Motto: „Towarzyszu” Kopydłowski młodzi inżynierowie skonstruują lepsze kotły niż Wy” - powiedział towarzysz Łokieć z Komitetu Wojewódzkiego PZPR w Katowicach. |
Tarnowskie Góry, 2010.05.30
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 109
Powody pozostawienia polskich kotłów rusztowych w stanie zacofania technicznego
z okresu pierwszych lat istnienia Peerelu.
O tym co przede wszystkim złożyło się
na całkowity brak w Polsce nowoczesnych kotłów rusztowych.
II. Drugim powodem było występowanie przez Centralne Biuro Konstrukcji Kotłów do Urzędu Patentowego o udzielanie patentów na tworzone przez inż. J. Kopydłowskiego konstrukcje kotłów i ich urządzenia, po którym to wystąpieniu biuro reagowało następnie niestosowaniem lub zaprzestawaniem stosowania danego rozwiązania w swojej dokumentacji.
3. Okoliczności i skutki niezastosowania w dokumentacji CBKK wynalazków nr 93374 i 95639 na urządzenia narzutu węgla na ruszt oraz nieskorzystania przez to biuro z innych rozwiązań inż. J. Kopydłowskiego już nieopatentowanych - część druga.
Ustęp czwarty.
Jeden z wynalazków inż. J. Kopydłowskiego, którego świadomości nawet nie miano w CBKK na czas zajmowania się tam konstruowaniem kotłów z paleniskiem narzutowym, był przedmiotem zgłoszonego 10 października 1974 r. projektu wynalazczego nr 32/74. Dotyczył on doprowadzenia powietrza wtórnego do paleniska narzutowego w sposób całkowicie odmienny od rozwiązania stosowanego w tym czasie w kotłach amerykańskich i powielanego bezkrytycznie w dokumentacjach CBKK.
Procesem spalania, którym w kotle z paleniskiem narzutowym sterować się nie da, a jedynie trzeba stworzyć odpowiednie warunki dla jego przebiegu, jest wynikający z natychmiastowego odgazowywania z węgla wrzuconego do przestrzeni komory paleniskowej części lotnych, wskutek jego podgrzania już do stosunkowo niewysokiej temperatury, co w przypadku drobnych jego ziaren następuje bardzo szybko. W związku z tym już od wylotu węgla z narzutników pojawia się taki gaz, jak w kotle gazowym, w którym powietrze do spalania jest doprowadzane przez palniki razem z gazem. Udział części lotnych w polskich węglach płomiennych wynosi około 40 procent. Ile ich odgazuje prawie natychmiast, to zależy od rozdrobnienia węgla, które w „węglu do celów energetycznych” jest akurat bardzo duże.
Efektem spalania części lotnych jest panująca w przedniej części komory paleniskowej bardzo wysoka temperatura, bo rzędu 1500 0C. Powoduje ona, że węgiel stały (przyjmujący postać koksu) także szybko osiąga temperaturę powyżej 700 0C, przy której utlenia się na tlenek węgla, będący również gazem palnym. Udział koksu ulegającego takiemu nagrzaniu już w przedniej części komory paleniskowej jest szczególnie duży przy spalaniu węgla niespiekającego się, ponieważ w procesie koksowania ulega on rozdrobnieniu, a ziarna koksu także nagrzewają się tym szybciej im są mniejsze.
Dostatecznej ilości tlenu do spalenia odgazowanych części lotnych oraz do utlenienia koksu na tlenek węgla, a następnie do jego spalenia, w przedniej części komory paleniskowej może zapewnić tylko odpowiednio doprowadzone tam powietrze wtórne.
Optymalne doprowadzenie powietrza wtórnego do paleniska narzutowego zapewniło jednak dopiero rozwiązanie konstrukcyjne będące przedmiotem projektu wynalazczego nr 32/74, zgłoszonego w CBKK 10 października 1974 r.
Tego, że powietrze wtórne dostarcza tlenu do procesu spalania zachodzącego w przestrzeni nad rusztem nikt jeszcze nie negował. Cały natomiast problem leżał w ocenie w którym miejscu komory paleniskowej ten proces głównie przebiega, skutkującej zarazem wyborem miejsca doprowadzenia do niej powietrza wtórnego. W ocenie konstruktorów amerykańskich była to akurat tylna część komory paleniskowej i w ślad za tym w konstrukcjach kotłów amerykańskich powietrze wtórne było wprowadzane głównie przez jej tylną ścianę.
Takie samo rozwiązanie doprowadzenia powietrza wtórnego zastosowano w późniejszych kotłach radzieckich, a następnie w pierwszych dokumentacjach CBKK kotłów według wynalazków inż. J. Kopydłowskiego i dalej w kotłach typoszeregów ORp i WRp. Tak samo z tyłu komory paleniskowej umieścił dysze powietrza wtórnego nawet inż. J. Kopydłowski w wykonanej przez siebie w 1971 r. dokumentacji nigdy nie wyprodukowanego prototypu „kotła Kopydłowskiego” według późniejszego wynalazku nr 77300.
W sprawie oceny rozwiązań instalacji powietrza wtórnego stosowanych od 1966 r. w kotłach według dokumentacji CBKK nie znajdzie się jednak niczego w wielu sprawozdaniach z badań tych kotłów począwszy od badania w latach 1969 ÷1973 kotła typu OR6,5-030, a kończąc na badaniach kotłów typoszeregów ORp i WRp. Także w wykonaniu innych instytucji krajowych zajmujących się nimi łącznie przez prawie ćwierć wieku, bo do początku lat 90-tych u. w. Nie zajmowano się nią także badając sprowadzone do kraju kotły amerykańskie.
Instalacji tej w ogóle pozbawiony był kocioł typu OR2,5-010 pracujący w kotłowni CBKK w drugiej połowie sezonu grzewczego 1972/1973. Inż. J. Kopydłowskiemu pozwolono jednak wtedy na osobiste zajmowanie się tym kotłem, będącym wykonanym według jednego z jego wynalazków.
Efektem tych obserwacji i nie tylko było rozwiązanie z późniejszego projektu wynalazczy nr 32/74, do którego dochodził on przez trzy lata. Natomiast na pierwsze praktyczne jego zastosowanie trzeba było czekać jeszcze osiem lat, bo do uruchomienia w 1982 r. kotła typu PLM2,5-2, zmodernizowanego z zastosowaniem polskiego paleniska narzutowego w zakładach „ZAMET” w Tarnowskich Górach.
W związku z tym wynalazkiem nie zaszkodzi wiedzieć, że na czas zajmowania się przez CBKK konstruowaniem kotłów z paleniskiem narzutowym w konstrukcjach kotłów amerykańskich ściany komory paleniskowej w obrębie okien wylotu węgla z narzutników nie były pokrywane rurami (ekranowane). Były one wykonywane z betonu ogniotrwałego (wcześniej z takiej cegły - nazywanej w Polsce szamotową). Warstwa tego betonu słabo jednak schładza się na swojej grubości, ze względu na duży współczynnik przewodzenia przez niego ciepła. Z tego też powodu w kotłach amerykańskich ściana z betonu ogniotrwałego mocowana była od dołu (Rys. 102a) do konstrukcji z profili stalowych połączonych ze sobą w szczelny kanał biegnący wzdłuż przedniej ściany komory paleniskowej. Do kanału tego doprowadzane było powietrze, które ogrzewając się schładzało jednocześnie tą stalową konstrukcję wsporczą do bezpiecznej dla niej temperatury, z wylotem powietrza z kanału do paleniska przez rząd dysz, które jednocześnie chłodziło sam materiał ceramiczny ściany.
Takiego chłodzenia pozbawiona była jednak stalowa konstrukcja znajdująca się na wysokości okien wylotu węgla, ponieważ dopiero nad nimi znajdowała się dolna komora rur ekranu przedniego, zapewniająca dobre chłodzenie betonu w jej obrębie.
Pierwszym rozwiązaniem inż. J. Kopydłowskiego (z 1971 r.) było zastosowanie płaskiej skrzyni powietrznej obejmującej od zewnątrz całą powierzchnię ściany komory paleniskowej w obrębie okien wylotu węgla. Miała ona służyć zarówno do chłodzenia całego betonu pokrywającego ścianę w tym miejscu, jak i spełniać rolę konstrukcji nośnej kotła w tym obrębie, do mocowania między innymi do niej narzutników węgla. To rozwiązanie przedstawia Rys. 102b.
Beton miała schładzać część powietrza wtórnego pobierana kanałem wprost z wentylatora i wprowadzana od góry skrzyni, z jego przepływem przez nią w dół do poziomego fragmentu tej skrzyni. Po podgrzaniu się schładzaniem ściany skrzyni od strony paleniska, miało ono dopływać do obudowy korpusów narzutników, jako zastosowanych wtedy jeszcze w rozwiązaniu CBKK.
Wiedząc już następnie jaką rolę w palenisku narzutowym ma do spełnienia powietrze wtórne, do skrzyni doprowadził całą jego ilość, uzupełniając samą skrzynię o zespoły płaskich poziomych dysz umieszczonych tuż nad oknami wylotu węgla z narzutników węgla i lokując przez to wylot tego powietrza do paleniska w sposób jak powietrza w palniku gazowym lub olejowym, czy też drugiego powietrza w palnikach kotłów pyłowych.
Do chłodzenia ściany poniżej tych dysz został zachowany przepływ części powietrza wtórnego w dół skrzyni, jak w pierwotnym rozwiązaniu, jednak już nie do korpusu narzutników, lecz bezpośrednio do komory paleniskowej, czyli jak w rozwiązaniu amerykańskim przedstawionym na Rys. 102a. Wyprowadzone ze ściany skrzyni krótkie odcinki rur zakończonych dyszą wylotową posłużyły przy tym do mocowania na nich betonu u samego dołu ściany.
Istotną cechą całego rozwiązania jest przy tym to, że zarówno zespoły płaskich dysz, jak i rzędy dysz dolnych znajdują się wyłącznie na szerokości okien wylotu węgla z narzutników, w którym to obrębie następuje odgazowywanie z węgla jego części lotnych oraz utlenianie drobnych ziaren powstającego koksu, nazywanego w kotłach rusztowych „lotnym koksikiem”.
Zespoły płaskich dysz spełniają także dodatkowe zadanie, jakim jest kierowanie owego lotnego koksiku silnym strumieniem wypływającego z nich powietrza w stronę tylnej ściany komory paleniskowej, co zarówno wydłuża czas jego przebywania w strefie płomienia do spalania się, jak i zmniejsza jego ilość unoszoną z paleniska ze spalinai. Bez działania strumienia tego powietrza, lotny koksik już od wylotu z narzutników przyjmowałby kierunek przepływu w kierunku do góry komory paleniskowej, taki sam jak spaliny.
Sposób doprowadzenia powietrza wtórnego w rozwiązaniu według projektu wynalazczego nr 32/74 przede wszystkim pozwolił na pracę kotła z paleniskiem narzutowym w całym zakresie zmiany jego obciążenia z bardzo niskim nadmiarem powietrza w spalinach - bez dymienia kotła i ze szczątkową zawartością tlenku węgla w spalinach odprowadzanych do atmosfery.
Potwierdziły to wszystkie badania cieplne kotłów modernizowanych z zastosowaniem polskiego paleniska narzutowego, jak również wieloletnia eksploatacja takich kotłów. Oczywiście pod warunkiem, że zostały zmodernizowane zgodnie z oryginalną dokumentacją i są prawidłowo eksploatowane.
Do złego rozwiązania instalacji powietrza wtórnego w kotłach typoszeregów ORp i WRp przyznano się dopiero po prawie dziesięciu latach od zaprzestania zajmowania się w CBKK konstruowaniem tych kotłów.
Dokonali tego mgr inż. Karol Machura i mgr inż. Józef Wasylów jako przedstawiciele CBKK w swoim referacie na naukową konferencję we wrześniu 1988 r. w Świdnicy, takim jego zdaniem: „Osobne problemy na przyszłość stwarza rozwiązanie instalacji powietrza wtórnego i nawrotu lotnego koksiku”. Tej „przyszłości” w działaniu CBKK już jednak nie było. Po następnych dwudziestu latach mamy jedynie stwierdzenia ich obu dotyczące paleniska narzutowego w załączniku do części 51 opowieści, które inż. J. Kopydłowski pozostawia do własnej oceny PT otrzymujących opowieść.
W rozwiązaniu wg projektu wynalazczego nr 32/74 dodatkowo bardzo trwałe okazało się wykonanie ściany przedniej komory paleniskowej w obrębie okien wylotu węgla z narzutników. W różnicach w rozwiązaniach tej ściany według tego projektu oraz w rozwiązaniu konstrukcyjnym CBKK można zorientować się już z porównania Rys. 102c i Rys. 102d.
Szczegółowiej informują o nich Rys. 25 ÷ 29 załączone do części 44 opowieści oraz jej treść. Nawet w rozwiązaniu bez pokrycia tej ściany rurami, a więc w przypadku wszystkich kotłów zmodernizowanych z zastosowaniem w nich polskiego paleniska narzutowego, grubość jej ceramicznej wykładziny wynosi 250 mm. Sama warstwa ciężkiego betonu ogniotrwałego ma przy tym grubość tylko 110 mm, z umieszczoną za nią 140 mm warstwą lekkiego betonu izolacyjnego.
W kotle WRp46 (Rys. 102d) warstwa betonu ogniotrwałego miała oryginalnie grubość 500 mm (pół metra). Natomiast w kotłach OR10-120 i OR16-120 typoszeregu ORp według dokumentacji z 1979 r. grubość tego betonu wynosiła aż 700 mm. Tak grubej, a więc zarazem bardzo ciężkiej, warstwy betonu nie było przy tym nawet do czego skutecznie zamocować, co wynika z samego Rys.102d oraz z rysunków w części 44.
O znikomej trwałości takiej ściany w uruchamianym w latach 1983÷1986 pierwszym kotle typu WRp46 w Wałbrzychu informuje treść części 44. Oto ostanie jej zdanie: „I tak to, co nie przypominało już obmurza, dotrwało do sezonu remontowego. WPEC Wałbrzych na dzień dzisiejszy (czytaj: przed sezonem grzewczym 1986/1987) nie zna nowych rozwiązań obmurza kotła.” Była to relacja użytkownika tego kotła.
Załącznik: Rys. 102. (-) 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. 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
|
|
Powtarzając to co uprzednio usłyszał od agenta SB; inż. J. Kopydłowski miał wtedy 41 lat.
Pod naciskiem ówczesnego Zjednoczenia Przemysłu Budowy Maszyn Ciężkich „ZEMAK”, lub dla uniknięcia odwoływania się w tej sprawie przez inż. J. Kopydłowskiego.
Co było tego powodem to wyjaśnia treść części 77 opowieści.
Projekt ten składał się na dokumentację kotła parowego typu OR16-110 wykonaną przez inż. J. Kopydłowskiego poza działalnością służbową w związku z niedopuszczeniem przez agenta SB do poprawienia dokumentacji na kotły typu OR16-102 - patrz części 63÷95.
Jak bezmyślnie do roli instalacji powietrza wtórnego jeszcze w 1986 r. podchodził naukowiec z Politechniki Wrocławskiej, to można przeczytać w części 17 opowieści.
Wcześniej zapoznał się dodatkowo z technologią produkcji koksu i gazu czadnicowego.
Technikę pokrywanie tej ścian rurami wprowadził dopiero inż. J. Kopydłowski, jako następnie zignorowaną przez ówcześnie młodego inżyniera w osobie mgr inż. Józefa Wasylowa w kotłach typoszeregów ORp i WRp.
Do skutecznego schładzania betonu dużych sklepień polskich kotłów z paleniskiem warstwowym służą zatopione w nim rury części ciśnieniowej kotła.
Uzasadnienie tego rozwiązania znajduje się w części 17 opowieści, z uzupełnieniem treścią części 93.
3