Motto: „Szkoda … , że nie napisał Pan książki dotyczącej projektowania kotłów i nie zamieścił w niej swojej dużej wiedzy przedmiotowej. Myślę, że byłaby to wartościowa pozycja dedykowana do inżynierów i konstruktorów; napisana przez praktyka, a nie teoretyka. Oczywiście z pożytkiem także dla studentów” - naukowiec z IMiUE Politechniki Śląskiej. |
Tarnowskie Góry, 2012.02.19
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 194
Jak przez około sto lat błądzono w skali światowej w pomysłach na spalanie węgla w kotłach rusztowych, to do zorientowania powinno już wystarczyć ich porównanie z rozwiązaniami którymi to spalanie opanował inż. J. Kopydłowski.
Kotłowi szarlatani nie wyrządzaliby tyle szkody, gdyby w swojej działalności nie korzystali z rozwiązań zachodnich oraz z pomysłów krajowych naukowców politechnicznych, lecz przynajmniej trzymali się rozwiązań zastosowanych we wcześniejszych jego dokumentacjach, wstrzymując się zarazem od ich „udoskonalania” - część dwudziesta druga.
Wykazanie które błędy popełniane w eksploatacji kotłów rusztowych z paleniskiem warstwowym oraz „udoskonalenia” wprowadzane w nich przez kotłowych szarlatanów mogły zrodzić debilny pomysł na zasysanie spalin z komory paleniskowej przez leje tylnych stref podmuchowych (zgłoszenie 387645 do UP), polecany do stosowania przez Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej - część szesnasta.
Ustęp siedemnasty. Pomysł na zasysanie spalin z komory paleniskowej przez leje tylnych stref podmuchowych wieńczy - jak dotąd - wszystkie liczne ignoranckie pomysły z ostatnich dwudziestu lat na pogorszenie i tak już złych wyników eksploatacyjnych kotłów z paleniskiem warstwowym z rusztem łuskowym.
h. Dowodów na bieżącą ciemnotę w sprawie powodów złego spalania węgla w kotłach rusztowych z paleniskiem warstwowym dostarcza także stosowanie „paleniska kaskadowego” vel „kaskadowych podajników węgla” vel „kaskadowego podawania paliwa” vel „kaskady”, nazywanych dalej „węglospadem” - jako dalszy ciąg pomysłów sprzed 20-tu lat będących „paleniskiem z kaskadową aeroseparacją podziarna” vel „kaskadową aeroseparacją podziarna” (część 192) oraz sposobem na odsiewanie podziarna przez zasuwę prętową (część 193).
1. Naukowcy z Instytutu Ogrzewnictwa i Wentylacji Politechniki Warszawskiej nie byli świadomi, że to, co może pozostawać pod warstwą żużla schodzącego z rusztu, jest bardzo drobnym koksem powstającym w procesie odgazowania części lotnych z węgla niespiekającego się. Rozumując na swój sposób, brali go więc za niespalone najdrobniejsze ziarna surowego węgla, z czego zrodził się przede wszystkim nierealny do technicznego zrealizowania pomysł ich oddzielenia z węgla, z nasypaniem na górę jego warstwy wprowadzanej na ruszcie, gdzie ich zdaniem na pewno się spali.
Do pierwszego wykazania (przynajmniej w polskiej literaturze technicznej) - co dzieje się na ruszcie z węglem niespiekającym się - doszło treścią publikacji zamieszczonej w marcu 1995 r. w czasopiśmie Gospodarka Paliwami i Energią, a głównym powodem do jej napisania była informacja o pierwszych dokonaniach owych naukowców.
Nie wszystkie zawarte w tej publikacji stwierdzenia okazały się prawdziwe, jako że jej autor dopiero w 2001 r. zorientował się co jest powodem przekraczania granicznego obciążenia cieplnego rusztu, opowiadającego tej zwiększającej się ilości węgla doprowadzanego do paleniska powyżej której moc cieplna kotła zamiast wzrastać, zaczyna maleć. W sprawie spalania węgla niespiekającego się można jednak przeczytać w niej między innymi:
Do spalania na ruszcie (czytaj: paleniska warstwowego) nie nadają się … młode węgle płomienne typu 31 … . Odgazowują one … bardzo szybko zaraz na początku rusztu. Z przodu rusztu wyraźnie widać przejście płomienia w zalegającą pokład warstwę jedynie żarzącego się koksiku, ponieważ ziarna tego węgla po odgazowaniu nie spiekają się, lecz ulegają rozproszkowaniu. Powstały po odgazowaniu drobny koksik zalega na ruszcie warstwą o takiej konsystencji, która zatrzymuje przepływ powietrza podmuchowego. Przedmuchanie tej warstwy, jeśli w ogóle następuje, to w miejscach występowania najniższych oporów samego pokładu rusztowego, a więc na styku rusztowin i z boków rusztu oraz w obrębie rusztowin źle przylegających do pokładu. W miejscach tych tworzą się w warstwie zalegającego koksiku bruzdy i kratery, z całkowicie odsłoniętymi rusztowinami, w sąsiedztwie których powstają pryzmy wydmuchiwanego na boki koksiku. Intensyfikuje to dodatkowo unoszenie dużych ilości koksiku ze spalinami do atmosfery, Natomiast koksik pozostający na ruszcie często dopala się w niewielkim stopniu.
Przy udziale części lotnych i węgla stałego w masie palnej węgla jak 1 do 2, często cały węgiel stały przyjmuje postać części palnych zawartych w żużlu i w koksiku lotnym, co oznacza spalanie substancji palnej tylko w jednej trzeciej.
Przy wyższym obciążeniu cieplnym paleniska narzutowego spalającego ten węgiel (czytaj: niespiekający się), kiedy płomień dochodzi już do tyłu rusztu, nie zauważa się tam grubszych ziaren węgla, które narzutniki (czytaj: mechaniczne) wrzucają najdalej. W procesie odgazowania rozpadają się one na ziarna o wielkości zbliżonej do nawracanego pyłu wytrąconego ze spalin i zsypywanego na ruszt do dopalenia zawartych w nim części palnych.
Daje to obraz tego, co zalega na całej powierzchni rusztu w palenisku warstwowym (czytaj: poza jego przednią częścią, gdzie zachodzi proces odgazowania części lotnych), ponieważ proces odgazowania węgla przebiega w obu przypadkach tak samo.
2. Jak to wynika już z samego porównania rozwiązań naukowców na Rys. 187b, Rys. 187c i Rys. 188a (części 192 i 193), z rozwiązaniami „węglospadu” („kaskady”) na Rys. 189c i Rys. 189d, te ostatnie różnią się wyłącznie zachowaniem w nich samego bębna dozującego węgiel spadający na ruszt z zasobnika przykotłowego. Jego zadaniem, do czego nie potrzeba nawet żadnych wyjaśnień dlaczego, może być tylko spulchnianie (rozluźnianie) warstwy węgla wprowadzanej na ruszcie do paleniska warstwowego, co stwierdza się w Załączniku I, będąc tam chyba jedynym zgodnym z prawdą.
Węgiel spulchniony (rozluźniony) może jednak znajdować się w tej postaci wyłącznie do czasu zakończenia się procesu odgazowania z niego części lotnych, czyli na początkowej długości rusztu. Po ich odgazowaniu przyjmuje bowiem postać koksu, którego struktura i zarazem oporność dla przepływu powietrza zależy już wyłącznie od spiekalności węgla oraz zawartości w nim skały płonnej.
Samo sprasowanie węgla w normalny sposób, czyli przy wprowadzaniu go do paleniska pod warstwownicą, jak to przedstawia Rys. 188a (część 193), przy spalaniu węgla niespiekającego się nie może mieć żadnego wpływu na proces powstawania z niego koksu, ponieważ taki węgiel zawsze w tym procesie ulegnie maksymalnemu rozproszkowaniu.
Natomiast węgiel o pewnej spiekalności, powinien być tym bardziej sprasowany, im mniejsza jest jego spiekalność, aby spowodować maksymalną zwartość powstającego koksu.
Rozluźnienia wymagałby tylko węgiel bardzo spiekający się i dodatkowo zawierający mało skały płonnej; po to aby zmniejszyć powstawanie w procesie jego koksowania zwartych spieków w postaci luźnych brył, dezorganizujących spalanie nadmiernym przepływem wokół nich powietrza podmuchowego. Węgiel taki znajduje jednak zastosowanie do produkcji koksu, a odpady z niego (jako zawierające dużo skały płonnej) w normalnym palenisku warstwowym spalają się niewspółmiernie lepiej niż mało zapopielone węgle niespiekające się.
Sprasowanie węgla przez warstwownicę nie może mieć żadnego ujemnego wpływu „na utrudnianie penetracji powietrza podmuchowego przez warstwę paliwa” wprowadzanego na ruszcie przede wszystkim z tego powodu, że zgodnie z tym do czego doszedł między innymi jeden polski inżynier, przepływ powietrza przez przednią część rusztu, gdzie przebiega proces odgazowania z węgla części lotnych, powinien być całkowicie odcięty.
3. Spulchnianie węgla wprowadzanego na ruszcie paleniska warstwowego nie jest oczywiście żadnym pomysłem zachodnim z lat 80-tych u. w. ( ściśle pochodzącym z ówczesnej Republiki Federalnej Niemiec), ponieważ pierwsze rozwiązania mające temu służyć powstały w Związku Radzieckim już po wojnie. Są one przedstawione na Rys. 189a i Rys. 189b.
Były jednym z różnych chybionych pomysłów na bardziej ekonomiczne spalanie antracytu, charakteryzującego się poza całkowitą niespiekalnością, także znikomą zawartością części lotnych. W spulchnieniu warstwy węgla wprowadzanej na ruszcie błędnie oczekiwano zwiększenia jej porowatości na całej długości rusztu, jako że w antracycie proces odgazowania części lotnych praktycznie nie występuje - nie ma z czego.
Stosowanie takich ignoranckich pomysłów jak „węglospad”, nie dając żadnych wymiernych efektów, stoi przede wszystkim na drodze do zmniejszenia marnotrawstwa węgla racjonalnymi rozwiązaniami, z których jednym jest usuwanie z kotła przedniego sklepienia zapłonowego (cześć 191).
W obu rozwiązaniach „węglospadowego paleniska” (Rys. 189c i Rys. 189d) z zastosowaniem w kotłach wodnych typu WR10, te przednie sklepienia pozostawiono (porównaj z Rys. 185d - część 191). Tak długich sklepień przednich nie ma nawet w żadnym innym polskim kotle, chyba że bieżącej produkcji kotłowych szarlatanów.
Załączniki I i II (-) Jerzy Kopydłowski
Jerzy Kopydłowski: Jaki węgiel spalać w kotłach z rusztem mechanicznym, GPiE, nr 3/1995 r.
2