Využitkování odpadového tepla

Inž. František Buchnar

Je nesporným faktem, že naše uhelná pánev plzeňská, kladenská, žacléřská a rosická jsou na sklonku svého žití a že hnědé uhlí bude u nás vyčerpáno ve 100 až 150 letech. Jest nezbytno v našem státě šetřiti palivem. Válkou změnil se hospodářský život, mimo zvyšování mezd jest počítati i se značnými válečnými břemeny. Vše dá se nahraditi pouze prací a šetřením všech hmot, potřebných pro náš hospodářský život. Musíme se snažiti zejména náš průmysl povznést tak, aby byl schopen soutěže s cizinou. Toho docílí se dobrou organizací práce, jež bude míti za následek snížení cen průmyslových výrobků.

Jedna z nejvýznačnějších položek provozování průmyslu je spotřeba paliva, ať je to palivo pevné, tekuté neb plyny. Vzhledem ke stoupající ceně paliva jest nezbytnou nutností jím šetřiti, neboť je to nejdůležitější pramen energie. Snahou musí býti veškeré teplo v palivu obsažené do krajnosti využíti. To bohužel se u nás neděje. Zájem hospodářský vyžaduje, aby ložiska uhelná mohla zásobovati svět tak dlouho, dokud nebude využito veškeré vodní síly pro pohon závodů průmyslových, pro výrobu elektřiny, respektive pro výrobu páry a ohřívání vody pro vytápění přeměnou elektřiny v teplo. Již nyní v zemích, jako ve Skandinávii a Finsku, kde doprava paliva je obtížná a drahá a značné množství elektrického proudu, vyrobeného silou vodní, děje se vytápění budov teplou vodou, ohřívanou ve zvláštních kotlích elektřinou o napětí 10 000 volt, tak že příkladem ve škole, kde se dříve denně spálilo 250 kg koksu, při ohřívání vody proudem spotřebuje se 100 až 120 kw/hod. Podobně vytápějí se též budovy ve Švýcařích.

Dle prof. dr. inž. Vl. Lista spotřeba elektrické síly za 20 let v naší republice bude as 4,5 miliardy kw
/hod. Vodní síly v Čechách, na Moravě, ve Slezsku a na Slovensku dají as 3,1 miliardy kw/hod, tak že nebude se dostávati 1,4 miliardy kw/hod. pro naší průmyslovou potřebu, budeme tedy vždy odkázáni též na tepelné elektrárny. Jsme tedy již tím nuceni, teplo obsažené v palivu využíti do míry největší.

V našem průmyslu jako hnací stroje převládají dnes stroje tepelné, ať jsou to již stroje parní, parní turbiny nebo spalovací, či výbušné stroje. Jedna koňská síla vykoná práci 75 mkg/s, za 1 hodinu jest práce ta 75×3600 = 270 000 mkg. Jednotka tepelná 1 kal/h při přeměně v práci vykoná 427 mkg, je tudíž pro přeměnu tepla v práci 1 k. s. za 1 hod. zapotřebí K =  = 632,3 kal/h, což odpovídá přibližně množství tepla, obsaženého v 1 kg páry. Stačil by tedy 1 kg páry teoreticky pro vykonání práce 1 k. s. Ve skutečnosti je zapotřebí 3 až 15 i více kg páry dle stupně plnění parního válce a výše protitlaku na píst. Využitkuje se tudíž pro výkon 1 k. s. pouze určitá část tepla, obsaženého v páře neb ve spalovaném plynu, ostatní teplo jako odpadové odchází ze stroje nevyužito.

Všeobecně odpadové teplo vyskytuje se všude tam, kde nenastává uzavřený tepelný proces (cyklus). Obsaženo je v kouřových plynech, odcházejících do komína z topenišť kotlů, v plynech z vysokých pecí, oceláren, skláren, ve výfuku parních strojů, parních turbin, v chladicí vodě kondenzátorů, ve výfukových plynech spalovacích motorů, v chladicí vodě motorových válců atd.

Taková zařízení pracují tím hospodárněji, čím menší ztráty tepla u nich jsou, čím více se využije odpadového tepla. Thermodynamicky je jasno, že odpadového tepla není možno úplně využíti. Vždy při praktickém vykonávání tepelného procesu, nehledě ani k ztrátám zařízením a vedením, netěsností musí přebývati určitý tepelný spád, jehož je zapotřebí k udržení pohybu, příkladem k docílení tahu v komíně.

Vhodným sloučením výrobních druhů průmyslových se závody a ústavy zdravotní a tepelné techniky lze velké množství paliva ušetřiti. Požadavkům těmto v našem státě  nebylo dosud z největší míry vyhověno, jednak z nedostatku podnikavosti, jednak z podceňování oboru ústředního topení, větrání a oboru hygienicko-technického. Tento velký nedostatek zaviněn je hlavně též tím, že při našich vysokých školách technických není dosud zařízena žádná stolice tohoto oboru, nemluvě již ani o zkušebním ústavu téhož oboru.

Průmyslové závody z hlediska tepelno-technického nutno rozlišovati dle toho, potřebují-li pro výrobu zboží pouze práci stroje, nebo pouze teplo aneb práci stroje i teplo. Průmysl dle těchto požadavků lze rozděliti na tyto skupiny:

1. Skupina závodů, v nichž pro výrobky není zapotřebí tepla, nýbrž pouze práci stroje, odpadové teplo je všechno volné. Sem patří lučební továrny na kyslík, dusík, vodík, čpavek, karbid, aluminium, dále elektrárny, válcovny, přádelny, vodárny, ledárny, mlýny na obilí, cementárny apod.

2. Skupina závodů, v nichž pro výrobu zboží je zapotřebí práce stroje i tepla, takže jen nepatrná část tepla odpadového je volná. To jsou pivovary, papírny, škrobárny, tkalcovny, koželužny, cihelny atd.

3. Skupina závodů, kde se potřebuje hlavně teplo a síla přebývá, odpadové teplo v tomto případě úplně se využije. Sem patří výroba umělého hedvábí, cukrovary, prádelny, barvírny, klihárny, lihovary, mydlárny, lázně atd.

Z ohledu národohospodářského je výhodné spojiti průmysl 1. skupiny, kde odpadové teplo je volné, s průmyslem 3. skupiny, kde je nedostatek tepla odpadového a síla nadbytečná. Příkladem elektrické centrály s lázněmi, neb s ústředním vytápěním a větráním, lihovary s mlýny na obilí. Jest tedy vždy účelné spojení závodů, v nichž práce se vykonává tepelnými stroji se závody a ústavy, které mají býti zaopatřovány teplem.

Pro informaci buďtéž v krátkosti uvedeny některé druhy odpadových tepel.

 

I. Odpadové teplo parních strojů a parních turbin

Práce stroje tepelného, jak již zmíněno, děje se přeměnou tepla v práci mechanickou. Pro vykonání práce 1 k. s. za hod. je třeba teoreticky 632,2 tepelných jednotek za hodinu. Ve skutečnosti při dobrých rozvodech je třeba stroji parnímu dodati na 1 k. s. 3200 až 5200 kal/h, palivo pro výrobu páry v kotlích musí dodati 4000 až 6000 kal/h pro 1 k. s. Ztracené teplo odpadové v komíně obnáší na 1 k. s. 300 ž 960 kal/h, z něhož lze as 50 % využíti ještě pro předehřívané napájecí vody neb k přehřívání páry. Ztráty třením a zářením ve stroji činí as 50 kal/h na 1 k. s. a pro užitečný výkon je v celku zapotřebí 682,3 kal/h na 1 k. s. Promění se tudíž v práci jen asi 10 až 15% všeho tepla. Ve výfukové páře ze stroje odchází 2350 až 3360 kal jak teplo odpadové, čili ztrácí se 53 až 60 % všeho tepla. Jestliže se využije tepla odpadového pro jiné účely, je celkové využití i se strojem 63 až 75 %, ostatní teplo ztrácí se v komíně, v kotlích a kondensováním a netěsností v potrubí a stroji.

Přes to, že již koncem 18. století Watt používal výfukové páry stroje pro vytápění kancelářských místností a dílen, používá se v mnohých našich továrnách parních strojů a pro vytápění továrních a kancelářských místností páry z kotlů redukované. Přehlížíme-li naše továrny, shledáme velmi často celé oblaky páry, které unikají do vzduchu; ekonomického využití tepla páry najdeme jen v několika našich továrnách.

V redukčním ventilu sníží se tlak přivedené páry, uvolní se část tepla, která je schopna vykonati práci, následek toho je, že redukovaná pára se částečně přehřeje, což pro účely vytápěcí a ohřívací nemá významu. Parní stroj lze vlastně také pokládati za druh redukčního přístroje, v němž termickým procesem se teplo přemění v práci a zbytek lze ještě k jiným účelům využíti. Dle toho, jaké teploty a jakého tlaku páry pro tyto účely je zapotřebí, řídí se protitlak na píst stroje, tj. tlak výfukové páry. Touto kombinací zvýší se tepelný efekt kombinovaného zařízení.

Každý parní stroj normálně provedený možno kombinovati se zařízením pro využitkování odpadového tepla. Označí-li se k1 spotřeba páry pro vykonání práce bez využití odpadového tepla k2 pro stroj s využitím odpadového tepla a k3 množství páry, potřebné pro vytápění nebo ohřívání vody; rozdíl k2 – k3 vyjadřuje množství páry potřebné pro vykonání práce v parním stroji s kombinací.

Úspora na páře spojením výfukového stroje s vytápěním nebo ohříváním vody oproti samostatnému stroji a samostatnému vytápění je vyjádřena rovnicí

µ = k1 – (k2 – k3) čili µ = K3 (k2 – k3),

tj. úspora rovná se využitému množství odpadové páry zmenšenému o vyšší spotřebu páry parního stroje s kombinací. V každém případě při projektu kombinovaného zařízení je nutno vždy uvažovati, zda a jak velké úspory se docílí. Všeobecně lze říci, že využití výfukové páry pro ohřívání a vytápění je vždy výhodné, jestliže se v roce nejméně 1/3 celkového výfuku využije, což odpovídá as 130 dnům topení v roce. Jest jasno, že kombinace ta bude vždy výhodná tam, kde se tepla nejen v zimě, ale i v létě využije, jako je při lázních, prádelnách, kuchyních, nemocnicích, u desinfekčních stanic apod.

Při strojích s kondensací spotřeba páry na 1 k. s. je značně menší, což lze snadno nalézti z i s – diagramu Mollicrova, neb tím, že protitlak na píst je značně menší, je tepelný spád stroje a tím v práci přeměněné teplo větší. Odpadové teplo vakuové páry o teplotě 45o až 81o C sráží se v kondenzátoru, aniž by se využilo. Zařazením druhého kondenzátoru povrchového s chlazenou vodou nebo vzduchem mezi parní stroj a prvý kondenzátor lze toto teplo zužitkovati. Tímto způsobem se vakuum sic poněkud zhorší, následkem zvětšení ztrát tlaku páry v druhém kondenzátoru, ale zvýší se tím teplota páry; zužitkuje se větší množství tepla pro topení nebo ohřívání vody neb vzduchem. Mimo to uspoří se značně na chladicí vodě dodávané prvému kondenzátoru. Vodu lze ohřáti na 45 až 70o C. Zvýšení teploty vakuové páry se v praksi docílí zařazením škrtícího šoupátka za druhý kondensátor; zhorší se tím ovšem vakuum a tlak stoupne. Tento způsob vytápění teplou vodou nebo horkým vzduchem nazývá se nepřímým topením parou vakuovou.

Je-li odpadového tepla při stroji s kondensací více, než se může spotřebovati, přijde v úvahu přímé topení vakuové a stroj pracuje s kondensací. Způsob ten je značně rozšířen v Americe. Při tomto způsobu rozvádí se pára vakuová jako při obyčejném topení parou o nízkém tlaku, ovšem že rozměry potrubí, následkem většího specifického objemu vakuové páry jsou značně větší. Kondensovaná voda z topných těles, které tvoří vlastně kondensátor, chlazený vzduchem místností, sbírá se potrubím, připojeným k vývěvě a používá se zase, zbavená oleje ze stroje, k napájení kotlů.  V době, kdy se nevyužije vší páry, vycházející ze stroje, přechází část její přímo do kondenzátoru povrchového. Zařízení toto je velmi choulostivé, neb provedení musí býti ve spojích bezpodmínečně těsné.

Netěsnost zruší vakuum a zařízení přestává býti vakuovým.

Způsob tento je také drahý, co se investovaného kapitálu týče, neb topná tělesa následkem nízké teploty páry jsou značných rozměrů.

Jiné zužitkování odpadového tepla parních strojů s výfukem je použití jeho pro pohon parních turbin nízkotlakých systémů Rateau, turbina M – A – N, systém Oelrikon, Pokorný a Wittekind aj.

V praksi vyskytují se případy jako v nemocnicích, že je zapotřebí páry vyšší teploty a vyššího napětí, než 0,2 atm. přetl., jaké dodává stroj výfukový. Pak doporučí se použití parních strojů dvouválcových, z nichž se potřebná pára o tlaku 2,0 až 6,0 atm. abs. odnímá z receivru, když již vykonala práci ve válci vysokotlakém.

Odnímáním páry parnímu stroji z receivru více než 60 % celkové spotřeby stroje nedocílí se již žádoucích úspor, tak že pak stroj parní jednoválcový s vyšším protitlakem je výhodnější. K tomuto účelu hodí se vždy lépe dvouválcový stroj systému za sebou, tandem, než stroje s paralelními válci, vzhledem k namáhání zalomeného hřídele. Maximální odnímání je jen takové přípustné, aby nízkotlaký válec dostal tolik páry, kolik jí je zapotřebí pro minimální práci tohoto válce. Poměr válce vysokotlakého k válci nízkotlakému volí se 1 : 1,5 až 1 : 2,2. Stroj takový musí býti opatřen regulátorem, jenž dle tlaku v receivru, kde tento při větším odnímání páry klesá, řídí plnění nízkotlakého válce. Klesne-li tlak v receivru, zmenší plnění nízkotlakého válce, zmenší se počet obrátek a hlavní regulátor připustí větší plnění válce vysokotlakého. Při tomto stroji lze jednak využíti páru odnímanou o vysokém tlaku, jednak páru vakuovou. Výhody stroje výfukového a stroje s kondensací jsou při stroji s odnímáním páry sloučeny.

Počítá-li se průměrně spotřeba tepla 1 k. s., obsaženého v palivu 5200 kal, z toho teoreticky pouze 632,3 kal se promění v práci a as 25 % tepla ztrácí se v kouřových tazích, v parním potrubí, v parním válci netěsností a kondensováním, zbývá v odcházející páře ze stroje as 3325 kal/h. Z kouřových plynů je, jak již uvedeno, možno as 50 % tepla, odcházejícího do komína, využití pro předehřívání napájecí vody neb pro přehřívání páry, tj. as 390 kal na 1 k. s. Příkladem při stroji o síle 100 k. s. volného tepla odchází 371 500 kal/h, což znamená 123,8 kg uhlí při užitečném efektu paliva s – 3000 kal pro 1 kg za hod. Za 1 rok, čítá-li se 300 pracovních dnů po 8 hodinách, ztrácí se 297 120 kg paliva, jestliže se odpadového tepla nevyužije pro účely, pro něž nutno totéž množství paliva spotřebovati.

Při parních turbinách lze obdobně odpadového tepla využíti. Výkon jejich a jich spotřeba páry jsou citlivy na jakosti vakua. Zhorší-li se vakuum v kondenzátoru, sníží se značně výkon turbiny a zvětší se spotřeba páry často na dvojnásobné množství spotřeby stejně velkých parních strojů. Při nízkém tlaku, dobrém vakuu pracuje parní turbina velmi výhodně. Zužitkování jejího odpadového tepla je jen tenkrát výhodné, jestliže se jej použije k vakuovému vytápění přímému neb nepřímému. Tím docílí se jenom nízkých teplot, což má za následek značný náklad na zařízení topné následkem značných rozměrů trubek a topných těles. Parních turbin malých do 20 k. s. používá se často bez kondenzátoru k pohonu ventilátoru pro větrání sálů, a odpadového tepla jejího využije se k ohřívání vzduchu ventilačního na topných tělesech, umístěných přímo za ventilátorem.

Výhodný a značně se rozšiřující je způsob topení odnímanou parou z některého stupně turbiny. Výhoda ta spočívá hlavně v tom, že lze odnímati páry různých tlaků a teplot.

Výhoda parních turbin proti parním strojům je, že pára z turbiny odchází čistá, prostá oleje, odpadová pára nemusí se již odolejovati, čistý kondensát se použije přímo pro napájení kotlů.

 

II. Odpadové teplo spalovacích motorů

Vedle zužitkování výfukové páry parních strojů přichází v úvahu vydatné použití odpadového tepla spalovacích (výbušných) motorů pro ohřívání vody a pro vytápění. Tyto mají větší tepelný stupeň účinnosti než parní stroje a turbiny, následkem toho odpadového tepla je zde percentuálně méně. Pro parní stroje, jak již vpředu uvedeno, je zapotřebí 3200 až 5200 kal na 1 k. s. pro stroje spalovací spálením hnacího paliva stačí 1800 až 3300 kal. Theoreticky pro oba druhy práce 1 k. s. vyžaduje 632,3 kal/h, zbývá tudíž u spalovacích motorů méně tepla než u strojů parních. Thermický efekt jejich je 30 až 35 %, kdežto u strojů parních pouze 10 až 15 %. Teplota jejich výfukových plynů bývá 350 až 600o C. V chladicích přístrojích možno je schladiti pouze na 150o C. V krajním případě na 100o C, neb jinak sráží se velmi mnoho vody, takže musí býti pamatováno na dostatečné odvodnění, mimo to tvoří se kyselina sírová, která prožírá kovová ohřívací tělesa. Nelze zde výhodně využíti celého výfukového tepla, nejvýše 2/3 všeho. Tepla obsaženého v chladící vodě lze zužitkovati pro ohřívání vody pro lázně apod., obnáší as 350 až 670 kal na 1 k. s. při spotřebě as 30 až 40 litrů vody o teplotě 50 až 70o C. Celkem lze využíti z výfuku a chladící vody as 45 % celkového tepla, takže celkový tepelný efekt kombinovaného zařízení obnáší 62 až 78 % celkového tepla. Příkladem při 100 k. s. motoru Dieslově lze 87 000 kal za 1 hod. zužitkovati, čili při 8 hod. denní práci při 300 dnech pracovních ušetřilo by se

paliva, při stroji s nasávaným plynem o téže síle  paliva za rok. Jak vpředu uvedeno u parního stroje o témže výkonu by se uspořilo as 297 000 kg paliva. Přesto, že tepelný efekt spalovacích motorů je mnohem příznivější, je parní stroj, kde se výhodně využitkuje výfukové páry, mnohem výhodnější než tyto. Vytápění budov odpadovým teplem spalovacích motorů má nevýhodu, že, nepracuje-li stroj, není odkud bráti teplo, kdežto při parních strojích v takovém případě možno užíti redukované páry,  á zde nutno v tomto čase bráti teplo ze zvláštního k tomu účelu postaveného kotle. Odpadá tím výhoda menšího nákladu na topné zařízení.

Přímého vytápění neb sušení výfukovými plyny nelze pro jejich vysokou teplotu a pro jejich chemické složení použíti, nutno vždy zaříditi nepřímé vytápění pomocí vody neb vzduchu ohřívaných ve specielních ohřívačích.

Jako příklad zužitkování odpadového tepla plynových motorů v našem státě buďtež uvedeny Vítkovické železárny, které ve svých dílnách v roce 1914 zařídily kombinované využití výfukového tepla motorů s nassávaným plynem o síle 3000 ef. k. s. Výfuk jejich vede se do 2 vodotrubnatých kotlů o výhřevné ploše 150 m2 a vyrobí páru o 12 atm. přetlaku. Kotel je opatřen přehřívačem páry a předehřívačem napájecí vody. Dle pokusů z 1 ef. k. s. motoru docílí se 0,8 kg páry; 1 m2 výhřevné plochy kotlové při normálním chodu stroje odpaří 8 kg páry. Pára takto vyrobená využije se k pohonu 2000 k. s. parního stroje. Výsledek jen ten, že z odpadového tepla plynového motoru využije se 65 až 75 % v parních kotlích, z nich zase 12 až 15 % v parním stroji. Kdyby se zužitkovalo ještě teplo odpadové parního stroje k vytápění neb k ohřívání vody, využilo by se 50 až 60 % všeho odpadového tepla plynových motorů. Pára se přehřívá na 379o C, teplota výfukových plynů před vstupem do kotle parního je 590o C, za kotlem 250o C.

Využití odpadového tepla má velký význam též v továrnách na spalovací motory neb na automobily, v jichž zkušebnách motorů jde velké množství tepla na zmar. Tepla toho lze hlavně využíti pro ohřívání vody pro dělnické umývárny a sprchy.

Často užívá se tohoto výfuku k vaření klihu atd. Nyní zavádí se i vytápění automobilů, autobusů a vzducholodí odpadovým teplem motorů.

 

III. Odpadové teplo při spalování paliva

Spalováním paliva na roštu, v topeništi, nikdy se nemůže docíliti úplného využitkování tepla, obsaženého v palivu, vždy značná část ztrácí se v komíně. Spalování má se díti tak, by odcházelo jen ono množství, jehož je třeba, by docílil se potřebný tepelný spád pro vyvození tahu, a dostatečné množství vzduchu k spalování se přivedlo. Při úsporném topeništi musí tudíž tento tepelný spád respektive ztráty tepla a paliva býti co nejmenší. Při nejlepších topeništích využije se 60 až 80 % všeho paliva, ostatních 20 až 30 % odchází nezužitkováno do vzduchu. U topenišť velmi tepelně namáhaných ztrácí se mnohdy 60 až 70 % všeho tepla resp. paliva. Případ takový vyskytuje se při pecích tavících, kalicích, žárových, kovářských, v plynárnách atd. Teplota odcházejících plynů je 250 až 500o C, mnohdy i 600 až 700o C. Využití tohoto druhu odpadového tepla děje se různě:

a) Při obyčejných kamnech v bytech odpadového tepla, obsaženého v kouřových plynech odcházejících do komína, využije se tak, že se kouř vede plechovými trubkami ohýbanými, neb mezi komín a kamna vloží se plechový článkový radiátor, takže lze účelně 2 neb více místností vytápěti. Jinak lze též vložením ohřívacího tělíska do kouřových tahů ohřívati užitkovou vodu.

b) Při topeništích kotlových možno zužitkovati 50 % tepla, odcházejících kouřových plynů ku předehřívání napájecí vody v ekonomiséru, neb ku přehřívání páry. Vložením ohřívacích přístrojů do kouřových kanálů zvýší se odpor pohybu kouře, zmenší se tah, lze tedy tohoto odpadového tepla pouze do určité míry využíti. Pro vyšší zužitkování nutno zvýšiti tah dmychadly. Ve školách neb podobných ústavech, kde je zřízeno ústřední topení, lze uložením ohřívače vody do kouřových kanálů, spojeného s nádržkou v posledním patře umístěnou, ohřívati vodu pro umývárny a sprchy. Mimo to lze teplem kouřových plynů účelným zařízením ohřívati vzduch buď pro topení vzduchem, nebo pro umělé sušení.

c) Jiný případ je zužitkování odpadového tepla z retort plynáren, kde plyny odcházejí o teplotě až 500o C. V poslední době ohřívá se těmito plyny voda buď pro vytápění budov a hlavně pro přípravu teplé vody pro lázně a zimní plovárny. Příkladem, odchází-li z retort za hod. 10 000 m3  plynů o teplotě 500o C, možno jich schlazením na 150o C získati as 100 000 kal/h. Průměrně odcházívá z jedné pece za 1 den 2 400 000 kal.

d) Ve sklárnách odchází mnohdy z pecí as 600 000 kal za hod. o teplotě plynů as 450 až 510o C. Tohoto tepla lze až do 60 % využíti pro vytápění vodou neb vzduchem nebo pro ohřívání vody.

e) Rovněž v ocelárnách je dostatečné množství volného tepla. Při martinských pecích dle prof. Peterse při výrobě 100 kg oceli možno získati 7 až 8 k. s. přeměnou tepla v energii páry, získané v kotlích pro využitkování odcházejících plynů z ocelárny.

f) V pekárnách na chleba odchází též značné množství tepla z pecí. V těchto do kouřových kanálů zazdí se ohřívač vody, spojený s nádržkou na teplou vodu ve vyšším patře umístěnou. Teplé vody se používá jednak do těsta, jednak pro koupelny dělníků, pro prádelnu a kuchyň.

g) V cihelnách bývají zařízení zvláštního způsobu. Horké plyny z pecí odsávají se exhaustory, vedou se plechovými troubami do sušáren, kde předají teplo vzduchu potřebnému pro sušení cihel.

h) Plyny z vysokých pecí lze využíti: 1) pro pražení železných rud, 2. pro plynové motory s nassávaným plynem, 3. k výrobě páry ve vodotrubných kotlích, 4. k ohřívání vody neb vzduchu pro sušárny. Rovněž i plynů z kupolních pecí, emailovacích pecí, z generátorů pro odpařování parafinového oleje, nebo zbytků petrolejových atd. výhodně lze využíti pro značné množství volného tepla.

Dle prof. Peterse lze zavedením strusky z vysokých pecí o teplotě 1300 až 1500o C přímo do vody získati 400 kg páry nízkotlaké při vyrobené 1 tuně hrubého železa. Této páry využije se pro pohon nízkotlakých parních turbin.

Tím by byly naznačeny z velké části zdroje tepelné, jichž odpad by se mohl zužitkovati. V následujícím budiž uveden přehled, k jakému účelu lze odpadového tepla využíti:

I. pro vytápění místností, jednotlivých budov neb bloku domů, a sice těmito druhy topení:

a) parou o vysokém tlaku 1,5 až 10 atm. abs.,

b) parou o nízkém tlaku 1,5 až 1,5 atm. abs.,

c) vakuovou parou o tlaku 0,2 až 0,5 atm. abs.,

d) teplou vodou o teplotě 40o až 95o C,

f) horkým vzduchem o teplotě 40 až 60o C.

II. pro přípravu teplé vody pro kuchyně, prádelny, koupelny, lázně, zimní plovárny, nebo pro potřebu průmyslovou v pivovarech, cukrovarech, textilních závodech;

III. pro umělé sušení buď horkým vzduchem, nebo odpařováním;

IV. pro paření a impregnování dřeva apod.;

V. pro destilaci v chemickém a cukerním průmyslu;

VI. pro pražení;

VII. pro vaření, kuchyně apod.

Napětí páry vyšší než 1 atm. přetl. potřebují papírny, továrny na lepenku, k vytápění sušicích válců, 2 atm. přetlaku vyžadují závody pro paření dřeva, 2 až 3 atm. továrny na kakao, čokoládu, 3 až 4 atm. továrny na konservy apod.

Přístroje k výměně tepla jsou odpařovače, protiproudové ohřívače vody, ohřívače vzduchu, kaloritery a kotly na využití odpadového tepla.

Jako příklad velkých ztrát na palivu budiž vzata v úvahu městská elektrárna, která k výrobě elektrického proudu pro osvětlování a pro elektrické dráhy potřebuje sílu 2 parních turbin po 5000 k. s., tj. celkem 10 000 k. s. Předpokládá-li se, že při celoročním pohonu strojů denně po 20 hodinách spotřebuje se pouze 7500 k. s. po 4000 kal/h, spotřebuje se za den 20 x 7500 x 4000 = 600 000 000 kal. Při užitečném efektu paliva 3000 kal/hod pro 1 kg spálí se pro uvedený výkon 200 000 kg tj. 20 vagonů uhlí denně. Za 1 rok znamená to spotřebu 7300 vagonů uhlí. Pro vykonání práce, jak vpředu uvedeno, využije se pouze 15 % tepla, respektive uhlí, tj. v uvedeném příkladu 1095 vagonů uhlí, ostatních 6205 vagonů uhlí ve způsobě odpadového tepla zůstává nevyužito. Počítá-li se příkladem 1 vagon uhlí a 1000 korun, dělá to ztrátu 6 205 000 korun ročně.

Kdyby se z tohoto odpadového tepla parních turbin 70 % využilo k ohřívání vody pro lázně se zemní plovárnou neb pro vytápění komplexu budov státních nebo obecních, pro 2/3 roční doby, tj. pouze pro topné období v roce, a elektrárna ono teplo k uvedeným účelům prodala, získala by: 0,7 x 2/3 x 6 205 000 = 2 895 000 kor. ročně částku, o kterou by se mohla snížiti cena proudu elektrického a provozu na elektrických drahách. Ono množství paliva, potřebného pro samostatné vytápění lázní nebo budov, by se ušetřilo, o to by doly dodávaly méně uhlí.

Uváží-li se, že v průmyslových závodech nechává se pára odcházeti buď do vzduchu neb sráží se nevyužita v kondenzátoru, došlo by se vhodným využitím tohoto tepla k velmi značné úspoře paliva v našem státě, vyjadřující miliony korun.

Spolupráce strojního technika a tepelného technika je se stanoviska národohospodářského nutná. Dosud technik strojní dodával stroje pro nejmenší spotřebu páry, vedle toho tepelný technik zařizoval zcela neodvisle vytápění budov neb ohřívání vody. Obě části byly dokonalé jako samostatné, ale dohromady byly z hospodárného stanoviska nedokonalé.

V Americe, jak uvádí dr. inž. Biegeleisen je využití odpadového tepla velmi rozšířeno. Z 82 centrál ústředního vytápění blokového (komplexu budov s jednou topnou centrálou) je 67 % vytápěného odpadovým teplem, 4 z nich jsou spojeny se samostatnou elektrárnou neb plynárnou, jichž odpadové teplo se zužitkuje. Toto teplo lze i do vzdálenosti větší než 2 km rozváděti.

Anglické odborné závody, aby se teplo odpadové z elektráren využilo, zařizují ve státních, městských neb i soukromých budovách ústřední topení za mírný poplatek s výhodou, že po řadě let zařízení vytápěcí případně majiteli domu, takže tento pak platí jen za teplo dodávané elektrárnou.

Správy elektráren ovšem vždy staví se proti připojení zařízení topného neb lázní na stávající elektrárny, což bývá mnohdy dle poměrů spotřeby tepla a spotřeby páry stroje správné. Je však vždy účelné stavěti zařízení blokového vytápění, příkladem nemocnice, aby jako odpadek vytápění takového byl elektrický proud, tj. by stroje byly postaveny tak velké jak toho vyžaduje spotřeba tepla pro topení.

Při prohlídce zařízení topného a hygienického zejména v průmyslu, dojdeme k poznatku, že smysl pro šetření v pohonu a udržování průmyslu je velmi málo u nás vyvinut. Stěží najde se takové zařízení, o němž by se mohlo říci, že odpovídá pokroku techniky. Vina je v tom, že vedení dílen je v rukou pouhých praktiků, kteří málokdy se zahloubají do teorie. Najdeme příkladem v našich průmyslových závodech, že bylo zavedeno v dílnách vytápění odpadovým teplem strojů, a že teplá voda, representující značnou část paliva, z kondensačního potrubí svedena byla do nádržky pro napájecí vodu pro kotel, ale tvrdohlavostí mistra v kotelně, jenž nemohl vystihnouti význam zmenšení spotřeby paliva pro kotel a z neznalosti dána napáječka do takové výše, že nemůže teplou vodu ssáti, a připouští se do nádržky voda studená v takovém množství, že oteplená voda přetéká do kanalizace. Mistr domnívá se, že tím vše napravil, místo, aby dal napáječku níže do žádoucí výšky, by mohla ssáti vodu teplou. To ovšem svědčí o nedokonalém vrchním dozoru o nedokonalé ekonomii provozu.

Jiný příklad v továrně, jejíž dílny jsou v několika budovách na témže bloku umístěny, je zařízeno 4 až 6 kotelen od sebe snad ani 100 metrů vzdálených, o tom vedoucí činitelé také nepřemýšlejí, že centralizováním v jednu kotelnu by se nejen na palivu, ale i na obsluhujících silách uspořilo.

Hazardním nešetřením paliva je příkladem v elektrárně, kde přilehlé dílny mají zařízenu pro vytápění samostatnou kotelnu.

Jest nejvyšší čas začíti šetřiti. Bylo by záhodno, aby zřízen byl dozorčí úřad skutečných odborníků, vynikajících skutečnou znalostí věcí, a aby toto šetření bylo i zákonem nařízeno. Výdaje na takový úřad by se úsporou paliva mnohonásobně vyplatily.

V našem státě, při srovnání s jinými státy, je obor ústředního vytápění, zejména co se týče vytápění celých částí měst velmi pozadu. Jednou příčinou je ještě zastaralý předsudek, že mnozí pokládají vytápění místností jen tenkrát možným a hygienickým, slyší-li praskot a hukot ohně a projevují nedůvěru železným topným tělesům. Příčina další také je, že mnohdy zařízení topná jsou nedostatečně provedena, firmami, nemajícími odborníků teoreticky a prakticky školených. Otázce vytápění blokového částí měst nebo skupin státních úřadních budov representačních nutno i v naší republice věnovati více pozornosti, bychom si i v těchto otázkách mohli representovati před technikou ciziny. Nutno při projektu budoucích našich representačních budov státních příslušným činitelům dbáti, by řešení těchto otázek dělo se čistě odborně a hospodárně za součinnosti všech kompetentních odborníků.

Technický obzor, 1920