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, 2012.04.22
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 200
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 dwudziesta ósma.
Głównym powodem ogromnego marnotrawstwa węgla w tysiącach polskich kotłów rusztowych nie są jednak aeroseparacja, węglospady, czy odpylanie spalin ich zasysaniem przez tylne leje stref podmuchowych, lecz jest powszechna nieświadomość jak trzeba doprowadzać powietrze do paleniska.
Ustęp dwudziesty.
Jaka tępota panuje w sprawie samego konstrukcyjnego rozwiązania doprowadzenia pod ruszt powietrza podmuchowego, to jednym z dowodów jest wynalazek 168300 na wyjątkowo (nie)liniową klapę regulacji wlotu powietrza do strefy podmuchowej.
f. Uzasadnienie stosowania debilnego wynalazku 168300 w brzmieniu: „Wyeliminowana zostaje z leja powietrznego (czytaj: strefy podmuchowej) standardowa płaska klapka niezabezpieczająca dławienia, a więc regulacji w zasadzie już po około 10 procentach otwarcia wlotu”, pozwala na łatwe wykazanie z jakiego to błahego powodu kotłowi szarlatani i współpracujący z nimi naukowcy politechniczni już przez około dwadzieścia lat walnie przyczyniają się do dalszego zwiększania marnotrawstwa węgla w kotłach rusztowych oraz emisji gazów cieplarnianych.
f.1 Prawdą jest bowiem, że jeśli chodzi o części mechaniczne rusztów łuskowych, to o regulacji ilości powietrza dopływającego do strefy podmuchowej nie decyduje rozwiązanie organu zmieniającego stopień otwarcia przekroju przelotowego, lecz wielkość otworu odsłanianego przez niego.
Dla przykładu, w oryginalnym ruszcie typu Rł kotła typu OKR5 (poz. 2 Tabeli 1) przy całkowicie otwartych wszystkich wlotach powietrza do stref podmuchowych, dla ilości powietrza odpowiadającej jego mocy cieplnej 3,13 MW (5 t/h pary) prędkość przepływu powietrza przez nie wynosi 3,5 m/s, jako odpowiadająca łącznej wielkości przekrojów wlotowych wynoszącej 0,45 m2.
Ten sam kocioł typu OKR5 zmodernizowany w 2008 r. w POLMLEK - Raciąż na wydajność 7 t/h pary ma jednak łączny przekrój otworów wlotowych 0,12 m2 (poz. 9 Tabeli 1), jako odpowiadający prędkości przepływu rzędu 20 m/s.
Biorąc za porównanie przekrój 0,12 m2, jako odpowiadający wydajności 7 t/h pary, kocioł typu OKR5 w swoim pierwotnym wykonaniu (na wydajność 5 t/h pary, poz. 2 Tabeli 1) musiałby mieć przekrój wlotów powietrza do stref podmuchowych wynoszący 0,09 m2, czyli dokładnie pięciokrotnie mniejszy. Oczywiście po to aby przy pełnym otwarciu klap wlotu powietrza do stref podmuchowych wartość ciśnienia dynamicznego powietrza wlatującego do strefy podmuchowej była także rzędu 220 Pa, a nie kilka, czy kilkanaście Pa, jak ma to miejsce w przypadku poz. 1÷8 Tabeli 1, dowodząc o prawie całkowitym braku ciśnienia w skrzyni podmuchowej.
Podobnie w kotle typu OKR5, zmodernizowanym wcześniej z zastosowaniem polskiego paleniska narzutowego, do przystosowania go do pracy w zakresie wydajności do 7 t/h pary, odpowiadającej aktualnemu maksymalnemu zapotrzebowaniu (poz. 9 Tabeli 1, lub poz. 8 Tabeli 2) (w stosunku do możliwej do osiągania rzędu 12 t/h pary dzięki wyposażeniu go w takie palenisko), łączny przekrój wlotowy został ograniczony do 0,11 m2. Bardzo korzystny efekt takiego zmniejszenia całkowite potwierdzenie znalazł w Monieckiej Spółdzielni Mleczarskiej. Powtórzmy: w kotle, który w swoim pierwotnym wykonaniu z wyposażeniem w palenisko warstwowe z rusztem typu Rł miał ów łączny przekrój wynoszący 0,45 m2, osiągając przy tym wydajność średnio o połowę niższą, czyli rzędu 3,5 t/h pary, a nie 12 t/h pary, jako możliwą do osiągnięcia przy wyposażeniu go w polskie palenisko narzutowe.
Łączny przekrój wlotowy pracujących w kraju wielu kotłów typu OKR5 z zachowanym rusztem typu Rł nie powinien więc wynosić 0,45 m2, lecz zaledwie 0,055 m2, będąc ośmiokrotnie mniejszym. Natomiast w kotłach takich wyposażanych w debilnej konstrukcji ruszt typu Rts, produkowany od lat 70- tych u. w. przez obecne Zakłady Urządzeń Kotłowych Stąporków, ten łączny przekrój wlotu powietrza do stref podmuchowych powinien być mniejszy aż ponad jedenaście razy, wobec jego przekroju wynoszącego 0,63 m2 (poz. 2 Tabeli 1).
f.2 Świadomości skutków nadmiernego przekroju wlotowego do stref podmuchowych, przez długi czas nie miał także konstruktor polskiego paleniska narzutowego. Konstruowane przez niego ruszty, a wcześniej zachowywane dotychczasowe, mimo osiągania przez zmodernizowane kotły wydajności kilkakrotnie wyższej niż dotychczas, łączny przekrój wlotu powietrza do stref podmuchowych nadal miały przynajmniej dwukrotnie za duży, jak to wynika z poz. 1÷4 Tabeli 2.
Wcale jednak nie jest prawdą, że klapa wahadłowa reguluje przepływ tylko do 10 % otwarcia przez nią otworu wlotowego. Gdyby tak bowiem było, to przy branym za przykład kotle typu OKR5, z łącznym przekrojem wlotowym 0,45 m2 i prędkością powietrza wynoszącą 3,5 m/s (poz. 2 Tabeli 1) jako odpowiadającą ilości powietrza potrzebnego dla wydajności 5 t/h pary, przy otwarciu przekroju na 10 % prędkość powietrza musiałaby wynosić 35 m/s. Odpowiadałoby jej ciśnienie dynamiczne przepływającego powietrza wynoszące 800 Pa.
Przy tak dużej różnicy ciśnienia powietrza w skrzyni i leju strefy podmuchowej żadne palenisko z rusztem łuskowym nie pracuje. Klapa musiałaby więc otwarta być znacznie więcej. Gdyby to było dwa razy tyle, czyli 20 procent przekroju wlotowego, prędkość przelotu przez otwór wlotowy wynosiłaby 17,5 m/s, będąc tego samego rzędu co prędkości stosowane przez polskiego konstruktora kotłów później ( poz. 9÷11 Tabeli 1).
Podanym jednak pod poz. 1÷4 w Tabeli 2 mocom cieplnym zmodernizowanych kotłów, jako wziętych ze sprawozdań z badań pomodernizacyjnych, odpowiadały także wysokie sprawności cieplne. Jedno i drugie stało się jednak za sprawą wykonujących te badania, jako mających świadomość, że w samej skrzyni podmuchowej w całym zakresie zmiany obciążenia badanego kotła trzeba utrzymywać odpowiednio wysokie stałe ciśnienie, a stopień otwarcia klapy wlotu powietrza nie może spowodować zaniku ciśnienia w strefie podmuchowej.
Całkowitym zaprzeczeniem tego, za wyjątkiem pojedynczych przypadków, była i pozostaje nadal eksploatacja zmodernizowanych kotłów, z regułą postępowania jak w tysiącach kotłów z paleniskiem warstwowym, to znaczy bez żadnego zwracania uwagi na to jakie ciśnienie panuje w skrzyni podmuchowej oraz jak trzeba otwierać klapy wlotu powietrza do stref podmuchowych.
f.3 Polski konstruktor kotłów samego przejścia na specjalne dobierane odpowiednio małe przekroje wlotu powietrza do stref podmuchowych dokonał dopiero po zorientowaniu się co jest powodem przekraczania granicznego obciążenia cieplnego rusztu. W tych najnowszych jego rozwiązaniach odpowiednio mały przekrój wlotu powietrza do strefy podmuchowej ma nie tylko zapobiegać skutkom dopływu powietrza do strefy nadmiernym odsłonięciem przez klapę dużego otworu wlotowego, lecz przede wszystkim nie dopuszczać do intensywnego palenia się węgla w jednym miejscu na długości rusztu, jak to zaleca cała dotychczasowa literatura kotłowa. Nad intensywnością spalania się węgla nad każdą kolejną strefą idąc w kierunku do tyłu rusztu (niezależnie od rodzaju paleniska, warstwowe czy narzutowe) ma panować odpowiednio mały wlot powietrza do niej, przez który uchylana klapa zwiększa dopływ powietrza tylko do całkowitego jego odsłonięcia.
Zachowując ciśnienie w skrzyni podmuchowej, prawidłowy dopływ powietrza do strefy można zapewnić nawet przy dużym otworze wlotowym do niej, odpowiednio mało uchylając samą klapę - tym mniej im otwór ten jest większy. Wystarczy, że będzie on regularny, a nie taki jak według wynalazku 168300, z przedstawieniem na Rys. 196b w części 198. Trzeba by jednak wiedzieć jak to robić, a z tą wiedzą jak dotąd za jedne pieniądze są wszyscy poczynając od palacza, a kończąc przykładowo na kierującym Trustem Mózgów w Politechnice Warszawskiej. Przykładowo, ponieważ w takich przykładach - na nieszczęście polskiej energetyki przemysłowej i ciepłownictwa - jest w czym przebierać
Po to aby z samego powodu kilkakrotnie za dużego przekroju wlotu powietrza do stref podmuchowych, a nie zastosowania klap wahadłowych, w tysiącach polskich kotłów rusztowych nie miał miejsca zanik ciśnienia w skrzyni podmuchowej, wystarczyłoby oczywiście w światło otworu wlotowego powietrza do strefy podmuchowej wstawić odpowiedni kawałek blachy.
Załączniki: Tabela 1 i Tabela 2 (-) Jerzy Kopydłowski
Z Referatu: Andrzej Chrzan; Zakłady Urządzeń Kotłowych Stąporków: Modernizacja palenisk mechanicznych i instalacji powietrza podmuchowego w kotłach rusztowych; Konferencja Naukowo-Techniczna '97 nt.: Modernizacja kotłów rusztowych, Szczyrk, 4÷5 marca 1997.
Uznawane przez naukowców z Instytutu Maszyn i Urządzeń Politechniki Śląskiej za „szmelc”.
2