Załącznik I do części 192
Wyjaśnienie: jest to uporządkowana tematycznie treść trzech wymienionych niżej publikacji autorów i realizatorów ignoranckiego pomysłu na dalsze zwiększanie marnotrawstwa węgla w palenisku warstwowym kotła rusztowego, zwanego przez ich autorów z ówczesnego Instytutu Ogrzewnictwa i Wentylacji Politechniki Warszawskiej: „paleniskiem z kaskadową aeroseparacją podziarna” vel „kaskadową aeroseparacją podziarna” vel „aeroseparacją”.
Znaczny masowy udział podziarna powoduje blokadę aerodynamiczną i utrudnia penetrację powietrza przez warstwę paliwa na ruszcie w wyniku czego powstają negatywne zjawiska:
- spadek obciążenia cieplnego rusztu (czytaj: nie spadek, lecz przekroczenie granicznego obciążenia cieplnego rusztu) obniżający maksymalną moc cieplną kotła o 0,8 do 0,9 wartości znamionowej (czytaj: obniżenie o 0,8 do 0,9 stanowiłoby, że do mocy wynoszącej 0,1 do 0,2 mocy katalogowej);
- wzrost współczynnika nadmiaru powietrza do wartości 2÷2,5 w wyniku przedmuchów powietrza „fałszywego” np. przez szczeliny przyrusztowe lub w wyniku kawernowania powierzchni paliwa na ruszcie (miejscowe przedmuchy), co powoduje wzrost straty kominowej i spadek ogólnej sprawności kotła (czytaj: nic z powietrza podmuchowego przepływającego przez pokład rusztowy, w tym przez jego uszczelnienia boczne, nie jest powietrzem „fałszywym”, ponieważ takowym może być tylko powietrze dopływające do kotła z zewnątrz);
- przy górnych obciążeniach kotła wzrost niedopału w wyniku zwiększenia udziału części palnych w żużlu i popiele (czytaj: lotnym).
Zjawiska te powodują znaczne obniżenie sprawności energetycznej kotła nawet do poziomu η = 60÷65 % w zależności od stanu technicznego kotła i jakości paliwa (czytaj: średnio w kraju od wielu lat znacznie niżej, lecz nie z powodu dużego udziału „nadziarna” w węglu).
Metoda aeroseparcji wymaga jedynie wprowadzenia w kotle zespołu dysz liniowych (narzutników separacyjnych) i zmiany kosza nawęglania. …Przedsiębiorstwo „SOLVE” Spółka z o. o. w Koninie podjęło produkcję narzutników separacyjnych i innych urządzeń wchodzących w skład instalacji.
Opis rozwiązania i jego działania oraz rzekome efekty.
Wersja pierwsza [1]:
Schemat ideowy paleniska z rusztem taśmowym (czytaj: łuskowym) i kaskadową aeroseparacją podziarna pokazano na rys. 1 (Rys. 187b). Układ składa się z zasuwy prętowej 1 (czytaj: stosowanej wcześniej we wszystkich modernizacjach kotłów z zastosowaniem paleniska narzutowego „systemu J. Kopydłowskiego”), liniowego podajnika celkowego 2, rozdrabniacza 3 (czytaj: wynalezionego przez inż. J. Kopydłowskiego w 1982 r. , z debilnym jego umieszczeniem pod owym liniowym podajnikiem celkowym, zamiast nad nim; co za debilność uzna każdy użytkownik eksploatujący kotły z paleniskiem narzutowym z jego zastosowaniem), płyty podającej paliwo 4, płetwy 5 oraz zespołu dysz liniowych 6.
Powietrze podawane dyszami powoduje z jednej strony separację podziarna i warstwowe ułożenie się paliwa na ruszcie (szczegół A), a z drugiej strony spełnia funkcję powietrza wtórnego - wentylator powietrza separacyjnego o mocy silnika 3 kW.
Termin rozruchu kotła typu WLM5-1 w Kozienicach, z zastosowaniem paleniska z kaskadową aeroseparacją podziarna miału węglowego, przewiduje się na drugą połowę stycznia 1992 r.
Wersja druga [2] (ze schematem ideowym i jego opisem jak w wersji pierwszej):
Węgiel, dozowany za pomocą podajnika celkowego, zsuwa się po płycie 4 i płetwie 5, a następnie spadając grawitacyjnie na ruszt, trafia na strumień wydmuchiwanych z dużą prędkością gazów z dysz szczelinowych.
Palenisko zostało zainstalowane w kotle WLM5-1 w I kwartale 1992 r. Przed rozpaleniem kotła postanowiono sprawdzić, czy i w jakim stopniu występuje zjawisko separacji podziarna.
W tym celu na ruszcie rozłożono pasy papieru w odległościach jedno metrowych i przy stojącym ruszcie włączono podajnik węgla oraz uruchomiono dysze aeroseparacyjne. Po pewnym czasie sprawdzono wizualnie ilości i wielkości ziaren węgla zgromadzonego na rozłożonym papierze. Oględziny wykazały, że nastąpiła separacja węgla w zależności od wielkości ziaren węgla i odległości od dysz. Oczywiście najdrobniejsze frakcje węgla znajdowały się na końcu rusztu.
Kocioł rozpala się w taki sam sposób jak palenisko tradycyjne z tym, że w momencie kiedy warstwa palącego się węgla znajduje się ok. 0,5 m od dysz, można włączyć wentylator aeroseparacji. Wytwarza się wtedy wir gazów zasysających ogień dołem w kierunku początku rusztu, a górą wzdłuż sklepienia zapłonowego w głąb komory paleniskowej, który rozpala węgiel z przodu rusztu.
Podziarno i drobniejsze kawałki unoszone są w kierunku komory kotła ( czytaj: do przestrzeni komory paleniskowej nad rusztem), gdzie ulegają spaleniu w przestrzeni lub opadają i dopalają się na ruszcie. Gazy o temperaturze ok. 100 0C, podawane z dysz, powodują z jednej strony separację podziarna i warstwowe ułożenie się paliwa na ruszcie (szczegół A), a z drugiej strony spełniają funkcję powietrza wtórnego.
(czytaj: Wrzucone do palenisku narzutowego najdrobniejsze ziarna węgla spalają się w locie, a odpowiednio grubsze zapalają się przed spadnięciem na ruszt; na samym ruszcie segregacja surowych ziaren węgla następuje jednak na jego długości; przy narzucie mechanicznym z najdrobniejszymi z przodu paleniska, a pneumatycznym z tyłu; zgodnie z prawami fizycznymi, których nie zmieni nawet największy tłum „naukowców”.)
Obserwując wnętrze komory paleniskowej przez wzierniki można zauważyć, spalające się w przestrzeni cząsteczki węgla, ale na niższym poziomie niż w kotłach narzutnikowych. Unoszenie cząsteczek węgla i popiołu jest więc na pewno mniejsze. Warstwa palącego się węgla na ruszcie ma inny charakter (czytaj: niż w palenisku warstwowym). W kotłach z warstwownicą nie jest ona gruba, lecz palący się węgiel, jak już wspomniano wcześniej, ma liczne przedmuchy kawernowe. W palenisku aeroseparacyjnym warstwa węgla jest gruba i luźna.
Przy mocy 5,3 MW w okolicy pierwszego włazu (czytaj: wziernika) wynosiła ok. 40 cm. Wysokość ta utrzymuje się na długości ok. trzy czwartej rusztu, następnie gwałtownie zmniejsza się na długości ok. 0,5 m. Można zaobserwować zdecydowany próg. Dalszy przyrost mocy został ograniczony grubością warstwy spalonego (czytaj: spalanego) węgla na ruszcie, która nie mieściła się między tylnym sklepieniem (czytaj: i pokładem rusztowym, aby spaść z rusztu do leja żużlowego, mimo wcześniejszego gwałtownego zmniejszenia się ).
Aby uzyskać większą od znamionowej moc cieplną (czytaj: kotła), konieczne jest podniesienie jego tylnego sklepienia (czytaj: ponieważ pod dotychczasowym, jako znajdującym się 25 cm nad rusztem nie mieścił się częściowo tylko spalony koks, przy warstwie surowego węgla wynoszącej 40 centymetrów).
W wyniku modernizacji kotów typu WLM i WR można uzyskać następujące efekty:
- wzrost mocy cieplnej kotła o 35 do 50 % przy spalaniu paliwa o wartości opałowej 18÷20 MJ/kg;
- wzrost sprawności energetycznej o ok. 10 % w wyniku poprawy procesu spalania, a szczególnie redukcji współczynnika nadmiaru powietrza, ograniczenia strat niedopału i przesypu oraz wprowadzenia podgrzewacza powietrza.
Przed modernizacją, spalając ten sam węgiel, kocioł (czytaj: WLM5-1) nie uzyskiwał mocy większej niż 4 MW, podczas gdy po modernizacji osiągnął 5,35 MW, co oznacza przyrost o 33 % (czytaj: znamionowa moc cieplna tego kotła wynosi 5,8 MW, a jako zmodernizowany z zastosowaniem paleniska narzutowego „systemu J. Kopydłowskiego”, w 1984 r. według badań cieplnych w wykonaniu ówczesnego GIGE osiągnął moc cieplną 15 MW).
Wersja trzecia [3]:
Koncepcję modernizacji kotła WR10 (czytaj: we Wrześni) z zastosowaniem kaskadowej aeroseparacji miału węglowego przedstawiono na rys. 1.1 (Rys. 187c).
Miał węglowy z dozownika liniowego 3 (zgłoszenie patentowe P 300243) poprzez kosz zsypowy 4 podawany jest ponad zespół dysz liniowych 5 z których wypływające ze znaczną prędkością spaliny (lub mieszanina spalin i podgrzanego powietrza) powodują separację podziarna.
Paliwo o większych średnicach zastępczych opada bezpośrednio na przednią część rusztu, natomiast odległość w jakiej opada podziarno jest w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalna do średnicy zastępczej. W efekcie warstwę paliwa na ruszcie tworzą cząstki o średnicach zastępczych malejących w kierunku jej powierzchni .
( patrz uwagę do wersji 2).
W celu weryfikacji przyjętych założeń oraz oceny wstępnych efektów energetycznych i ekonomicznych modernizacji, przeprowadzono uproszczone badania bilansowe kotła WR10 nr 1 dla trzech różnych obciążeń cieplnych od 0,29 do 0,83 mocy nominalnej (czytaj:katalogowej). Wykonane badania bilansowe wykazały, że przy obciążeniu cieplnym od 29 % do 83 % mocy nominalnej zmodernizowany kocioł WR10 o sprawności katalogowej 78 %, uzyskał sprawność od 80,4 do 85,2 % przy współczynniku nadmiaru powietrza w zakresie od 1,92 do 2,20 (czytaj: odnośnie tego nadmiaru, to na zamieszczonym w publikacji grafiku odczytów ruchowych (Rys. 7), zawartość tlenu w spalinach dochodziła do 20 %, co daje współczynnik nadmiaru powietrza 21 - słownie: dwadzieścia jeden, czyli dziesięć razy większy).
Źródła:
[1] Stanisław Mańkowski, Ryszard Zwierzchowski, Jerzy Pieniążek, Maciej Stępniewski, Zbigniew Kovats: Modernizacja źródeł ciepła, Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, nr 4/1992 r.;
z przywołaną literaturą:
Stanisław Mańkowski, Mieczysław Dzierzgowski: Oferta modernizacji paleniska kotłów WLM, WR, OR, OSR itp. z zastosowaniem paleniska z kaskadową aeroseparacją miału węglowego, PW IOiW, Warszawa, marzec 1991 r.
[2] Zbigniew Kovats: Wstępne doświadczenia z eksploatacji paleniska z kaskadową aeroseparacją podziarna w kotle WLM5, Gospodarka Paliwami i Energią, nr 1/1994 r.;
z przywołaną literaturą: Stanisław Mańkowski: Modernizacja źródeł ciepła, Krajowa konferencja Międzyzdroje, wrzesień 1991 r.
[3] Stanisław Mańkowski, Mieczysław Dzierzgowski, Andrzej Wiszniewski; Instytut Ogrzewnictwa i Wentylacji Politechniki Warszawskiej: Charakterystyka cieplna zmodernizowanego kotła WR10 z zastosowaniem aeoroseparacji;
z przywołaną literaturą:
2. Stanisław Mańkowski, Mieczysław Dzierzgowski, Andrzej Wiszniewski z zespołem: Projekt koncepcyjny modernizacji kotła WR10 nr 1 w Ciepłowni C-22 PEC Września, Warszawa, maj 1993 r.;
4. Stanisław Mańkowski, Mieczysław Dzierzgowski, Andrzej Wiszniewski z zespołem: Modernizacja kotła WR10 nr 1 w Ciepłowni C-22 PEC Września , Etap IV, Warszawa;
5. Klapa regulacyjna stref powietrza pierwotnego szkieletu mechanicznego rusztu łuskowego kotła węglowego - zgłoszenie patentowe P 295528, z dnia 1992.08.05;
6. Sposób podawania paliwa w palenisku z rusztem taśmowym i palenisko z rusztem taśmowym - zgłoszenie P 296580;
7. Dozownik - zgłoszenie patentowe P 300243 z dnia 1993.09.01
Zestawił i w komentarze zaopatrzył: Jerzy Kopydłowski, luty 2012 r.
Uznane przez Urząd Patentowy za wynalazek o takim samym tytule, z ogłoszeniem o udzieleniu patentu 29.02.1996 WUP 02/96; z twórcami: Stanisław Mańkowski, Mieczysław Dzierzgowski, Andrzej Wiszniewski.
Uznane przez Urząd Patentowy za wzór użytkowy: Palenisko z rusztem łuskowym; z ogłoszeniem o udzieleniu prawa ochronnego 28.02.1997 WUP 02/97; z twórcami: Stanisław Mańkowski, Mieczysław Dzierzgowski, Andrzej Wiszniewski.
2