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, 2012.01.22
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 190
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 osiemnasta.
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 dwunasta.
Ustęp siedemnasty. Pomysł na zasysanie spalin z komory paleniskowej przez leje tylnych stref podmuchowych wieńczy - jak dotąd - wszystkie liczne ignoranckie pomysły z ostatnich kilkunastu lat na pogorszenie i tak już złych wyników eksploatacyjnych kotłów z paleniskiem warstwowym z rusztem łuskowym.
e. W jednym z referatów na konferencję naukowo-techniczną „Modernizacja kotłów rusztowych” (w 1997 r.) znajduje się stwierdzenie: Przy spalaniu węgli o dużej zawartości części lotnych występują szczyty temperaturowe, głównie w przedniej części paleniska,
z następnym także prawidłowym stwierdzeniem (jeśli poprzedni sprowadzi się do zapisu, że występuje szczyt temperaturowy z przodu paleniska): Poprzez optymalizację regulacji paleniska, to znaczy zmianę rozdziału powietrza pierwotnego na poszczególne strefy (czytaj: podmuchowe) rusztu i poprzez zmianę podziału powietrza na pierwotne i wtórne, można w pewnym zakresie osiągnąć wyrównanie intensywności procesu spalania - co także jest prawdą, tylko bez realizacji w tysiącach polskich kotłów rusztowych.
Po nim następuje jednak takie:
Większa i bezpośrednia możliwość wpływu na przebieg spalania i obniżenie szczytów temperaturowych jest do zrealizowania poprzez wykonanie sklepienia zapłonowego. Dokonując jego pochylenia, dobierając właściwą długość i rodzaj wymurówki można opóźnić proces odgazowania węgla.
1. Już jednak z książek wydanych ponad pół wieku temu w sprawie sklepienia przedniego (zapłonowego) można dowiedzieć się coś całkowicie odwrotnego:
[1] „ … do niedawna wykonywano nad przednią częścią rusztu długie sklepienie, które miało na celu: 1) umożliwić zapłon; 2) wywołać dobre przemieszanie spalin z różnych odcinków rusztu, o składzie bardzo się różniącym. Długość tego sklepienia zapłonowego dochodziła aż do 60 % długości rusztu, a nawet więcej. W nowszych kotłach sklepienie zapłonowe robi się już znacznie krótsze … , ponieważ praktyka pokazuje, że krótkie sklepienie wystarczy do zapłonu, a spalanie przebiega o wiele korzystniej, gdy może rozwinąć się w obszernej wysokiej komorze, niż wtedy, gdy się odbywa w ciasnej przestrzeni pod sklepieniem. Skrócenie sklepienia daje lepsze warunki spalania.
Udział sklepienia w procesie zapłonu świeżego paliwa (Rys. 45, jako Rys. 178a - część 189) zawdzięczamy zjawisku promieniowania warstwy płonącego dalej na ruszcie paliwa i odbiciu promieni spadających stamtąd na sklepienie, jak również zjawisku bezpośredniego promieniowania rozżarzonego sklepienia. Przy krótkim sklepieniu ilość odbitych odeń promieni naturalnie znacznie maleje. Jak wspomnieliśmy, dawniej uważano długie sklepienie zapłonowe za konieczne, dziś skrócono je bardzo znacznie, czasem niemal nie wykonując go wcale … .
[2] O ile przy rusztach łańcuchowych (czytaj: bez podmuchu strefowego) te sklepienia (czytaj: przednie i tylne) miały rację bytu i odpowiadały ówczesnym wiadomościom o spalaniu, o tyle przy rusztach z tzw. strefową regulacją dopływu powietrza są one przeważnie zbędne. Znajdują zastosowanie w przypadku spalania paliw o dużej zawartości wilgoci lub małej zawartości części lotnych. … wystarczy promieniowanie CO2 i H2O do zapalenia paliwa o małej zawartości wilgoci i bogatego w części lotne. Przednie i tylne sklepienie dla tych rodzajów paliw początkowo skrócono i podniesiono, a w końcu całkowicie usunięto, stwarzając szybową budowę komory. Tylko, że nie w kotłach konstruowanych w Polsce.
[3] W nowoczesnych komorach paleniskowych o wysokości ponad 5 metrów, sklepienia zapalające przednie i dopalające tylne straciły znaczenie … . Węgiel krajowy, przeważnie bogaty w części lotne, a więc łatwo zapalający się, nie potrzebuje stosowania długich sklepień zapłonowych … . Na rys. VIII,3 pokazano sklepienie przednie o długości zaledwie 0,64 metra, zaprojektowane dla jednej z elektrowni śląskich. Przeszło dziesięcioletnia praca kotła, wyposażonego w ruszt łuskowy i opalanego miałem węglowym wykazała, ze sklepienie o tej długości jest najzupełniej wystarczające (kocioł sekcyjny bez ekranów).
W stosunku do rozwiązania ściany przedniej z Rys. 180 o grubości około 400 mm i znajdującej się na wysokości 480 mm nad rusztem, sklepienie na rys. VIII,3 o długości 640 mm, znajduje się na wysokości 250 mm od pokładu rusztowego, a jego dół od strony paleniska wykonany jest po promieniu (zaokrąglona krawędź dolna).
Literatura:
[1] Czesław Mikulski: Kotły parowe, PWN, W-wa, 1952 r.
[2] Teodor Wróblewski, Adam Pepłowski, Henryk Górecki: Urządzenia kotłowe, PWT, W-wa 1960 r. (1953 r.)
[3] Z. Ostrowski, K. Zabłocki, J. Zagórski, A Zmysłowski: Kotły parowe, PWT, W-wa, 1956 r.
2. Już sama przywołana treść z książek (gdzie oczywiście nie wszystkie stwierdzenia są prawdziwe) dowodzi jak nieprawdziwe jest stwierdzenie w owym referacie, że sklepienie przednie (zapłonowe) opóźnia proces odgazowania z węgla części lotnych, a tym samym obniża temperaturę panującą nad rusztem w przedniej części komory paleniskowej; kiedy faktycznie to sklepienie proces odgazowania części lotnych może tylko przyśpieszać.
Pierwszą próbę (z 1994 r.) poprawienia paleniska kotłów wodnych typu WR10 przedstawia Rys. 179. Rys. 179a to sama zastosowana wtedy nowa stalowa konstrukcja rusztu w obrębie skrzyni podmuchowej, w jej położeniu zastępującym dotychczasowe rozwiązanie. Przy zachowaniu dotychczasowego sklepienia przedniego (zapłonowego) i sklepienia tylnego, strefy podmuchowe z doprowadzanym do nich powietrzem znajdują się praktycznie w świetle górnej części komory paleniskowej, między obydwoma sklepieniami, które w tym świetle dzieli odległość 2600 mm. Same te strefy podmuchowe znajdują się na długości rusztu wynoszącej 3000 mm. Przy takim rozwiązaniu części lotne nadal odgazowują z węgla pod przednim sklepieniem, jednak spalać się mogą dopiero poza jego obrębem, płynąc pionowo w górę, a nie nisko ponad rusztem, gdzie kierowało je wcześniej sklepienie przednie i gdzie nagrzewały do wysokiej temperatury spalający się koks i zarazem gromadzący się nad nim żużel, ze wszystkimi tego konsekwencjami. Pod sklepieniem przednim spalić się one nie mogą, ponieważ nie jest tam doprowadzane powietrze spod rusztu. W żadnym z dotychczasowych kotłów rusztowych nie zastosowano także powietrza wtórnego jako doprowadzonego w obrębie sklepienia przedniego.
Spaliny ze spalania części lotnych ochładzają się dodatkowo intensywnie oddając ciepło rurom pokrywającym boczne ściany komory paleniskowej na wysokości od powierzchni rusztu do miejsca na wysokości komory paleniskowej, gdzie ściany komory paleniskowej są już w całości pokryte rurami. Wcześniej dolna część ścian komory paleniskowej do wysokości góry obu sklepień była wykonana z betonu, który nie tylko nie odbiera ciepła od spalin, lecz dodatkowo pozostaje rozżarzonym do czerwoności. Rurami pokryta jest także, odpowiednio ukształtowana, górna część sklepienia tylnego. Sposób takiego pokrycia rurami dotychczas gołych ścian w obrębie dolnej części komory paleniskowej przedstawia Rys. 171- część 182, z pomijaniem na nim rur pokrywających całkowicie pionową przednią ścianę komory paleniskowej i sam przód ścian bocznych, jak to przedstawia Rys. 180 w kolejnej wersji modernizacyjnej.
W tej kolejnej wersji modernizacyjnej (zrealizowanej w 2002 r.) sklepienie przednie (zapłonowe) zostało usunięte całkowicie, z zastąpieniem go pionową ścianą, z utworzeniem pod nią wysokiej wnęki do suszenia pod nią węgla wprowadzanego na ruszcie (Rys. 180). Samo odgazowanie z węgla części lotnych następuje począwszy od lica wewnętrznego pionowej przedniej ściany komory paleniskowej i tam też może następować ich spalanie, jako płynących pionowo w górę. Na wcześniejsze ich spalanie także nie pozwala brak dopływu powietrza spod rusztu (Rys. 170b - część 182).
Intensywnemu schładzaniu spalin od samego spodu rusztu służy takie samo jak w wersji pierwszej pokrycie dolnych ścian komory paleniskowej rurami, z dodatkowym pokryciem nimi pionowej ściany przedniej oraz fragmentów ścian bocznych na długości usuniętego sklepienia przedniego (Rys. 180).
Ta druga wersja modernizacyjna, miała być następnie uzupełniona zmianą górnej części komory paleniskowej. Jej ściana przednia miała być wysunięta do przodu w lico nowego rozwiązania dolnej jej części z Rys. 180. Wtedy spalające się części lotne płynęłyby w górę cały czas z przodu komory paleniskowej, a nie musiałyby zmieniać kierunek na poziomy pod betonowym sklepieniem z jego fragmentem pokazanym z prawej strony Rys. 180. Zmniejszyłoby to dodatkowo intensywność promieniowania płomienia pochodzącego z ich spalania na przednią część rusztu, gdzie rozpoczyna się proces spalania koksu.
3. Na Rys. 181, przedstawiającym wszystkie większe kotły wodne (typu: WR25, WR10 i WR5) z częścią ciśnieniową produkowaną przez „SEFAKO” - Sędziszów, dalej jednak są to kotły mające długie i zarazem gołe sklepienia przednie (zapłonowe) i tylne, jakby wykonujący ich dokumentacje nie czytali nawet przywołanych książek, pochodzących jakby nie było sprzed ponad pół wieku.
Załączniki I-III (-) Jerzy Kopydłowski
Modernizacja i projektowanie kotłów rusztowych pod kątem spełnienia obowiązującego rozporządzenia w zakresie ochrony naturalnego środowiska - autor mgr inż. Franciszek Bachonko, kierownik pracowni w Zakładzie Kotłów Centralnego Biura Konstrukcji Kotłów SA. Wyjątkowo humorystyczny jest początek przedmowy do tego referatu: W referacie omówiono zalety palenisk warstwowych z rusztem mechanicznym … ., jako że w sprawie paleniska warstwowego można mówić tylko o jego wadach.
Do udziału w której nie można było dopuścić inż. J. Kopydłowskiego, z obawy, że „może rozwalić konferencję” - patrz część 152.
2