Załącznik I do części 79 opowieści

Odpis

Jerzy Kopydłowski Tarnowskie Góry 09.02.1980 r..

ul. Sobiesiaka 53/10

42-606 Tarnowskie Góry

Dyrektor

Centralnego Biura Konstrukcji Kotłów

mgr inż. Jan Krztoń

Dotyczy: kotłów OR16-102 (OR16-101) z paleniskiem narzutowym według wynalazku nr 82638 (pismo nr 22).

Pytanie nr 23: Dlaczego narażono gospodarkę krajową na straty przez niezastosowanie projektów wynalazczych nr 9/74, nr 12/74, nr 13/74, nr 18/74, nr 20/74, nr 7/75 i nr 9/75 dotyczących parownika kotła.

Charakterystyczne elementy kotła będące przedmiotem tych projektów wynalazczych są na rys. 1/23, 2/23 i 3/23. Ze względu na bardzo obszerny materiał, ograniczę się jedynie do sprawy cyrkulacji wody oraz separacji pary w walczaku kotła. Czy jestem kompetentny do wypowiadania się na temat cyrkulacji wody - to osądźcie Panowie sami na podstawie poniższych faktów:

1.Autorami krajowych podkładów do obliczeń cyrkulacji wody (nr arch. OBRKiUE z grudnia 1967 r.) są Aniela i Jerzy Kopydłowscy.

2. Żaden z członków Krztoniowego Kolektywu nie umie się tymi podkładami posługiwać i nigdy obliczeń takich nie wykonywał, nie tylko ze względu na nabyty wstręt do pracy, ale i na fakt że ze względu na bardzo duży stopień trudności tych obliczeń, autorzy tych podkładów opracowali je faktycznie wyłącznie dla siebie.

Podejmowane na Politechnice Warszawskiej u Ob. Profesora próby obliczania w oparciu o nie prostych pojedynczych konturów cyrkulacyjnych z obliczeniami cyrkulacyjnymi wody raczej utożsamiać nie należy.

3. Jeśli chodzi o mnie, to jak powinno być wiadomo Obywatelowi Profesorowi, pierwsze takie obliczenia wykonałem w 1958 r.

Spróbuję najpierw lapidarnie wyjaśnić co to jest cyrkulacja wody w kotle. Otóż przy połączeniu dwóch przedstawionych na rysunkach walczaków ( dolnego i górnego) dwoma rurami, z których jedna jest ogrzewana, a druga nie, woda w rurze nieogrzewanej będzie wypierała wodę z rury ogrzewanej w związku z obecnością w tej ostatniej pęcherzyków pary, na zasadzie różnicy gęstości słupów cieczy w naczyniach połączonych. Mieszanka paro-wodna wypływa przy tym z rury ogrzewanej w sposób ciągły do walczaka górnego, a woda z niego przepływa rurą nieogrzewaną do walczaka dolnego. W rzeczywistości, oprócz różnicy gęstości, na tak zwany wypór składa się również wynoszenie wody do góry przez pęcherzyki pary.

Prędkość przepływu wody przez rurę ogrzewaną, która powinna być możliwie duża, zależy od intensywności ogrzewania rury oraz od oporów jakie musi pokonać woda i mieszanka paro-wodna w obu rurach.

Obie rury stanowią kontur cyrkulacyjny, na który na rys. 1/23 i 2/23 składają się dziesiątki rur, przy czym rury ogrzewane mogą mieć wspólne komory rozdzielcze i zbiorcze połączone z kolei rurami z walczakami, lub tylko komorę rozdzielczą czy zbiorczą, a nawet jeszcze rury pośrednie.

Czytając pismo dalej, trzeba sobie zdawać sprawę że zwiększenie (czytaj: intensywności) ogrzewania rury wcale nie musi prowadzić do wzrostu prędkości przepływu wody przez nią. Przy niewłaściwie dobranych (za małych) przekrojach rur odprowadzających mieszankę paro-wodną do górnego walczaka, prędkość wody może nie tylko maleć, ale może dojść do zakłóceń jej przepływu i przegrzewania rury. Szerzej będzie to omówione w pytaniu analizującym skutki wycięcia przegrzewacza pary w dwóch kotłach OR16-102 zainstalowanych w ZM w Koszalinie.

Rozwiązanie parownika kotła OR16-102 (OR16-101) przedstawione na rys. 1/23 oraz rozwiązanie według projektów wynalazczych przedstawione na rys. 2/23 pozornie prawie się od siebie nie różnią i przy przestrzeganiu warunków wody kotłowej oraz braku zakłóceń w zasilaniu w wodę górnego walczaka (zaznaczam: walczaka, a nie kotła), również i w kotłach OR16-102 (OR16-101) nie ma powodów do obaw.

Z tym przestrzeganiem warunków wody kotłowej w eksploatacji bywa jednak różnie i fakt, że konstrukcja kotła zabezpiecza go na takie różne przypadki przed uszkodzeniem - przy założeniu że „państwowe” nie jest niczyim - ma chyba znaczenie, prawda Panowie.

A oto zasadnicze różnice obu rozwiązań i wyjaśnienie jakie to ma znaczenie, zilustrowane rys. 1/23 i 2/23. Pozycje na rysunkach odpowiadają liczbie porządkowej Tabeli:

Różnica pierwsza.

W rozwiązaniu dotychczasowym komora dolna ø 273 przedniego ekranu (rys. 1/23) zasilana jest w wodę z obu końców kolektorami bocznymi (9). Przepływ wody w niej jest więc w kierunku do środka. Im bliżej środka komory jest on coraz wolniejszy, ponieważ woda stopniowo odpływa w górę rurami pośrednimi (12). W efekcie w osi wzdłużnej kotła, gdzie na dodatek brakuje rury (12), przepływ wody nie występuje w ogóle, a jedynie jej odparowanie.

Komora ta, wbrew wszelkim założeniom projektowym, przyjmuje więc funkcję dodatkowego namulnika, służącego do gromadzenia osadu wytrąconego z wody kotłowej, bez możliwości jego odprowadzenia na zewnątrz. Według założeń projektowych

.

Załącznik I do części 79, str. 2

(czytaj: w koncepcji kotła z marca 1965 r.) funkcję tego namulnika prawidłowo pełni w kotle jego walczak dolny, którego to rozwiązania nie ma żaden z aktualnie produkowanych kotłów rusztowych tego rzędu wydajności.

Wytrącaniu się mułu w środkowej części komory sprzyja duża średnica komory (ø 273) i małe przekroje rur doprowadzających do niej wodę (8) i (9) oraz rur pośrednich (12). Kolektor pośredni (9) zaciągnięty jest na końcu na króciec ø 159, dławiący przepływ. Wszystko to powoduje bardzo wolny przepływ wody przez komorę.

A oto skutki:

05.03.1975 r. Koszalin (z pisma ZM do OBRKiUE): „Uległa awarii komora dolna ekranu przedniego wskutek zbyt słabego odmulania i gromadzenia się osadu.” (1). Co było pośrednią przyczyną awarii, to podaje sam użytkownik w kolejnym piśmie.

15.03.1975 r. Koszalin: „Poza tym niesprawnie działają: 4. Instalacja stacji uzdatniania wody kotłowej (czytaj: zasilającej) łącznie z reaktorem (niemożność uzyskania właściwej wody kotłowej).” (18)

Stwierdzenie o niesprawności reaktora jest jak wiadomo jednoznaczne ze stwierdzeniem, że w kotle wytrącały się duże ilości osadów powstających z termicznego rozpadu twardości przemijającej. Gdyby Krztoniowy Kolektyw nie zignorował projektów wynalazczych, niezależnie od rozwiązania wielu innych problemów, nie doszłoby i do tej awarii kotła, ponieważ muł osadzałby się w dolnym walczaku, skąd łatwo go usunąć.

Rys. 2/23 wyjaśnia dlaczego nie doszłoby do awarii. W rozwiązaniu według projektów wynalazczych komora dolna ø 159, o trzykrotnie mniejszym przekroju, zasilana jest w wodę rurami łączącymi (11) w swej części środkowej. Intensywny przepływ wody w komorze w kierunku od środka do obu jej końców wyklucza osadzanie się w niej mułu.

Wydłużenie dolnej komory ekranu bocznego (3) do przodu aż na zewnątrz kotła eliminuje i taki mankament:

12.03.1976 r. Koszalin: (z notatki służbowej): „14. Brak jest dostępu do zamykadeł dolnych komór. W przypadku uszkodzeń uszczelki lub dokonania rewizji wewnętrznej komory, konieczne jest zdemontowanie części obmurza w tym obrębie.” (8)

Takie rozwiązania mogły rzeczywiście pochodzić tylko z działu kierowanego przez ob. Franciszka Bachonkę. W rozwiązaniu według projektu wynalazczego owa wyczystka znajduje się na zewnątrz kotła.

Różnica druga.

Na przekór zdrowemu rozsądkowi, w rozwiązaniu dotychczasowym co drugą rurę ekranu przedniego (13) i ekranu tylnego (14) wprowadzono do wspólnej komory, a pozostałe rury obu ekranów już bezpośrednio do górnego walczaka. Dla ekranu tylnego oznacza to, że jedna rura (ta wprowadzona bezpośrednio do walczaka) ma bardzo dobre warunki cyrkulacji wody, a druga bardzo złe, ze względu na to, że przepływ w niej dławiony jest dużymi oporami przepływu w rurach odprowadzających (15), które obciążone są dużą ilością pary powstałej w intensywnie obciążonych cieplnie rurach ekranu przedniego, ze względu na pokrywanie przez nie również stropu komory paleniskowej. Przy zmianie warunków cyrkulacji wody w kotle, przez np. wycięcie przegrzewacza pary, różna praca sąsiadujących ze sobą rur ekranu tylnego może doprowadzić do jego zdeformowania. Na zachowanie się w pracy rur ekranu tylnego ujemny wpływ mogą również mieć zastosowane u dołu tego ekranu trójniki.

Wszystko to eliminują całkowicie rozwiązania według projektów wynalazczych (rys. 2/23), gdzie wszystkie rury ekranu przedniego i tylnego wprowadzone są bezpośrednio do górnego walczaka, z pominięciem komory zbiorczej, a na rurach ekranu tylnego nie ma ani jednego trójnika.

Różnica trzecia.

W rozwiązaniu dotychczasowym (rys. 1/23) komory górne (5) ekranów bocznych o średnicy ø 273 połączone są jednym końcem z walczakiem górnym w pobliżu każdego jego dna. Dla samej cyrkulacji wody nie ma to praktycznie żadnego znaczenia. Powoduje to jednak znaczne przesztywnienie całej konstrukcji parownika, a co jest szczególnie ważne, uniemożliwia prawidłową separację mieszanki paro-wodnej w walczaku, powodując t. zw. „plucie kotła”.

Zastosowanie przy tym bardzo cienkich rur odprowadzających (6) powoduje bowiem, że praktycznie cała mieszanka paro-wodna z ekranów bocznych (połowa ilości wprowadzanej w ogóle do walczaka) wprowadzana jest przy samych dnach walczaka z pominięciem urządzeń separacyjnych.

W rozwiązaniu według projektów wynalazczych (rys. 2/23) komory te są całkowicie odłączone od walczaka, a mieszanka paro-wodna doprowadzona jest do niego w całości rurami łączącymi o dużym przekroju, rozprowadzającymi ją równomiernie na całej długości walczaka.

Jednym z wielu przykładów technicznej tępoty Krztoniowego Kolektywu jest osprzęt wewnętrzny górnego walczaka (rys. 3/23). Dla odseparowania pary z wody zastosowano rozwiązanie zaczerpnięte z literatury radzieckiej, polegające na wprowadzeniu całej ilości mieszanki paro-wodnej wypływającej z rur ekranowych pod sito zanurzone nieco poniżej lustra wody w walczaku.

Przy sicie odpowiednio zanurzonym, odpowiednio obramowanym, zajmującym dużą powierzchnię obejmującą całą przestrzeń walczaka, która w miarę równomiernie obciążona jest mieszanką paro-wodną (jak w rozwiązaniu według zgłoszonych projektów wynalazczych - rys. dolny 3/23), z czym rozwiązanie Kolektywu nie ma nic wspólnego - rys. górny 3/23, para zbiera się pod sitem i jego otworami barbotażowo przedostaje się przez warstwę wody nad sitem do przestrzeni parowej walczaka .

Z błędnych rozwiązań Kolektywu, największy problem stanowi doprowadzenie mieszanki paro-wodnej przez komory górne ekranów bocznych (patrz różnicę trzecią) w obręb obu den walczaka, w wyniku czego przedostaje się ona poza sito, spiętrzając wodę w dnach akurat tam gdzie znajdują się króćce wodowskazów. W wyniku tego poziom spienionej wody w walczaku, przynajmniej miejscowo, jest znacznie wyższy niż wynika ze wskazań wodowskazów. Trudno aby to pojęli członkowie Kolektywu, ale panowie Docenci wiecie, że jest to powodem różnicy ciężaru słupa wody w wodowskazie i spienione wody w walczaku. Jeśli jeszcze eksploatacja z różnych powodów pracuje kotłem z wysokim poziomem wody w szkłach wodowskazowych, to „pluje” on aż miło, bo spieniona woda może wtedy sięgać bez przesady do góry walczaka. Poziom wody w walczaku spiętrza dodatkowo umieszczona w jego osi rura rozpływowa (czytaj: doprowadzająca do walczaka wodę zasilającą), mała powierzchnia zanurzonego sita oraz niskie obramowanie jego tylnej części.

Załącznik I do części 79, str.3

Zachowując bardzo niskie zagęszczenie wody kotłowej, przy niskim poziomie wody w szkłach wodowskazowych, lub zasilaniu automatycznym (bo króćce impulsowe dla automatyki znajdują się na szczęście trochę dalej od den) i nie forsując kotła oraz bez gwałtownych zmian jego obciążenia, nadmiernego „plucia kotła” i zasolenia przegrzewacza pary można by uniknąć. Tylko czy nie łatwiej byłoby pracować z usuniętymi błędami konstrukcyjnymi.

Krztoniowy Kolektyw, zamiast to zaproponować, ograniczał się do bujania użytkownika, licząc na jego naiwność:

15.12.1976 r. Koszalin: „Jedną z głównych przyczyn awarii (czytaj: przegrzewacza pary) są bardzo nierównomierne obciążenia kotłów, Dlatego należy wrócić do koncepcji cieplarki Ruthsa.” (57)

i dalej: „Od dawna znany jest natomiast problem występujących u Was skoków obciążenia, a niestety kotły OR16-102 na takie warunki ni powinny były być dobrane.” (57).

Gdyby taki jeden z drugim Krztoniowy Kolektywniak wiedział ile kosztuje cieplarka Ruthsa i mógł komuś trzeźwo myślącemu wytłumaczyć dlaczego to kotły te nie nadają się do zmiennych obciążeń, skoro właśnie na takie warunki pracy zaprojektowałem je.

Oto skutki błędnego rozwiązania osprzętu wewnętrznego górnego walczaka, na przykładzie kotłowni Zakładów Mięsnych w Koszalinie:

19.10.1976 r. Koszalin (z protokółu z narady w dniu 19.10.1976 r. w ZPB „ENERGOPOMIAR”): „Gwałtowne skoki temperatur pary przegrzanej w zakresie od temperatury nominalnej pary przegrzanej do temperatury nasycenia są najbardziej pilnym i podstawowym problemem wymagającym odwrotnego rozwiązania, ponieważ są one główną przyczyną uszkodzeń przegrzewacza pary. Podejrzewa się dwie przyczyny, tj. zakłócenia w cyrkulacji ekranu tylnego lub nieprawidłową separację pary w procesie odparowania spowodowaną niedoskonałym rozwiązaniem konstrukcyjnym urządzeń separujących.” ( 9)

Również dalej z tego protokółu, jako zanotowana wypowiedź mgr inż. Anieli Kopydłowskiej, którą Kolektyw jeszcze wtedy wyjątkowo dopuścił do głosu: „Skoki temperatur mogą być spowodowane nieodpowiednią separacją pary. OBRKiUE zobowiązuje się w ciągu tygodnia od daty otrzymania protokółu z narady przesłać pełną analizę z wnioskami urządzenia separującego w walczaku i zawieszeń rur przegrzewacza pary.” (9)

Zamiast jednak dostarczyć dokumentację zmian konstrukcyjnych w obrębie górnego walczaka, Kolektyw świadomy naiwności użytkownika, aplikuje mu kolejną porcję kłamstw.

15.12.1976 r. Koszalin (z pisma CBKK do Zakładów mięsnych w Koszalinie): „Wahania temperatur pary przegrzanej występują jedynie w kotłach eksploatowanych przez Was i naszym zdaniem powodowane są pluciem kotła, będącym wynikiem niedotrzymania przez eksploatację warunków wody zasilającej i kotłowej oraz nieprawidłowo prowadzonego procesu zasilania kotła w wodę (w sposób przerywany) wskutek niesprawnej automatycznej regulacji zasilania. Jeśli chodzi o kwestionowaną konstrukcję osprzętu wewnętrznego górnego walczaka, to stwierdzamy że została ona opracowana w oparciu o rozwiązania stosowane dotychczas i nie uważamy za konieczne wprowadzanie jakichkolwiek zmian konstrukcyjnych.” (d57).

Gubiąc się jednak w swych kłamstwach, Kolektyw już pół roku później w projekcie t. zw. „rekonstrukcji kotła” OR16-102 nr arch.3.3570, str. 7, wykonanym na zlecenie Zakładów Mięsnych w Koszalinie, zaleca: „Dla zmniejszenia stopnia zawilgocenia pary (czytaj: plucia kotła), zwłaszcza w przypadku wyeliminowania przegrzewacza pary, proponuje się zmianę rozwiązania układu konstrukcyjnego separacji pary.” (d.40)

Proponowane rozwiązanie osprzętu wewnętrznego górnego walczaka (rys. nr 2-1269576 z czerwca 1977 r.), z braku zrozumienia o co chodzi, również nie zdałoby egzaminu.

Dla Panów Docentów i innych, którzy zetknęli się z zagadnieniem cyrkulacji wody w kotle, jako uzupełnienie rys. 1/23 i 2/23 załączam tabelę zawierającą charakterystyczne dane układu cyrkulacyjnego w rozwiązaniu dla kotłów OR16-102 (OR16-101) i według projektów wynalazczych.

Dokumentacja:

57. Pismo OBRKiUE do Zakładów Mięsnych w Koszalinie nr R12/5085/76, z 15.12.1976 r.

Kopie:

1. „FAKOP” Sosnowiec

2. Prof. dr hab. inż. Marceli Baran „SEFAKO“ - Sędziszów

3. Doc dr inż. Sławomir Siennicki

4. Doc. dr inż. Rudolf Żamojdo

Do wiadomości - dla skonfrontowania z praktyką:

Okręgowe Przedsiębiorstwo Przemysłu Mięsnego, ul. Bojowników o Wolność i Demokrację, 75-950 Koszalin

(-) Jerzy Kopydłowski

Przepisał i w komentarze zaopatrzył inż. J. Kopydłowski; 28.10.2009 r.

Faktycznie adresowane było na późniejszą jego nazwę: Ośrodek Badawczo Rozwojowy Kotłów i Urządzeń Energetycznych (OBRKiUE).

czytaj: prof. dr hab. inż. Marcelego Barana, a sama treść nie jest ścisła; faktycznie chodziło o nieudane podjęcie się tam opracowania programu ich obliczeń na komputerze, który wtedy nazywał się jeszcze maszyną cyfrową.

Do pracy magisterskiej w ówczesnej Katedrze Kotłów Politechniki Śląskiej, która obecnie wchodzi w skład IMiUE.

Patrz Załączniki II ÷ V.

Dolna część tego walczaka w kotle wg wynalazku nr 82638 w ogóle nie jest ogrzewana, a rury zasilające z niego wodą wszystkie ekrany cyrkulacyjne wyprowadzone są z jego części górnej, obecność mułu w części dolnej walczaka nie stanowi więc zagrożenia z żadnego powodu.

Sito wykonane z blachy stalowej z wywierconymi w niej gęsto małymi otworami.

Automatyka zasilania nie działała jednak w żadnym kotle.

Jedną z zalet kotła z paleniskiem narzutowym jest właśnie możliwość jego pracy przy dużych wahaniach poboru pary. Oczywiście nie z krajowym paleniskiem narzutowym.

3

---