrukcja kotła według wynalazku nr 82638.
Autorem układu cyrkulacyjnego kotła OR16-110 był akurat wcześniejszy autor obliczeń cyrkulacji wody w kotle, którymi poza nim umiała się jeszcze posługiwać tylko mgr inż. Aniela Kopydłowska.
W opisie projektu wynalazczego nr ewid. 12/74 z 20.04.1974 r. w sprawie rozwiązania z kotła OR16-102 można przeczytać: „Rury ekranów bocznych komory paleniskowej tylko na połączeniu z dolną komorą ściągnięte są na mniejszą średnicę. ... rury stropu komory paleniskowej mijają one gęstym rzędem, z przerwą między rurami wynoszącą 1 mm. To ostatnie uniemożliwia wykonanie szczelnego opancerzenia wewnętrznego stropu komory paleniskowej ... .” Natomiast w opisie proponowanej zmiany, czyli w rozwiązaniu jak na załączonych do zgłoszenia rysunkach dokumentacji wykonawczej kotła OR16-110, pisze że: „Ekrany boczne komory paleniskowej wg projektu mają rury ściągnięte na mniejszą średnicę zarówno na połączeniu z komorą dolną, jak i górną. Rury ekranów przechodzą na mniejszą średnicę już poniżej stropu komory paleniskowej, co pozwala na przyspawanie do nich grzebieni zapewniających szczelne połączenie blach wewnętrznego opancerzenia pokrywających ściany boczne z blachą położoną na rurach stropu nad komorą paleniskową, której kocioł pozbawiony jest w dotychczasowym rozwiązaniu.” Jak wynika z tych treści, niewiele było do myślenia, aby nie trzeba było zgłaszać tego projektu wynalazczego - a co wynika z treści podkreślonej.
W sprawie skutków braku opancerzenia na stropie, w projekcie wynalazczym nr ewid. 35/74 z 31.10.1974 r. w opisie stanu dotychczasowego (w kotle OR16-102) można przeczytać: „Brak opancerzenia wewnętrznego na rurach pokrywających strop nad komorą paleniskową i pierwszym ciągiem konwekcyjnym. Zastąpienie go warstwą betonu nie zapewni szczelności tego stropu, utrudniając kompensację rur, co będzie wymagało szczelnego wykonania całego opancerzenia kotła powyżej stropu nad komorą paleniskową, jeśli będzie chciało się uniknąć „wybijania” spalin przez strop kotła.” Natomiast w opisie proponowanej zmiany pisze, że: „W miejsce dotychczasowego betonowego stropu nad komorą paleniskową i pierwszym ciągiem konwekcyjnym, zastosowano (wprowadzone po raz pierwszy w kotle OO70-020 dla ciepłowni fabryki samochodów małolitrażowych w Bielsku-Białej) pokrycie stropu blachą przy użyciu grzebieni na rurach ekranów bocznych, które w odróżnieniu od kotła OO70-020 zamiast wyposażać w płetwy, zaciągnięto poniżej stropu na mniejszą średnicę.” Faktycznie w kotle OR16-110 to rozwiązanie dotyczy tylko opancerzenia stropu nad samą komorą paleniskową, natomiast dla opancerzenia nad pierwszym ciągiem konwekcyjnym było one całkowicie rozwiązaniem z kotła OO70-020 - według dokumentacji opracowanej wcześniej w tym samym Dziale Kotłów Przemysłowych, tyle że pod kierownictwem mgr inż. Anieli Kopydłowskiej.
W opisie projektu wynalazczego nr ewid. 17/74 z 06.05.1974 r. w sprawie tego rozwiązania można przeczytać: „W kotle OR16-102 rury pokrywające boczne ściany pierwszego ciągu konwekcyjnego w obrębie górnego walczaka ściągnięte są do środka ściany, przy pozostawieniu niepokrytych rurami fragmentów ściany w sąsiedztwie górnego walczaka oraz ściany działowej między ciągami. Odkryte fragmenty ścian występują również w obrębie rozgięcia rur na drzwiczki włazowe 450/450. W dokumentacji przewidziano zabezpieczenie tych fragmentów betonem, który w kotłach OR16-101 we Wrocławiu w ogóle nie został wykonany, czego należy spodziewać się w kolejnych jednostkach. Trwałość wykonanego betonu jest również bardzo problematyczna i należy spodziewać się uszkodzenia blach opancerzenia nieosłoniętych rurami.” Natomiast w opisie proponowanej zmiany (czyli jak na załączonych do zgłoszenia rysunkach dokumentacji wykonawczej kotła OR16-110) pisze, że: „W rozwiązaniu wg projektu rury ekranów znajdujących się pod walczakiem nie są odginane lecz wprowadzone do walczaka. Również pozostałe rury ekranów wprowadzone są prosto do komory górnej bez odginania. Zamiast rozgiętych rur na drzwiczki włazowe zastosowano pierścieniowe komory. Uzyskano w ten sposób całkowite pokrycie ściany rurami, a tym samym całkowite zabezpieczenie blachy opancerzenia wewnętrznego przed przepaleniem, z wyeliminowaniem betonu ogniotrwałego, kłopotliwego do położenia w dotychczasowym wykonaniu i nietrwałego ruchowo.”
Wyjątkowo żenująco przedstawia się przy tym sprawa pokrycia tego betonu matami z wełny izolacyjnej, jako mającej izolować go od przestrzeni nad stropem, w której znajdują się rury parownika kotła o tej samej temperaturze co rury stropu nad komorą paleniskową.
Również więc i na czas, kiedy bezskutecznie usilnie zabiegał o poprawienie błędów w dokumentacji kotła OR16-102, co w większości przypadków - nie tylko tych - można przecież było dokonać na przysłowiowym kolanie.
4