Tarnowskie Góry, 2011-01-30

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 143

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 34.

Trwającą już sto lat niezdolność do właściwego oceniania powodów wadliwego spalania węgla w palenisku warstwowym z rusztem łuskowym potwierdza chybiony pomysł ze spulchnianiem warstwy węgla wprowadzanego na ruszcie, datujący się od czasu powołania Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki.

Ustęp osiemdziesiąty trzeci: Węgiel może spalać się lepiej lub gorzej nawet w palenisku warstwowym konstrukcji inż. J. Kopydłowskiego. Decyduje o tym spiekalność węgla oraz zawartość w nim skały płonnej (popiołu), a dodatkowo konsystencja tej skały i temperatury jej przemian. W sprawie wpływu spiekalności węgla na proces spalania węgla na ruszcie powszechna nieświadomość panowała do czasu zainteresowania się nim inż. J. Kopydłowskiego, natomiast zwiększona zawartość skały płonnej zawsze była uważana za utrudnienie w spalaniu węgla.

Pozostaje już faktem, że w palenisku warstwowym:

1. węgiel o dużej spiekalności może się dobrze spalać tylko przy odpowiednio dużej zawartości w węglu skały płonnej.

2. węgiel o średniej spiekalności spala się tym gorzej im większa jest w nim zawartość skały płonnej.

3. węgiel niespiekający się źle się spala niezależnie od zawartości w nim skały płonnej.

Węgle o dużej spiekalności (koksujące) i małej zawartości popiołu w procesie odgazowania z nich części lotnych tworzą na przedniej części rusztu bryły koksu, z pozostawianiem między nimi całkowicie odsłoniętych fragmentów pokładu rusztowego. Skutecznie zapobiec temu może tylko odpowiednio zawartość w węglu skały płonnej. Jej w miarę równomierne rozłożenie rozdziela ziarna węgla w warstwie wprowadzonej na ruszcie zapobiegając temu zbrylaniu się koksu. Stąd też odpady kopalniane powstające w procesie wzbogacania węgli koksujących mogą się spalać bardzo dobrze - jako będące „węglem do celów energetycznych” - nawet przy bardzo dużej zawartości w nich skały płonnej o odpowiednim rozdrobnieniu i temperaturach przemian.

Tylko spieczony koks swoją porowatą strukturą zapewnia swobodny przepływ powietrza podmuchowego spod rusztu. Przy spalaniu węgli o średniej spiekalności trzeba jednak dążyć do stworzenia optymalnych warunków do jego maksymalnego spiekania się przy przechodzeniu w postać koksu, zbliżonych do panujących w bateriach koksowniczych, gdzie miał węglowy jest odpowiednio sprasowany, a nie rozluźniony. W tym jego spiekaniu się obecność skały płonnej staje na przeszkodzie tym bardziej im jest jej więcej oraz im mniejsza jest zdolność węgla do spiekania się.

Wiekowy już brak rzeczowej naukowej oceny procesów zachodzących przy spalaniu węgla na ruszcie nie pozwala na wyjaśnienie jakie mechanizmy powodują, że spieczona struktura równomiernej warstwy koksu zabezpiecza dodatkowo przed skutkami gromadzenia się w kierunku do tyłu rusztu coraz większej warstwy żużla nad mającym się spalać koksem. Z samych wzrokowych obserwacji inż. J. Kopydłowskiego wynika jednak jednoznacznie, że do granicznego przekraczania obciążenia cieplnego rusztu (patrz część 140) przy dociążaniu kotła dochodzi tym szybciej, im mniejsza jest spiekalność spalanego węgla.

Jeśli więc spalany węgiel tą cechę posiada nawet w małym stopniu jak w przypadku węgli typu 32.1 (nie mówiąc o węglu typu 32.2, który jest także spalany w kotłach rusztowych), to przynajmniej trzeba ją odpowiednio wykorzystać, a nie zaprzepaszczać ignoranckim rozwiązaniem.

Ustęp osiemdziesiąty czwarty: Do sprasowania miału węglowego, jak ma to miejsce w bateriach koksowniczych w celu otrzymania dobrego koksu, w normalnym palenisku warstwowym służy warstwownica.

Sprasowanie przez nią warstwy węgla nie spełni tego zadania przy spalaniu węgla niespiekającego się, ponieważ w procesie odgazowania części lotnych koks powstający z takiego węgla jest całkowicie rozdrobniony. Ma on granulację lotnego koksiku unoszonego z kotła ze spalinami. Taką też postać zachowuje spadając z rusztu, jako pozostający w mniejszym lub większym stopniu niespalonym pod narastającą nad nim w kierunku do tyłu rusztu warstwą zestalonego żużla, odcinającego dopływ do niego powietrza podmuchowego. Do spalania koksu bez obecności powietrza nie dojdzie przy dowolnie wysokiej jego temperaturze. Nawet do częściowego - do tlenku węgla (CO).

Sprasowanie węgla przez warstwownicę jednak i w tym przypadku jest bardzo korzystne, ponieważ osłabia intensywność wydmuchiwania z rusztu bardzo rozdrobnionego koksu powietrzem podmuchowym przepływającym przez ruszt za strefą odgazowania z jego przodu części lotnych. Pod tą strefą powietrze przez ruszt nie powinno przepływać.

Bardzo charakterystycznym węglem jeśli chodzi o jego złe spalanie się na ruszcie (bo w kotłach pyłowych spala się doskonale) jest antracyt. Zgodnie z normą G-97002 może on mieć zdolność do spiekania RI dochodzącą maksymalnie tylko do 10, czyli tylko dwa razy większą niż ma ją spalany głównie w Polsce węgiel płomienny typu 31 z liczbą RI dochodzącą do 5. Jego dodatkową cechą niekorzystną w spalaniu na ruszcie jest brak części lotnych.

Nie wiadomo jednak co wzięto za podstawę jego nieprzydatności do spalania w kotłach rusztowych stwierdzoną ową polską normą. Mianowicie czy brak części lotnych, czy też jednocześnie jego niespiekalność równą naszym węglom typu 31. Pozostanie faktem, że węgiel ten na całej dalszej długości rusztu, poza jego przednią częścią, musi zachowywać się tak samo jak polski węgiel typu 31, pozostając do czasu jego spalenia lub niespalenia w postaci całkowicie rozdrobnionego koksu.

a. W Rosji antracyt był powszechnie spalany w palenisku warstwowym już za czasów Związku Radzieckiego. W związku z niewłaściwym ocenianiem procesu spalania się antracytu jako bardzo rozdrobnionego koksu, rozwiązania mające za zadanie spowodowanie aby warstwa węgla wprowadzanego na ruszcie do paleniska była spulchniona stosowano tam już w latach 50-tych u. w. Są one przedstawione na Rys. 127a i na Rys. 127b, gdzie na pierwszym służy do tego rodzaj zsuwni, dzięki której węgiel luźną warstwą zsypuje się na ruszt. Natomiast na drugim rysunku węgiel podawany jest dodatkowo na tą zsuwnię przez przenośnik zgrzebłowy umieszczony pod koszem węglowym.

Rusztów z takim rozwiązaniem nie produkowano już tam jednak przynajmniej od początku lat 70-tych, stosując do spalania antracytu typowy kosz z warstwownicą jak w normalnym polskim palenisku warstwowym.

b. Z rozwiązań oferowanych użytkownikom kotłów rusztowych po powołaniu Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki, mających za zadanie spulchnianie warstwy węgla wprowadzanego na ruszcie, na XII Konferencji ciepłowników (zorganizowanej przez Izbę Gospodarczą Ciepłownictwo Polskie w 2000 r.) jednym z nich reklamowali się przedstawiciele jednego z wielu obecnych czołowych polskich producentów kotłów i palenisk rusztowych.

Jest to według nich aż „palenisko kaskadowe”, którego cała istota polega na tym, że w dotychczasowym koszu węglowym, znajdująca się nad rusztem warstwownica została zastąpiona poziomym obrotowym bębnem (także z warstwownicą, nawet z wynalazku CBKK autorstwa inż. J. Kopydłowskiego nr 95639), z którego węgiel zsypuje się na przednią część rusztu. Całość tego „paleniska kaskadowego” przedstawia w referacie lewa część Rys. 127c. Z treści referatu można nawet dowiedzieć się z czego bierze się to „palenisko kaskadowe”. A mianowicie z tego, że rolę typowej warstwownicy, ustalającej grubość węgla wprowadzanego na ruszcie, w palenisku tym „spełnia dozownik bębnowy, tak zwana kaskada.”

Z treści referatu można dowiedzieć się, że dzięki takiemu rozwiązaniu następuje „znaczna poprawa efektywności spalania uzyskana w wyniku spulchnienia miału węglowego na pokładzie rusztu.” Również, że można także spalać gorsze gatunki węgla, a wzrost sprawności ma wynikać ze stworzenia lepszych warunków do dopalenia koksu (znajdującego się w kierunku do tyłu rusztu pod coraz większą warstwą żużla - czego nie napisano).

Najbardziej humorystycznym w treści referatu jest stwierdzenie, że „palenisko kaskadowe plasuje się pod tym względem pomiędzy paleniskiem warstwowym i narzutowym.”

c. Drugim takim rozwiązaniem mającym za zadanie spulchnianie warstwy węgla wprowadzanego na ruszcie (identycznym w działaniu, tyle że nazywanym już znacznie skromniej, bo tylko „kaskadowym podajnikiem węgla”), reklamuje się podrzędny producent palenisk rusztowych, jakim są Zakłady Urządzeń Kotłowych w Stąporkowie. Jest ono pokazane z lewej strony Rys.127d.

W jego „Ofercie technicznej” skierowanej do użytkowników kotłów rusztowych, powtórzone są rzekome wcześniejsze walory tego rozwiązania jak w pkt b, mianowicie że dzięki spulchnieniu warstwy węgla wprowadzanej na ruszcie do paleniska zwiększy się sprawność kotła wskutek lepszego dopalenia się koksu, a tym samym zmniejszeniu zawartości części palnych w żużlu, przy jednoczesnej możliwości „spalania gorszych gatunków węgla”.

W ofercie tej nie brakuje także całkowicie niedorzecznych stwierdzeń, nie mających nic wspólnego z owym spulchnieniem warstwy węgla wprowadzanego na ruszcie do paleniska, która akurat powinna być sprasowana.

Są w niej bowiem stwierdzenia, że to spulchnienie rozwiązuje problem separacji węgla na szerokości rusztu w wyniku której grubsze ziarna węgla układają się po jego bokach, powodując intensywny przepływ w tym miejscu powietrza przez ruszt, a samo wyeliminowanie owej separacji spowoduje „zabezpieczenie zewnętrznych części rusztu przed szybszym zużyciem.” Oczywiście wobec faktu, że w podstawowej masie spalanego w polskich kotłach rusztowych bardzo rozdrobnionego i zarazem wilgotnego węgla do takiej segregacji ziaren węgla na grubsze gromadzące się po bokach rusztu w ogóle nie dochodzi. Niezależnie od tego w prawidłowo skonstruowanym i eksploatowanym palenisku warstwowym w ogóle nie powinno być przepływu powietrza przez przednią część rusztu, a więc przez ową spulchnioną warstwę. Żaden sposób spalania węgla na ruszcie nie może mieć także negatywnego wpływu na jego zewnętrzne części.

Z tej oferty można się jednak dowiedzieć dodatkowo na czym to polega rzekoma niedogodność stosowanej już od stu lat warstwownicy węgla w kotłach z paleniskiem warstwowym, a mianowicie, że wskutek tego dochodzi do „ubijania węgla przez warstwownicę ustalającą grubość jego warstwy na ruszcie. Ma to szczególne znaczenie w przypadku miału gorszej jakości, to jest wilgotność, większa zawartość podziarna, itp. Efektem tego zjawiska (czytaj: ubijania węgla przez warstwownicę) jest utrudniona penetracja powietrza podmuchowego przez warstwę paliwa. Zatem pogarsza się spalanie na ruszcie, a jedynym ratunkiem jest zwiększenie współczynnika nadmiaru powietrza.”

Nadmierny przepływ powietrza przez wprowadzoną od przodu rusztu spulchnioną warstwę węgla (niezależnie od utrudniania zbrylania się koksu w procesie odgazowania węgla, z wszystkimi ujemnymi tego skutkami przedstawionymi w ustępie 83) może tylko intensyfikować spalanie węgla w tym miejscu, którego konsekwencją będzie przyśpieszone mięknięcie żużla, prowadzące do „zażużlowania rusztu” (termin powszechnie stosowany) na pozostałej jego długości. Dodatkowym bardzo niekorzystnym skutkiem intensywnego przepływu powietrza w tym miejscu jest zwielokrotnienie ilości lotnego koksiku, unoszonego z paleniska przy spalaniu węgli niespiekających się, z efektem odwrotnym od zamierzonego do osiągnięcia tym ignoranckim pomysłem, który ma rzekomo dodatkowo służyć zmniejszeniu emisji szkodliwych substancji do atmosfery.

Zastosowanie obrotowego bębna, jako urządzenia mającego równolegle z napędem rusztu regulować procesem spalania węgla w palenisku, musi dodatkowo dezorganizować ten proces samą trudnością w uzyskaniu płynnej zmiany grubości warstwy węgla wprowadzanego na ruszcie. To że będzie „spulchniona” nic na to nie pomoże.

Głównym argumentem na „spulchnianie” węgla było jednak: „Należy stwierdzić, że rozwiązania takie powszechnie stosowano „na zachodzie” już w latach osiemdziesiątych. Zatem są to rozwiązania sprawdzone i nie ma obawy co do rezultatów ich stosowania.” Nikt oczywiście nie brał pod uwagę, że znajdowały zastosowanie do spalania miału węgla o bardo dużej spiekalności do produkcji koksu, a więc i zarazem o bardzo małej zawartości skały płonnej, dla którego to spulchnianie miało uzasadnienie (patrz ustęp 83).

d. Propagatorzy owego „spulchniania” nie mogli nie znaleźć pełnego uznania także w IMiUE Politechniki Śląskiej. Z referatu na stronie 269 konferencji naukowo-technicznej z 2007 r. (pochodzącego od podrzędnego wytwórcy kotłów jakim jest „SEFAKO” oraz z recenzją profesora dr hab. inż. Marka Pronobisa) można dowiedzieć się:

„Kaskadowe zasilanie paliwem nie jest na świecie nową ideą. Pomysł polega na zastąpieniu warstwownicy dozownikiem bębnowym … . Kaskada przyśpiesza zapłon węgla w wyniku rozluźnienia warstwy paliwa. Luźna warstwa ma szczególne znaczenie przy spalaniu węgli gorszych jakości o zwiększonej zawartości wilgoci (czytaj: jeśli gorszych, to przede wszystkim o dużej zawartości skały płonnej, co już dostatecznie dowodzi szkodliwości tego rozwiązania).

Jest w nim jeszcze i takie ignoranckie uzasadnienie: „Zasilanie kaskadowe daje szansę na rozwiązanie ważenia węgla spadającego na ruszt. Byłoby to podstawą do rozwiązania automatyki spalania, nad czym aktualnie SEFAKO pracuje.” Ignoranckie dlatego, że prawidłowa automatyczna regulacja paleniska warstwowego jest niemożliwą do zrealizowania.

Przywołane treści, uzasadniające konieczność „spulchniania” warstwy węgla wprowadzanego na ruszcie do paleniska warstwowego, przede wszystkim dowodzą całkowitej nieświadomości procesów zachodzących na przedniej części rusztu i ich konsekwencji na przebieg spalania na pozostałej jego długości.

Są one przy tym (jak i całe to rozwiązanie) całkowicie sprzeczne z mającym przebiegać z przodu rusztu procesem odgazowania z węgla części lotnych i ich spalania się, z jednoczesnym przechodzeniem węgla stałego w postać koksu. Nie ma trudności z przepływem powietrza przez przednią część rusztu, gdzie dodatkowo do tego przepływu w ogóle nie powinno dochodzić. Natomiast do utrudnienia przepływu powietrza podmuchowego przez ruszt dochodzi dopiero na dalszej jego długości w wyniku narastania w kierunku do tyłu rusztu coraz grubszej warstwy żużla ponad warstwą koksu pozostałego z odgazowania z węgla części lotnych, do którego to utrudniania owe „spulchnianie” może się tylko znacznie przyczyniać.

Załącznik I (-) 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 Politechniki Krakowskiej 6. JM Rektor Politechniki Łódzkiej 7. JM Rektor Politechniki Poznańskiej 8. JM Rektor Politechniki Warszawskiej 9. JM Rektor Politechniki Wrocławskie
	Każdego kto może uzupełnić treść opowieści lub ma uwagi do niej uprasza się o podzielenie się z 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. … .”

Od czasu zlikwidowania zagłębia wałbrzyskiego węgiel ten nie jest w Polsce wydobywany.

Zbigniew Kovats, Lotar Szołtysik: Modernizacja wodnorurowych kotłów rusztowych poprzez zastosowanie paleniska kaskadowego.

Z treści referatu można także dowiedzieć się, że w ciągu trzech pierwszych lat od powołania Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki zdążono zastosować ten wynalazek w dziewięciu kotłach typu WLM2,5; WLM5; OR16 i OR32.

4

---