Tarnowskie Góry, 2010-11-28 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 134

Powody pozostawienia polskich kotłów rusztowych w stanie zacofania technicznego

z okresu pierwszych lat istnienia Peerelu.

7. 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 dwudziesta piąta.

Po spowodowaniu niezrealizowania faktycznie w ogóle zadań kierunku 5 Programu Rządowego PR-8, innym skutkiem wydania BPPTiF „PROERG” polecenia niewykonywania prac dotyczących kotłów było uniemożliwienie zapobieżenia produkowania po dziś dzień przez ZUK-Stąporków rusztów będących wyjątkowymi bublami.

Powszechna nieświadomość skutków nieprawidłowego doprowadzenia powietrza do paleniska jest powodem ogromnego marnotrawstwa węgla oraz energii elektrycznej na napęd wentylatorów kotła, przekładającego się na nadmierną emisję dwutlenku węgla do atmosfery - nie znajdującą żadnego uzasadnienia względami technicznymi.

Ustęp sześćdziesiąty trzeci. Jednym z negatywnych skutków nieprawidłowego doprowadzenia powietrza pod ruszt jest bardzo wysoka strata wylotowa kotła.

a. O ilości ciepła unoszonego z kotła w spalinach odprowadzanych do atmosfery decyduje temperatura tych spalin oraz ich ilość. Same spaliny to gazowe produkty spalanego w kotle węgla, do czego potrzeba tlenu zawartego w powietrzu. Najmniejsza ilość tych spalin powstałaby przy wykorzystaniu w procesie spalania węgla całego tlenu zawartego w powietrzu doprowadzanym do paleniska, czyli przy doprowadzaniu powietrza tylko w ilości potrzebnej do spalenia węgla. Wtedy spaliny składałyby się wyłącznie z azotu pozostałego z doprowadzonego powietrza oraz z dwutlenku węgla i pary wodnej, jako produktów spalania węgla. Zawartość azotu i pary wodnej powiększałby w minimalnym stopniu azot uwolniony z węgla w procesie jego odgazowania oraz para wodna zawarta w powietrzu i powstała z wysuszenia węgla. Analiza składu takich spalin wykazywałaby brak w nich tlenu.

Z różnych powodów nie można jednak prowadzić procesu spalania węgla przy doprowadzaniu do paleniska ( nie tylko rusztowego) powietrza w ilości odpowiadającej zapotrzebowaniu tlenu. Do uniknięcia obecności w spalinach tlenku węgla (CO) i towarzyszącej mu sadzy oraz obecności w spalinach substancji szkodliwych dla środowiska naturalnego, powietrza trzeba doprowadzić z pewnym nadmiarem.

W stosowanym powszechnie współczynniku nadmiaru powietrza (λ) ten nadmiar to pozostała jego wartość ponad wartość jeden - odpowiadającą ilości powietrza, z której cały tlen został wykorzystany do spalania węgla.

b. W drugiej z przywołanych książek (część 133, ustęp 61) w sprawie wartości współczynnika nadmiaru powietrza oraz doprowadzanej do paleniska większej jego ilości można dowiedzieć się:

„W praktyce nie spala się paliwa przy doprowadzonej tylko teoretycznej ilości powietrza, ale trzeba doprowadzić powietrze w nadmiarze. Stosunek rzeczywiście doprowadzonego powietrza do teoretycznie potrzebnego nazywa się współczynnikiem nadmiaru powietrza.”

Są tam także podane „wartości współczynnika nadmiaru powietrza zalecane przez normy radzieckie”, z uwagą, że „ w eksploatacji wartości te bywają zwykle przekraczane, szczególnie przy eksploatacji mniejszych kotłów i w paleniskach rusztowych.” „Zalecane wartości” współczynnika nadmiaru powietrza (jako mierzone na wylocie z komory paleniskowej) dla palenisk z rusztem mechanicznym wynoszą: 1,3. Dla porównania: dla palenisk pyłowych jest to wartość - 1,2, a dla olejowych i gazowych wartość 1,15.

W trzeciej z przywołanych książek (część 133, ustęp 61) w sprawie wartości współczynnika nadmiaru powietrza oraz doprowadzanej do paleniska większej jego ilości można dowiedzieć się:

„Stosunek ilości powietrza rzeczywiście doprowadzonego do paleniska do ilości teoretycznej zwiemy współczynnikiem nadmiaru powietrza.”

Także i w niej podane są „wielkości pożądanego współczynnika powietrza”, jako „mierzone przed zasuwą kominową”.

Dla palenisk z rusztem mechanicznym wynoszą one 1,4 ÷ 1,7; dla pyłowych 1,25 ÷ 1,4; dla olejowych 1,2÷1,4; dla gazowych 1,1 ÷ 1,2.

Dla tysięcy użytkowników kotłów rusztowych jedyną dodatkową wiedzą w tej sprawie jest informacja: „Wielkość współczynnika nadmiaru powietrza przy spalaniu w urządzeniach kotłowych starszego typu, mierzona przed zasuwą kominową, przekracza podane wartości i sięga 1,8 ÷ 2,5, a nawet bywa większa.”

c. Druk książek z przywołaną treścią wznawiany był długo po ukazaniu się w GPiE w czerwcu 1966 r. artykułu inż. J. Kopydłowskiego.

W sprawie samego nieprawidłowego doprowadzenia powietrza do paleniska rusztowego można się już było z niego dowiedzieć :

Przy zmniejszaniu obciążenia kotła, maleje stopniowo droga palenia się węgla na ruszcie i coraz bliżej przodu rusztu pozostała część pokładu pokryta jest jedynie żużlem. Dla uniknięcia nadmiernego wzrostu nadmiaru powietrza na wylocie z komory paleniskowej, wskutek jego coraz intensywniejszego przepływu przez stawiającą minimalny opór warstwę żużla, wymagane jest stopniowe odcinanie dopływu powietrza do poszczególnych stref idąc od końca rusztu, z jednoczesną regulacją sumarycznej ilości powietrza tłoczonego przez wentylatory podmuchowe.

Analiza dostępnych sprawozdań z przeprowadzonych w kraju badań cieplnych kotłów wykazała, że żadnej ekipie pomiarowej nie udało się tak prowadzić kocioł, aby nie zakłócając procesu palenia, utrzymać umiarkowany nadmiar powietrza przy obniżaniu wydajności.

Podczas normalnej eksploatacji, jeśli już palacz kontroluje proces spalania, to dba jedynie o pozorny efekt wypalenia węgla na ruszcie. Pozorny dlatego, ponieważ przy obciążeniach częściowych nadmierny przepływ powietrza przez warstwę żużla, intensywnie go chłodząc, przerywa proces dopalania się koksu.

Na rys. 3 obszar 1 przedstawia dla poszczególnych kotłów przebieg zmian współczynnika nadmiaru powietrza w funkcji obciążenia kotła. Rozbieżność krzywych dla każdego typu kotła ze względu na bardzo nierówną pracę paleniska warstwowego jest bardzo duża. W obszarze 1 zaznaczono jedynie strefy maksymalnego zagęszczenia wyników dla poszczególnych typów kotłów.

Trudność w opanowaniu nadmiernego wzrostu nadmiaru powietrza bywa w przypadku niektórych konstrukcji przyczyną wygaśnięcia paleniska przy niskim obciążeniu kotła. W zakresie wyższych obciążeń kotła, przy braku dostatecznego sprężu wentylatorów wyciągowych lub ciągu naturalnym, wynikiem jej jest praca kotła z nadciśnieniem w komorze paleniskowej, utrudniająca eksploatację, zwiększająca stopień zanieczyszczenia kotłowni oraz poważnie obniżająca trwałość obmurza i konstrukcji nośnej, a także nierzadko uniemożliwiająca uzyskanie wydajności znamionowej.

Aby uzmysłowić sobie jak bardzo trudność opanowania nadmiernego wzrostu nadmiaru powietrza przy obniżaniu wydajności kotła odbija się na jego sprawności, wystarczy przeanalizować uzyskiwane wartości współczynnika nadmiaru powietrza oraz temperatur spalin za kotłem (rys. 4) z krzywymi przedstawionymi na rys. 5, określającymi wpływ tych dwóch wielkości na stratę wylotową.

Dowodzą one między innymi, jak ujemna w skutkach jest tendencja (czytaj: dążenie) do maksymalnego dopalenia węgla na ruszcie i jak trudna jest praca palacza, który chcąc prowadzić ekonomicznie kocioł musi wybierać między wartością straty wylotowej i straty paleniska. Nieznaczne czasami zmniejszenie straty niecałkowitego spalania uzyskuje się często kosztem bardzo znacznego powiększenia straty wylotowej, wskutek doprowadzenia nadmiernej ilości powietrza do komory paleniskowej wpływającego nierzadko hamująco na proces dopalania się żużla.

Wysoka strata wylotowa pociąga za sobą konieczność spalania większej ilości węgla w palenisku, a więc większe obciążenie cieplne rusztu, z którym wiąże się z kolei wyższa strata paleniska.

Ustęp sześćdziesiąty czwarty. Rys. 120 jest próbą przedstawienia w możliwie maksymalnie zrozumiały sposób marnotrawstwa węgla w samym cieple spalin odprowadzanych z kotła do atmosfery - spowodowanego nieodpowiednim doprowadzeniem powietrza do paleniska.

Procentowy wzrost zużycia węgla został na nim odniesiony do ilości węgla, jaką spalałby kocioł całkowicie bez strat cieplnych. Korzystając z wykresu, można dowiedzieć się przykładowo, że przy temperaturze spalin odprowadzanych do atmosfery wynoszącej 200 ⁰C:

- przy spalaniu węgla ze współczynnikiem nadmiaru powietrza 1,4 (patrz ustęp 62, pkt b) strata wylotowa powiększa to zużycie węgla o 13 %;

- przy spalaniu węgla ze współczynnikiem nadmiaru powietrza 5,0 strata wylotowa powiększa to zużycie o 50 %; przy temperaturze 250 ⁰C było by to już 63 % i tak dalej.

W praktyce ruchowej przy wzroście współczynnika nadmiaru powietrza zużycie węgla jest tym większe, im wyższa jest temperatura spalin wylotowych oraz wyższa jest strata paleniskowa. Zgodnie z procesem wymiany (przechodzenia) ciepła w kotle od spalin do czynnika ogrzewanego, jakim jest para lub woda, temperatura spalin odprowadzanych do atmosfery zwiększa się przy tym proporcjonalnie do wzrostu współczynnika nadmiaru powietrza.

Naniesione na wykresie punkty pochodzą ze sprawozdań z badań cieplnych kotłów z paleniskiem warstwowym służących za podstawę do napisania artykułu zamieszczonego w GPiE w czerwcu 1966 r., z uzupełnieniem ich wynikami wykonanych w 1977 r. badań kotłów z paleniskiem narzutowym sprowadzonych z USA oraz wynikami badań w latach 80-tych u. w. kotłów rusztowych w stanie przedmodernizacyjnym i następnie po wyposażeniu ich w polskie palenisko narzutowe.

Już samo skupienie się wyników z tych ostatnich badań w lewym dolnym rogu wykresu powinno służyć za dowód, że palenisko narzutowe to wcale nie „szmelc”, jak twierdzą PT Naukowcy z IMiUE Politechniki Śląskiej.

Załączniki I i II (-) Jerzy Kopydłowski

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 Wrocławskiej

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

Według jednego ze sprawozdań z badań cieplnych kotłów wartość współczynnika nadmiaru powietrza wynosiła aż 9,8, stanowiąc, że do kotła dopływało 10 razy tyle powietrza niż było potrzebne do spalenia węgla. Nie był to przy tym żaden „starszy kocioł”, lecz z katalogu z 1963 r. Był to kocioł typu WLM2,5-3A, a jego sprawność cieplna przy tym współczynniku wynosiła 38 procent. W sprawozdaniu z tych badań odnośnie takiego nadmiaru powietrza nie było żadnego komentarza. Tak samo jak nie było w żadnym z wielu sprawozdań z badań cieplnych kotłów z kilkakrotnie przekraczaną wartością współczynnika nadmiaru powietrza podawaną w książkach.

Jerzy Kopydłowski: Straty ponoszone przez gospodarkę narodową z powodu braku postępu technicznego w budowie małych i średnich kotłów, Gospodarka Paliwami i Energią, nr 6/1966 r.

W kotłach z paleniskiem warstwowym, bo pierwsze projekty kotłów z paleniskiem narzutowym inż. J. Kopydłowski wtedy dopiero co opracował - dotąd jednak nie wiadomo po co.

Jeśli nadmiar powietrza dopływa od dołu komory paleniskowej.

Wartości przy naniesionych punktach to sprawność cieplna kotła łamana przez temperaturę spalin wylotowych. Z różnych powodów wartość tej temperatury dla danego punktu nie odpowiada wartości sąsiadującej z nim krzywej temperatury spalin wylotowych. Powodem jest przykładowo zwiększona strata paleniskowa, jako skutek nadmiernego przepływu powietrza przez pokład rusztowy. Nie tylko z tego powodu, punkty z niższą sprawnością kotła ułożyły się na wykresie odpowiednio wyżej. Sam Rys. 120 jest pochodną Rys. 3÷5 w Załączniku I. Jak dowodzi obecny stan energetyki przemysłowej i ciepłownictwa, tamte do niczego się nie przysłużyły, podobnie jak cała treść owego artykułu z 1966 r.

2

Każdego kto może uzupełnić treść opowieści lub ma uwagi do niej uprasza się o podzielenie się nimi, z gwarancją załączenia ich do kolejnej części opowieści dla zapoznania z nimi wszystkich otrzymujących ją.

Wyjaśnienie: Dotychczasowe nieprzekazywanie uwag krytycznych do treści opowieści wynika z faktu, że nikt ich dotąd nie wniósł. Czy wynika to z tego, że nie ma podstaw do takich uwag, to aktualnie można się tylko tego domyślać.

---