Historia EC1 (odc.4) — Woda

Kiedy jedziemy w strugach deszczu rowerem, bierzemy kąpiel, pływamy w basenie, parzymy herbatę lub pijemy mrożoną kawę, kiedy jeździmy na nartach lub łyżwach, albo wreszcie gdy podziwiamy piękne białe, kłębiaste obłoki ponad naszymi głowami — nie zawsze myślimy o tym, że to wszystko woda. Tyle tylko, że w różnych formach — stanach skupienia. Myśląc zatem o wodzie i elektrowni, zaraz na myśl przychodzą nam zapewne elektrownie rzeczne, takie z olbrzymimi tamami i spiętrzeniem wody. Ale również w każdej konwencjonalnej elektrowni (jaką była przecież EC1) woda jest niemal tak samo ważna jak węgiel (czy jakiekolwiek inne paliwo). Rzec by można, że nawet ważniejsza!

Ale wróćmy do naszej opowieści. Wiele razy przewijał się w niej motyw wody, ale na tyle dyskretnie, że czas oddać jej należne miejsce w całym cyklu przewarzania energii w Elektrociepłowni nr 1 w Łodzi. Spróbujmy zatem prześledzić drogę wody poprzez zawiłe rurociągi, aby zrozumieć jak ważną rolę pełni ona również w elektrowni. Zacznijmy od kotłów. To przecież w nich miała się ona ogrzewać od płonącego na rusztach węgla. Ogrzewać na tyle mocno, że zaczynała wrzeć i zamieniać się w parę pod ciśnieniem około 30 atmosfer. No dobrze — ale skąd to ogromne ciśnienie? Ktoś powie: „przecież wodę do kotłów musiano pompować, i to pompy zwiększały ciśnienie”. To prawda, ale tylko częściowa. Bo prawdziwą ciekawostkę kryje sam proces parowania wody. Wszyscy wiemy, że krople pozostawione na blacie kuchennym czy wilgotne talerze wysychają „same” po niedługim czasie. Woda „znika”. Naprawdę znika? Jasne, że nie — po prostu zmienia się w parę, niewidoczną dla nas w powietrzu. Jeszcze ciekawiej rzecz się ma gdy wodę gotujemy. Temperatura wrzenia zależy od otaczającego ciśnienia, a ono z kolei od wysokości nad poziomem morza (oraz odrobinę od aktualnej pogody). W Łodzi, położonej ok. 200 m n.p.m., woda wrze w temperaturze ok. 100°C. Bąble pary powstają przy dnie i na ściankach naczynia by wesoło, z bulgotem, pędzić ku powierzchni. Podczas wrzenia woda paruje w całej swojej objętości. Ale co najważniejsze — woda zmieniając się z cieczy w gaz (para jest gazem właśnie) zwiększa swoją objętość ponad 1200 razy! Z 18 gramów wody (czyli mniej więcej łyżki stołowej), po odparowaniu powstaje aż 22,4 litra pary wodnej! Taka objętość pary powstaje gdy może się ona swobodnie rozprzestrzeniać. Ale jeśli dzieje się to wszystko w zamkniętych rurociągach i zbiornikach, ciśnienie wewnątrz nich zaczyna rosnąć… bardzo rosnąć. A o to przecież chodzi nam w elektrowni! Przecież za chwilę tę gorącą parę pod wysokim ciśnieniem skierujemy do turbin, aby tam, oddając swoją energię łopatkom wirnika napędzającego generator rozprężyła się ponownie. I co teraz? Wypuścić ją przez okno albo komin? Niby można, ale byłaby to ogromna strata. Parę wodną da się bowiem ponownie skroplić i zawrócić do kotłów. Ponadto, aby woda ta mogła w ogóle zacząć pracę w elektrowni, trzeba ją było najpierw gruntownie do niej przygotować. Zabrzmiało to niemal jak szkolenie z BHP, prawda? Na czym zatem polegało to przygotowanie?

Każdy z nas zapewne miał kiedyś okazję gotować wodę w czajniku i zajrzeć przy okazji do jego środka. Jeśli nie był to czajnik zupełnie nowy a woda gotowała się w nim już kilka razy, z pewnością zauważyć można było wewnątrz osad. Czasami nawet grubą warstwę „czegoś” na grzałce i ściankach. To nic innego jak minerały, występujące naturalnie w wodzie którą pijemy. To one osadzają się wewnątrz czajnika, czy ekspresu do kawy utrudniając ich pracę. Co jakiś czas musimy nawet „odkamieniać” te urządzenia, czyli rozpuścić nagromadzony w ich wnętrzu „kamień kotłowy”, aby grzałka miała bezpośredni kontakt z wodą oraz by woda mogła swobodnie przepływać przez ekspres. Jeśli zatem w takich „małych” urządzeniach (w porównaniu z kotłami EC1 nawet ogromne czajniki wydają się małe) osadza się kamień, to o ile bardziej narażone na ten proces są wnętrza rurociągów i zbiorników w kotłach parowych? Osłabiony przepływ, przegrzanie, pęknięcie, awaria, katastrofa! Oto co mogłoby grozić, gdyby zbagatelizować tę sprawę. Jak zatem można problemowi zaradzić zanim on jeszcze wystąpi? Oczywiście oczyszczając wodę dostarczaną do instalacji. Zwyczajne filtry jakie można spotkać w sklepie niestety nie zdałyby tutaj egzaminu. Potrzebne były dużo, dużo większe i bardzo wydajne urządzenia. Skomplikowane instalacje jakimi dysponowała EC1 nie tylko pozbawiały wody minerałów, ale również gazów w niej rozpuszczonych. W wodzie sodowej rozpuszczony jest często dwutlenek węgla, aby była ona gazowana i łaskotała podniebienie bąbelkami. W zwykłej wodzie z kranu również rozpuszczone są różne gazy. Widać to wyraźnie gdy po dłuższej chwili, na ściankach szklanki z wodą pojawiają się małe pęcherzyki gazu (warto sprawdzić to i zaobserwować osobiście). Jednym z tych gazów jest oczywiście tlen — niezbędny rybom w stawie do oddychania, ale jednocześnie bardzo niepożądany gość wewnątrz kotłów, walczaka i rurociągów. Gdyby nie pozbyć się go z wody mógłby powodować groźną korozję i doprowadzić do poważnych uszkodzeń. Dlatego dopiero perfekcyjnie oczyszczona i odgazowana woda mogła zostać wtłoczona ogromnymi pompami do rurociągów. Co ciekawe, zarówno pompy jak i duża część rurociągów, zachowana jest w Centrum Nauki i Techniki EC1 i stanowi naturalną scenerię, która zachwyca naszych Gości. Również zbiorniki demineralizacyjne udało się ocalić. Te szare, duże i pękate beczki na stalowych nogach stoją po zachodniej stronie placu wokół EC1. Sam budynek zmiękczalni, czyli Wydziału Demineralizacji, nie zachował się niestety w całości. Pozostała po nim jedna ściana, zaraz obok budynku wejścia głównego. Wnikliwi Goście na pewno ją odnajdą (zachęcamy!).

OK — powiecie, tyle już czytamy o tej wodzie, a dotąd ani słowa o tym, skąd ją czerpano? Z rzek? Przecież przez Łódź przepływa kilkanaście rzek i to właśnie dzięki temu stała się ona miastem włókienniczym. Dla łódzkich fabrykantów zasoby rzeczne były wystarczające, ale dla elektrowni było to zbyt mało wydajne i niepewne źródło wody. Wyobraźcie sobie tylko, co mogłoby się wydarzyć, gdyby nagle, na przykład z powodu braku opadów, zabrakło wody w ogromnych kotłach EC1. Katastrofa murowana! Zatem aby zapewnić nieprzerwane i niezawodne dostawy wody, wydrążono wokół EC1 wiele studni głębinowych, w tym aż cztery przeznaczone do zasilania Nowej Centrali (mieszczącej współcześnie Centrum Nauki i Techniki EC1). Pierwsza, najpłytsza, bo zaledwie 70 metrowa studnia (to mniej więcej tyle co 20 pięter w wieżowcu), miała niewielką wydajność. Można z niej było czerpać „tylko” ok. 30 m3 na godzinę (metr sześcienny to 1000 litrów). Szybko okazało się, że studnia ta jest bezużyteczna bo zamulenie uniemożliwiło jej wykorzystanie. Kolejne studnie były już dużo głębsze, z rekordową, sięgającą prawie 700 m w głąb ziemi. To więcej niż miałyby dwie wieże Eiffla stojące jedna na drugiej (tyle, że pod ziemią!)! Wydajność tej studni sięgała 240 m3 na godzinę. Oznacza to, że w ciągu każdej godziny mogłaby ona napełnić aż 1000 domowych wanien!

Z naszej analizy wynika póki co, że raz napełniwszy instalację, nie trzeba byłoby dolewać do niej wody prawie wcale. Prawie, bo przecież zawsze są jakieś nieszczelności. Nie jest to jednak prawda. Musimy wyjaśnić w tym miejscu za co odpowiada litera „C” w skrócie EC1. „C” pochodzi od słowa ciepłownia, bo EC1 stała się w latach 60‑tych XX w. elektrociepłownią właśnie. Oznacza to, że oprócz energii elektrycznej dostarczała ona do łódzkich zakładów pracy i osiedli mieszkaniowych gorącą parę pod ciśnieniem. W zakładach przemysłowych służyła ona głównie różnym procesom technologicznym, a w domostwach do podgrzewania wody oraz ogrzewania pomieszczeń podczas zimowych miesięcy. Oznacza to, że ogromne ilości wody trzeba było wciąż dotłaczać do zbiorników, aby stamtąd mogła ona podążać do kotłów i dalej rurociągami już jako para — w świat, napędzając łódzkie fabryki i ogrzewając mieszkania, szkoły i szpitale.

Czy to już ostatnie zastosowanie wody w EC1? Oczywiście, że nie! Pamiętacie, jak wspominaliśmy, że para po przejściu przez turbiny ulegała skropleniu, by powrócić ponownie do obiegu. Żeby mogło się to dziać, para musiała być ochładzana, mimo że już podczas rozprężania w turbinach jej temperatura spadała do ok. 60°C (z ponad 400°C). Działo się to w skraplaczu, albo jeśli ktoś woli kondensatorze (skraplanie nazywa się również kondensacją). Urządzenie to umieszczone było pod turbozespołem i zasilane zimną wodą. Woda chłodząca parę szybko się jednak ogrzewała i sama wymagała ostudzenia. Także generator prądu musiał być chłodzony. Jednak sami się pewnie domyślacie, że raczej nie bezpośrednio wodą… Woda i prąd elektryczny to zazwyczaj mało bezpieczne połączenie. Przez generator przepływało powietrze, które chłodziło jego wnętrze. I dopiero ono było chłodzone poniżej, w chłodnicy, przez którą przepływała zimna woda. Ale zarówno w skraplaczu jak i chłodnicy generatora woda szybko przestawała być zimna i nie mogłaby służyć już dalej do chłodzenia, dopóki sama by nie ostygła. Trwałoby to bardzo długo. Dlatego stosowano chłodnie kominowe — budynki wyglądające jak pękate, ażurowe kominy, w których woda chłodziła się dużo szybciej. Nagrzaną w chłodnicy i kondensorze wodę tłoczono zatem do wnętrza chłodni. Tam trafiała ona na sprytny system zraszaczy i drewnianych kratownic, gdzie rozbryzgując się na coraz drobniejsze kropelki oddawała ciepło powietrzu. Ono z kolei, ogrzewając się od wody, unosiło się wytwarzając ciąg kominowy i przyspieszając cały proces. Część wody oczywiście odparowywała i była porywana przez wznoszące się ku górze powietrze, wylatując górą. I chodź chłodnia nazywana jest kominową, wcale kominem nie jest. Nie wydostają się z niej również żadne zanieczyszczenia — jedynie czysta woda. No właśnie — te białe obłoczki unoszące się ponad chłodniami to woda. Nawet już nie para wodna, bo pary nie byli byśmy w stanie dostrzec. Te obłoki to w rzeczy samej skondensowana para, czyli malusieńkie kropelki wody.

Gdyby wciąż tego jeszcze było mało, po każdym kolejnym trudnym dniu pracownicy musieli się przecież umyć w łaźniach znajdujących się obok szatni (szatnie też udostępnione są do zwiedzania), zrobić sobie kawę, podlać kwietniki wokół EC1, jeśli akurat przez dłuższy czas nie padał deszcz. Woda była tutaj po prostu niezbędna.

Jeśli zaciekawiła Cię, Drogi Czytelniku, historia wody w EC1, zapraszamy do Centrum Nauki i Techniki, gdzie będziesz miał okazję zapoznać się z tą opowieścią „na żywo”. Będziesz mógł obejrzeć prawdziwe pompy, zbiorniki demineralizacyjne, walczaki, kotły. Przy okazji nieźle się ubawisz grając w naszą grę zaworową, gdzie autentyczne koła zaworowe stały się interfejsem wciągającej rozgrywki. W gorące dni zapraszamy do chłodni kominowej, gdzie podczas rewitalizacji odtworzono część instalacji zraszającej. Panuje tu miły chłód nawet w upalne dni, a spadająca woda szumi niemal jak pod tężniami. Jeśli będziesz miał szczęście, może przytrafi Ci się przygoda i w budynku pompowni usłyszysz ostrzeżenie o pękającej rurze. Usłyszysz nagły świst i zobaczysz kłęby pary wydostające się z „pękniętego” rurociągu podczas symulacji awarii. Ale jak to zwykle u nas — wszystko bezpiecznie i pod kontrolą, choć oczywiście z dużą dawką pozytywnych emocji.