Motto: „Kotły rusztowe z rusztem mechanicznym o odpowiedniej konstrukcji będą istniały tak długo, jak długo będzie wydobywany i spalany węgiel.” - naukowcy z IMiUE Politechniki Śląskiej.

Tarnowskie Góry, 2011.08.14 Kancelaria Prezesa Rady Ministrów Al. Ujazdowskie 1/3 00-942 Warszawa

Wykazanie dlaczego nie można poprawić bardzo złej sytuacji energetyki przemysłowej i ciepłownictwa, mimo dysponowania przez Polskę najdoskonalszą w świecie techniką kotłową

autorstwa jednego polskiego inżyniera.

Część 170

W samej konstrukcji rusztu do nadmiernego zużycia węgla i zarazem nadmiernej emisji dwutlenku węgla do atmosfery kotłowi szarlatani od około 20-tu lat przyczyniają się pozbawieniem jej wspólnej skrzyni podmuchowej.

Ustęp pierwszy: Wszystkie rozwiązania rusztów produkowanych po wojnie przez przynajmniej 30 lat przedstawione są na Rys. 154. Są one oparte na rozwiązaniach niemieckiej firmy Steinműller, przy czym na pewno produkowanymi już przed wojną przez Fabrykę Palenisk Mechanicznych były ruszty w rozwiązaniu z Rys. 154d. Są to ruszty ze skrzynią podmuchową z umieszczonymi w niej lejami stref podmuchowych.

Pozostałe rozwiązania rusztów mają same leje stref podmuchowych (bez wspólnej skrzyni podmuchowej), z bocznym wlotem powietrza do nich. Dokumentacja takich rusztów (w oparciu o rozwiązania firmy Steinműller) powstawała już po wojnie, ponieważ rusztem z Rys. 154a zastąpiono „ruszt podsuwowy ze ślimakiem” (nazwa z książki prof. Piotra Orłowskiego), popularnie nazywany „stokerem”. W taki ruszt były wyposażone najmniejsze kotły typu La Mont według dokumentacji otrzymanej po wojnie z Wielkiej Brytanii, który jednak szybko uznano za nieprzydatny do spalania polskiego miału. Kotły wodne i parowe wielkości 1,25 wyposażone były w jeden ruszt ruszt podsuwowy, a wielkości 2,5 w dwa. Tak samo ilościowo zastąpiono je następnie rusztami z Rys.154a.

Konstrukcja rusztu z Rys. 154a, poza zastosowaniem bocznego wlotu do dwóch środkowych stref podmuchowych, jest wyjątkowo prymitywnym rozwiązaniem już w związku z pozbawieniem stref dna. Dla wszystkich czterech stref jego rolę ma spełniać nawracający pokład rusztowy, a przedłużeniem pionowych ścian zewnętrznych stref i ich ścian działowych są podwieszone do nich wahacze (niepokazane na rysunku), z dolną krawędzią mającą spoczywać na pokładzie rusztowym. Dodatkowo, z każdej ze środkowych stref powietrze podmuchowe ma dopływać do strefy skrajnej przez klapy znajdujące się w ścianie dzielącej te strefy.

Eksploatacyjnie skutek tego rozwiązania konstrukcyjnego rusztu jest taki, że doprowadzone do kotła powietrze w najmniejszej ilości przepływa przez pokład rusztowy aby służyć do spalania na nim węgla. Natomiast w ilości wielokrotnie większej do zwiększenia marnotrawstwa węgla i pod efekt cieplarniany.

Kolejną dokumentację rusztu (zastępującą tą z Rys. 154a) jest dokumentacja z Rys. 154b powstała w CBKK w 1958 r. Także bez wspólnej skrzyni podmuchowej, czyli z bocznymi wlotami powietrza do stref podmuchowych. Dla kotłów wielkości 1,25 z jednego boku strefy, a dla kotłów wielkości 2,5 z obu jej boków.

Bardziej prymitywną odmianę konstrukcyjną takiego rusztu, bo pozbawioną w dnach lejów stref zasuw do usuwania przesypu przez ruszt, w zastosowaniu dla kotłów typu WCO80 i PCO60 przedstawia Rys. 154c.

Ustęp drugi: Inż. J. Kopydłowski pierwszy kocioł wielkości 2,5 z rusztem z Rys. 154b (jako PLM2,5-2 w Zamet w Tarnowskich Górach) wyposażył we wspólną skrzynię podmuchową w 1982 r., czyniąc tak samo w 1988 r. z rusztami (z Rys. 154c) kotłów typu WCO80 w Fabryce Maszyn „Radomsko”.

W kolejnych rozwiązaniach takiej skrzyni podmuchowej przeniósł także wlot powietrza do niej poza obszar stref podmuchowych z najintensywniejszym dopływem powietrza ze skrzyni podmuchowej (odpowiednio Rys. 156b i Rys. 156c). W swojej publikacji (o treści powstałej przed odbyciem się konferencji naukowo technicznej „Modernizacja kotłów rusztowych”, a więc jeszcze z nieświadomością, że także byłe fabryki Peerelu postanowiły pozbawić ruszty wspólnej skrzyni podmuchowej), napisał:

„Jednym z błędów w sztuce popełnionym prawie sto lat temu przez konstruktorów firmy Steinműller była lokalizacja wylotu powietrza podmuchowego z kanału podmuchowego do skrzyni powietrznej (czytaj: podmuchowej) rusztu. Zarówno według oryginalnej dokumentacji poniemieckiej, jak i w krajowych wersjach konstrukcyjnych, opracowywanych od drugiej połowy lat sześćdziesiątych w Fabryce palenisk Mechanicznych w Mikołowie, a następnie (czytaj: produkowanych) w Fabryce Urządzeń Kotłowych w Stąporkowie, powietrze z wentylatora podmuchowego jest doprowadzane z jednego boku rusztu w obrębie stref podmuchowych, które powinny otrzymywać go najwięcej (patrz rys. a - Rys. 156).

W polskim palenisku narzutowym zjawisko znacznie gorszego palenia się na ruszcie, po stronie doprowadzenia powietrza do skrzyni podmuchowej) wystąpiło w grudniu 1982 r. w kotle typu WLM5-0 w kopalni węgla kamiennego Andaluzja. Pod koniec sezonu grzewczego 1982/1983 powtórzyło się w kotle WR5-022 w MOSTOSTAL w Słupcy. W obu tych kotłach wentylator podmuchowy pozostał na tym samym miejscu - z lewej strony kotła (czytaj: kanał łączący go ze skrzynią podmuchową był prowadzony pionowo). Przy zastosowanych w nich dwóch narzutnikach węgla, z lewej połowy rusztu schodziła gruba warstwa niedopalonego żużla, podczas gdy na prawej stronie wypalał się on bardzo dobrze, przy znacznym nadmiarze powietrza.

Poprawę spalania węgla na lewej stronie rusztu można było osiągnąć jedynie przez zwiększenie grubości warstwy węgla w dozowniku prawego narzutnika.

Od początku wszystko wskazywało na zróżnicowanie ciśnienia powietrza na szerokości rusztu. Pierwsze podejrzenia, że powoduje je klapa regulacyjna, umieszczona na wlocie powietrza do skrzyni podmuchowej, nie potwierdziły się. Przeniesienie jej przed wentylator niczego nie poprawiło. Konstruktor paleniska zaczął więc polecać przenoszenie kanału podmuchowego wraz z wentylatorem maksymalnie do tyłu rusztu (rys. b - Rys. 156) i gdzie to zrobiono, problem przestał istnieć.

Zróżnicowanie ciśnienia powietrza podmuchowego na szerokości rusztu powodował strumień powietrza wypływający z kanału podmuchowego poprzecznie do klap regulacji strefowej, znajdujących się w ścianie przedniej lub tylnej każdej strefy. Powodował on działanie inżektorowe, podsysając powietrze w skrzyni podmuchowej od strony wlotu i spiętrzając ciśnienie powietrza w kierunku wypływu z kanału, a więc po drugiej stronie skrzyni podmuchowej. Największe zróżnicowanie ciśnienia na szerokości rusztu występowało wtedy, gdy główny strumień powietrza wpływał do skrzyni podmuchowej w przerwie między lejami sąsiednich stref, z której następował wlot powietrza do strefy potrzebującej go najwięcej.

Już stosunkowo późno, zróżnicowanie ciśnienia powietrza na szerokości rusztu prawie uniemożliwiało pracę paleniska w kotle WLM5-0 w Fabryce Samochodów Specjalizowanych w Kielcach. Wylot powietrza znalazł się tam między lejami dwóch stref, w których dodatkowo niezgodnie z dokumentacją klapy regulacji strefowej umieszczono naprzeciw siebie - porównaj rys. a i b - Rys. 156).

Późniejsze wersje dokumentacyjne rusztów do paleniska narzutowego polskiej konstrukcji mają specjalnie wydłużone skrzynie powietrzne, aby wlot powietrza do nich znalazł się jak najdalej od maksymalnie obciążonych przednich stref podmuchowych, po to żeby płynące do nich powietrze miało kierunek przepływu prostopadły do klap regulacji strefowej.

Podobnie jak w palenisku narzutowym, do tyłu rusztu został przeniesiony wylot powietrza z kanału podmuchowego w poprawionym palenisku warstwowym kotłów parowych typu OR10.

Nie jest to jednak regułą, ponieważ już w 1988 r. przy poprawianiu paleniska warstwowego kotłów wodnych typu WCO80 (patrz GPiE nr 10/1994 r.) konstruktor wprowadził powietrze do skrzyni powietrznej (czytaj: podmuchowej) nie z tyłu, lecz z przodu rusztu (patrz rys. c - Rys. 156 oraz Rys. 155). Okazało się to możliwe po usunięciu strefy podmuchowej z przodu rusztu (czytaj: i dodatkowego wolnego miejsca przed nią), której obecność we wszystkich dotychczasowych kotłach typu WCO80 okazała się nie tylko niepotrzebna, lecz szkodliwa. Przed odsuniętą od przodu pierwszą strefą nowego rusztu, skonstruowanego techniką jak do paleniska narzutowego, miała znajdować się pionowa blacha (patrz linia przerywana na rys. c - Rys. 156). Miała ona rozdzielać powietrze wokół tej strefy na dwa strumienie płynące do tyłu. Więcej niż mierne możliwości oceny wyników eksploatacyjnych stworzonych konstrukcji nie pozwoliły na określenie efektów uzyskanych z takiego rozwiązania.

Ustęp trzeci: Jakie niestworzone brednie zawiera treść opisu wzoru użytkowego nr 53625 udzielonego inż. Janowi Malicie (patrz Załączniki II do IV w części 168) na rozwiązanie rusztu z 1988 r. przedstawione na Rys. 155 - na okoliczność dlaczego dla tej modernizacji inż. J. Kopydłowski przeniósł wlot powietrza na sam przód skrzyni podmuchowej (z podaniem w Ustępie drugim) - to wystarczy skonfrontować z Rys. 156, taką treść tego opisu:

„W dotychczasowych rozwiązaniach szkieletu rusztu (czytaj: skrzyni podmuchowej rusztu), wielokrotne zmiany kierunku przepływu powietrza na drodze z wentylatora podmuchu do poszczególnych stref podmuchu powodują powstanie zaburzeń w jego przepływie oraz tzw. poduszek powietrznych ograniczających skuteczność przedmuchu warstwy miału węglowego na pokładzie rusztowym. Rozwiązania te nie zapewniają również dokładnego sterowania powietrzem do poszczególnych stref podmuchu oraz ze względu na bezwładność całego rozbudowanego układu sterowania powodują duże straty powietrza (czytaj: musiało by być: ciśnienia powietrza).”

Te dotychczasowe rozwiązania przedstawione są schematycznie na Rys. 156a, natomiast wzór użytkowy dotyczył rozwiązania z Rys. 156c. Do porównania pozostaje także Rys. 155. „Wielokrotnych zmian kierunku przepływu powietrza” nie ma w żadnym rozwiązaniu, przez co traci sens cała pozostała przywołana treść, bo sposób wlotu powietrza do skrzyni podmuchowej nie może mieć także nic wspólnego z rozwiązaniem regulacji wlotu powietrza do stref podmuchowych

Całkowitym zaprzeczeniem celu, jakiemu ma służyć w kotle typu WCO80 przeniesienie na sam przód skrzyni podmuchowej wlotu powietrza do niej, jest także treść mająca stanowić o istocie rozwiązania chronionego wzorem użytkowym nr 53625:

„Istotę wzoru użytkowego stanowi szkielet rusztu ze skrzynią powietrzną, w której wlot powietrza dostarczanego przez wentylator podmuchu jest usytuowany na jednej z bocznych ścian skrzyni powietrznej, pomiędzy komorami podmuchu (czytaj: lejami stref podmuchowych), ograniczonymi ścianami przednią, tylną i ścianami bocznymi w ten sposób, że jego rzut prostopadły nie pokrywa się z rzutem prostopadłym bocznych ścian komór podmuchu (czytaj: lejów stref podmuchowych).”

Ta treść stanowi jednoznacznie, że wzór ochronny nr 53625 nie chronił rozwiązania według dokumentacji, którą inż. Jan Malita otrzymał w 1989 r. od inż. J. Kopydłowskiego (z Rys. 155 i zarazem z Rys. 156c), lecz rozwiązanie stosowane już długo przed wojną (z Rys. 156a i zarazem z Rys. 154d).

Dodatkowo rozwiązania chronionego taką treścią zastrzeżenia w większych rusztach nawet zrealizować nie sposób, ponieważ wysokość kanału doprowadzającego powietrze do skrzyni podmuchowej ogranicza jej wysokość, a wymogiem jest aby przekrój tego kanału na wlocie do skrzyni podmuchowej był możliwie jak największy, do zminimalizowania dynamicznego działania wlatującego do niej powietrza. Potwierdzeniem tego są Rys. 156a i Rys. 156b.

Same podane powody zastosowanych przez inż. J. Kopydłowskiego ponad ćwierć wieku temu pierwszych rozwiązań, mających na celu zminimalizowanie zróżnicowania ciśnienia powietrza na szerokości rusztu - z wykorzystaniem możliwości jakie stwarza skrzynia podmuchowa wspólna dla wszystkich stref podmuchowych - powinny dostatecznie uzmysławiać debilność podejścia do rozwiązania tego problemu pozbawieniem rusztu wspólnej skrzyni podmuchowej, z przejściem na stosowanie różnych indywidualnych wlotów powietrza do stref podmuchowych.

Załączniki I ÷ III (-) 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. Ministerstwo Gospodarki Plac Trzech Krzyży 5; 00-950 Warszawa 5. Krajowa Agencja Poszanowania Energii ul. Mokotowska 35; 00-560 Warszawa 6. Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska ul. Powstańców 41 a; 40-024 Katowice W wiadomej sprawie: 1. JM Rektor Akademii Górniczo-Hutniczej 2. JM Rektor Politechniki Białostockiej 3. JM Rektor Politechniki Częstochowskiej 4. JM Rektor Politechniki Gliwickiej		7. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja ul. Czackiego 3/5; 00-043 Warszawa 8. Energetyka, Redakcja; ul. Jordana 25; 40-952 Katowice 9. Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Sląskiej ul. Konarskiego 22; 44-100 Gliwice 10. Izba Gospodarcza Ciepłownictwo Polskie; ul. Eligijna 59; 02-787 Warszawa Także kilkudziesięciu PT Użytkowników kotłów z polskim lub krajowym paleniskiem narzutowym i mających te kotły na stanie oraz kilkuset innych. 5. JM Rektor Politechniki Krakowskiej 6. JM Rektor Politechniki Łódzkiej 7. JM. Rektor Politechniki Poznańskiej 8. JM Rektor Politechniki Warszawskiej 9. JM. Rektor Politechniki Wrocławskiej.
	Każdego kto może uzupełnić treść informacji dla KPRM, lub ma uwagi do niej uprasza się o podzielenie się nimi, z gwarancją załączenia ich do kolejnej, dla zapoznania z nimi wszystkich otrzymujących ją do wiadomości.

Jest to pierwowzór popularnych obecnie rusztów na „ekogroszek” w piecach centralnego ogrzewania.

Jerzy Kopydłowski: Jak zapewnić równomierne ciśnienie powietrza podmuchowego na szerokości rusztu, GPiE, nr 5/1997 r.

2

---