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, 2011.11.20
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 181
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 dziewiąta.
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 trzecia.
Ustęp czternasty.
a. Nowością w zgłoszonym 23 lutego 1992 r. przez kotłowego szarlatana wniosku o uznanie za wynalazek stalowej konstrukcji rusztu dla kotła typu WCO80 - z uznaniem za wzór użytkowy 53625 kompromitujący swoim opisem Urząd Patentowy - miało być to, co przedstawia Rys. 168.
Przedstawia on pierwszą wersję wynalezionego przez inż. J. Kopydłowskiego sprzężonego otwierania klap stref podmuchowych jedną ręczną dźwignią. To rozwiązanie nie znalazło się jednak nawet wśród schematycznych rysunków zawartych w opisie zgłoszenia.
Zrodziło się ono z jego świadomości, że nie ma szans na to aby palacz prawidłowo wyregulował dopływ powietrza do stref podmuchowych rusztu dźwigniami indywidualnymi dla klap każdej strefy podmuchowej.
Ramiona na wałkach klap (jak to przedstawia Rys. 168) miały na swojej długości szereg otworów, do osadzenia w nich końców cięgien o nastawianej długości odpowiadającej odległości otworów w ramionach, w których miały być one osadzone. Przy połączeniu ramion cięgnami w taki sposób, że końce każdego cięgna wstawione byłyby w otwory znajdujące się w tej samej odległości od osi wałka obrotu klapy, wszystkie klapy stref podmuchowych otwierałyby się tak samo jak klapy z wałkiem na którym osadzone jest ramię ręcznej dźwigni. Zróżnicowanie odległości osadzenia końców cięgna w stosunku do osi wałka powoduje, że klapy w których ramieniu koniec cięgna osadzony jest w dalszej odległości otwierają się o kąt mniejszy. To zmniejszenie kąta otwarcia jest proporcjonalne do stosunku odległości otworów w obu ramionach od osi wałków klap. Przy cięgnie osadzonym jak na Rys. 168 w ramieniu klap strefy drugiej (w otworze 1) i w ramieniu klap strefy trzeciej (w otworze 6), kąt otwarcia klap strefy trzeciej w stosunku do kąta otwarcia klap strefy drugiej jest ponad dwa razy mniejszy.
W pierwszych zastosowaniach - do modernizacji kotłów z wyposażeniem ich w palenisko narzutowe - ręczna dźwignia znajdowała się na wałku klap pierwszej strefy podmuchowej. Z ramieniem na tym wałku cięgnem połączone było ramię wałka klap drugiej strefy podmuchowej oraz kolejno cięgnami ramiona na wałkach klap stref w kierunku do tyłu rusztu.
Na czas badań w 1992 r. kotłów typu WCO80, z wynikami tych badań podanymi w Tabeli w kolumnach VI÷XV, miał on już jednak świadomość, że w palenisku warstwowym przepływ powietrza przez przednią część rusztu powinien być znacznie ograniczony. Efektem tego w ruszcie tego kotła, mającego ówcześnie klapy wlotu powietrza w lejach trzech pierwszych stref przy łącznie czterech strefach podmuchowych, ręczna dźwignia została osadzona na wałku klapy drugiej strefy, jak to przedstawia Rys. 168. Przy podanym w Tabeli ząbku położenia dźwigni i procentowym stopniu jej obrócenia w stosunku do maksymalnego (ograniczonego ilością ząbków na podziałce), zmniejszony kąt otwarcia klap strefy pierwszej i trzeciej był proporcjonalny do stosunku odległości otworów w ramionach od osi obrotu klap.
Sprzężone otwieranie klap stref podmuchowych z zastosowaniem cięgien sztywnych nie pozwalało na całkowite odcinanie dopływu powietrza do tylnych stref podmuchowych przy schodzeniu z obciążeniem kotła. Stało się to możliwe dopiero po zastosowaniu cięgien teleskopowych. Mimo jednak dokonania takiego kolejnego wynalazku na czas zgłoszenia wniosku o udzieleniu patentu na późniejszy wzór użytkowy 53625, do ruchowego opanowania tego rozwiązania udało się inż. J. Kopydłowskiemu doprowadzić dopiero prawie 20 lat później i to dopiero w dwóch kotłach z paleniskiem narzutowym.
Brak cięgien teleskopowych, uniemożliwiający całkowite zamknięcie klap trzeciej strefy podmuchowej spowodował wzrost współczynnika nadmiaru powietrza (poz. 24 Tabeli) podczas badań kotłów WCO80 przy niższych obciążeniach.
Odcięcie dopływu powietrza do tylnych stref podmuchowych stało się możliwe podczas pracy kotła typu WCO80 w 2001 r. (kolumny I÷V Tabeli), kiedy w przypadku trzeciej strefy podmuchowej można było tego dokonać indywidualną dźwignią, a w czwartej strefie (wyposażonej w tym kotle w klapę wlotu powietrza do niej) poprzez cięgno teleskopowe łączące ramię na wałku jej klapy z ramieniem osadzonym na wałku klapy strefy trzeciej (jak po prawej stronie Rys. 168).
Pozostanie jednak faktem, że badane w 1992 r. kotły typu WCO80 ze sprzężonym otwieraniem klap stref podmuchowych, jeszcze z zastosowaniem sztywnych cięgien, osiągały prawie trzykrotnie większą od katalogowej wydajność, będącą około pięciokrotnie wyższą od osiąganej przez ogół tych kotłów eksploatowanych licznie w kraju, łącznie z kotłami typu PCO60. Wartości sprawności pod poz 26 w kolumnach XIII÷XV Tabeli stanowią także o możliwości stwierdzenia przez ich użytkownika, że jego kotły mają sprawność 85 procent, bez mijania się z prawdą.
Osiąganie takiej sprawności w pierwotnym rozwiązaniu konstrukcji rusztu - będącej wzorem użytkowym 53625 - jest jednak bardzo problematyczne w bieżącej eksploatacji tych kotłów. Jednym z powodów tego jest konieczność bardzo małego otwierania klap stref podmuchowych. Ustawieniu dźwigni w trzecim ząbku (Kolumna VI) odpowiadało uchylenie klapy drugiej strefy podmuchowej zaledwie o 15 stopni, a pozostałych dwóch stref nawet nie o połowę tego. Przy najwyższym obciążeniu kotła (Kolumna XV) otwarcie klapy drugiej strefy wynosiło 30 stopni. Bardzo ważna okazała się także praca kotła z jednakową i stosunkowo cienką warstwą węgla wprowadzanego na ruszcie, co potwierdziła praca kotła w 2001 r. (poz. 2 Tabeli). Niezbędne jest także utrzymanie stałego i zarazem niskiego ciśnienia powietrza w skrzyni podmuchowej (poz. 9 Tabeli) oraz szczególnie niskiego pod przednią częścią rusztu, co wykazała praca kotła w 2001 r. (Kolumny I ÷ V Tabeli).
Nieświadomość tego wszystkiego przez palacza musi zniweczyć cały efekt takiej modernizacji rusztu, sprowadzając wyniki pracy kotła z powrotem do osiąganych przez ogół tysięcy polskich kotłów rusztowych. Zwłaszcza, że nie ma jak dotąd żadnego zainteresowania ze strony ich użytkowników ułatwieniem eksploatacji tych kotłów późniejszymi rozwiązaniami inż. J. Kopydłowskiego, optymalizującymi pierwotne jego rozwiązania doprowadzania powietrza do stref podmuchowych rusztu - celem zminimalizowania skutków błędów popełnianych w bieżącej eksploatacji.
b. Kotłowi szarlatani modernizujący kotły typu WCO80 i PCO60 - z posługiwaniem się pierwotną dokumentacją autorstwa inż. J. Kopydłowskiego - nic sobie nie robili z grożenia im prokuratorem przez występującego w 1992 r. do Urzędu Patentowego o uznanie za wynalazek rozwiązania, które w 1995 r. stało się wzorem użytkowym 53625, zwłaszcza że posługiwali się nią już wcześniej.
Ze wszystkich zmodernizowanych przez nich kotłów tego typu, inż. J. Kopydłowski po 1992 r. zna tylko jeden przypadek modernizacji dwóch kotłów typu WCO80 w ciepłowni znajdującej się około 12 kilometrów od Braniewa. Efektem tej modernizacji była jednak osiągana przez te kotły maksymalna moc cieplna wynosząca zaledwie około 0,5 MW. Było to sześć razy mniej od mocy, jaką w 1992 r. osiągnął taki kocioł w Braniewie (Kolumna XV Tabeli) oraz około dwa razy mniej od jego mocy nominalnej (katalogowej). Ruszt dla tych kotłów został wykonany (chyba w 2004 r.) przez tego samego kotłowego szarlatana, który wcześniej wykonał ruszty do modernizacji kotłów w Braniewie, trzymając się jeszcze rozwiązań inż. J. Kopydłowskiego.
Dokładne zapoznanie się z konstrukcją tego rusztu wykazało, że jedyną istotną różnicą w jego rozwiązaniu było odejście od sprzężonego otwierania klap stref podmuchowych.
Jak to przedstawia Rys. 169, zostało ono zastąpione indywidualnym otwieraniem klap stref podmuchowych za pomocą śrubowych pokręteł.
Dwa zainstalowane w tej ciepłowni kotły z rusztami z takim indywidualnym otwieraniem klap stref podmuchowych musiały pracować do pokrycia zapotrzebowania na ciepło nieprzekraczającego 1,0 MW, które powinien był pokryć jeden kocioł typu WCO80 w swoim oryginalnym wykonaniu, jako mający moc nominalną (katalogową) 1,1 MW.
Wiadome jest także roczne zużycie węgla w tej ciepłowni (w tonach) oraz odpowiadająca mu ilość wyprodukowanego ciepła (w GJ). Przy założeniu, że średnia wartość opałowa węgla wynosiła tylko 22 MJ/kg, średnia sprawność cieplna kotłów wynosiła: w sezonie 2004/2005 - 39%; w sezonie 2005/2006 - 54,5 %; w sezonie 2006/2007 - 48,6 %; w sezonie 2007/2008 - 48 %. O ile niższa była ta ostatnia sprawność, jeśli spalany węgiel miał wyższą wartość opałową, to łatwo obliczyć ze stosunku przyjętej wartości opałowej 22 MJ/kg do wartości opałowej faktycznie wyższej. W badaniach z 1992 r. wartość opałowa węgla dochodziła do 25,5 MJ/kg (Kolumna XV Tabeli). Wzięta do przeliczenia sprawności wynoszącej 48 %, daje w wyniku sprawność 41,4 %.
Ta sprawność jest do porównania z wartościami sprawności pod poz. 22 w Kolumnach XIII ÷ XV Tabeli, gdzie wynoszą one około 84 %, co przekłada się na zmniejszenie zużycia węgla przez ciepłownię o połowę. Zakres modernizacji kotłów w Braniewie i w tej ciepłowni był bowiem taki sam. W pierwszym i w drugim przypadku kotły były wyposażone w dodatkowy podgrzewacz wody o identycznej konstrukcji. Tyle, że w pierwszym przypadku był to podgrzewacz według dokumentacji inż. J. Kopydłowskiego, a w drugim według dokumentacji „autorstwa” kotłowego szarlatana.
Załączniki I-III (-) Jerzy Kopydłowski
Jako wzorowanych na rysunku nr 2-02-00 o nazwie „Szkielet rusztu”, wykonanym własnoręcznie przez inż. J. Kopydłowskiego w 1988 r. na desce kreślarskiej przystosowanej do stawiania na stole jadalnym mieszkania M4, ponieważ nie było dla niego miejsca w kilku gmachach kilkupiętrowych ówczesnego Centralnego Biura Konstrukcji Kotłów - to informacja aby było już wyjątkowo śmiesznie.
Dlaczego, to pozostaje zapytać użytkowników kotłów eksploatujących te kotły - w większości od prawie ćwierć wieku.
3