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, 2011.09.25 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.

Część 176

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 czwarta.

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 szósty. Przypadek naukowca z Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej jest tylko jednym z wielu na pozostawianie w nieświadomości użytkowników kotłów rusztowych w sprawie osiąganych przez nie niskich sprawności.

Sprawność cieplna kotła to procentowy udział energii chemicznej węgla dostarczonej do kotła rusztowego, wykorzystanej w nim do przetworzenia na energię cieplną w postaci pary lub podgrzanej wody. Wartość energii cieplnej w GJ/h, odpowiadająca energii chemicznej węgla doprowadzonego do paleniska, to iloczyn ilości węgla i średniej jego wartości opałowej. W profesjonalny sposób można dojść do niej tylko ważąc ten węgiel oraz pobierając z niego dobrze uśrednioną próbkę, do jej spalenia w laboratorium do określenia wartości opałowej spalanego węgla.

Wartość będąca ilorazem energii cieplnej w parze lub w wodzie w GJ/h i tej energii cieplnej w GJ/h, jako odpowiadającej energii chemicznej spalanego węgla, to udział energii wykorzystanej, wyrażany procentowo jako sprawność cieplna kotła. W terminologii kotłowej nosi ona nazwę obliczonej bezpośrednio.

Naukowiec w swoim referacie na Forum w 2008 r. także pisał o jej „wyznaczaniu w sposób bezpośredni”, informując zarazem, że „jest ona obarczona niepewnością związaną z wyznaczeniem gęstości nasypowej węgla oraz jego wartości opałowej.” Dla kogoś, kto miał pisać książkę o kotłach i zarazem będącego jedynym polskim specjalistą od obliczeń cieplnych kotłów, samo to stwierdzenie stanowi już, że obie wartości do określenia ilości energii cieplnej odpowiadającej energii chemicznej spalanego węgla (jego ilość i wartość opałową) naukowiec ów wziął z przysłowiowego kapelusza.

W drugim jego przykładzie rzekomych efektów uzyskanych z zastosowania dodatkowego wentylatora według zgłoszenia patentowego 383941, tak określona sprawność cieplna kotła WR25 w stanie dotychczasowym miała wynosić η =89 %. Miała jej przy tym odpowiadać zawartość tlenu w spalinach O₂ =16,9 %, której odpowiada λ = 5,12, przy temperaturze spalin 118 ⁰C. Natomiast „wadą przeprowadzenia pomiarów … było niskie obciążenie kotła.” Odpowiadało ono obciążeniu kotła typu WR25, przy którym jako profesjonalnie badany osiągnął sprawność η =68,8 %, czyli o 20 punktów sprawnościowych niższą (poz. 10, załącznika IV do części 175).

W treści zachęcającej do korzystania z „oferty licencyjnej” (załącznik I do części 175) został dodatkowo podany wzór na obliczenie straty wylotowej: Stk = 0,0319 x λ x dT. Wstawiając podane wyżej wartości z referatu otrzymuje się na nią wynik: Stk = 0,0319 x 5,12 x (118 - 20) = 16 %. Sama wartość tej straty dowodzi już jak ignoranckie było podejście naukowca do „obliczenia” przez niego tej sprawności w sposób bezpośredni. Z powodu samej tej straty owa sprawność musiałaby już zmaleć do η =84 %.

Jest to jednak taka sama wartość straty wylotowej Sw = 16 %, jak w kotle WR25 ze sprawnością η =68,8 %, co stanowi, że w swoim drugim przykładzie tylko z poziomu takiej sprawności naukowiec mógłby oceniać efekty zastosowania dodatkowego wentylatora. Według tego co pisze w referacie, dzięki jego zastosowaniu sprawność kotła miała wzrosnąć o 4 %, czyli z wartości η =89 % do wartości η =92,6 %. Miało się to stać dzięki obniżeniu zawartości tlenu w spalinach o 9 %, czyli z O₂ =16,9 % do O₂ =15,4 %, co daje obniżenie współczynnika nadmiaru powietrza w spalinach z λ = 5,12 do λ = 3,75, kiedy badany profesjonalnie kocioł WR25 przy λ = 1,68, a więc ponad połowę mniejszym, osiągnął sprawność η =78,8 %. Dodatkowo przy obciążeniu zbliżonym do maksymalnego (poz. 4, załącznika IV do części 175), z maksymalną osiągniętą sprawnością wynoszącą η =81,2 %, przy λ =2,30.

Podawany rzekomy efekt zastosowania dodatkowego wentylatora według zgłoszenia 383941 nie byłby tak kompromitujący szkolnictwo politechniczne, gdyby nie fakt, że początkowe twierdzenie o obniżaniu dzięki niemu straty wylotowej kotła, w „ofercie licencyjnej” zostało zamienione na sposób na nadmierną stratę w żużlu, powodowaną „spalaniem węgla o parametrach odbiegających od optymalnych w zakresie: „wilgotność, jednorodność, ziarnistość, wartość opałowa, spiekalność”. Także na sposób na „niedoskonałość stanu technicznego kotła, pracę kotła z wydajnością odbiegającą od optymalnej.”

Według Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej (zał. I do części 175), w efekcie zastosowania dodatkowego wentylatora w rozwiązaniu według zgłoszenia 383941:

„Na podstawie analizy pracy około 100 pracujących urządzeń według licencji można bezpiecznie przyjąć, że redukcja zużycia opału w wyniku zastosowania rozwiązania wyniesie:

* dla kotłów pracujących ze średnioroczną sprawnością ok. 70% - redukcja o ponad 5%

* dla kotłów pracujących ze średnioroczną sprawnością ok. 80% - redukcja o ponad 3%

* dla kotłów pracujących ze średnioroczną sprawnością ok. 90% - redukcja o ponad 1%.”

To wobec faktu, że jak dotąd żaden polski kocioł rusztowy z paleniskiem warstwowym nie pracuje nawet ze średnią roczną sprawnością rzędu 70 %, a zużycie węgla w nich wymaga obniżenia nie o kilka, lecz o kilkadziesiąt procent.

Ustęp siódmy. Inż. J. Kopydłowski w ciągu ostatnich kilku lat był informowany w rozmowie telefonicznej przez użytkowników kotłów, że osiągają one sprawność 85 %. Aby nie stawiać ich w niezręcznej sytuacji, nigdy nie zapytał się skąd to wiedzą.

Tymczasem jaką sprawność osiąga ich kocioł (kotły), teoretycznie powinni dowiadywać się przynajmniej dwa razy w roku, w związku z nałożonym na nich przez Ministerstwo Środowiska wymogiem zlecania z taką częstotliwością badań okresowych zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery przez kotły rusztowe.

Zestawienie wartości z tych badań dla kotłów wodnych typu WR25 i typu WR10 w dwóch kotłowniach zawiera Tabela, będąca Załącznikami I i II. Są to największe polskie wodne kotły rusztowe, osiągające z różnych powodów takie same złe wyniki eksploatacyjne, a kotły typu WR25 były przedmiotem badań z zastosowaniem dodatkowego wentylatora w rozwiązaniu ze zgłoszenia 383941, z wynikami przedstawionymi przez naukowca z Instytutu Techniki Cieplnej w referacie na Forum w 2008 r.

W samych opracowaniach z badań okresowych użytkownik wartości sprawności kotła nie znajdzie, a powinien. Z pomnożenia jednak podawanej mocy cieplnej kotła podczas badań (Kol. II) przez 3,6 będzie wiedział jaka była moc cieplna kotła podczas badań w GJ/h (Kol. XIV). Z podzielenia podanej emisji CO₂ do atmosfery w kg/h (Kol. XXIII) przez ilość kg CO₂ przypadającego na GJ energii cieplnej dostarczonej w węglu (Kol. XXIV) dowie się także o wartości energii cieplnej dostarczonej w węglu w GJ/h. Aby dojść do sprawności cieplnej kotła (Kol. XV), wystarczy mu już tylko przez wartość tej energii podzielić moc cieplną kotła w GJ/h (Kol. XIV), z pomnożeniem razy 100 aby uzyskać wartość sprawności w procentach.

Przykładowo, w przypadku wyników z badań pod poz. 3:

emisja 8581 kg/h CO₂ podzielona przez jego wartość 28,24 kg przypadającą na GJ, daje moc cieplną dostarczoną w energii chemicznej węgla: 8581 : 28,24 = 303,9 GJ/h;

z podzielenia przez nią mocy cieplnej kotła 78,5 GJ/h i pomnożeniu przez 100, otrzymuje się wartość na sprawność cieplną kotła: (78,5 : 303,9) x 100 = 25,8 % - słownie dwadzieścia pięć i osiem dziesiątych procent.

Jest to wynik z badania okresowego kotła ciepłowni Dalkia; gdzie dodatkowe wentylatory w rozwiązaniu według zgłoszenia 383941 miano zastosować prawie we wszystkich jej kotłach należących wcześniej do Praterm.

Kolejne obliczone w ten sposób sprawności cieplne kotłów WR25 i WR10 tej ciepłowni Dalkia wynoszą: poz. 4 - 41,6 %; poz. 9 - 53,6%; poz. 10 - 42,3%, poz. 11- 44,9%; poz. 12 - 38,9%. Ich średnia sprawność wynosi η = 41,2 %.

Ta sama Tabela zawiera wyniki badań okresowych kotłowni FORTUM z takimi samymi kotłami typu WR25 i WR10, odnośnie których zachodzi całkowita pewność, że dodatkowego wentylatora w nich nie zastosowano. Kolejno obliczone w ten sam sposób sprawności tych kotłów wynoszą: poz. 1 - 84,2%; poz. 2 - 86,1%; poz. 5 - 84,3%; poz. 6 - 98,6%; poz. 7 - 95,4%; poz. 8 - 95,6%. Ich średnia sprawność wynosi η =90,7 %, będąc ponad dwukrotnie wyższą od sprawności kotłów kotłowni Dalkia.

Pozostanie oczywiście faktem, że sprawności kotłów obu tych kotłowni są nieprawdziwe, ale to już sprawa dla Ministerstwa Środowiska, na okoliczność jaki sens mają w ogólności badania zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery przez kotły rusztowe, dokonywane w dotychczasowy sposób.

Załączniki: I i II (-) Jerzy Kopydłowski

Otrzymujący do wiadomości są tacy sami jak w części 173.

Osiągnięcia takiej sprawności nie wykazały dotąd żadne profesjonalne badania cieplne polskich kotłów rusztowych z paleniskiem warstwowym.

2

---