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, 2012.03.25
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.
Drugie uzupełnienie części 194
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 dwudziesta szósta.
Jak użytkownicy kotłów rusztowych są nie tylko osamotnieni w żerowaniu na nich kotłowych szarlatanów, lecz dodatkowo na ten żer wystawiani, to dowodzi tego zajęcie w 2003 r. pierwszego miejsca w konkursie Najlepszy produkt przez „Ruszt mechaniczny z kaskadowym zasilaniem do spalania miału węglowego.
Ustęp siedemnasty.
h.5 Zalecanie użytkownikom kotłów rusztowych wyposażanie ich w „węglospad” treścią referatu na IX Forum Ciepłowników Polskich nie byłoby tak kompromitującym szkolnictwo politechniczne, gdyby główny autor tego referatu kilkanaście lat wcześniej - jako kierujący Trustem Mózgów z ówczesnego Instytutu Ogrzewnictwa i Wentylacji Politechniki Warszawskiej - przynajmniej nie wykazywał całkowicie innego jego przeznaczenia.
5.1 Różne wersje tego „węglospadu” z okresu dwudziestu minionych lat przedstawione są na Rys. 194. Rozwiązania na Rys. 194a i Rys. 194b to efekt szeregu prac naukowo-badawczych owego Instytutu o charakterze wdrożeniowym z zakresu optymalizacji i sterowania procesu spalania miału węglowego w kotłach z rusztem mechanicznym łuskowym. Zaowocowały one pochodzącą z marca 1991 r. Ofertą modernizacji paleniska kotłów WLM, WR, OR, OSR itp. z zastosowaniem paleniska z kaskadową aeroseparacją miału węglowego, realizowaną w sposób będący przedmiotem części 192.
To rozwiązanie, jako będące pochodzącym z lat 50-tych radzieckim paleniskiem narzutowym z pneumatycznym narzutem węgla na ruszt (zarówno z szybkim zaniechaniem tam jego stosowania, jak i jego przedstawieniem w polskiej książce z tego okresu), ów Trust Mózgów polecał użytkownikom kotłów jako niedorzeczny pomysł na segregację ziaren węgla, mający powodować ich układanie się w warstwie węgla wprowadzanego na ruszcie do paleniska od najdrobniejszych na górze, z coraz większymi w kierunku do jej spodu (jak to przedstawia szczegół „A” na Rys. 194a).
Rzekomą konieczność takiego ułożenia się różnych ziaren węgla na wysokości warstwy uzasadniano jak następuje: Znaczny masowy udział podziarna powoduje blokadę aerodynamiczną i utrudnia penetrację powietrza przez warstwę paliwa na ruszcie …, a skutkiem tego miało być: spadek obciążenia cieplnego rusztu (czytaj: jeśli już to wzrost), wzrost współczynnika nadmiaru powietrza, wzrost straty kominowej … , przy górnych obciążeniach kotła wzrost niedopału w wyniku zwiększenia udziału części palnych w żużlu i popiele. Zjawiska te powodują znaczne obniżenie sprawności energetycznej kotła … .
5.2 Natomiast 13 listopada 1992 r. (po pierwszym zastosowaniu „węglospadu” w rozwiązaniu z Rys.194a w kotle typu WR5) trzej członkowie tego Trustu Mózgów zgłaszają jako wynalazek rozwiązanie przedstawione na Rys. 194c., uznane ostatecznie przez Urząd patentowy za wzór użytkowy 54961: Palenisko z rusztem łuskowym.
W opisie tego wzoru jako stan dotychczasowy podana jest następująca negatywna ocena wcześniejszego rozwiązania zastosowanego w kotle typu WR5 (do realizacji rozwiązania z Rys. 194b, jako zastosowanego w kotle WR10, jeszcze wtedy nie doszło): Spadające na ruszt frakcje tworzą na ruszcie warstwę paliwa charakteryzującą się średnicami cząstek malejącymi w kierunku jej górnej powierzchni, co zmniejsza opór aerodynamiczny warstwy (czytaj: żadnego takiego ułożenia być nie mogło, co wykazano nawet treścią referatów i publikacji - patrz Załącznik I do części 192).
W rozwiązaniu tym na skutek spalania w locie drobnych cząstek miału węglowego może wystąpić obniżenie temperatury na powierzchni rusztu (czytaj: całe działanie polskiego konstruktora kotłów w usprawnianiu spalania węgla w palenisku warstwowym sprowadzało się głównie do obniżenia temperatury warstwy węgla spalającego się na przedniej części rusztu). Wymienione zjawisko może spowodować obniżenie mocy cieplnej rusztów taśmowych i komór spalania … (czytaj: mocy cieplnej kotła). Celem wzoru użytkowego jest wyeliminowanie tego zjawiska w nowej konstrukcji paleniska z rusztem taśmowym.
Do zorientowania się jak debilny był pomysł uznany za wzór użytkowy 54961 wystarczyłoby wiedzieć, że:
W osprzęcie kombajnu ziemniaczanego ostatni jego człon to sito prętowe w rozwiązaniu jak poz. 3 na Rys. 194c wzoru użytkowego 54961, ze stalowymi prętami ułożonymi wzdłużnie i pochylonymi ku dołowi, z tą różnicą, że z odpowiednio dużymi przerwami między nimi. Służy ono do odzyskiwania drobnych ziemniaków, które stanowią jeszcze wartość konsumpcyjną, poza najmniejszymi których odzyskiwanie techniką wykopywania kombajnem było by nieopłacalne.
W końcowym etapie oddzielania ziemniaków od ziemi z którą są wyradlane i od wszystkiego innego co nie zostało oddzielone wcześniej, zsuwają się one po prętach do znajdującego się pod nimi pojemnika, a cała reszta przepada przez przerwy między prętami na ziemię za kombajnem. Oddzielane są jednak ziemniaki do wielkości przynajmniej orzecha laskowego i takie też są przerwy między prętami.
Szereg prac naukowo-badawczych Trustu Mózgów musiało jednak dowodzić, że sitem prętowym będzie można odsiewać z miału węglowego „podziarno”, czyli najdrobniejsze jego ziarna o wielkości poniżej jednego milimetra.
W tym celu z takimi też przerwami jednego milimetra musiałyby być jednak ustawione stalowe pręty, do ich zatkania się wtedy pierwszą porcją węgla spadającego z obrotowego bębna. Niezależnie od tego konstrukcja całego „Paleniska z rusztem taśmowym” z Rys. 194c była taka, że gdyby nawet sito prętowe rozdzielało miał węglowy na frakcje o dwóch różnych zakresach składu ziarnowego, to i tak obie znowu by się zmieszały ze sobą spadając na pokład rusztowy.
5.3 Skąd mógł wziąć się kolejny pomysł (zgłoszony jako wynalazek i ostatecznie uznany za wzór użytkowy 54961) na kolejne debilne rozwiązanie segregowania ziaren węgla na ruszcie od najmniejszych u góry jego warstwy wprowadzanej na ruszcie do paleniska, a dodatkowo jak szkodliwe w skutkach może być stosowanie samego „węglospadu”, to już ujawniono treścią referatów i publikacji propagujących pierwszą wersję takiej „aeroseparacji” - część 192.
a. W ocenie jej zastosowania w kotle typu WLM5 stwierdzeniem:
Warstwa palącego się węgla na ruszcie (czytaj: przy zastosowaniu „węglospadu” z „aeroseparacją”) ma inny charakter W kotłach z warstwownicą nie jest ona gruba, lecz palący się węgiel, jak już wspomniano wcześniej, ma liczne przedmuchy kawernowe. W palenisku aeroseparacyjnym warstwa węgla jest gruba i luźna. Przy mocy 5,3 MW w okolicy pierwszego włazu wynosiła około 40 centymetrów. Wysokość ta utrzymuje się na długości około trzy czwartej rusztu, następnie gwałtownie zmniejsza się na długości około 0,5 metra. Paląca się warstwa węgla ma wyraźny próg, gdzie grubość gwałtownie ulega zmniejszeniu.
Przed modernizacją, spalając ten sam węgiel, kocioł nie uzyskiwał mocy większej niż 4 MW, podczas gdy po modernizacji osiągnął 5,35 MW, co oznacza przyrost mocy o 33 %.
Dalszy przyrost mocy został ograniczony grubością warstwy spalonego węgla na ruszcie, która nie mieściła się między tylnym sklepieniem a rusztem (czytaj: przy spadaniu z rusztu pod tylnym sklepieniem, które w tym kotle znajduje się 25 centymetrów ponad powierzchnią rusztu). Aby uzyskać większą od znamionowej moc cieplną konieczne jest podniesienie tylnego sklepienia.
b. W ocenie zastosowania w kotle WR10 stwierdzeniem:
W czasie prowadzonych badań proces spalania kończył się w zasadzie na granicy trzeciej i czwartej strefy, przy stosunkowo większym obciążeniu cieplnym przedniej części kotła (czytaj: paleniska).
Od wielu lat jest już wiadome (także z wydawnictw książkowych), że w palenisku warstwowym węgiel niespiekający się (w miarę ekonomicznie i dodatkowo z różnymi uwarunkowaniami) można spalać tylko przy niskiej jego warstwie wprowadzanej na ruszcie. Pod pkt a można się jednak dowiedzieć, że przy pierwszym zastosowaniu „węglospadu” spalano go z grubością warstwy wynoszącą 40 centymetrów, czyli trzykrotnie wyższą. Tak gruba warstwa (co stwierdza się nawet w literaturze książkowej) musiała spowodować, że nie tylko nie było przez nią przepływu powietrza podmuchowego, lecz nawet bardzo opóźniony był proces odgazowania z węgla części lotnych. Z tego powodu intensywność palenia się węgla na dużej długości rusztu od przodu była znikoma, co jednak opacznie uznano za efekt intensywnego spalania się najdrobniejszych ziaren węgla, które nad rusztem paleniska warstwowego mogą znaleźć się tylko jako wydmuchane z warstwy węgla leżącej na nim przepływem powietrza podmuchowego.
Efektem bezmyślnego rozumowania było jednak stwierdzenie (pkt 5.2), że przy zastosowaniu pierwszego rozwiązania „węglospadu” z „aeroseparacją” - na skutek spalania w locie drobnych cząstek miału węglowego może wystąpić obniżenie temperatury na powierzchni rusztu i z tego powodu do segregacji ziaren węgla trzeba zastosować rozwiązanie z kombajnu ziemniaczanego.
Natomiast podany przebieg spalania węgla w kotle WR10 dowodzi, że proces spalania węgla (prawdopodobnie średnio spiekającego się) przebiegał intensywnie głównie pod długim przednim sklepieniem, ze wszystkimi tego negatywnymi
skutkami, które zastosowanie „węglospadu” może tylko potęgować.
Treść pod pkt a jest także potwierdzeniem jak szkodliwe w skutkach może być związane ze stosowaniem „węglospadu” wprowadzenie oprócz napędu rusztu, dodatkowego napędu dozownika bębnowego.
W referatach i publikacjach, z których pochodzi treść pkt a i b, stwierdza się, że osiągnięta moc cieplna była maksymalnie możliwą do uzyskania. Przy takim obciążeniu w kotle WR5 węgiel nie palił się jednak jeszcze na trzech czwartych długości rusztu od przodu. Natomiast w kotle WR10 zdążył się spalić na pierwszej połowie rusztu (ruszt typu Rł ma w tym kotle sześć stref podmuchowych). Tak wielka różnica w spalaniu się węgla na ruszcie kotła typu WR5 nie znajduje żadnego technicznego uzasadnienia, jeśli chodzi o poprawność spalania w nim węgla.
Wynikała natomiast z tego powodu, że w kotle WR5 dozownik bębnowy swoimi obrotami (niedostosowanymi zarówno do mocy cieplnej kotła, jak i prędkości rusztu) dostarczał kilkakrotnie więcej węgla, niż byłoby to wymagane przy prawidłowym jego spalaniu, do osiągnięcia przez kocioł podanej jego mocy cieplnej.
Jak bardzo źle spalał się z tego powodu węgiel, to za dowód powinno wystarczyć ujawnienie, że warstwa tego co schodziło z rusztu nie mieściła się pod tylnym sklepieniem (umieszczonym 25 centymetrów nad rusztem), mając być jak podano dobrze wypalonym żużlem o grubości 25 centymetrów - pozostałym z warstwy węgla wprowadzonej na ruszcie o grubości 40 centymetrów, z udziałem popiołu w węglu rzędu 20 procent.
W odróżnieniu od efektu szeregu prac naukowo-badawczych o charakterze wdrożeniowym z zakresu optymalizacji i sterowania procesu spalania miału węglowego w kotłach z rusztem mechanicznym łuskowym prowadzonych pod kierownictwem głównego autora referatu na IX Forum Ciepłowników Polskich, którym miały być „węglospady ” z „aeroseparacją” (Rys. 194a; Rys. 194b; Rys.194c) rzekomo powodujące segregację węgla na ruszcie od ziaren najdrobniejszych na górze warstwy, do najgrubszych na dole, polecany przez tegoż samego kilkanaście lat później „węglospad” (Rys. 194d) ma za zadanie spulchniać warstwę węgla wprowadzanego na ruszcie, która akurat odwrotnie, do prawidłowego spalania węgla powinna być sprasowana.
Załącznik I (-) Jerzy Kopydłowski
Z podaniem do wiadomości na XI Forum Ciepłowników Polskich, które odbyło się jak zwykle w Międzyzdrojach w dniach 16-19 września 2007 r.
Stanisław Mańkowski, Małgorzata Kwestarz, Politechnika Warszawska: Modernizacja kotłów węglowych typu WR, a wypełnienie limitów KPRE i KRAU, IX Forum Ciepłowników Polskich, 2005 r.
Pierwotnie było to zgłoszenie 296580 z 13.11.1992 r. na wynalazek: Sposób podawania paliwa w palenisku z rusztem taśmowym i palenisko z rusztem taśmowym - w części dotyczącej sposobu, stając się późniejszym wzorem użytkowym 54961: Palenisko z rusztem łuskowym, z ogłoszeniem o udzieleniu prawa ochronnego 28.02.1997 r. ; z tfurcami: Stanisław Mańkowski, Mieczysław Dzierzgowski, Andrzej Wiszniewski.
3