Tarnowskie Góry, 2011-01-01
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 139
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 trzydziesta
Od pół wieku działaniem inż. J. Kopydłowskiego - z inicjatywy ówczesnego Państwowego Inspektoratu Gospodarki Paliwowo-Energetycznej - wiadomo o skutkach spalania węgla w kotłach rusztowych z nadmierną ilością powietrza.
Od ćwierć wieku istnieją rozwiązania konstrukcyjne inż. J. Kopydłowskiego pozwalające na spalanie w nich węgla z bardzo niskim nadmiarem powietrza.
Od powołania w 1997 r. Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki trwa wyjątkowy urodzaj na rozwiązania konstrukcyjne i pomysły zwiększające skutki niewłaściwego spalania węgla w kotłach rusztowych.
Ustęp siedemdziesiąty trzeci: Ignoranckie podejście do nadmiernej ilości powietrza doprowadzanego do paleniska rusztowego w dziesiątą rocznicę powołania Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki znalazło swoje potwierdzenie dzięki samego IMiUE Politechniki Śląskiej.
Znajduje się ono w treści referatów na konferencję naukowo-techniczną zorganizowaną w Szczyrku w październiku 2007 r. Jednym z referatów na nią jest dotyczący zmniejszenia emisji tlenków azotu NOx i tlenków siarki SOx. Dodatkowo w kotłach pyłowych.
Jest tam jednak także wzmianka o takim sposobie w szwedzkim parowym kotle rusztowym z paleniskiem narzutowym o mocy cieplnej 74,8 MW, spalającym węgiel o wartości opałowej 27,7 MJ/kg (czyli z dawną 6600 kcal/kg), co do przenoszenia na warunki polskie jest już dostatecznie humorystyczne - wobec spalania w polskich kotłach rusztowych głównie odpadów kopalnianych, mogących mieć wartość opałową dwa razy mniejszą.
Z referatu (ze str. 21) można dowiedzieć się, że kocioł wyposażony był w system rotacyjnego powietrza wtórnego ROFA, instalację ROTAMIX doprowadzenia wapnia do spalin oraz że powietrze podmuchowe „mieszane z około 25 % nawracanych (czytaj: recyrkulujących) spalin rozdzielane jest strefowo pod ruszt.”
W efekcie tego wszystkiego, poza zmniejszeniem tlenków azotu NOx i tlenków siarki SOx, „ ... zyskiem dla użytkownika kotła było obniżenie udziału tlenu w spalinach z poziomu 5,5 % do wartości 2,3 % mierzonego za elektrofiltrem. Spowodowało to wzrost sprawności o ponad 1 punkt % bez wzrostu poziomu CO. Zawartość węgla (czytaj: części palnych) w popiele lotnym została zredukowana z 26 % do 15 %. Zawartość węgla (czytaj: części palnych) w żużlu nie uległa zmianie.”
Z podsumowania treści referatu (na str. 23) można dowiedzieć się, że „rotacyjny przepływ spalin intensyfikuje proces mieszania w komorze spalania kotła przez co niezależnie od wydajności kotła: ...pozwala na zmniejszenie nadmiaru powietrza oraz poprzez realizację spalania bardziej całkowitego i zupełnego zwiększa sprawność spalania oraz kotła.” O tym czemu ma służyć recyrkulacja spalin doprowadzanych pod ruszt w całej treści referatu nie ma ani słowa.
Zawartości w spalinach O2 = 5,5 % i O2 = 2,3 % odpowiadają odpowiednio współczynniki nadmiaru powietrza λ = 1,35 i λ = 1,12. W przypadku gdyby to obniżenie współczynnika nadmiaru powietrza powstało nawet w wyniku samego zawracania (recyrkulacji) spalin wylotowych pod ruszt (czemu przeczy już treść referatu), to zmniejszyłoby ono wartość współczynnika nadmiaru powietrza o 0,23.
Przy wziętym za przykład współczynniku nadmiaru powietrza λ=4 (Załącznik I w części 138), 25 % nawracanych spalin odpowiada ilościowo całemu teoretycznemu zapotrzebowaniu powietrza do spalania jako λ=1,0 - mającemu dać w efekcie obniżenie współczynnika nadmiaru powietrza o 0,23, a więc z pozostawieniem jego wartości na wylocie z kotła λ = 4,0 - 0,23 = 3,77 - czyli praktycznie prawie takiej samej.
Ustęp siedemdziesiąty czwarty: W sprawie zmniejszania współczynnika nadmiaru powietrza nawracaniem (recyrkulacją) spalin wylotowych pod ruszt wyjątkowo absurdalną jest treść drugiego referatu na tą konferencję.
Oto ona w całości (ze str. 272÷273):
„Recyrkulacja spalin pod ruszt. Spaliny zawierają dwutlenek węgla oraz parę wodną. Jeśli zostaną skierowane pod ruszt, to mieszanina pary wodnej i tlenku (czytaj: dwutlenku) węgla zawarta w recyrkulowanych spalinach wywołuje reakcje zgazowania w złożu paliwa w kierunku powstawania tlenku węgla i wodoru według reakcji: CO2 + C →2CO; H2O + C→CO+H2.
Ponieważ jednym z etapów spalania jest powstawanie wolnego wodoru, część siarki w paliwie jest uwalniana w postaci siarkowodoru, który jest łatwo wiązany przez tlenki metali alkalicznych zawarte w żużlu w kierunku siarczków. Siarczki te w obecności tlenu nadmiarowego ulegają utlenieniu do dwutlenku siarki, ale częściowo do siarczynów i siarczanów. Tym samym uzyskujemy efekt obniżenia emisji dwutlenku siarki z paleniska o około 10 % w stosunku do siarki całkowitej w paliwie.
Warunkiem redukcji węgla przy pomocy dwutlenku węgla jest relatywnie dużo dopalającego się (żarzącego )się koksu poza obszarem spalania węglowodorów.
Dlatego węgle o wysokiej zawartości części lotnych nie wymagają stosowania recyrkulacji (czytaj: spalin pod ruszt).”
Zaczynając od tyłu, to trzeba wiedzieć, że wszystkie wydobywane w Polsce węgle mają wysoką zawartość części lotnych.
Z treści wyżej można dowiedzieć się oprócz tego, że spaliny wylotowe nawracane (recyrkulujące) pod ruszt nie są potrzebne do żadnego tam zmniejszania nadmiaru powietrza w spalinach, lecz po to aby w reakcji z koksem dokonać redukcji zawartego w tych spalinach dwutlenku węgla i pary wodnej na tlenek węgla i wolny wodór. W kotle normalnie to mamy do czynienia ze spalaniem węgla. W przypadku koksu pozostałego z odgazowania z węgla części lotnych jest to więc akurat odwrotnie - nie redukcja, lecz utlenianie go na tlenek węgla, z następnym jego dalszym utlenianiem na dwutlenek węgla. Do jednego i drugiego procesu także normalnie służy tlen doprowadzany w powietrzu podmuchowym.
Można się z niej także dowiedzieć, że dzięki wydzieleniu się z wody wodoru część siarki w paliwie jest uwalniana w postaci siarkowodoru, który jest łatwo wiązany przez tlenki metali alkalicznych zawarte w żużlu z powstawaniem siarczków, utleniających się następnie w obecności tlenu do dwutlenku siarki. Czyli do powstania substancji szkodliwej dla środowiska naturalnego, której usuwaniu ze spalin ma służyć system rotacyjnego powietrza wtórnego ROFA i instalacja ROTAMIX doprowadzenia wapnia do spalin opisana w Ustępie 73.
Autor referatu nie wyjaśnia do czego według niego potrzebny jest sam tlenek węgla jako produkt redukcji dwutlenku węgla i pary wodnej zawartych w nawracanych spalinach - za pomocą koksu będącego produktem odgazowania wyłącznie węgli ubogich w części lotne - bo w przypadku polskich węgli, to według niego nie potrzeba redukować zarówno pary wodnej, jak i dwutlenku węgla zawartego w recyrkulujących spalinach. Pozostaje jeszcze sprawa niemożliwości zachodzenia w palenisku rusztowym reakcji podanych w referacie, a już szczególnie w „dopalającym się koksie”. Nad tym wszystkim w ogóle nie zastanowił się recenzent tego referatu.
Normalnie to dwutlenek węgla powstający ze spalania nie tylko koksu, lecz także części lotnych w które bogate są polskie węgle, rozkłada się z powrotem na tlenek węgla w wysokiej temperaturze panującej w przestrzeni komory paleniskowej przy miejscowym braku tam tlenu. Jest to jednak zjawisko wyjątkowo niepożądane, podobnie jak obecność tlenków siarki w spalinach mających być wytwarzanych dzięki recyrkulacji spalin. Wytwarzanie tlenku węgla dzięki nawracaniu spalin pod ruszt wyjątkowo pasuje do pomysłu prof. dr hab. Andrzeja Szlęka nawracania pod ruszt tlenku węgla z przestrzeni komory paleniskowej nad rusztem. Tylko, że to razem aż o dwa grzyby za dużo w barszczu.
Ustęp siedemdziesiąty piaty: Uzupełnieniem dowodów na ignorancję panującą w sprawie spalania z nadmierną ilością powietrza podmuchowego może być także referat na wcześniejszą konferencję naukowo-techniczną, jaka odbyła się w 1997 r.
Można z niego nawet dowiedzieć się informacji, których próżno by oczekiwać w tej sprawie przykładowo od naukowców z IMiUE, a mianowicie:
„Największą stratą cieplną jest zawsze strata wylotowa (czytaj: nie zawsze, ale nie o to chodzi) i wynosi ona najczęściej 18÷20 % (czytaj: nie jest to także prawdą, ale też nie o to chodzi). Jej wartość wzrasta wraz ze wzrostem nadmiaru powietrza oraz temperatury gazów odlotowych. Regulując dopływ powietrza do komory spalania można uzyskać zmniejszenie straty wylotowej.
Teoretycznie do uzyskania pełnego spalania paliwa do kotła powinna zostać doprowadzona tylko taka ilość powietrza, która zawiera tlen w ilości wynikającej z równania chemicznego procesu spalania. W praktyce jednak do kotła dostarcza się powietrze z pewnym nadmiarem … .
Utrzymanie współczynnika nadmiaru powietrza na optymalnym poziomie wymaga zastosowania urządzenia kontrolującego proces spalania. Ciepłownicy (czytaj: użytkownicy kotłów), którzy nie dysponują tego rodzaju urządzeniami, aby uniknąć wzrostu straty niezupełnego spalania oraz emisji trującego tlenku węgla do atmosfery muszą utrzymywać współczynnik nadmiaru powietrza na wysokim poziomie (czytaj: muszą spalać węgiel z dużym współczynnikiem nadmiaru powietrza), co z kolei jest przyczyną powstawania znacznej straty wylotowej oraz emisji nadmiernych ilości tlenków azotu. Jednym z najczęściej stosowanych urządzeń umożliwiających kontrolę procesu spalania jest analizator zawartości tlenu w spalinach”.
Dalej już jednak było stwierdzenie całkowicie ignoranckie, w brzmieniu:
„Analizator … może przez wyjście prądowe sterować układem automatycznej regulacji lub posłużyć jako wskaźnik do ręcznego ustawienia wielkości napływu powietrza do komory spalania (czytaj: do paleniska kotła rusztowego).”
Dlaczego ignoranckie, ano bo na załączonym do referatu Rys. 2 analizator zawartości tlenu w spalinach ma swoje wyjście prądowe podłączone do regulatora, a z niego wychodzi impuls do wentylatora podmuchowego. W palenisku z rusztem łuskowym regulowany ma być jednak nie wentylator, lecz dopływ powietrza do stref podmuchowych rusztu, niezależnie od tego czy automatycznie, czy ręcznie. Natomiast analizator zawartości tlenu w spalinach ma służyć do sprawdzania czy ta regulacja jest prawidłowa. Sam wentylator podmuchowy ma zapewniać odpowiednią stałą wartość ciśnienia w skrzyni podmuchowej, będącej źródłem powietrza regulowanego klapami na wlocie do lejów stref podmuchowych.
Do tego potrzeba jednak przede wszystkim unikatowej w skali światowej konstrukcji samego rusztu autorstwa inż. J. Kopydłowskiego. W innym przypadku pozostają takie światowe pomysły, jak z owym nawracaniem (recyrkulacją) spalin wylotowych pod ruszt, z wypowiadaniem się w sprawie do czego miałaby ona służyć przez niemających żadnego pojęcia o co chodzi.
(-) 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. … .”
|
IX Konferencja Naukowo-Techniczna 2007; Ochrona Środowiska w eksploatacji kotłów rusztowych; Gliwice, Szczyrk, 2007.
Włodzimierz Błasiak: Redukcja tlenków azotu oraz siarki w kotłach rusztowych za pomocą systemu ROFA oraz ROTAMIX, str. 9-25.
Mgr inż. Zbigniew Zobek (starszy projektant Biura Projektowego fabryki „SEFAKO”): Technologia spalania węgla i współspalania biomasy w kotłach SEFAKO (str. 267-274).
W osobie prof. dr hab. inż. Marka Pronobisa, jako Kierownika Zakładu Kotłów i Wytwornic Pary IMiUE Politechniki Śląskiej.
Ewa Zalewska, Piotr Rosiński: Cyrkonowe analizatory tlenu (str. 177-192); mgr inż. Ewa Zalewska była ówcześnie głównym specjalistą, a mgr inż. Piotr Rosiński specjalistą ds mechaniki precyzyjnej w firmie TTM Elektronika w Warszawie.
3