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, 2012.01.01
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 187
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 piętnasta.
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 dziewiąta.
Ustęp szesnasty. Działaniem najpierw jednego agenta SB, a następnie Głównego Inspektoratu Gospodarki Energetycznej (GIGE), kocioł wodny typu WR10 (z dokumentacją powstałą w Centralnym Biurze Konstrukcji Kotłów w 1967 r., a więc prawie pół wieku temu) był ostatnim skonstruowanym po wojnie wodno-rurowym kotłem rusztowym z opanowaną jego produkcją.
Pozostanie przy tym faktem, że w konstrukcji samego jego paleniska powtórzone zostały te same rozwiązania co w kotłach skonstruowanych wcześniej, łącznie z kotłami przedwojennymi. Stanowi to zarazem, że prawidłowy proces spalania w nich węgla, począwszy od tych z lat dwudziestych u. w., mogłyby zapewnić rozwiązania zastosowane w modernizacji kotła WR10 w Elblągu, uzupełnione o sprzężone otwieranie klap stref podmuchowych rusztu - część czwarta.
d. Po modernizacji w 2001 r. kotła typu WCO80 w PEC w Tarnowskich Górach, kolejne modernizacje kotłów z paleniskiem warstwowym inż. J. Kopydłowskiemu nie były już potrzebne do zdobywania doświadczenia konstruktorskiego. Miały natomiast służyć za dowód jak można znacznie poprawić ich wyniki eksploatacyjne z zachowaniem podstawowych rozwiązań tego paleniska sprzed około stu lat. Dodatkowo znikomym kosztem, w stosunku do osiąganych efektów.
Od modernizacji w 2002 r. dwóch kotłów typu WR10 w EPEC - Elbląg, upłynęło jednak sześć lat nim nadarzyła się kolejna okazja do wykazania tego, jaką była modernizacja kotła typu OKR5 w POLMLEK - Raciąż (część 184). W związku z bezprawnym postępowaniem inspektora z Oddziału Urzędu Dozoru Technicznego w Płocku, mogło jednak w ogóle do niej nie dojść. Ostatecznie skończyło się przez to na modernizacji bez wprowadzenia istotnych zmian w rozwiązaniu dolnej części komory paleniskowej ograniczających przekraczanie granicznego obciążenia cieplnego rusztu.
Dzięki jednak temu, cały efekt tej modernizacji można odnieść do zmian dokonanych w obrębie samej skrzyni podmuchowej rusztu. Jak to przedstawia Rys. 176, ograniczają się one do wykonania pięciu nowych lejów stref podmuchowych, z których przedni i tylny pozbawione są wlotu powietrza do nich, a trzy środkowe mają klapy wlotu powietrza otwierane jedną dźwignią, z przeniesieniem jej ruchu jednym cięgnem teleskopowym z wałka klap strefy drugiej na wałek klap strefy trzeciej i kolejno z tego wałka drugim cięgnem na wałek klap strefy czwartej.
Wobec całkowitego braku zainteresowania użytkownika kotła prawidłową jego eksploatacją, próby wyregulowania zmodernizowanego w ten sposób paleniska trwały tylko trzy dni, po kilka godzin w każdym. Także tymi wstępnymi ustawieniami nie zainteresował się nikt z ówczesnego kierownictwa POLMLEK. Ich analiza dokonana po kolejnych ponad trzech latach, jako zestawionych w Tabeli będącej Załącznikiem II, wraz z pewnymi wnioskami, przedstawia się następująco:
Jako że pomiaru wydajności kotła w t/h pary (Poz. 1) nie było, dokonane w ciągu owych trzech dni ustawienia regulacyjne zostały zestawione w niej w kolejności rosnącej ilości węgla doprowadzanego do paleniska. Ta ilość jest obliczona szacunkowo w sposób podany w Tabeli. Całkowicie wiarygodną pozostaje jedynie proporcjonalność zwiększania się tej ilości, od obliczonej jako 0,44 t/h w Kol. I, do obliczonej jako 1,55 t/h spalanego węgla w Kol. XIII.
W Kol. IV jest także informacja, że pracował jeden kocioł, kiedy wcześniej pełnego pokrycia zapotrzebowania na parę nie zapewniały stojące w kotłowni trzy kotły typu OKR5 (każdy o znamionowej wydajności 5 t/h pary), ponieważ musiał pracować dodatkowo elektryczny generator pary. Sam użytkownik chciał z tego powodu stawiać w kotłowni czwarty kocioł. Na czas pracy samego zmodernizowanego kotła generator elektryczny był także wyłączony.
Jaką faktycznie wydajność miał zmodernizowany kocioł przy ustawieniach regulacyjnych w Kol. IV tego nie wiadomo. Z połowy lat 80-tych u. w. pochodzą obliczenia cieplne kotła typu OKR5 jako zmodernizowanego z zastosowaniem polskiego paleniska narzutowego na wydajność 10 t/h pary. Do obliczeń tych został przyjęty węgiel o wartości opałowej 20 MJ/kg, a z samych obliczeń wyszła potrzebna jego ilość 1,43 t/h, odpowiadająca sprawności kotła 82,2 %.
Ze stosunku obliczonej ilości węgla 1,0 t/h w Kol. IV oraz ilości węgla 1,43 t/h z obliczeń cieplnych na wydajność 10 t/h pary otrzymuje się wydajność kotła dla Poz. 1 Kol. IV wynoszącą 7,0 t/h pary. Przy ustawieniach regulacyjnych dla większego obciążenia kotła (przy których węgiel na ruszcie były jeszcze wypalany - Kol. XI, z uwagą pod Poz. 28) obliczona szacunkowo ilość spalanego węgla to 1,31 t/h, z której z takich samych stosunkowych obliczeń otrzymuje się wydajność kotła wynoszącą 9,2 t/h pary. Jaką faktycznie maksymalną wydajność osiągnął kocioł podczas owych krótko trwających ustawień regulacyjnych, tego oczywiście nie wiadomo.
Próby przy różnych ustawieniach regulacyjnych nie obejmowały ustalenia przy jakim obciążeniu także w zmodernizowanym kotle dochodzi do przekroczenia granicznego obciążenia cieplnego rusztu, ponieważ chodziło przede wszystkim o opanowanie pracy kotła w zakresie jego obciążeń odpowiadających zapotrzebowaniu na parę. Przypadkowe przekroczenia tego obciążenia (Kol. VI; IX; XII i XIII) były spowodowane dochodzeniem do optymalnej grubości warstwy węgla wprowadzanego do paleniska na pokładzie rusztowym. Potwierdziły się wcześniejsze ustalenia, że dobrych efektów spalania nie uzyskuje się jeśli grubość warstwy węgla jest duża. Nie można także spalać węgla ze zbyt niską warstwą węgla, czego dowodzą wartości w Kol. VIII.
Tego, że nie było prób dociążania kotła, dowodzą ustawienia dźwigni otwierania klap stref podmuchowych, która nigdy nie była ustawiona do pełnego otwarcia klap czwartej strefy podmuchowej, z wyregulowaniem otwierania się jej klap przy dźwigni w położeniu od 21 ząbka na podziałce mającej ich 30.
Same ustawienia dźwigni w dużym zakresie zmiany obciążenia paleniska, z odpowiadającymi im wartościami ciśnienia w strefach podmuchowych, dowodzą jak bardzo skuteczne okazało się ostatecznie dopracowane sprzężone otwieranie klap stref podmuchowych jeśli chodzi o optymalne dostosowanie ilości powietrza doprowadzanego pod ruszt na jego długości do wymaganego przebiegu spalania węgla na nim - zarówno do uniknięcia nadmiaru tego powietrza w przednich strefach podmuchowych, jak i do odcinania dopływu powietrza do stref tylnych przy obniżaniu obciążenia kotła.
Same wartości ciśnienia w strefach podmuchowych (Poz. 16÷20) przy różnych obciążeniach kotła są także kolejnym dowodem jak ignoranckie są liczne pomysły na doprowadzanie pod ruszt powietrza podmuchowego z już przedstawionych i czekających w kolejce.
Z położenia dźwigni otwierania klap (Poz. 15 Tabeli) wynika także, że w całym zakresie zmiany obciążenia kotła - ocenionego szacunkowo do wydajności 9,2 t/h pary - powietrze podmuchowe było doprowadzane tylko do drugiej i trzeciej strefy podmuchowej, czyli na długości rusztu wynoszącej 2 x 800 = 1600 mm, przy długości rusztu kotła Typu OKR5 wynoszącej 3600 mm. Z całkowitym przy tym brakiem dopływu powietrza do strefy pierwszej oraz brakiem dopływu powietrza do tylnych stref podmuchowych w miarę jak malało obciążenie kotła.
Zmodernizowany kocioł typu OKR5 w POLMLEK Raciąż nadal pracuje, tak samo jak oba kotły typu WR10 w EPEC Elbląg oraz kotły typu OR10 w Sery ICC Pasłęk.
Załączniki I i II (-) Jerzy Kopydłowski
Wcześniejszej prymitywnej eksploatacji kotła dowodzi sam brak takich pomiarów, jak: wydajności kotła t/h pary, temperatury spalin przed podgrzewaczem wody, składu spalin (odpowiednio poz. 1; 3; 5-8 Tabeli), bez których to pomiarów trzeba było także przystąpić do próby ustalenia ustawień regulacyjnych dla różnych obciążeń zmodernizowanego kotła.
Od obliczonej ilości spalanego węgla 0,44 t/h do 1,31 t/h, co przy przyjęciu górnej wartości jego zużycia (jako odpowiadającej 100 % obciążenia kotła) daje zakres zmiany tego obciążenia od 34 % do 100 % - całkowicie nieosiągalny w innych kotłach z paleniskiem warstwowym, zwłaszcza w tych „udoskonalanych”.
Nie takiego, jak we wszystkich książkach o kotłach, a w szczególności według pomysłów naukowców z Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Sląskiej.
Po 800 mm (na długości rusztu) miały trzy środkowe strefy podmuchowe w oryginalnym rozwiązaniu rusztu (Rys.176a). Taką też długość w zmodernizowanym ruszcie mają środkowe trzy strefy z regulowanym dopływem powietrza do nich (Rys. 176b), chociaż w optymalnym rozwiązaniu ta długość powinna być znacznie mniejsza. Zachowanie jej wynikało zarówno z okoliczności w jakich realizowana była modernizacja, jak też z chęci wykazania jakie niewyobrażalne efekty można osiągnąć nawet minimalizując zakres wprowadzanych zmian do istniejącej konstrukcji rusztu.
2