Tarnowskie Góry, 2011-02-06

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 145

Powody pozostawienia polskich kotłów rusztowych w stanie zacofania technicznego z okresu pierwszych lat istnienia Peerelu.

G. O tym co przede wszystkim złożyło się

na całkowity brak w Polsce nowoczesnych kotłów rusztowych.

III. Trzecim (głównym) powodem była awanturnicza działalność Głównego Inspektoratu Go­spodarki Energetycznej i ówczesnego Ministerstwa Przemysłu Chemicznego - część 36.

Wynaleziony przez późniejszego rektora politechniki sposób podawania węgla na przetaku (wynalazek P 296580) i „kaskadowa aeroseparacja podziarna” będąca nieudolnym odgrzaniem radzieckiego paleniska narzutowego z narzutem pneumatycznym sprzed pół wieku (patrz część 144) oraz obecne „paleniska kaskadowe”, czy „kaskadowy podajnik węgla” (patrz część 142), rzekomo miały i mają nadal zapobiegać przekraczaniu granicznego obciążenia cieplnego rusztu (część 140), którego jednym z objawów przy spalaniu węgla niespiekającego się jest obecność bardzo rozdrobnionego koksu pod żużlem schodzącym z rusztu do leja żużlowego. Ten rozdrobniony koks w odbiorze autorów powyższych pomysłów ma pochodzić [z najdrobniejszych ziaren węgla, vel „podziarna”, które nie mogą się dopalić bo ziarna węgla nie układają się na ruszcie warstwami od najgrubszych do najdrobniejszych lub dlatego, że warstwa węgla wprowadzanego na ruszcie nie jest spulchniona vel rozluźniona]. Jedno i drugie wobec faktu, że w procesie odgazowania części lotnych z węgla niespiekającego się wszystkie ziarna węgla poczynając od największych rozpadają się na bardzo drobny koks.

Ustęp osiemdziesiąty ósmy: Jednym z powodów przekraczania granicznego obciążenia cieplnego rusztu w polskich kotłach z paleniskiem warstwowym (patrz część 140) jest wadliwe rozwiązanie ich komór paleniskowych, a ściśle ich dolnych części nad rusztem.

Jak można zorientować się z Rys. 71; Rys. 72; Rys. 73 i Rys. 74 (część 86), charakterystycznymi cechami komór paleniskowych kotłów z paleniskiem narzutowym są:

1- otwarta w kierunku do góry komora paleniskowa;

2- brak sklepienia zapłonowego;

3- pełne pokrycie rurami ścian komory paleniskowej w obrębie jej dolnej części (nad rusztem).

Dotyczy to nie tylko kotłów konstrukcji zachodniej, lecz także radzieckich z lat lat 50-tych u. w. (Rys. 119g - część 133); nawet z narzutem pneumatycznym (Rys. 128b - część 144). Tak samo rozwiązana była komora paleniskowa kotłów według wynalazku CBKK nr 82638 (Rys. 56b- część 74) oraz wzorowanych na tym rozwiązaniu kotłów typoszeregów ORp (Rys. 5 - część pierwsza).

Paleniska warstwowe z rusztem łuskowym zostały jednak wynalezione sto lat temu w Niemczech, kiedy paleniska narzutowe z tym rusztem zaczęto produkować w USA z początkiem lat 40-tych u. w. Jak natomiast jeszcze na początku lat 40-tych u. w. błądzono w Wielkiej Brytanii nad rozwiązaniem komór paleniskowych kotłów z paleniskiem warstwowym, to przedstawia Rys. 130. Z przedstawionych tam rozwiązań najmniej chybionym jest rozwiązanie komory paleniskowej na Rys. 130d. W przypadku jednak i tego rozwiązania nie ustrzeżono się kardynalnego błędu, jakim było pokrycie rur ekranowych dolnych fragmentów ścian komory paleniskowej betonem ogniotrwałym.

Rozwiązania komór paleniskowych wszystkich polskich kotłów rusztowych - pochodzących z tego samego okresu i będących nadal w użyciu - przedstawia Rys. 131. W ich najwcześniejszym rozwiązaniu ściany komory paleniskowej w ogóle nie były pokryte rurami zgodnie z ówczesną techniką ich konstruowania, jak to przedstawia Rys. 131a. W większości z nich z nich już po wojnie pokryto rurami ściany boczne komory paleniskowej, a także ścianę tylną jak to przedstawia Rys. 131b. Wszystkie ściany pokryte rurami mają kotły na Rys. 131c i Rys. 131d.

Wszędzie jednak tam gdzie wprowadzano pokrycie ścian rurami dokonywano tego do samego dołu. Wszystkie te kotły mają także stosunkowo małe sklepienia zapłonowe (najmniejsze kocioł na Rys.131c) w stosunku do całej długości rusztu.

Z jaką ignorancją konstruowano następnie w powojennej Polsce do lat 60-tych u. w. kotły z paleniskiem warstwowym oraz adaptowano ich rozwiązania zagraniczne, to przedstawiają to pozostałe trzy rysunki.

Zastępując paleniskiem warstwowym w kotle parowym typu OKR5 (późniejsza nazwa OR5) amerykańskie palenisko narzutowe, pozostawiono pokrycie betonem rur dolnej części ścian bocznych komory paleniskowej, dodając sklepienie zapłonowe. Pokrycie betonem rur w dolnej części ścian bocznych w oryginalne dokumentacji amerykańskiej miało uzasadnienie ze względu na wyposażenie kotła w ruszt stały z obracanymi do czyszczenia rusztowinami. Po całkowitym okresowym opróżnianiu takiego rusztu z żużla, to pokrycie miało służyć do zapłonu węgla narzucanego początkowo na pusty pokład rusztowy.

W kotle parowym typu OR64 konstrukcji CBKK (ze względu na ogólnie nieudolną jego konstrukcję, wyprodukowano tylko takie cztery) ścianę przednią komory paleniskowej nad samym rusztem wykonano jako pionową, jednak nad nią umieszczono nawis z wprowadzonych w głąb komory rur pokrywających wyżej ścianę przednią, które także pokryto betonem ogniotrwałym.

Skrajnie nieudolnie rozwiązano już jednak w „RAFAKO” komorę paleniskową jedynego skonstruowanego po wojnie parowego kotła rusztowego typu OR10, z jego produkcją dla potrzeb rynku wewnętrznego (Rys. 132c). Oprócz długiego sklepienia zapłonowego, dodatkowo pokryto betonem dolne odcinki rur pokrywających ekrany boczne.

Wyjątkowo nieudolnie zostały rozwiązane komory paleniskowe wszystkich eksploatowanych obecnie wodnych kotłów rusztowych z paleniskiem warstwowym.

Wyprodukowane w tysiącach sztuk kotły wodne wielkości 1,25 i 2,5 (odpowiadającej ich mocy cieplnej w Gcal/h) według oryginalnej dokumentacji otrzymanej z Wielkiej Brytanii były wyposażone w ruszty retortowe (palenisko sławne obecnie w Polsce jako na „ekogroszek” do pieców centralnego ogrzewania). Ponieważ to palenisko okazało się całkowicie nieprzydatne do spalania sortymentów miałowych, będących jak obecnie „węglem do celów energetycznych”, szybko zastąpiono je najbardziej prymitywną przedwojenną konstrukcją rusztu łuskowego (najpierw praktycznie bez stref podmuchowych, a następnie ze sławnym obecnie bocznym wlotem powietrza do nich).

Zastosowany ruszt łuskowy jako dłuższy od głębokości komory paleniskowej nie wstawiono jednak tak, aby wystawał za tylną ścianę komory paleniskowej, lecz nadmierną w stosunku do niej jego część pozostawiono z przodu. Konsekwencją tego jest występujące we wszystkich odmianach tych kotłów długie sklepienie zapłonowe (Rys. 133a). Modernizując te kotły w „RAFAKO” następnym pokryciem ścian komory paleniskowej rurami, pozostawiono gołe dolne fragmenty ścian bocznych, czego nigdy już nie poprawiono.

Nigdy także nie uzupełniono pokrycia rurami dolnych fragmentów ścian bocznych we wszystkich wersjach wodnych kotłów wielkości 5 (z najwyżej odsłoniętymi w wersji tych kotłów WLM5-0 i WLM5-2 - Rys. 133c).

Owocem wyjątkowej technicznej ignorancji jest rozwiązanie komory paleniskowej kotła wodnorurowego dla potrzeb rynku wewnętrznego (z utrzymaną jego produkcją) jako jedynego takiego skonstruowanego w CBKK w ciągu prawie pół wieku jego istnienia (Rys. 134).

Inż. J. Kopydłowski do sprawdzenia swoich przemyśleń, podejmując się modernizacji kotła WR10-010 z pozostawieniem w nim paleniska warstwowego, w miejsce owego długiego sklepienia zapłonowego zastosował pionową ścianę nadając przedniej części komory paleniskowej kształt według linii osiowej na tym rysunku. Wyżej tej pionowej ściany podnieść nie mógł, wobec zachowania dotychczasowego pokrycia rurami ścian górnej części komory paleniskowej. Całą ową pionową ścianę przednią i obie dolne części dotychczas gołych bocznych ścian komory paleniskowej gęsto pokrył rurami.

Oddany zaraz do eksploatacji kocioł z tak zmienioną komorą paleniskową długą swoją eksploatacją, a nie w ciągu kilkunastu dni, całkowicie potwierdził poprawność tego rozwiązania. W tym także brak jakichkolwiek trudności z zapłonem węgla wprowadzanego na ruszcie do paleniska.

To rozwiązanie jest tylko potwierdzeniem, że w kotle z paleniskiem warstwowym, tak jak w palenisku narzutowym, nie potrzeba żadnego sklepienia zapłonowego.

Ustęp osiemdziesiąty dziewiąty: Jak szkodliwe jest sklepienie zapłonowe, to aby zdać sobie z tego sprawę wystarczyłoby mieć świadomość, że w palenisku warstwowym wszystkie zawarte w węglu części lotne (stanowiące do 40 % części palnych węgla - patrz część 141) ze względu na duże rozdrobnienie węgla odgazowują z niego zaraz z przodu komory paleniskowej i tam też zaraz muszą się spalić.

Proces ich spalania się (jako że niepomniejszany o stratę w stałych odpadach paleniskowych, powstających z niespalonego koksu) wyzwalać może nawet grubo ponad połowę energii doprowadzonej w węglu. Wyzwalana ze spalania węgla energia (przykładowo węgla o wartości opałowej 20 MJ/kg, spalanego ze współczynnikiem nadmiaru powietrza λ = 1,4) nagrzewa powstające w tym procesie spaliny - bez ich schładzania, co zachodzi pod sklepieniem zapłonowym - do 1500 ⁰C. Przy spalaniu ze współczynnikiem λ = 1,0, co jest bardzo prawdopodobne przy występującym dotychczas rozdziale powietrza podmuchowego an długości rusztu, jest to już temperatura w wysokości 2000 ⁰C.

Spaliny o tak wysokiej temperaturze każde sklepienie zapłonowe, a już szczególnie tak długie, kieruje nisko nad warstwę już powstałego koksu. Żużel zaczynający się gromadzić nad spalającym się koksem musi w takiej temperaturze szybko przyjmować ciekłą postać, bez względu na to jak wysokie byłyby temperatury przemian popiołu (ściśle: zawartej w węglu skały płonnej). Reszty dopełniają ściany boczne komory paleniskowej wykonane w dolnej części z betonu ogniotrwałego, lub nawet z rurami bezmyślnie nim pokrytymi. Wszystko uzupełnia powstające nad sklepieniem zapłonowym poziome przewężenie komory paleniskowej, ograniczające schładzanie spalin od góry.

Rozmiękczenie z tego powodu żużla z przodu komory paleniskowej, z następnym jego zestaleniem się w zwarty spiek, kończy proces spalania się znajdującego się pod nim koksu, będącego przy spalaniu węgla niespiekającego się bardzo rozdrobnionym, z braniem go przez niemających pojęcia o co chodzi, jako pochodzącego z najdrobniejszych ziaren węgla, vel „podziarna”, które nie mogą się dopalić bo … (dalej jak treść na wstępie ujęta w klamry).

Ustęp dziewięćdziesiąty: Proces spalania w przestrzeni komory paleniskowej przebiega podobnie zarówno w palenisku warstwowym, jak i narzutowym. Jedną z niekorzystnych cech tego spalania w palenisku warstwowym jest odgazowywanie z węgla części lotnych w całości w przedniej części komory paleniskowej, kiedy w palenisku narzutowym jest ono rozłożone na całej długości rusztu pokrywanej węglem przez narzutniki i tak samo rozłożone jest wzdłuż rusztu ich spalanie się.

Obecność sklepienia zapłonowego w palenisku warstwowym powoduje dodatkowo, że odgazowane części lotne nie tylko spalają się nad przednią częścią rusztu, lecz dodatkowo nisko nad rusztem, kiedy w palenisku narzutowym w przedniej jego części spalają się one odpowiednio wysoko nad nim.

Podstawową różnicą w procesach spalania węgla w obu paleniskach na samym ruszcie jest natomiast to, że w palenisku narzutowym żużel znajduje się pod spadającym na niego węglem. Dzięki temu jest on zarówno schładzany przepływającym przez ruszt powietrzem podmuchowym, jak i jest osłaniany spadającym na niego węglem od bardzo wysokiej temperatury panującej szczególnie w obu tych paleniskach głównie w przedniej części komory paleniskowej. Z tego ostatniego powodu także sam żużel w palenisku narzutowym, w odróżnieniu od paleniska warstwowego dostaje się do przestrzeni paleniska gdzie panuje najwyższa temperatura dopiero przed spadnięciem do leja żużlowego - w związku z obracaniem się samego rusztu nie do tyłu, lecz do przodu. W palenisku warstwowym żużel gromadzący się nad warstwa koksu leżącego na ruszcie jest nie tylko wystawiony na bezpośrednie działanie wysokiej temperatury panującej w przestrzeni komory paleniskowej, lecz dodatkowo na działanie wysokiej temperatury spalin ze spalającego się pod nim koksu.

Żużlowanie paleniska warstwowego jest tym intensywniejsze im większa jest zawartość popiołu (skały płonnej) w spalanym węglu, proporcjonalnie do której musi zwiększać się grubość żużla pokrywająca mający się spalać koks, kiedy w palenisku narzutowym grubość żużla pod warstwą węgla można swobodnie regulować zmianą prędkości rusztu. W palenisku warstwowym jest to niemożliwe z tego powodu, że prędkością rusztu reguluje się ilość węgla doprowadzanego do kotła, a tym samym jego wydajność.

Jak różne jest oddziaływanie wysokiej temperatury panującej w przestrzeni komory paleniskowej nad rusztem w obu paleniskach na proces spalania węgla na samym ruszcie, to powinien dowodzić już sam fakt, że inż. J. Kopydłowski, poza usunięciem sklepienia zapłonowego, w dokumentacjach modernizacji w przeszłości kotłów z zastosowaniem polskiego paleniska narzutowego pokrył rurami wszystkie odsłonięte fragmenty ścian komory paleniskowej. Jednak wcale nie z powodu jakichś problemów ze spalaniem węgla na samym ruszcie, lecz tylko po to aby uniknąć powstawania na nich narostów żużla.

Załączniki I-V (J. 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 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. 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 Krakowskiej 6. JM Rektor Politechniki Łódzkiej 7. JM. Rektor Politechniki Poznańskiej 8. JM Rektor Politechniki Wrocławskiej 9. JM. Rektor Politechniki Wrocławskiej.
	Każdego kto może uzupełnić treść opowieści lub ma uwagi do niej uprasza się o podzielenie się nimi, z gwarancją załączenia ich do kolejnej części opowieści dla zapoznania z nimi wszystkich otrzymujących ją. Uwaga do treści Rzecznika Odbiorców Paliw i Energii URE: „Poruszane przez Pana zagadnienia dotyczą zagadnień sprzed rozpoczęcia działalności Prezesa URE, który został powołany w 1997 r. na mocy ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 r. … .”

Według słownika języka polskiego - przetak: rodzaj dużego sita z większymi otworami, służący zwykle do odsiewania, oczyszczania ziarna.

Jak bardzo wysoka temperatura panuje pod sklepieniem zapłonowym, to wiedzą o tym użytkownicy kotłów doświadczani koniecznością dokonywania częstego jego remontu. Tylko po co!

4

---