Tarnowskie Góry, 2008.09.28
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 dwudziesta trzecia
Powody pozostawienia polskich kotłów rusztowych w stanie zacofania technicznego
z okresu pierwszych lat istnienia Peerelu.
B. O działaniach agenta SB, którymi uniemożliwił opanowanie przez polski przemysł kotłowy produkcji palenisk narzutowych, będących jedynymi pozwalającymi na ekonomiczne i proeko- logiczne spalanie węgla w kotłach rusztowych - część dwudziesta pierwsza
II. Skutki niewykonania decyzji ze stycznia 1974 r. Rady Technicznej CBKK poprawienia wykazanych przez inż. J. Kopydłowskiego wielu błędnych rozwiązań urządzeń paleniska narzutowego popełnionych w dokumentacjach wykonawczych (warsztatowych) kotłów typu OR6,5-011 i OR16-102 serii informacyjnych oraz polecenia przez tą radę zastosowania zarówno w nich, jak i w nowych dokumentacjach parowych i wodnych kotłów rozwiązań konstrukcyjnych tego paleniska autorstwa inż. J. Kopydłowskiego -część trzynasta.
Wyjaśnienie dlaczego inż. J. Kopydłowski na przekór wszystkiemu i wszystkich przez wiele lat udoskonalał światową technikę spalania węgla przy jego narzucie na ruszt, ze zrealizowaniem tego w stworzonym przez siebie polskim palenisku narzutowym - część piąta.
Powód czwarty: ponieważ zastosowanie paleniska narzutowego w tysiącach archaicznych polskich kotłach rusztowych pozwala na kilkakrotne zwiększenie bardzo małym kosztem dotychczasowej ich wydajności, przy jednoczesnym ekonomicznym, a więc zarazem proekologicznym, spalaniu w nich węgla.
Inż. J. Kopydłowski już na koniec 1974 r. był w pełni świadom, że:
1. nie ma najmniejszych szans na konstrukcyjne opanowanie przez Centralne Biuro Konstrukcji Kotłów techniki spalania węgla przy jego narzucie na ruszt, ponieważ mógł tego dokonać tylko on, co było tam wtedy oczywistym dla wszystkich, a szczególnie dla agenta SB,
2. energetyka przemysłowa i ciepłownictwo nie otrzymają od przemysłu kotłowego żadnego nowoczesnego kotła rusztowego, ponieważ taka konstrukcja mogła wyjść tylko spod jego ręki, jednak agent SB nie dopuści do produkcji stworzonych przez niego w 1965 r. i w 1969 r. trzech różnych konstrukcji parowych kotłów rusztowych (pokrywających całe zapotrzebowanie na takie kotły od najmniejszych do największych) oraz wynalezionej przez niego w 1970 r. konstrukcji wodnego kotła rusztowego (w rozwiązaniu dla wszystkich wielkości takich kotłów)- wszystkich z otrzymanymi na nie przez CBKK patentami, jako na wynalazki.
Jedyny jak dotąd prawidłowy proces spalania węgla w kotle z urządzeniami paleniska narzutowego konstrukcji CBKK miał miejsce na początku 1973 r. w kotle parowym OR2,5-010, zainstalowanym w kotłowni grzewczej tego biura. Zgodnie ze sprawozdaniem z badań nr arch. CBKK 8609, z 30 maja 1973 r., przy pomiarze przy największej wydajności kocioł ten swoją nominalną wydajność 2,5 t/h pary przekroczył o 45 %. Nie to jednak było najważniejsze, lecz fakt, że przy tej wydajności osiągnięta z powierzchni jednego metra kwadratowego rusztu moc cieplna kotła wynosiła 1,6 MW (1,6 MW/m2).
Kiedy w 1976 r. do inż. J. Kopydłowskiego, jako już pracownika Biura Projektów „Proerg”, zwrócono się o rozwiązanie problemu zwiększenia na jeden sezon grzewczy pokrycia zapotrzebowania na ciepło w POLIFARB-Cieszyn, deklarując podwojenie dotychczas osiąganej wydajności jednego z trzech kotłów typu WLM2,5-2 stojących w kotłowni tej fabryki tylko przez zastosowanie w nim paleniska narzutowego, wiedział że w pełni sprosta temu zadaniu nawet w oparciu o swoją dotychczasową wiedzę o technice spalania węgla przy jego narzucie na ruszt.
Powierzchnia rusztu decyduje tak samo o osiąganej przez kocioł mocy cieplnej, jak przykładowo pojemność skokowa o mocy silnika samochodowego. Jak różna może być moc silnika samochodowego o tej samej pojemności skokowej, tego przynajmniej nie trzeba tłumaczyć tym, którzy przesiedli się z samochodów sprzed kilkudziesięciu lat na obecne
W zwiększeniu mocy z powierzchni rusztu technika kotłów rusztowych konstrukcją polskiego paleniska narzutowego bardzo łatwo mogła przeskoczyć całą epokę. Proste przeliczenia wykazały, że sama powierzchnia rusztu, po przejściu na spalanie węgla przy jego narzucie na ruszt pozwala na zwiększenie od trzech do pięciu razy faktycznie osiąganej wydajności przez dotychczasowe (wodnorurowe) kotły rusztowe, którą inż. J. Kopydłowski już w 1976 r. ocenił średnio na 75 % ich wydajności nominalnej.
O możliwości kilkakrotnego wzrostu wydajności kotła z dotychczasową powierzchnią jego rusztu stanowi całkowicie odmienny w stosunku do paleniska warstwowego proces spalania węgla przy jego narzucie na ruszt (patrz pismo z 2008.08.24 do IMiUE). Już samo nieprzekraczanie przy takim spalaniu granicznego obciążenia rusztu (patrz pismo z 2008.09.21 do IMiUE) pozwala na osiąganie w każdym typie wodnorurowego kotła rusztowego jego wydajności nominalnej, bez względu na właściwości fizyczno-chemiczne spalanego węgla, które w kotle z paleniskiem warstwowym mogą ograniczać tą jego wydajność nawet do połowy. Sytuacja jest jednak znacznie korzystniejsza, ponieważ samym zastosowaniem urządzeń polskiego paleniska narzutowego wydajność nominalną każdego kotła rusztowego można przekroczyć o około 50 %,
Po pierwszych wielu modernizacjach kotłów z zastosowaniem polskiego paleniska narzutowego, dokonanych w pierwszej połowie lat osiemdziesiątych dwudziestego wieku, w którym to czasie dopiero trwało trzyletnie uruchamianie pierwszego kotła (typu WRp46 w ówczesnym WPEC w Wałbrzychu) skonstruowanego w CBKK po zwolnieniu stamtąd inż. J. Kopydłowskiego, miał on już dodatkowo świadomość, że problem kotłów rusztowych można by rozwiązać całkowicie bez udziału fabryk ówczesnego przemysłu kotłowego Peerelu, postawionych przed koniecznością produkowania technicznych bubli późniejszej konstrukcji Centralnego Biura Konstrukcji Kotłów.
W kraju nie budowano już wtedy nowych kotłowni. Radykalnym lekarstwem na ewentualny deficyt mocy kotłowni istniejących było by więc, tak jak i obecnie, przejście w ich kotłach rusztowych na spalanie węgla przy jego narzucie na ruszt.
Do kilkakrotnego wzrostu dotychczasowej wydajności kotła z paleniskiem warstwowym, przy jednoczesnej bardzo wysokiej jego sprawności, inż. J. Kopydłowski tylko w przypadku niektórych typów kotłów ograniczał ich przebudowę do wyposażenia wyłącznie w urządzenia polskiego paleniska narzutowego. Jednym z takich jest kocioł wodny typu WR5-022, z potwierdzonym możliwym wzrostem wydajności do 300 % jego wydajności nominalnej, osiąganym przy bardzo niskiej temperaturze spalin wylotowych, decydującej o stracie ciepła w spalinach odprowadzanych do atmosfery oraz sprawności rzędu 90%. Jego wcześniejsza odmiana konstrukcyjna, jaką jest kocioł typu WLM5-1, ze względu na mniejszą powierzchnię konwekcyjną, przy tak dużej wydajności musiałaby mieć nieco mniejszą sprawność.
Najczęściej stosowany w średnich zakładach przemysłowych kocioł parowy typu OKR5 , z jego odmianą OR5, przez samo przejście na spalanie węgla przy jego narzucie na ruszt może swobodnie osiągać 200 % swojej wydajności nominalnej, czyli 10 to pary na godzinę, przy wcale niezłej jego sprawności. Jak wynika z obliczeń cieplnych tego kotła na wydajność 10 t/h pary, wykonanych pod jego przebudowę przez mgr inż. Anielę Kopydłowską, jego sprawność miała wynosić 82,2 %, przy temperaturze spalin wylotowych 275OC i zawartości w nich tlenu 5,6 %. Przebudowany w takim zakresie kocioł typu OKR5, badany w 1989 r. w Zakładach Tworzyw Sztucznych „Erg” w Krupskim Młynie osiągnął wydajność maksymalną 12,5 t/h pary, przy sprawności 81,1 %, temperaturze spalin wylotowych 248OC i zawartości w nich tlenu 5,8%. Przy niższych wydajnościach temperatura spalin wylotowych jest oczywiście odpowiednio mniejsza.
W kotłach tych, jak i we wszystkich innych typach kotłów, przy ich przebudowie były oczywiście wprowadzane inne drobne zmiany, do których - poza zmianą samej stalowej konstrukcji rusztu (z przechodzeniem w niektórych kotłach na inny rodzaj pokładu rusztowego) - z reguły należało uzupełnianie pokrycia rurami dolnych fragmentów ścian komory paleniskowej - dotychczas odsłoniętych pod technikę spalania węgla w palenisku warstwowym z końca dziewiętnastego wieku.
Trzeba jednak wiedzieć, że inż. J. Kopydłowski był także jedynym polskim specjalistą od wszystkich obliczeń kotłów (poza obliczeniami wytrzymałościowymi). Dokładnie więc wiedział w jakim przebudowywanym kotle zakres wprowadzanych zmian trzeba rozszerzyć również do zwiększenia wymiany ciepła od spalin do czynnika ogrzewanego przez jego powierzchnie konwekcyjne.
Wszystkie kotły wodne typu WLM1,25 i WLM2,5, ze wszystkimi ich odmianami, jak również kocioł wodny typu WLM5-0 musiały być wyposażane w dodatkowy podgrzewacz wody, umieszczany obok niego. W kotłach typu WLM1,25 i WLM2,5 powierzchni konwekcyjnej ilościowo jest nawet dostatecznie dużo, jednak w takim rozwiązaniu konstrukcyjnym, że nie może być ona ekonomicznie wykorzystana.
Te wszystkie wymagane do wprowadzenia zmiany były jednak niczym jeśli chodzi o ponoszone koszty, wobec ogromnego wzrostu wydajności kotła, z jednoczesnym obniżeniem bardzo dotychczas dużego marnotrawstwa w nim węgla, a zarazem wysokiej emisji do atmosfery dwutlenku węgla, o czym ówcześnie nie mówiło się, a obecnie tylko się mówi.
Do dużego przekroczenia nominalnej wydajności kotła, przez przejście w nim na spalanie węgla przy jego narzucie na ruszt, z kotłów powojennej produkcji nie nadają się tylko trzy ich typy. Są to dwa kotły wodne typu WR10 i WLM25 (WR25) oraz kocioł parowy typu OR10, jako jedyne kotły rusztowe skonstruowane po wojnie. Nie nadają się natomiast przede wszystkim ze względu na ich wadliwe rozwiązania konstrukcyjne. Dodatkowo, tylko jeden z tych kotłów (kocioł WR10) został skonstruowany w CBKK, co dostatecznie dowodzi braku jakichkolwiek efektów działalności tego biura dla polskiej energetyki przemysłowej i ciepłownictwa.
We wszystkich pozostałych kotłach jest to możliwe dzięki przedwojennej technice ich konstruowania z bardzo niskimi oporami przepływu przez ich powierzchnie konwekcyjne, do ich pokonania ciągiem naturalnym komina, który w najstarszych kotłach zastępował nawet wentylator podmuchowy. Przy ich późniejszym wyposażeniu w wentylatory wyciągowe spalin, odpowiadająca wzrostowi wydajności kotła kilkakrotnie większa ilość spalin dodatkowo intensyfikuje wymianę ciepła przez rury powierzchni ogrzewalnych w dotychczasowych ciągach konwekcyjnych kotła, ograniczając wielkość takiej powierzchni uzupełnianej przy przebudowie kotła; w niektórych kotłach w tak skuteczny sposób, że to uzupełnianie staje się zbędne.
Istnienie tylko alternatywy, jaką była rozbudowa kotłowni kilkanaście razy wyższym kosztem o kilka kotłów z paleniskiem narzutowym konstrukcji CBKK, z otrzymywaną następnie stamtąd radą zastąpienia tego paleniska paleniskiem warstwowym, a później jej rozbudowa o taką samą ilość kotłów z paleniskiem warstwowym, mówi samo za siebie.
Do wiadomości:
1. Raciborska Fabryka Kotłów „RAFAKO”
ul. Łąkowa 31, 47-300 Racibórz
2. Sędziszowska Fabryka Kotłów „SEFAKO”
ul. Przemysłowa 9, 28-340 Sędziszów (-) Jerzy Kopydłowski
3. Fabryka Palenisk Mechanicznych,
ul. Towarowa 11, 43-190 Mikołów
4. Zakłady Urządzeń Kotłowych „Stąporków”
ul. Górnicza 3, 26-220 Stąporków
5. Biuro Techniki Kotłowej, ul Zagórska 83,
42-680 Tarnowskie Góry, mgr inż. Józef Wasylów,
mgr inż. Karol Machura.
6. Polska Dziennik Zachodni,
Z-ca Redaktora Naczelnego Stanisław Bubin.
7. Redakcja Energia i Budynek, ul. Świętokrzyska 20
00-002 Warszawa, Redaktor Naczelny inż. Mirosław Jankowski.
Także kilkudziesięciu PT Użytkowników kotłów z polskim lub
krajowym paleniskiem narzutowym oraz mających te kotły na stanie
i inni.
Przez co poza energetyką zawodową dysponuje ona kotłami o konstrukcjach pochodzących sprzed wojny i sięgających w zakresie kotłów o małych wydajnościach okresu wojen napoleońskich.
Wyłącznie z tego powodu, że w związku z niemożliwością nawet jego uruchomienia przez innych, pozwolono w końcu zająć się nim jego wynalazcy, konstruującego go wcześniej całkowicie poza działalnością służbową, jako typoszereg najmniejszych wydajnościowo kotłów parowych - to nie jest opowiadanie dowcipów.
Jerzy Kopydłowski: Badania kotła WLM2,5-2 z paleniskiem narzutowym, GPiE, nr 1/1981 r. Natomiast dodatkowym efektem zrealizowanej na koniec 1978 r. przebudowy paleniska kotła w POLIFARB było kolejne zwolnienie inż. J. Kopydłowskiego z Biura Projektów „Proerg”.
W ocenie z 1997 r. naukowców z Instytutu Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej.
Sami pracownicy CBKK w osobach mgr inż. Karola Machury i mgr inż. Józefa Wasylowa stwierdzili krótko po tym, że o wiele lepszym rozwiązaniem byłoby produkowanie urządzeń paleniska narzutowego przez rzemieślników, a nie przez wielką fabrykę jaką były Zakłady Urządzeń Kotłowych w Stąporkowie Pozostanie oczywiście faktem, że nie uściślili wtedy według czyjej dokumentacji, bo przecież według dokumentacji CBKK również rzemieślnik produkowałby buble. Jeśli uznawali, że dokumentacja urządzeń paleniska narzutowego konstrukcji CBKK była dobra, a złe było tylko ich wykonawstwo, to jest to z ich strony wyjątkowe obe.ranie tej fabryki.
Według dokumentacji na kocioł z paleniskiem narzutowym otrzymanej po wojnie w ramach pomocy z USA, jednak produkowany od początku z paleniskiem warstwowym, z braku w tym czasie inż. J. Kopydłowskiego, a przede wszystkim rzemieślników, którzy dla kluczowego przemysłu kotłowego produkowaliby urządzenia paleniska narzutowego - bardzo śmieszne.
Docelowym rozwiązaniem w zamyśle inż. J. Kopydłowskiego miało być przy konieczności remontu kapitalnego kotła zastąpienie jej rozwiązaniem części ciśnieniowej według patentu CBKK nr 77300 - ale wszystko po kolei.
Może przynajmniej jeden z nich czegoś się w wreszcie nauczy.
3