Položka „za uhlí“ tvoří v režii továren cifru velmi značnou. Otázka dokonalejšího využití paliva stala se stoupnutím cen uhlí velmi naléhavou.

Dosavadní způsoby spalování kusového uhlí na roštu jakékoliv konstrukce, jsou dosti neúsporné. Spálení, čili vybavení v palivu utajených kalorií, jest tím dokonalejší, čím intensivnější jest styk přiváděného vzduchu s palivem.

Každé palivo potřebuje ku dokonalému spálení jiné, avšak zcela určité množství vzduchu. Toto teoretické množství vzduchu jest dáno chemickým složením paliva, tj. jeho obsahem C, H, S, aj. součástek, kteréž, sloučivše se s O ze vzduchu, a vybavivše tím určité množství kalorií, odcházejí komínem v kouřových plynech, tj. v CO2, H2O, a SO2.

Leč kouřové plyny odnášejí ssebou část vybaveného tepla, rovnající se součinu ze specifického tepla kouřových plynů, jich teploty a jich množství.

Jest zřejmo, že tato ztráta bude za jinak stejných okolností, tím menší, čím bude množství plynů, komínem odcházející, menší.

Theoretické množství vzduchu, které je k úplnému spálení daného paliva nutné, obdrží se, jak už řečeno, chemickým rozborem paliva, tj. zjištěním obsahu C, H, S atd., načež ze známých atomových vah těchto prvků a kyslíku, se zjistí, potřebné množství O, a tím i nejmenší potřebné množství vzduchu, při němž by tedy nevyhnutelná ztráta tepla komínem byla minimální.

Prakticky však spalování kusového paliva s tímto teoretickým množstvím vzduchu jest nemožné, poněvadž při nahazování kusového paliva proudí vzduch mezerami, mezi kusy paliva povstalými, sice v nadbytku, ale uvnitř kusů je ho nedostatek; tam vniká vzduch, až když palivo se začne rozpadávat. Uvnitř kusů nastává tedy místo spalování suchá destilace. Kdybychom pracovali s teoretickým množstvím vzduchu, bylo by spalování nedokonalé, veškeré, v palivu utajené kalorie by se nevybavovaly a v kouřových plynech odcházely by i vedle nehořlavých plynů (CO2, N) i plyny, mající ještě značnou výhřevnost (CO). Nastávala by tím nová ztráta tepelná, převyšující úsporu, kterou jsme minimálním množstvím kouřových plynů hleděli dosáhnouti.

Prakticky nutno bráti při použití kusového paliva as jako pěst velikého, skutečné množství vzduchu = 1,6 theoretického množství. Ztráta kouřovými plyny tu obnáší kol 17 % celkové výhřevnosti paliva.

Jest jasné, že praktické množství vzduchu k hoření potřebné, bude tím menší, čím menší budou kusy paliva, do pece přiváděné, neboť pak jest styk paliva se vzduchem lepší. Snížíme-li však skutečně přiváděné množství vzduchu, zvýšíme tím samočinně teplotu uvnitř pece, kterou velké množství chladného proudícího vzduchu stále snižuje. Zvýšením teploty v peci dosáhneme pak lepšího prostupu tepla na místa žádoucí, tj. do kotle, neb do vývalků, plechů atd. v peci ohřívaných, a u těchto minimální ztrátu oxydací, následkem nepatrného nadbytku vzduchu.

Tyto úvahy vedly k pokusům se spalováním paliva na prach rozmělněného. Výsledky byly velmi příznivé.

Existuje již několik systémů topení práškovým uhlím, které zvláště v Americe, i v Belgii byly zavedeny v mnoha továrnách, kde slouží hlavně k vytápění pecí ve válcovnách, ale i k topení kotlů ve velikých thermoelektrárnách. Osvědčují se vesměs výborně. Tak např. „The Dilworth Porter & Co.“, válcovna kolejnicového materiálu v Pittsburgu ve Spojených Státech má zařízení na spalování 10 tun uhlí za hodinu. Rovněž „The Falcom Steel Comp.“ v Niles a „The Otis Steel Comp.“ v Clevelandu podobná zařízení na spalování 5 tun za hod. Nově projektovaná theromoeletrárna v St. Louis bude míti zařízení na spálení 100, později snad až 200 tun práškového uhlí za hodinu.

Popíši v krátkosti takové zařízení systému Quigley (Furnace Specialties Co. Inc., New York). Normální zařízení této firmy znázorněno jest na obrazech 208 a 209.

Netříděné uhlí, tak, jak přijde z dolů, vypouští se spodem specielních amerických vagonů a do nádržky aa v zemi, odkudž přes hrubý drtič A jest zvedáno elevátorem B, a jde přes třídič C do nádržky D nad protiproudým sušičem G, jímž prochází, a suší se horkým vzduchem, ohřívaným v peci F.

Tah vzduchu obstarává ventilátor H. Strhnutý prach shromažďuje se ve sběrači I a padá zpět do sušiče G. Od sušiče jde uhlí elevátorem J do nádržky K, odkudž padá do Raymondova válcového mlýnu L, kde se rozemílá na prach, který jest odssáván exhaustorem l a hnán do nádržky M, kde se usazuje, kdežto vzduch, prachu zbavený, vrací se rourou m zpět do mlýnu L (M2 jest sekundární sběrač).

Práškové palivo padá pak do nádržky N nad dmychacím kotlem Q, který slouží pro další transport. Nádržka N jest od Q oddělena šoupátkem P, tkaže do Q lze vpustiti vždy jen žádané množství uhlí, na ciferníku S kontrolovatelné.

Do kotle nad uhlí vhání se trubicí Qa komprimovaný vzduch (pod tlakem as 60 LB/P2 = cca 4 atm). Stlačený vzduch prodírá se práškovým uhlím, strhuje jeho částečky ssebou a žene je potrubím T k jednotlivým pecím, resp. kotlům (obr. 209).

Tento vzdušní transport může se díti na vzdálenost až ¾ km, a jest naprosto vyloučeno, že by prach mohl obtěžovati okolí, tak dokonale je vše uzavřeno.

U každé pece jest zvláštní cyklonový sběrač U a nádržka V, v níž stejnoměrně promísené, a lehce nasypané práškovité uhlí se shromáždí. Z nádržek podává se šroubovým transportérem dále, a padá před ústí dyxy, jíž proudí vzduch z potrubí x. V obr. 212 označena tato vzdušní Dyxa nápisem „primary air“. Tímto vzduchem vhání se uhlí do hořáku (Burner), kdež se dále mísí se vzduchem, kolenem a šoupátkem Y (obr. 209) nassávaným, v zápalnou směs, která při ústí hořáku se plamenem, do pece šlehajícím spaluje.

Šoupátkem Y (obr. 209) lze množství vzduchu k hoření potřebného regulovati na nevyhnutelně nutné minimum, aby ještě spalování bylo dokonalé.

Zdá se, že spalování pevného paliva ve tvaru práškovitém ovládne půdu brzo všade tam, kde běží o velká množství uhlí, která se mají v hodině spáliti, neb o špatné druhy paliva. Pro válcovny má význam dalekosáhlý, neboť snižuje opal vývalku v ohřívacích pecích na méně, než polovinu. (Obal činí zde sotva 1-1 ½ % váhy vývalku).

Již dnes existuje několik systémů (kromě „Quigley“ budiž ještě uveden systém firmy „Fuller-Lehigh Co.“ – Fullerton, Pa, U. S. A.).

Fa Quigley uvádí hlavní přednosti svého topení takto:

  1. Jemným rozemletím obdrží uhlí veliký povrch, slučuje se snadno s kyslíkem, takže shoří i nejhorší druhy uhlí (důlní uhelný prach, říční naplavené uhlí, rašelina apod.).
  2. Vysoká teplota v topeništi, zvýšený prostup tepla, menší objem kouřových plynů, menší ztráty komínem.
  3. Plamen podobný plynovému, snadně regulovatelný, intensitu topení lze snadno přizpůsobiti namáhání kotle (případně namáhání snadno zvýšiti).
  4. Kotle lze roztopiti rychle na plný tlak. Není proto ztrát, které povstávají dlouhým držením kotlů pod tlakem při pracovních přestávkách.
  5. Topeniště dá se těsněji uzavříti než u topení roštového, čímž zamezí se průtah vzduchu v době klidu, a kotel zůstane dále pod tlakem.
  6. Doprava uhlí i prachu je automatická, obsluha minimální. Prachové uhlí lze připravovati na místě od kotelny i velmi vzdáleném.
  7. Rozvod práškového uhlí děje se tak čistě, že žádný prach neusazuje se na střechách a jiných vnějších objektech, čímž zamezí se explose a požáry, a šetří se zdraví zaměstnanců.
  8. Výdej na odstranění popela jest nepatrný, poněvadž většina jemného popílku vylétá do atmosféry.
  9. V důsledku malého přebytku vzduchu jest třeba též menšího zařízení pro tah kouřových plynů, a tím i menšího nákladu na udržování.
  10. Lze současně používati ku topení různé druhy uhlí.

Uvedu ještě výsledek pokusu k stanovení využití paliva při spalování práškového uhlí.

Pokusy konány v dolech „Mines de Blanzy“ v Montceau-les-Mines na kotlu systému Babcock 220 m2 výhřevné plochy, 6 atm. přetlaku, bez přehřívače a ekonomiseru. Pokus trval od 15. do 31. května 1922 nepřetržitě po 395 hodin.

Palivo: jemný antracit, obsahující as 30 % popele, 11 % těkavých látek, 58 ½ % uhlíku a ½ % vlhkosti. Výhřevnost 5630 kal. Celkem spáleno 173 tun, celkem odpařeno 1,277 m3 vody, tj. tedy 7,38 kg vody pro 1 kg paliva. Dým byl lehký, světlé barvy, obsahující as 13 ½ % CO2, 0 % CO, a as 5 % O, střední teplota kouřových plynů u paty komína 257o C, tah před šoupátkem 2,06 mm sloupce vodního. Střední využitkování paliva v kotli 0,82.

U roštového topení bývá toto využitkování kol 0,70 (17 % se asi ztratí kouřovými plyny, 5 % zbude nespáleno v popeli, 8 % se ztratí sáláním), což znamená u našeho případu úsporu za půl měsíce na 30 tun paliva, nehledě k ostatním, již zmíněným výhodám.

Ing. František Hruška, Triumf techniky 1924