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, 2011.10.02
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 177
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 piąta.
Wykazanie jakich matactw dopuszczono się w Instytucie Techniki Cieplnej do wprowadzania użytkowników kotłów w błąd w sprawie rzekomych efektów do uzyskania stosowaniem rozwiązania według zgłoszenia patentowego P383941.
Ustęp ósmy. Do podejmowania przez użytkowników kotłów rusztowych działań - mających na celu zmniejszenie marnotrawstwa w nich węgla i zarazem obniżenie emisji szkodliwych zanieczyszczeń oraz dwutlenku węgla pod efekt cieplarniany - musieliby oni przede wszystkim mieć świadomość z jaką sprawnością eksploatują te kotły, bowiem:
1. Dotychczasowym zdaniem ogółu użytkowników kotłów rusztowych osiągają one sprawność cieplną od 85 % do 90 %.
2. Jeśli chodzi o naukowców z Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej, to zachowując górny pułap tej sprawności, dolny jej poziom obniżyli do 70 %. Na Rys. 143 górny poziom sprawności 90 % (jako jednakowy dla ogółu użytkowników kotłów rusztowych i owych naukowców) trzeba sobie wyobrazić nad krawędzią kartki, ponad naniesionym na wykresie linią przerywaną poziomem sprawności 80 % i znajdującym się pod nim poziomem 70 %, będącymi w trójkę zdaniem naukowców z ITC sprawnościami średniorocznymi. Można go także ustalić odmierzając w pionie odległość między poziomami dolnymi.
3. Według danych gromadzonych przez Ministerstwo Środowiska sprawność cieplna kotłów rusztowych wynosi od rzędu 25 % do prawie 100% (patrz Tabelę w części 176).
Inż J. Kopydłowski nic nie ma przeciwko osiąganiu przez kotły rusztowe sprawności powyżej 90 %, ponieważ taką możliwość zapewnił tworzonymi ich rozwiązaniami konstrukcyjnymi jako całości - od czasu kiedy w 1956 r. udało mu się ukończyć pierwszy stopień inżynierski. Trzeba będzie jednak poczekać na wykazanie komu obecnie w Polsce nie zależy na osiąganiu przez kotły rusztowe takich sprawności.
Z jaką faktycznie sprawnością pracują w Polsce tysiące kotłów rusztowych, to on sam zakresu tych sprawności nigdy nie podał. Przez kilkadziesiąt lat (głównie w ramach osobistych zainteresowań) gromadził jednak dane ze sprawozdań z badań cieplnych kotłów rusztowych, wykonywanych przez różne instytucje naukowo-badawcze resortu energetyki PRL. Jako zmierzone wartości sprawności cieplnej kotłów rusztowych (ściśle: obliczone w oparciu o dokonane pomiary) są one naniesione na Rys. 143.
W owym czasie regułą było dokonywanie pomiarów cieplnych kotła przy trzech jego obciążeniach, aby w oparciu o trzy punkty można było wykreślić krzywą sprawności cieplnej kotła. Takimi są krzywe naniesione na tym rysunku ze sprawozdań z owych badań sprawności cieplnej wszystkich kotłów z rusztem łuskowym w palenisku warstwowym z produkcją podjętą po wojnie (poza kotłami z rusztem wstawionym do okrągłej płomienicy), począwszy od kotłów najmniejszych typu WCO80 i kończąc na kotłach największych typu WR25.
Są to jednak głównie wyniki badań kotłów wykonywane krótko po oddaniu ich do eksploatacji do sprawdzenia osiągania przez nie parametrów „gwarancyjnych”, a więc będących w dobrym stanie technicznym. Także z procesem spalania regulowanym przez ekipę pomiarową, dysponującą pewną rutyną, w stosunku do całkowitego jej braku przez ogół palaczy.
Te wykresy stanowią jednoznacznie, jaki brak elementarnej wiedzy przedmiotowej wykazali naukowcy z ITC Politechniki Śląskiej podawaniem „średniorocznej sprawności” kotłów rusztowych w wysokości 90%, kiedy za przez nie osiąganą nie można uznać nawet sprawności w wysokości 80%. Już z samego zagęszczenia krzywych na Rys. 143 wynika przecież, że najczęściej osiąganą sprawnością podczas badań były sprawności rzędu 60 ÷ 70%.
Naukowcy ci, wymyślone przez siebie (patrz str. 2 części 176) poziomy „średniorocznych sprawności” przy których pracują kotły (70 %; 80 %; 90 %), musieliby obniżyć przynajmniej do poziomów 50 %; 60 % i 70 % - jako uwzględniających znacznie niższą sprawność ruchową kotłów w stosunku do wykazywanej badaniami, zwłaszcza wobec nagminnej ich pracy z przekroczonym granicznym obciążeniem cieplnym rusztu; uwzględniając także „udoskonalenia” wprowadzane przez kotłowych szarlatanów oraz własne pomysły na samą regulację kotłów rusztowych.
Niektóre z krzywych na rysunku zostały wykreślone w oparciu tylko o dwa punkty. Inż. J. Kopydłowski dopiero po latach zorientował się co było tego powodem. Pomiar wykonywany przy trzecim obciążeniu (zaznaczonym jako x) czasami był pomijany w sprawozdaniu z badań, ponieważ był dokonywany przy przekroczonym granicznym obciążeniu cieplnym rusztu. Efektem tego, zmierzonej pośredniej wartości obciążenia kotła odpowiadała znacznie mniejsza sprawność cieplna niż przy obciążeniu największym. Linia poprowadzona przez takie trzy punkty daje obraz jak według krzywej sprawności pogrubionej na Rys. 143. Podobny charakter ma także kilka innych krzywych. Jak już dowodzi ta krzywa, pracę kotła z przekroczonym granicznym obciążeniem rusztu cechuje bardzo niska jego sprawność cieplna. W kierunku takiej pracy kotła zmierza jednak większość krzywych wykreślonych na rysunku, jako wyraźnie zaginających się w dół (z prawej jego strony).
Świadomości bardzo negatywnych skutków pracy kotła z przekroczonym granicznym obciążeniem cieplnym rusztu nie mają nie tylko naukowcy z ITC Politechniki Śląskiej, lecz także ogół użytkowników kotłów rusztowych.
Jednak nie tylko z tego powodu krzywe na Rys. 143 mogą służyć tylko do przemyśleń o ile niższa może być ruchowa sprawność cieplna kotła w stosunku do zilustrowanej naniesionymi na nim krzywymi uzyskanymi z badań cieplnych w latach 1960 ÷1990.
W żadnym sprawozdaniu z tych badań nie było informacji o typie spalanego węgla jeśli chodzi o jego spiekalność (poza wynikającymi z podania czasami kopalni, z której pochodził). Nie było także uzasadnienia powodu nieosiągania przez kocioł wydajności nominalnej, poza nielicznymi stwierdzeniami o braku ciągu - przy współczynniku nadmiaru powietrza λ = 3 ÷ 4. W żadnym z tych sprawozdań nie było także informacji o stopniu otwarcia klap stref podmuchowych, także o ciśnieniu panującym w tych strefach oraz w skrzyni podmuchowej.
W żadnym z tych sprawozdań nie było wyjaśnienia dlaczego nie dokonano badań kotła przy niskim obciążeniu. Badań nie dokonywano faktycznie poniżej połowy obciążenia nominalnego. W ten zakres obciążenia wchodzą głównie krzywe sprawności kotłów, które w znacznym stopniu nie osiągały swojej wydajności nominalnej. W skrajnym przypadku jest to krzywa dla kotła, w którym już poniżej 50 % jego wydajności nominalnej doszło do przekroczenia granicznego obciążenia cieplnego rusztu. Powodem niemożliwości pracy kotła przy niskich obciążeniach jest prawdopodobnie całkowicie otwarty dopływ powietrza do stref podmuchowych, które wielokrotnym nadmiarem wychładza palenisko.
Rys. 143 powinien jednoznacznie dowodzić, że z powodu samej niewłaściwej eksploatacji do największego marnotrawstwa węgla dochodzi zarówno wskutek dociążania kotła z paleniskiem warstwowym (usiłowania osiągnięcia wyższego obciążenia), jak i przy jego pracy z niskim obciążeniem. Skoro jednak nie jest w stanie ogarnąć tego swoim umysłem naukowiec politechniczny zajmujący się przez wiele lat kotłami rusztowymi, to czego można oczekiwać od przeciętnego palacza?
Załącznik I (-) Jerzy Kopydłowski
Otrzymujący do wiadomości są tacy sami jak w części 173.
Errata. Wzór na obliczenie współczynnika nadmiaru powietrza na dole str. 1 części 175 ma mieć postać λ = 21 : (21-O2), zamiast λ = O2 : (21-O2),
Naukowiec z ITC sprawność 89% przyjął nawet do przedstawienia rzekomych efektów ze stosowania dodatkowego wentylatora podmuchowego przy obciążeniu kotła WR25 z punktem sprawności ujętym w kółko z lewej strony Rys.143.
O obu górnych poziomach można śmiało powiedzieć, że „bujają w obłokach.”
Wcześniej nie dopuszczono do tego ani na Politechnice Wrocławskiej, ani na ówczesnej Wyższej Szkole Inżynierskiej w Częstochowie, natomiast na Politechnice Śląskiej już w trakcie studiów czyniono starania aby do tego nie doszło.
Na str. 3 części 140 można w związku z tym przeczytać: … dochodzenie do tego obciążenia poprzedzane jest znacznym obniżaniem się sprawności cieplnej. Natomiast po jego przekroczeniu, przy dalszym zwiększaniu ilości doprowadzanego węgla obniża się zarówno sprawność cieplna kotła, jak i jego wydajność. Krzywa sprawności nie tylko opada wtedy w dół, lecz dodatkowo zawija się pod jej górną część obrazującą efekt pracy kotła przed przekroczeniem granicznego obciążenia rusztu. Krzywa pogrubiona na Rys. 143 idąc od góry przedstawia dochodzenie do granicznego obciążenia cieplnego rusztu, z dalszą jej częścią jako zawijającą się. Spadek i tak niskiej sprawności kotła, bo wynoszącej 70%, po przekroczeniu granicznego obciążenia cieplnego rusztu przy kolejnym trzecim pomiarze kotła wyniósł 16 punktów, ze sprawnością kotła obniżoną do 54%. Podnoszenia sprawności z takiego poziomu naukowcy z ITC nie przewidzieli rzekomym wynalazkiem zgłoszenie 383941, bo odrzuconym przez Urząd Patentowy we wrześniu 2011 r.
W tej sprawie znamienne powinno być reklamowanie się przez ZUK - Stąporków w prospekcie z 2010 r., że produkowane przez nie ruszty zapewniają „sprawność spalania nawet do 97% w zakresie od 50 do 100 % wydajności nominalnej kotła.”
2