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, 2011.09.04 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 173

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 pierwsza.

Ustęp pierwszy: Dopracowany konstrukcyjnie przez inż. J. Kopydłowskiego ruszt łuskowy, o jednakowej konstrukcji zarówno dla paleniska warstwowego, jak i narzutowego (w obrębie spalania na nim węgla):

a. ma wspólną (całkowicie szczelną) skrzynię podmuchową, która jako szczelna skonstruowana była dla takich rusztów już na początku lat 20-tych ubiegłego wieku; od jej stosowania nie odeszła także część kotłowych szarlatanów;

b. w skrzyni tej, tak samo jak w rusztach konstrukcji z początku lat 20-tych ubiegłego wieku, mieszczą się ustawione wzdłuż rusztu strefy podmuchowe, od stosowania których nie odeszli nawet kotłowi szarlatani; w odróżnieniu od stref sprzed prawie stu lat, których długość mierzona wzdłuż rusztu wynosiła 1200 mm, mają one długość 500 mm; nie jest to także nic nowego, ponieważ strefy tej długości miały już ruszty produkowane po wojnie dla mniejszych kotłów.

Tym co między innymi różni ten ruszt od znanych światowych rozwiązań rusztów ze strefową regulacją powietrza podmuchowego, to:

c. brak wlotu powietrza do przedniej i tylnej strefy podmuchowej;

d. zamykane klapami wloty powietrza do strefy podmuchowej rozmieszczone na całej szerokości czołowej ściany leja strefy, znajdujące się w górnej jego części; ich otwory wlotowe mające przekroje ograniczające dopływ powietrza do strefy podmuchowej do ilości odpowiadającej jego maksymalnemu zapotrzebowaniu do spalającego się nad nią węgla;

e. konstrukcja lejów stref podmuchowych pozwalająca na swobodny przepływ powietrza między nimi wzdłuż skrzyni podmuchowej oraz w poprzek samych lejów;

f. sprzężona regulacja dopływu powietrza do stref podmuchowych jedną ręczną dźwignią, z możliwością zastąpienia jej siłownikiem sterowanym zdalnie, lub do podłączenia go do automatyki kotła.

Te rozwiązania, różne od dotychczas znanych, pozwalają na prowadzenie procesu spalania węgla na ruszcie w sposób do którego inż. J. Kopydłowski dochodził przez kilkadziesiąt lat.

W procesie tym zadaniem wentylatora podmuchowego jest utrzymywanie stałego ciśnienia w skrzyni podmuchowej w całym zakresie zmiany obciążenia kotła. Jest on impulsowany od zadanej wartości ciśnienia w skrzyni podmuchowej, w taki sam sposób jak wentylator wyciągowy od zadanej stałej wartości podciśnienia (ciągu) w komorze paleniskowej.

Skrzynia podmuchowa ze stałym ciśnieniem w niej pełni rolę zbiornika buforowego dla sprzężonej regulacji otwarcia klap stref podmuchowych, której zadaniem jest doprowadzanie powietrza pod ruszt w ilościach proporcjonalnych do obciążenia kotła i zarazem do ilości węgla pozostającego do spalenia na ruszcie w postaci koksu (po odgazowaniu z węgla surowego części lotnych, jako spalających się w przestrzeni komory paleniskowej nad przednią częścią rusztu).

Ma ona powodować doprowadzanie powietrza stopniowo do kolejnych stref podmuchowych w kierunku do tyłu rusztu, w miarę jak ze wzrostem obciążenia kotła wydłuża się w kierunku do tyłu rusztu jego powierzchnia z palącym się na niej węglem - przy zachowaniu w miarę stałej intensywności jego palenia się nad każdą strefą podmuchową z otwartym wlotem powietrza do niej.

Na równomierną intensywność palenia się węgla na ruszcie pod strefami z otwartym wlotem powietrza do nich, regulowaną równie równomierną ilością powietrza dopływającego spod tych stref, pozwala jego postać fizyczna, którą po odgazowaniu części lotnych w palenisku warstwowym jest koks, a w palenisku narzutowym głównie koks. Tylko bowiem w procesie odgazowywania z węgla z przodu paleniska części lotnych, ilość doprowadzanego tam powietrza wtórnego musi nadążać za intensywnością tego procesu. Natomiast nad intensywnością spalania się koksu można panować ilością doprowadzanego pod ruszt powietrza, z ograniczeniami którymi są: nadmierne jego schłodzenie oraz zbyt gwałtowne jego palenie się, prowadzące do rozmiękczenia żużla, czego konsekwencją jest przekraczanie granicznego obciążenia cieplnego rusztu, ze wszystkimi tego ujemnymi skutkami.

Zapobieganiu temu i zarazem opanowaniu spalania z niskim współczynnikiem nadmiaru powietrza (niską zawartością tlenu) w spalinach służy wynaleziona przez inż. J. Kopydłowskiego sprzężona regulacja otwarcia klap stref podmuchowych, której rozwiązanie usprawniał od drugiej połowy lat 80-tych u. w., po zorientowaniu się po pierwszych modernizacjach kotłów z zastosowaniem paleniska narzutowego, że nie ma najmniejszych nawet szans na prawidłową regulację przez palacza powietrza podmuchowego z dźwigniami regulacji wlotu powietrza indywidualnymi dla klap każdej strefy podmuchowej.

Dopływ powietrza do palącego się koksu, spod stref z otwartymi już klapami wlotu powietrza do nich, pozostaje w miarę stały dzięki odpowiednio dobranym małym przekrojom otworów wlotowych tych klap, które przy stałym ciśnieniu w skrzyni podmuchowej od pewnego stopnia otwarcia klap mogą powodować zmianę ilości przepływającego przez nie powietrza tylko przy zmieniającym się oporze zalegającej na ruszcie warstwy palącego się koksu oraz żużla pozostającego po jego spalaniu się.

Poza długością rusztu na której spala się węgiel (tym krótszą w kierunku do tyłu rusztu, im niższe jest obciążenie kotła) klapy wlotu powietrza do stref podmuchowych pozostają zamknięte i wlot powietrza do tych stref jest całkowicie odcięty. W jaki sposób to się dzieje informuje opis Rys. 159. Do strefy, znajdującej się za ostatnią z otwartym dopływem powietrza do niej, powietrze może dopływać tylko w małych ilościach przez uszczelnienie pokładu rusztowego między tymi strefami.

Przy częściowych obciążeniach kotła strefa ta pełni funkcję strefy tylnej, pozbawionej klap wlotu powietrza do niej. Dopływ powietrza do tylnej strefy przy maksymalnym obciążeniu kotła nie jest potrzebny zarówno w palenisku warstwowym, jak i narzutowym. W palenisku warstwowym ruszt nad nią pokrywa wtedy dopalający się żużel, a w palenisku narzutowym nawracany do paleniska lotny koksik z dolatującymi tam największymi ziarnami węgla, z których dodatkowo przy spalaniu węgla o dużej zawartości popiołu najwięcej jest skały płonnej.

Klap wlotu powietrza pozbawiona jest także pierwsza od przodu strefa podmuchowa, ponieważ zarówno w palenisku warstwowym, jak i narzutowym, w przedniej części komory paleniskowej potrzeba wyłącznie powietrza wtórnego, jako służącego do spalania nad rusztem odgazowujących tam z węgla części lotnych. Na samym ruszcie w palenisku narzutowym zalega nad nią dopalający się żużel (w związku z ruchem pokładu rusztowego do przodu). W palenisku warstwowym przepływ powietrza spod niej byłby bardzo szkodliwy, ponieważ powiększałby bardzo dużą intensywność spalania z przodu komory paleniskowej odgazowujących z węgla części lotnych o spalanie na ruszcie już od samego jego przodu koksu pozostającego z tego procesu.

Pozbawione klap wlotu powietrza strefy przednia i tylna rusztu pełnią przy tym rolę buforowych, zapobiegając wylotowi powietrza podmuchowego doprowadzanego pod ruszt poza strefę spalania na nim węgla.

Opis konstrukcji rusztu w obrębie spalania na nim węgla i sam proces spalania przedstawione są oczywiście poglądowo. Przede wszystkim do przeciwstawienia go opisywanym w dalszej kolejności pomysłom w jaki sposób można w kotle rusztowym energetyki przemysłowej i ciepłownictwa maksymalnie zwiększyć marnotrawstwo węgla przy przetwarzaniu go na energię cieplną pary i wody. Także do zwiększania efektu cieplarnianego nieuzasadnioną technicznie emisją dwutlenku węgla do atmosfery oraz do zniechęcania do korzystania z węgla na rzecz gazu ziemnego, w oczekiwaniu na takowy z (g)łupków.

Załącznik I (-) Jerzy 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. Ministerstwo Gospodarki Plac Trzech Krzyży 5; 00-950 Warszawa 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. Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Sląskiej ul. Konarskiego 22; 44-100 Gliwice 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 Wrocławskiej.
	Każdego kto może uzupełnić treść informacji dla KPRM, lub ma uwagi do niej uprasza się o podzielenie się nimi, z gwarancją załączenia ich do kolejnej, dla zapoznania z nimi wszystkich otrzymujących ją do wiadomości.

W drugiej połowie lat 80-tych u. w. w Centralnym Biurze Konstrukcji Kotłów kierowanym przez agenta SB zabrano się za konstruowanie rusztu bez stref podmuchowych, z uznaniem tego za rozwiązanie lepsze między innymi przez mgr inż. Karola Machurę i mgr inż. Józefa Wasylowa; za dowód ignorancji podejmujących się tego powinna już jednak wystarczyć znajomość przez kogo.

3

---