Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe: Kritische Betrachtungen zur Durchführung sparsamer Wärmewirtschaft [3. Aufl. Reprint 2019] 9783486745054, 9783486745061

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WIRTSCHAFTLICHE VERWERTUNG DER BRENNSTOFFE KRITISCHE BETRACHTUNGEN ZUR DURCHFÜHRUNG SPARSAMER WÄRMEWIRTSC HAFT

VON DIPL.-ING.

G. DE GRAHL,

BAURAT

M I T G L I E D D E R A K A D E M I E DES B A U W E S E N S

DRITTE, VERMEHRTE AUFLAGE MIT 323 TEXTABBILDUNGEN UND 16 TAFELN

MÜNCHEN UND BERLIN 1923 DRUCK UND VERLAG VON R. OLDENBOURG

ALLE RECHTE, EINSCHLIESSLICH DES ÜBERSETZUNGSRECHTES, C O P Y R I G H T 1920 B y R. O L D E N B O U R G , M Ü N C H E N

VORBEHALTEN

Vorwort zur 2. Äuflage. D e r A u s g a n g des J a h r e s 1915 w a r f ü r die H e r a u s g a b e der 1. A u f l a g e n i c h t g ü n s t i g .

Der K r i e g

h a t t e f a s t die g e s a m t e I n d u s t r i e in seine Dienste gestellt, so d a ß die F r a g e n a c h w i s s e n s c h a f t l i c h e n u n d p r a k t i s c h e n N a c h s c h l a g e w e r k e n auf d e m Gebiete der W ä r m e t e c h n i k u n d der W ä r m e w i r t s c h a f t m e h r u n d m e h r in den H i n t e r g r u n d Studenten,

die D a h e i m g e b l i e b e n e n zu d e c k e n . gehören

trat.

Ingenieure, F a b r i k l e i t e r suchten

waren ausgezogen,

u m d a s V a t e r l a n d zu s c h ü t z e n ,

ihrerseits mit geistigen W a f f e n i h r e n K o m m i l i t o n e n den

Der Krieg ist v e r l o r e n ; materiell sind wir ein a r m e s L a n d g e w o r d e n .

nicht soundso

viel

Quadratmeilen,

Schiffe u n d S c h o r n s t e i n e .

das p l a n m ä ß i g d e n k e n u n d a r b e i t e n k a n n . bare Grundlage und Muttererde unserer

und

Rücken

Aber zum Aufstieg

W i r sind noch ein V o l k ,

Die geistige A r b e i t bildete von j e h e r die u n v e r r ü c k -

Blüte.

N a c h B e e n d i g u n g des u n g l ü c k l i c h e n Krieges w a r d a s v o r l i e g e n d e W e r k in einer A u f l a g e v o n 1500 S t ü c k e n

baldigst vergriffen.

Eine neue A u f l a g e

mußte

u n t e r den v o l l s t ä n d i g

V e r h ä l t n i s s e n V e r f a s s e r u n d Verleger u n g e h e u e r e K o s t e n a u f e r l e g e n .

veränderten

Den U m f a n g zu k ü r z e n , w a r

u n m ö g l i c h , z u m a l g e r a d e auf d e m Gebiete d e r B r e n n s t o f f w i r t s c h a f t die g r ö ß t e n U m w ä l z u n g e n s t a t t gefunden hatten.

Wir s a h e n uns v i e l m e h r g e n ö t i g t , ohne Ü b e r s c h r e i t u n g d e r S e i t e n z a h l den T e x t

u m e t w a 30°/ 0 zu v e r g r ö ß e r n , was d u r c h kleinere S c h r i f t u n d g r ö ß e r e n Satzspiegel e r r e i c h t w o r d e n ist.

Von

den

alten Bildstöcken

wurde

E i n r i c h t u n g e n a b e r wegen P l a t z m a n g e l s Aus

diesem

ein Teil v e r w a n d t ,

viele e r n e u e r t , die B e s c h r e i b u n g

der

gekürzt.

G r u n d e b i t t e n wir, kleine U n s t i m m i g k e i t e n in den M a ß b e z e i c h n u n g e n u s w . m i t

Milde a u f z u n e h m e n , d a eine einheitliche D u r c h f ü h r u n g g r ö ß t e n t e i l s eine N e u a n f e r t i g u n g d e r t e u r e n B i l d s t ö c k e e r h e i s c h t u n d die U n k o s t e n u m ein Vielfaches g e s t e i g e r t Die zweite A u f l a g e ist ein n e u e s W e r k . tisch

entstanden;

Die Urteile, die gefällt sind, sind n i c h t a m S c h r e i b -

sie sind d a s E r g e b n i s vieler V e r h a n d l u n g e n m i t t h e o r e t i s c h u n d p r a k t i s c h ge-

schulten und erfahrenen Fachleuten. der Mitarbeit

hätte.

von Gönnern

W e g e n der ü b e r r e i c h e n Fülle des Stoffes h a t sich d a s W e r k

und Freunden

erfreuen dürfen.

Sofern

dieser

nicht

schon

in d e r

e r s t e n A u f l a g e g e d a c h t w o r d e n ist, sei h i e r m i t allen, die z u r V o l l e n d u n g b e i g e t r a g e n h a b e n , b e s t e n s gedankt.

Zu n e n n e n w ä r e n o c h H e r r D i p l . - l n g . C. R a d e s , Essen, f ü r seine Mithilfe bei den A b -

s c h n i t t e n ü b e r V e r b r e n n u n g u n d E n e r g i e w i r t s c h a f t , u n d H e r r R e d a k t e u r S e y f f e r t f ü r seine M ü h e waltung

beim

Durchlesen

der Arbeit.

Ganz besonderen

Dank

schuldet

aber

Verfasser

Herrn

D i p l . - l n g . T r e n k l e r , d e r die F r e u n d l i c h k e i t h a t t e , ihn i m A u f b a u des g a n z e n W e r k e s , bei dessen E r g ä n z u n g u n d D u r c h s i c h t mit u n e r m ü d l i c h e m Fleiße zu u n t e r s t ü t z e n . U m g e r e c h t e n W ü n s c h e n möglichst zu e n t s p r e c h e n , ist auf d a s s t a t i s t i s c h e Material u n d die a n g e z o g e n e n Quellen Auszüge aus

b e s o n d e r e Sorgfalt

Berichten

und

Zahlentafeln

gelegt w o r d e n . fremdländischer

In den Z e i t s c h r i f t e n f i n d e n sich h ä u f i g S c h r i f t e n , die

bei

wiederholtem

Ab-

s c h r e i b e n o f t g a n z f e h l e r h a f t w i e d e r g e g e b e n w e r d e n u n d d a h e r die t a t s ä c h l i c h e n V e r h ä l t n i s s e v e r schieben.

Meist wird

dabei

der U r h e b e r n e u e r A n r e g u n g e n g a n z vergessen u n d s t a t t seiner d e r

B e r i c h t e r s t a t t e r in z w e i t e r o d e r d r i t t e r Linie g e n a n n t . V e r f a s s e r ist sich s e l b s t v e r s t ä n d l i c h b e w u ß t , keine lückenlose A r b e i t geliefert zu h a b e n ; es k a m i h m in e r s t e r Linie d a r a u f a n , ein k r i t i s c h e s W e r k z u m N u t z e n d e r A l l g e m e i n h e i t zu s c h a f f e n . Berlin-Schöneberg,

J u n i 1920.

G. de Grahl.

Vorwort zur 3. Äuflage. H a b e n t sua f a t a libelli! Das gilt insbesondere von den technischen Werken, die sich die F ö r d e r u n g der W ä r m e w i r t s c h a f t zur Gesundung des deutschen Wirtschaftslebens als Ziel gesteckt haben. Deutschland ist eines Teiles seiner Kohlenvorkommen b e r a u b t , das Ruhrgebiet von französischen T r u p p e n besetzt, seine Geldwährung auf dem N u l l p u n k t angelangt. Die Geldknappheit h a t die K o h l e n k n a p p h e i t ü b e r w u c h e r t . Es mangelt an a l l e m : an Rohstoffen, an Bes c h ä f t i g u n g der Betriebe, an Exportmöglichkeit, so d a ß die D u r c h f ü h r u n g einer s p a r s a m e n W ä r m e w i r t s c h a f t sich immer schwieriger gestaltet. Angesichts dieser Z u s t ä n d e k a m e n Verleger und Autor zu d e r E r k e n n t n i s , d a ß es besser sei, den logischen A u f b a u der 2. Auflage bis auf einige Berichtigungen beizubehalten, dagegen durch A u f s t o c k e n des Gebäudes jenen R a u m zu schaffen, der den v e r ä n d e r t e n sozialpolitischen Verhältnissen R e c h n u n g t r a g e n soll. In dem geschaffenen achten Kapitel wird der Leser über die W e i t e r e n t w i c k l u n g der W ä r m e w i r t s c h a f t die gewünschte A u f k l ä r u n g finden, zumal Verfasser sich b e m ü h t hat, dieser E r g ä n z u n g einen in sich geschlossenen Charakter zu geben. ' Durch Hinweis auf die in K l a m m e r n beigefügten Seitenzahlen und eine grundlegende Ä n d e r u n g des Inhaltverzeichnisses ist das Nachschlagen der behandelten T h e m a t a wesentlich erleichtert. Verfasser erfüllt d i e angenehme Pflicht, den ihm hilfreich zur Seite gestandenen Direktoren T r e n k l e r , Berlin-Steglitz, und A. T h a u , Deuben, Bez. Halle, f ü r ihre Anregungen und Ergänzungen zu danken, ohne die das Werk nicht die erzielte A b r u n d u n g erhalten h ä t t e . Möge der 3. Auflage dieselbe A n e r k e n n u n g wie der zweiten zuteil w e r d e n ! B e r l i n - Z e h l e n d o r f / W e s t , Juni

1923.

G. de Grahl.

Inhaltsverzeichnis. Seite

Einleitung

1 Erstes

Kapitel.

Die Brennstoffe.

Seite

1. Die festen Brennstoffe

7

1. Allgemeines 2. E i n f l u ß der Kohlenerzeugung auf die Industrie 3. B r e n n s t o f f v o r k o m m e n einzelner Länder 4. Bergbauliches 5. Eigenschaften u n d Verwendung der natürlichen Brennstoffe a) Steinkohle b) Braunkohle c) Torf 6. Destillationsrückstände * 7. Preßformsteine 8. Sonstige minderwertige und stoffe

22

Abfall42 45

1. Die Lage während des Krieges lind nach dessen Beendigung 2. Vorkommen und Gewinnung . . . . Erdöl und seine Destillate . Destillate der Steinkohle . . Destillate der Braunkohle . . Flüssige Brennstoffe tierischer pflanzlicher H e r k u n f t

3. Beschaffenheit und Verwendung

. . . . . . und

45 46 46 48 49 50

. .

a) Erdöl u n d seine Destillate . . . b) Destillate der Steinkohle . . . .

Zweites Kapitel.

10 13 20

22 27 29 31 37

II. Die flüssigen Brennstoffe

a) b) c) d)

7

51 51 55

Seite

c) Destillate der Braunkohle . . . . d ) Flüssige Brennstoffe tierischer und pflanzlicher H e r k u n f t e) Die halbflüssigen Brennstoffe (Kolloid-Brennstoffe) III. Die gasförmigen Brennstoffe Einteilung der technischen Gase a) Naturgase b) Reichgase c) Schwachgase d) Vollgase e) Ölgase f ) Edelgase

. . .

IV. Vergleich der festen, gasfömigen und flüssigen Brennstoffe 1. Kennzeichnung des Verbrennungsvorganges 2. Abgrenzung f ü r die Anwendung der Brennstoffe 3. Vorzüge der einzelnen Brennstoffarten 4. E i n f l u ß auf den thermischen Wirkungsgrad a) U m w a n d l u n g in mechanische Energie b) Verbindung von K r a f t - und Heizbetrieben

60 60 62 63 63 64 67 68 70 73 73 74 74 79 80 81 81 83

Umwandlungs- und Veredelungsverfahren. Seite

seite

I. Einleitung

91

Grundlagen

91

II. A u f b e r e i t u n g der Brennstoffe

93

III. T r o c k n u n g der Brennstoffe

94

IV. Formgebung, Brikettierung

102

V. Schwelerei 1. Geschichtliches 2. Chemisch-technische Grundlagen 3. Schieferverschwelung 4. Braunkohlenschwelerei

. .

103 104 105 108 111

5. Schwelerei hochwertiger Stoffe, Vakuumdestillation, Tieftemperaturdestillation VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb . . . . 1. Kokereitechnik a) Allgemeine Entwicklung . . . . b) Rohstoffe c) Koksöfen f ü r Beheizung mit eigenem Gas d) Koksöfen f ü r Heizung mit f r e m d e m Gas (Schwachgas)

113 120 120 120 123 123 132

VI

Inhaltsverzeichnis. Seite

2. Die Gasanstalten

139

a ) Allgemeine E n t w i c k l u n g . . . . b ) Die T e c h n i k der Gaserzeugung der Gasanstalten a ) E n t w i c k l u n g der Ofenbauarten ß ) Die neuzeitlichen Gaserzeugungsöfen 1. Die Kleinraumöfen 2. Die Großraumöfen

. . . . . . . .

c) Weitere B e h a n d l u n g des L e u c h t gases d) Verwendung des Leuchtgases . . V I I . Vergasung 1. Die chemischen Grundlagen der erzeuger

139 142 142 146 146 152 154 156 159

und physikalischen Vergasung im Gas-

a) Die R e a k t i o n e n des Kohlenstoffes mit Sauerstoff b ) Vergasung von Kohlenstoff durch freien Sauerstoff ( L u f t ) c ) Zersetzung des Wasserdampfes an glühendem Kohlenstoff d) Vergasung von Kohlenstoff durch ein Gemisch von Luft und Wasserdampf e) Methan im Generatorgas . . . . f ) Veränderung der Zusammensetzung des Generatorgases nach dem Verlassen der B r e n n s t o f f s c h i c h t . . . g) Vorgänge bei der Vergasung n a t ü r licher gashaltiger Brennstoffe . . h) E i n f l u ß der physikalischen Beschaffenheit und des Aschengehaltes des Brennstoffes auf die Gasbildung . i) Die Mittel zur Bewegung der Vergasungsluft und die D a m p f b e s c h a f fung k) Die Zugrichtung im Gaserzeuger und die Einführung des frischen Brennstoffes 1) Die Beschaffenheit des Gases an verschiedenen Stellen des S c h a c h t querschnittes m ) Die Ausnutzung der fühlbaren W ä r me zur E r w ä r m u n g der Vergasungsluft sowie zur Dampferzeugung . 2. Gaserzeuger-Bauarten a) S c h a c h t - und S c h r ä g r o s t - G e n e r a toren b ) Drehrost-Gaserzeuger . . . . . . c) Gaserzeuger mit mechanischem Rührwerk d) Beschickvorrichtungen e) Gaserzeuger für K r a f t z w e c k e ( S a u g gasgeneratoren) f ) Sauggaserzeuger für teerabgebende Brennstoffe g) Großraum oder Hochleistungsgaserzeuger

159 159 159 162

166 170

170 171

172

174

175

176

176 177 177 181 185 186 187 189 194

Seite

h) Abstichgeneratoren i) Generatoren für wasserreiche Brennstoffe k ) Vergasung aschereicher Brennstoffe 1) Vergasung feinkörniger Brennstoffe m ) Gaserzeuger mit Gewinnung der Nebenerzeugnisse n) Gaserzeuger mit Teergewinnung . o) W a s s e r g a s - E r z e u g e r p) Herstellung von Doppelgas . . . 3. Betriebskontrolle und wärmetechnische Überprüfung der Gaserzeugung . . V I I I . E x t r a k t i o n und Verflüssigung

. . . .

I X . Gewinnung der Nebenerzeugnisse bei der Herstellung von Gasen 1. Die Nebenerzeugnisse der Kokereien und Gasanstalten Allgemeines 2. Die Nebenerzeugnisse bei der Vergasung Allgemeines 3. Teergewinnung in Kokereien und Gasanstalten 4. Benzolgewinnung 5. Die Teerdestillation Teerdestillate 6. Gewinnung und Aufarbeitung der Urteere 7. Gewinnung des A m m o n i a k s aus dem Stickstoff der Kohle a) Verhalten des Kohlenstickstoffs bei den Umwandlungsvorgängen . . b) Gewinnung und weitere Verarbeitung des Ammoniakwassers . . . c) U n m i t t e l b a r e Gewinnung von Ammonsulfat d) A m m o n s u l f a t g e w i n n u n g unter Benutzung des Brennstoffschwefels . X . Die W i r t s c h a f t l i c h k e i t der Gewinnung der Nebenerzeugnisse 1. Die S t i c k s t o f f f r a g e

198 199 201 205 209 212 216 221 227 230 230 230 232 232 233 234 237 239 242 245 245 249 252 255 256 256

a) Einleitung b ) E i n f l u ß des S t i c k s t o f f s auf die E r n t e e r t r ä g e der Landwirtschaft . c ) Stickstoffquellen d) Welchem D ü n g e m i t t e l soll der Vorzug gegeben w e r d e n ? e) K o h l e n m e n g e zur Herstellung des gebundenen S t i c k s t o f f s f) Leistung der S t i c k s t o f f w e r k e . . . 2. Vergasung oder V e r b r e n n u n g ?

195

.

256 257 258 259 260 261

. .

261

a ) Einleitung b ) Vorteile der Gasfeuerung gegenüber der u n m i t t e l b a r e n Verbrennung von Rohbraunkohle . . . c) T r a n s p o r t v e r h ä l t n i s s e d) Ersparnisse bei der Gasfeuerung . e) K o h l e - Ä q u i v a l e n t für T e e r und Ammonsulfat .

261

263 264 264 267

VII

Inhaltsverzeichnis.

Drittes Kapitel.

Verbrennung der Brennstoffe. Seite j

I. Vollkommene Verbrennung II. Einfluß des Luftüberschusses auf den Gang der Verbrennung III. Größe des Gasvolumens bei der Verbrennung eines Brennstoffes IV. Ermittlung des Restgliedes in der Wärmebilanz 1. Geschichtliches 2. Kontrolle der nutzbar gemachten Wärmemenge 3. Der Verlust an Herdrückständen . .

Seite

269 !

4. Kaminverlust 5. Verlust an unverbrannten Gasen . . 6. Verlust der Wärme, die der Kessel als Heizkörper abgibt 7. Verlust des Wasserdampfes in den Gasen 8. Verlust durch Ruß a) Kontrollversuch b) Rußbestimmung 9. Wärmebilanz

272 275 279 279 280 281

V. Mittel zur vollkommenen Verbrennung

281 281 283 283 283 283 283 284 286

Viertes Kapitel. Feuerungseinrichtungen. Seite

I. Feuerungen für feste Brennstoffe . . . 1. Roste als Träger des Brennstoffes und Zuführer der Verbrennungsluft . . . 2. Unterwindroste 3. Schräg- und Treppenroste 4. Wanderroste 5. Unterschubfeuerungen 6. Feuerungen für minderwertige Brennstoffe a) Holzabfälle b) Bagasse c) Schilfpflanzen d) Lohe e) Torf f) Förderbraunkohle g) Schlamm- und Staubkohlen . . . h) Lokomotivlösche i) Kokslösche und Koksasche . . . k) Müll II. Feuerungen für flüssige Brennstoffe . . 1. Einleitung 2. Brenner

292 294 295 296 298 299 299 301 301 301 302 303 305 306 307 307 308 308 309

Fünftes Kapitel. Kritik Seite

1. Wärmeübertragung von Heizgasen Wasser

auf

II. Dampfkesselbetrieb 1. Einfluß der Heizflächengröße . . . 2. Wirtschaftlichkeit des Vorwärmers (Economisers) 3. Temperaturverhältnisse in den Feuerungen 4. Beeinflussung des Schornsteinzuges durch die Temperaturverhältnisse und Widerstände 5. Einfluß der Heizflächenvertmreinigung 6. Einschränkung des Schorn>teinverlustes 7. Künstlicher Zug a) Einleitung b) Druckzuganlagen (Untcrwindfeuerungen) c) Blasrohr (Exhaustor)

|

Seite

292 !

337 343 343 345 349 352 354 356 357 357 359 3;ü

a) Die Zentrifugal- oder Preßölzerstäuber b) Dampf- und Luftstrahlzerstäuber. c) Brenner für Vergasung des Brennstoffes

311

3. ölfeuerungen der metallurgischen und keramischen Industrie

311

4. ölfeuerungen für Dampferzeugung

317

.

5. Die Brünlersche Unterwasserfeuerung a) Welche Vorteile bietet die Unterwasserfeuerung für die wirtschaftliche Ausnutzung der Brennstoffe? b) Anwendung der Unterwasserfeuerung in chemischen Fabriken . .

309 310

319

320 323

III. Feuerungen für gasförmige Brennstoffe 1. Hochofen-Gichtgas und Generatorgas 2. Koksofengas 3. Industriegase

324 324 332 333

IV. Flammenlose Oberflächenverbrennung .

334

der Feuerungstechnik. d) Dampfstrahlgebläse (unmittelbarer Saugzug) e) Mittelbarer Saugzug f) Vereinigung von Druck und Saugzug g) Vorteile des künstlichen Zuges gegenüber dem natürlichen Schornsteinzuge 8. Verluste durch Verschlacken der Roste 9. Verluste in den Herdrückständen und in der Flugasche 10. Einmauerung der Kessel 11. Fundamentschäden 12. Steigerung der Dampfleistung . . . 13. Maßnahmen zur Verbesserung der gesamten Dampfkraftanlage

Seite

360 361 361 361 363 364 369 372 373 375

a) Allgemeines 375 b) Verringerung der Widerstände in " Dampfleitungen 377

Inhaltsverzeichnis.

Vili

Seite

Seite

c) d) e) f)

Thermokompressor Wärmepumpe (Auto-Vapor) . . . Kraftmaschine und Wärmespeicher Abdampfspeicher für Kraftmaschinen

III. Kohleneinkauf 1. 2. 3. 4. 5.

384

a) Koks b) Andere Brennstoffe

385

Allgemeines Entnahme der Kohlenprobe . . . . Untersuchung der Brennstoffe . . . Wägung der Brennstoffe Selbstentzündung der Kohlen und ihre Verhütung

IV. Betriebsüberwachung 1. 2. 3. 4. 5. 6.

a) Einführung eines wirtschaftlichen Betriebes ß) Wahl eines geeigneten Brennstoffes

379 381 382

385 386 388 389 389 391

Allgemeines Wassermessung Dampfmessung Messung von Über- und Unterdruck Temperaturmessungen Untersuchung von Heiz- und Generatorgasen

391 393 393 394 394

V. Koksverwertung in Industriefeuerungen.

398 402

1. Wirtschaftlichkeit der Zentralheizung

402

a) Allgemeines b) Ersparnisse bei der Erzeugung der Wärme

402

Sechstes

2. Ofenheizung

395

VI. Raumheizung und Warmwasserbereitung

. . . .

c) Ersparnisse bei der Fortleitung der Wärme d) Ersparnisse bei der Verwendung der Wärme e) Uberschlägige Kosten verschiedener Heizungsverfahren

420

3. Grudeheizung 4. Elektrische Raumheizung 5. Die Wirtschaftlichkeit der Warmwasserbereitungs-Anlagen

423 423

von

1. Allgemeines über Gasversorgung . . 2. Einfluß der Gasbeschaffenheit auf die Wirtschaftlichkeit der Ferngasleitung

433

a) Einfluß von Fördermenge, Rohrdurchmesser, Druckgefälle und spez. Gewicht b) Förderarbeit c) Wirtschaftlichste Rohrdurchmesser und Wandstärken d) Kosten der Fernförderung . . . . e) Kosten der Aufspeicherung und Verteilung des Gases

434 435

a) Übernahme der winterlichen Raumheizung

441

Siebentes

435

I. Unwirtschaftlich arbeitende Betriebe . . II. Privatwirtschaftliche Betriebe . . . . III. Soziale Maßnahmen bei der Energiewirtschaft im großen 1. Allgemeine Betrachtungen 2. Kraftwerke mit Nebenprodukten-Gewinnung für eine oberschlesische Grube (1915)

457 458 463 463

466

424

425

443 443 443 443 449

449 452 452 452 454

Energiewirtschaft.

Kapitel. Seite

423

Versuchs-

III. Ferngasversorgung

433

441

420 422

424

b) Gas für gewerbliche und industrielle Zwecke c) Pumpenbetrieb mit städtischem Gas

432 432

1. Die Herstellungskosten des Leuchtgases 2. Verhältnis der Zusatzbelastung zur Vollbelastung

420

Seite

432

II. Die Gaswirtschaft

419

420

Seite

1. Allgemeines 2. Bewährung von Fernheizwerken . . 3. Wärmebedarf an Heizung und Warmwasser 4. Aufstellung eines Turbogenerators als Beispiel für eine Abwärmeverwertung 5. Hilfsdampfmaschinen mit Abwärmeverwertung

415

Städtewirtschaft.

Kapitel.

I. Abwärmeverwertung

405 405 411

a) Allgemeines b) Kritische Behandlung der verschiedenen Ofenarten c) Richtlinien für Stubenöfen . . . d) Richtlinien für sparsamen Brennstoffverbrauch

a) Allgemeines b) Zusammenstellung ergebnissen

404

404

Seite

|

3. Kraftwerk nahe Berlin mit Anschluß an den Wasserweg (1918) 4. Kritische Schlußbetrachtungen . . . IV. Ausnutzung der Wasser- und Windkraft V. Aufspeicherung von Überschußenergie . VI. VerwendungsmöglichkeitelektrischerEnergie für Heiz- und Kochzwecke . . . . V I I . Elektrisierung der Staatsbahnen . . . .

468 470 471 473 475 477

Inhaltsverzeichnis.

Achtes Kapitel.

Ergänzende Betrachtungen zur neuzeitlichen Brennstoffwirtschaft. Seite

I. II. III.

Kohlenwirtschaftsgesetz und verwaltung Politische Einflüsse r u n g u n d -preise

auf

Selbstver479

Kohlenförde-

Steinkohlenwirtschaft 1. B e t r i e b s f r a g e n a) A u s w i r k u n g e n der A u f b e r e i t u n g b) A n f o r d e r u n g e n an H o c h o f e n - u n d Gießereikoks c) T r o c k e n e K o k s k ü h l u n g mit Verw e r t u n g der K o k s g l u t . . . . T d) T e e r d e s t i l l a t i o n

' 482 j 489 489 489 491 493 495

2.

IV.

Destillation der Steinkohle hei Tieftemperatur a) E i n l e i t u n g b) G e n e i g t e r Schweldrehofen von Fellner & Ziegler c) D r e h r e t o r t e n a c h Goodwin . . . d) S c h w e l r e t o r t e von Beilby . . . e) V e r k o k u n g s v e r f a h r e n von Sutcliffe und Evans f) V e r f a h r e n von Nielsen g) K a r b o k o h i e - V e r f a h r e n h) R ü c k - u n d Ausblick . . . . . . 3. V e r g a s u n g b a c k e n d e r Steinkohle . . 4. V o l k s w i r t s c h a f t l i c h e Fragen . . . . a) E i n f l u ß d e r G ü t e r t a r i f e auf die Preisgestaltung b) V e r w e n d u n g von Industriegasen . 1. Kokereigas 2. M e t h a n g a s 3. Azetylengas c) V e r w e n d u n g flüssiger B r e n n s t o f f e f ü r die H a n d e l s m a r i n e

506 j 506 [ 509 510 510 i 515

Braunkohlenwirtschaft 1. V e r e d l u n g der B r a u n k o h l e a) Einleitung b) N a ß p r e ß s t e i n e

526 526 526 527

Namenverzeichnis Sachverzeichnis

IX

. . . .

496 496 496 504 505 j

515 516 516 517 517 518

Seite

c) T r o c k e n p r e ß s t e i n e 1. Allgemeine B e t r a c h t u n g e n . 2. W i r t s c h a f t l i c h e M a ß n a h m e n bei der Dampftrocknung . . . 3. B e t r i e b s ü b e r w a c h u n g . . . . 4. B r ü d e n a b w ä r m e v e r w e r t u n g . d) F e u e r t r o c k n u n g der R o h b r a u n kohle e) Vergasung der R o h b r a u n k o h l e . . 2. U m s t e l l u n g auf B r a u n k o h l e n f e u e r u n g 3. G r o ß k r a f t w e r k e in Braunkohlenrevieren V. B r e n n s t a u b f e u e r u n g 1. A n w e n d u n g s g e b i e t 2. V e r m a h l u n g der B r e n n s t o f f e . . . . 3. B r e n n e r u n d F e u e r u n g s k a m m e r . . 4. E x p l o s i o n s g e f a h r VI. K r i t i k der F e u e r u n g s t e c h n i k 1. B e r e c h n u n g eines Steilrohrkessels 2. N u t z e n d e r W ä r m e s p e i c h e r . . . . 3. W ä r m e w i r t s c h a f t u n d Finanzlage 4. A u s n u t z u n g der A b w ä r m e . . . . a) bei D a m p f k e s s e l n u. L o k o m o t i v e n b) W ä r m e p u m p e c) bei I n d u s t r i e ö f e n d) bei G e n e r a t o r e n e) bei D a m p f - u n d V e r b r e n n u n g s maschinell 5. V e r r i n g e r u n g des S t r a h l u n g s v e r l u s t e s a) Allgemeines b) bei W a r m w a s s e r b e r e i t u n g s a n l a g e n 6. B r e n n b a r e s in den H e r d r ü c k s t ä n d e n 7. Aufbereitung der Herdrückstände . a) Nasse V e r f a h r e n b) M a g n e t i s c h e s V e r f a h r e n . . . . V I I . W ä r m e w i r t s c h a f t im Bauwesen. . . . a) A n o r d n u n g von Zentralheizungsanlagen b) E i n b a u t e n in Heizkesseln . . . c) Z u r F r a g e der Z i m m e r h e i z u n g . d) W ä r m e w i r t s c h a f t im H a u s h a l t .

528 528 530 532 533 546 547 553 554 558 558 562 565 567 56S 568 574 578 581 581 584 586 589 592 594 594 596 599 600 601 601 601 617 620 629 631 637 642

Einleitung. Als die e r s t e A u f l a g e des W e r k e s im O k t o b e r 1915 h e r a u s k a m , h i e ß es auf S. 2 d e r E i n l e i t u n g : „ D i e rasch a n s t e i g e n d e F ö r d e r u n g u n s e r e r B r e n n s t o f f e - k a n n a b e r auf die D a u e r n i c h t a n h a l t e n , s o n d e r n m u ß schließlich infolge der z u n e h m e n d e n A b b a u - u n d F ö r d e r u n g s s c h w i e r i g k e i t e n eine A b n a h m e e r f a h r e n . D a z u d r o h e n die v o n J a h r zu J a h r s t e i g e n d e n Löhne, die k ü r z e r e n A r b e i t s z e i t e n u n d noch a n d e r e U m s t ä n d e , den Preis der K o h l e n in die H ö h e zu t r e i b e n u n d d a m i t alle L e b e n s b e d i n g u n g e n zu e r s c h w e r e n . " U n d h e u t e ? — W ä r m e f e h l t z u m S c h u t z gegen K ä l t e , z u r B e r e i t u n g v o n Speisen u n d H e r s t e l l u n g d e r n o t w e n d i g s t e n G e b r a u c h s g e g e n s t ä n d e ; Licht z u r E r h ö h u n g d e r B e h a g l i c h k e i t u n d z u r V e r l ä n g e r u n g d e r A r b e i t s m ö g l i c h k e i t . Alle Sorgen, die auf u n s lasten, vereinigen sich in der K o h l e n f r a g e wie in einem B r e n n - Mm.t . .. r^^aeirirriedenyo>iren_^ Rrwö/ien Spiegel. Die s c h w e r e n W a f f e n s t i l l s t a n d s - B e d i n g u n g e n h a b e n einen E i n s c h n i t t in die L e b e n s a d e r des d e u t s c h e n Volkes g e t a n , an dessen Folgen es s c h w e r d a r n i e d e r l i e g t . Kohle b e d e u t e t L e b e n s e n e r g i e , u n d solange diese n i c h t wieder voll z u r E n t w i c k l u n g g e l a n g t , w e r d e n einzelne O r g a n e des g e s c h w ä c h t e n d e u t s c h e n Volkes a b s t e r b e n m ü s s e n . Die N e r v e n sind e r s c h l a f f t , die t e c h n i s c h e n A n l a g e n a b g e w i r t s c h a f t e t , die L e i s t u n g e n z u r ü c k g e g a n g e n . W ä r e der u n g l ü c k l i c h e K r i e g n i c h t g e k o m m e n , h ä t t e n wir, wie d u r c h die o b e r s t e Linie d e r A b b . 1 d a r g e s t e l l t , eine weitere erf r e u l i c h e S t e i g e r u n g in d e r K o h l e n f ö r d e r u n g von J a h r zu J a h r a n n e h m e n k ö n n e n , w a s uns d u r c h E r s a t z d e r t e u r e n und unzuverlässigen H a n d a r b e i t durch maschinelle Einr i c h t u n g e n g e l u n g e n w ä r e . S t a t t d e r 1920 zu e r w a r t e n gewesenen 220Mill. t S t e i n k o h l e n müssen wir v e r s c h i e d e n e Abstriche f ü r verminderte Arbeitsleistung, für Verluste an Kohlenvorkommen und abzuliefernde Kohlenmengen v o r n e h m e n , so d a ß , falls a u c h Oberschlesien f o r t f a l l e n sollte, e t w a n u r 85 Mill. t d e m restlichen D e u t s c h l a n d "XO «y 1SV6 m> v e r b l e i b e n . Z i e h t m a n d e n V e r b r a u c h d e r f ü r uns verloreAbb. I. Voraussichtliche Fördermengen und deren Verbleib f ü r Deutschland. nen Gebiete einschließlich Oberschlesiens a b , so d ü r f t e n wir i m m e r h i n m i t e i n e m e r h e b l i c h e n A u s f a l l an K o h l e n , e t w a einem D r i t t e l , zu r e c h n e n h a b e n . Z u r D e c k u n g dieses D r i t t e l s g i b t es n u r zwei M ö g l i c h k e i t e n : Verm e h r t e F ö r d e r u n g u n d geistige A r b e i t . D a s e r s t e Mittel d ü r f t e t r o t z g u t e n Z u r e d e n s auf die D a u e r vers a g e n , u n d eine V e r m e h r u n g d e r B e l e g s c h a f t e n b e d i n g t e r s t eine V e r m e h r u n g d e r W o h n s t ä t t e n u n d diese w i e d e r u m die B e s c h a f f u n g v o n B a u s t o f f e n , zu d e r e n H e r s t e l l u n g i m m e r wieder die Kohle f e h l t . Die g r o ß e n A n f o r d e r u n g e n des Krieges h a b e n die B a l k e n u n d S t r e b e p f e i l e r des N e r v e n s y s t e m s ü b e r die zulässige B e l a s t u n g b e a n s p r u c h t u n d den Z u s a m m e n b r u c h h e r b e i g e f ü h r t . D e r d u r c h lange k ö r p e r l i c h e u n d seelische A n s t r e n g u n g e n e r s c h ö p f t e , n e u r o t i s c h e r k r a n k t e M a n n 1 ) s u c h t e f ü r v e r meintlich e r l i t t e n e K r ä n k u n g e n u n d Z u r e c h t w e i s u n g e n , d e n e n er sich u n t e r d e m Z w a n g e d e r Dis1

) Vgl. Dr. Simmel „Psychoanalyse der Massen".

d e G r a h l , Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe.

I

2

Einleitung.

ziplin während des Krieges nicht erwehren konnte, eine E n t s p a n n u n g . Seinen falschen Vorstellungsverkniipfungen gewährte der wirtschaftliche Organismus einen T u m m e l p l a t z f ü r seine unsinnigen Forderungen, seine Arbeitscheu und Streiklust. Ihm waren geordnete Fabrikverhältnisse mit Akkordsystem, Meistern und Kolonnenführern, die die Arbeitsleistung fördern, u n a n g e n e h m ; er wollte keine Ausnahmestellungen, kein Prämien-, kein Klassensystem. Dagegen versprach er sich von der Sozialisierung der Betriebe die erhoffte Entschädigung f ü r lang ertragene Zurücksetzung. Ein Blick in die W e r k s t ä t t e n zeigte noch bis vor kurzem ein gegen f r ü h e r vollständig verändertes Bild: Die Arbeiter standen herum oder politisierten; ihre Entschädigung entsprach mehr Anwesenheitsgeldern als Lohn f ü r geleistete A r b e i t ; überall fehlt das P f l i c h t b e w u ß t s e i n ; alles spricht nur von Rechten, aber von Pflichten gegen den S t a a t oder den U n t e r n e h m e r will niemand etwas wissen. Die schweren Waffenstillstands-Bedingungen haben zur Ablieferung einer großen Anzahl betriebstüchtiger Lokomotiven und Wagen g e f ü h r t . Was uns an gesunden Lokomotiven übrig blieb, reichte zur Deckung des Transportes nicht aus, und die R e p a r a t u r der schadhaften Maschinen wollte nicht vorwärts schreiten. W ä h r e n d wir vor dem Kriege über 17600 betriebsfähige Lokomotiven besaßen, erreichten wir die Zahl von 13000 schon lange nicht mehr. Die trostlose Lage unseres Eisenbahnbetriebes geht wohl am besten aus folgenden Zahlen hervor 1 ). Es wurden arbeitstäglich befördert im Dezember

1913 rd. 189000 Wagen 1917 „ 141000 „ 1918 „ 99000 „

Im besonderen ist es aber auch die Kohlennot, welche die Eisenbahnen an der Besserung der Betriebslage hindert und den Betrieb so außerordentlich dickflüssig macht. Innerhalb e i n e r Eisenbahndirektion blieben an e i n e m einzigen Tage 154 Züge auf den Strecken wegen D a m p f m a n g e l s liegen. Unsere Lokomotiven sind auf die Verwendung guter Kohlen angewiesen. 3 0 % sind aber Bergmittel, die u n v e r b r a n n t auf dem Rost liegen bleiben und das Feuer vorzeitig verschlacken. Nicht nur die Lokomotivkohle ist schlecht, sondern auch die f ü r die Industrie (vgl. Seite 78). So k o m m t es, d a ß wir täglich 4000 Wagen Steine und sonstige Bergmittel auf der Eisenbahn befördern müssen. Welche gewaltigen Leistungen sind hierzu, und zwar gänzlich unnötig aufzuwenden, die zudem doch gleichfalls wieder Kohlen kosten! Bei unserem heutigen sehr schlechten Wagenumlauf werden /racA/sv/z /f/X?/ dafür 30 bis 40000 Wagen vorgehalten werden SOO.1 müssen. W ä h r e n d im Frieden unsere Eisenbahnen 400 den größten Überschuß abwarfen, sind j e t z t die Unterbilanzen zu fast gleicher Höhe angewachsen. Die Folge davon war nicht nur eine .W? Verteuerung des Personenverkehrs sondern auch eine Erhöhung der Frachtsätze, die gegenwärtig noch nicht ihren Abschluß erreicht o haben d ü r f t e (Abb. 2). Solche Feststellungen sind f ü r die Gestaltung des vorliegenden Werkes aber von grundfOS legender Bedeutung gewesen. Die geistige Arbeit erscheint als das wirko W3 /m ms /m /> Anthrazit . . . • 4 „ 8% i> >? Im allgemeinen aber ist zu bemerken, d a ß sich alle diese Versuche von Klassifikationen nicht bewährt h a b e n ; es ergeben sich immer wieder so viele Ausnahmefälle, d a ß die Einteilungen weder auf einen wissenschaftlichen noch praktischen W e r t Anspruch erheben können 1 ). Zu erwähnen wäre noch ein Kurzes über die Ursachen der Backfähigkeit, worüber im Laufe der Zeit eine Unzahl von Theorien aufgestellt worden ist. (Von neueren sind besonders beachtens wert diejenigen von B o u d o u a r d , B o n e , P a r r und O l i n , L e w e s , W h e e l e r und Mitarbeitern sowie von D o n a t h 2 ) . Auch Prof. Fr. F i s c h e r 3 ) beschäftigt sich auf Grund seiner neuesten Forschungen mit dieser Frage und k o m m t etwa zu folgendem Schluß: Beim Verkoken t r i t t ein Weichwerden bzw. Schmelzen derjenigen Teilsubstanz auf, welche sich beim Versuch durch Druckdestillation herauslösen läßt, nämlich der H a u p t m e n g e des Vgl. M u c k , „Chemie der K o h l e " , 2. Aufl., 1916, W i l h . E n g e l m a n n , Leipzig. ) Vgl. S i m m e r s b a c h , „Die V e r k o k u n g der Steinkohlen bei niedrigen T e m p e r a t u r e n " , witz 1913. 3 ) „ G e s a m m e l t e A b h a n d l u n g e n zur K e n n t n i s der K o h l e " , Bd. I I I , Gebr. B o r n t r a e g e r , Berlin. 2

Katto-

Erstes Kapitel. Die Brennstoffe.

24

B i t u m e n s 1 ) . E s l ä ß t sich n u n n a c h d e n B e o b a c h t u n g e n a n U r t e e r e n die F o l g e r u n g z i e h e n , d a ß d a s B i t u m e n s t e t s v e r s c h i e d e n e r Z u s a m m e n s e t z u n g ist u n d f ü r d i e bei d e r V e r k o k u n g in F r a g e k o m m e n d e n B e s t a n d t e i l e h a u p t s ä c h l i c h h a r z a r t i g e K ö r p e r eine R o l l e s p i e l e n . D i e s e d e s t i l l i e r e n n i c h t u n z e r s e t z t , sie s c h m e l z e n u n d s p a l t e n l e i c h t e B e s t a n d t e i l e a b , w o b e i sie i m m e r h ö h e r s c h m e l z e n d w e r d e n . S c h ä u m t d e r S c h m e l z f l u ß d a b e i , so e r h ä l t m a n e i n e n g e b l ä h t e n K o k s ; b l e i b t d e r S t o f f in g l a t t e m S c h m e l z f l u ß , so m u ß m a n e i n e n d i c h t e n K o k s e r h a l t e n . Z e r s e t z t sich s c h l i e ß l i c h d a s B i t u m e n , b e v o r es s c h m i l z t , so e r h ä l t m a n e i n e n K o k s ü b e r h a u p t n i c h t . D i e s ist d e r F a l l bei e i n e m B i t u m e n , d a s d u r c h D r u c k u n d T e m p e r a t u r i m L a u f e d e r Z e i t u m g e w a n d e l t ist. In d i e l e t z t e r e G r u p p e f a l l e n d a h e r die M a g e r k o h l e n u n d A n t h r a z i t e , w ä h r e n d d i e F e t t k o h l e d a s B i t u m e n in w e n i g z e r s e t z t e r F o r m e n t h ä l t . A n d e r s e i t s m ü ß t e es m ö g l i c h sein, a u s d e n n o c h j ü n g e r e n F l a m m k o h l e n s c h i c h t e n a u c h einen g u t e n K o k s zu e r z e u g e n , w e n n m a n d e n v o n d e r N a t u r g e m a c h t e n U m w a n d l u n g s v o r g a n g des B i t u m e n s irgendwie nachahmen könnte. D e n n d a s in d e r j u n g e n K o h l e e n t h a l t e n e B i t u m e n s c h e i n t i n d e r H a u p t s a c h e u n z e r s e t z t zu d e s t i l l i e r e n , ( v e r h ä l t sich also ä h n l i c h w i e A n t h r a z e n , d a s s c h m i l z t u n d bei 3 5 0 ° u n z e r s e t z t d e s t i l l i e r t ) , w o r a u f j a a u c h die U r t e e r g e w i n n u n g a u s F l a m m k o h l e n u n d j ü n g e r e n S t e i n k o h l e n bei d e r V e r g a s u n g b e r u h t . Die Z a h l e n t a f e l 19 b e z i e h t sich auf R e i n s u b s t a n z e n , d . h . w a s s e r - u n d a s c h e n f r e i e K o h l e n . In d e r P r a x i s ist d u r c h V e r u n r e i n i g u n g e n u n d B a l l a s t s t o f f e s t e t s m i t a n d e r e n Z u s a m m e n s e t z u n g e n zu r e c h n e n . Zahlentafel elementare Zusammensetzung

Kohlenart

H "L

I. trockene Steinkohle m. langer Flamme (Flammkohle)

75 bis i 5,5—4,5 80 ;

II. fette Steinkohle m. langer Flamme (Gaskohle)

80 bis ! 5,8—5,0 85 i 84 I bis 5,0—5,5 89 88 bis 5,5—4,5 91

III.eigentl. fette Kohle (Schmiedekohle) IV. fette Steinkohle m. kurzer Flamme (Kokskohle) V. magere oder anthrazitische Steinkohle

90 bis 93

4,5—4,0

19.

H

Koksausbeute

19,5—15,0

4—3

55—60

14,2—10,0

3-2

60—68

11,0— 5,5

2—1

68—74

O + %

O + N N

74—82

5,5— 3,0

82—90

Koksaussehen

pulverförmig, höchst, zusammengefrittet geschmolzen, stark zerklüftet geschmolzen, b. mittelmäßig kompakt geschmolzen, sehr kompakt, wenig zerklüft. gefrittet oder pulverförmig

spez. Gewicht

1,25 1,28 bis 1,3 1,3 1.3 bis 1,35 1,35 bis 1.4

D i e S t e i n k o h l e n e n t h a l t e n g e w ö h n l i c h n u r 2 bis 4 % W a s s e r , i h r A s c h e n g e h a l t s c h w a n k t je nach dem Ort ihrer Gewinnung zwischen 1 und 3 0 % u n d noch stärker. F ü r gute Kohlen rechnet m a n h ö c h s t e n s 7, f ü r m i t t e l g u t e bis 15, f ü r s c h l e c h t e m e h r als 1 5 % G e h a l t a n A s c h e . A u c h d e r G e h a l t a n S a u e r s t o f f u n d K o h l e n s t o f f i s t s e h r v e r s c h i e d e n , so d a ß m a n d e n H e i z w e r t i m allgem e i n e n m i t 4 0 0 0 bis 8 0 0 0 W E / k g a n n e h m e n k a n n . F ü r g u t e K o h l e n r e c h n e t m a n 7 0 0 0 bis 7 5 0 0 W E . In a l l e n d e n F ä l l e n , in d e n e n d e r H e i z w e r t i r g e n d w i e w i c h t i g i s t , s t e l l t m a n i h n z w e c k m ä ß i g d u r c h besondere Messung fest. Z u b e r ü c k s i c h t i g e n ist f e r n e r d e r S c h w e f e l g e h a l t d e r K o h l e . W e s t f ä l i s c h e K o h l e e n t h ä l t s e l t e n m e h r als 1 % , v i e l f a c h 1,25, o b e r s c h l e s i s c h e K o h l e e t w a s m e h r , S a a r k o h l e e t w a s w e n i g e r . D e r A n t h r a z i t h a t als d i e geologisch ä l t e s t e K o h l e n a r t in d e r r e i n e n S u b s t a n z d e n h ö c h s t e n K o h l e n s t o f f g e h a l t , n ä m l i c h 9 4 bis 9 8 % . E r d i e n t i n f o l g e s e i n e r E i g e n a r t v o r z ü g l i c h g a n z b e s o n d e r e n Z w e c k e n , z. B. d e r V e r w e n d u n g in d e n D a u e r b r a n d ö f e n d e r H a u s h a l t u n g . M a n v e r w e n d e t i h n *) „Bituminös" ist ein für Steinkohle immer noch ziemlich viel gebrauchtes Wort, welches außer der Kürze nicht viel für sich hat und in seiner eigentlichen Bedeutung auf Steinkohlen gar nicht angewendet zu werden pflegt. Man versteht, wenn bei Steinkohlen heutzutage von „Bitumen" die Rede ist (nach M u c k , a. a. O.), darunter die gesamte Menge flüchtiger Körper, welche die Kohlen beim Erhitzen unter Luftabschluß abgeben (Destillationsprodukte), und nicht etwa die in neutralen Lösungsmitteln löslichen Bestandteile.

I. Die festen Brennstoffe.

25

in A m e r i k a a u c h allein o d e r m i t K o k s v e r m i s c h t z u m H o c h o f e n b e t r i e b 1 ) . F ü r die K o k s g e w i n n u n g k o m m t er s e l b s t n i c h t in B e t r a c h t , d a er b e i m E n t g a s e n ein loses P u l v e r e r g i b t . W ä h r e n d A n t h r a z i t in N o r d a m e r i k a , S ü d r u ß l a n d u n d S ü d w a l e s in g r o ß e n L a g e r s t ä t t e n v o r k o m m t , f i n d e t er s i c h bei u n s n u r in w e n i g e r g r o ß e n M e n g e n i m W u r m b e z i r k ( A a c h e n e r B e c k e n ) u n d v e r e i n z e l t in W e s t f a l e n s o w i e bei O s n a b r ü c k . Ä h n l i c h d e m A n t h r a z i t v e r h a l t e n sich die M a g e r k o h l e n . Sie e n t w i c k e l n b e i m V e r b r e n n e n e i n e k u r z e , s t a r k h e i z e n d e F l a m m e u n d e i g n e n sich z u m H a u s b r a n d s o w i e a u c h z u r L o k o m o t i v heizung. Mit a b n e h m e n d e m K o h l e n s t o f f - u n d s t e i g e n d e m Gasgehalt erlangen die Kohlen m e h r u n d m e h d i e E i g e n s c h a f t , z u n ä c h s t d u r c h E r h i t z u n g e i n e n n u r lose z u s a m m e n h ä n g e n d e n „ g e s i n t e r t e n " K o k zu l i e f e r n , w o b e i d a s f a l l e n d e G a s b e i m B r e n n e n z u l e u c h t e n u n d i n f o l g e d e r A n w e s e n h e i t s c h w e r b r e n n b a r e r K o h l e n w a s s e r s t o f f e R u ß zu e n t w i c k e l n b e g i n n t . Die K o h l e n w e r d e n z u r D a m p f k e s s e l feuerung verwendet (daher Eß-(Essen-)Kohle benannt), können auch, mit gasreichen Kohlen vermischt, verkokt werden. E r s t d i e b a c k e n d e n ( f e t t e n ) K o k s k o h l e n m i t (85) 86 bis 8 8 (90) % K o h l e n s t o f f in d e r r e i n e n S u b s t a n z liefern einen g u t e n , regelmäßig g e b l ä h t e n , porösen u n d a u c h f ü r die besonderen V e r h ä l t nisse d e s H o c h o f e n b e t r i e b e s g e n ü g e n d f e s t e n K o k s . Mit v o r z ü g l i c h e n K o k s k o h l e n ist v o r a n d e r n unser rheinisch-westfälischer Bergbaubezirk versehen, w ä h r e n d i h m hierin der oberschlesische und S a a r b e r g b a u n a c h s t e h t . D e n Ü b e r g a n g zu d e r f o l g e n d e n G r u p p e b i l d e n K o h l e n , d i e e i n e n f e s t e n g e s c h m o l z e n e n K o k s o h n e j e d e B l ä h u n g e r g e b e n . Sie v e r b r e n n e n m i t w e n i g l a n g e r u n d w e n i g r a u c h e n d e r F l a m m e u n d werden seit jeher m i t Vorliebe zum Betrieb von Schmiedefeuern v e r w a n d t (Schmiedekohlen). Die G a s k o h l e n m i t 8 5 bis 8 2 % K o h l e n s t o f f l i e f e r n in u n s e r e n G a s a n s t a l t e n d a s L e u c h t g a s u n d als N e b e n e r z e u g n i s e i n e n d e m Z e c h e n k o k s ä h n l i c h e n , j e d o c h w e n i g e r g e b l ä h t e n K o k s . Sie f ü r F e u e r u n g e n zu v e r w e n d e n , i s t w e n i g e r z w e c k m ä ß i g , d a sie b e i m E r h i t z e n n i c h t s i n t e r n , s o n d e r n s c h m e l z e n u n d so d e r L u f t d e n D u r c h g a n g e r s c h w e r e n . Die j ü n g s t e n S t e i n k o h l e n , die G a s f l a m m k o h l e n m i t d e m g e r i n g s t e n G e h a l t a n K o h l e n stoff (82 bis 7 9 % ) sind z w a r z u m Teil e b e n f a l l s z u r L e u c h t g a s b e r e i t u n g zu g e b r a u c h e n , v e r l i e r e n a b e r a l l m ä h l i c h w i e d e r die F ä h i g k e i t , e i n e n z u s a m m e n h ä n g e n d e n K o k s zu b i l d e n . Sie s i n t e r n b e i m E r h i t z e n z u s a m m e n u n d z e r f a l l e n s c h l i e ß l i c h wie die M a g e r k o h l e n u n d d e r A n t h r a z i t zu losem P u l v e r . Ihre F l a m m e ist l a n g , d a s G a s l e u c h t e t u n d s c h e i d e t viel R u ß a b . Diese K o h l e n d i e n e n h a u p t s ä c h l i c h d e r V e r b r e n n u n g u n t e r D a m p f k e s s e l n u n d in d e n ü b r i g e n g e w e r b l i c h e n Feuerungen. Zu d e n e b e n e r ö r t e r t e n B e z e i c h n u n g e n d e r S t e i n k o h l e n a r t e n k o m m e n n o c h die S o r t e n , w e l c h e m i t d e r m e c h a n i s c h e n S o r t i e r u n g b e i m F ö r d e r n u n d A u f b e r e i t e n z u s a m m e n h ä n g e n . K o h l e n , d i e in d e m Z u s t a n d e , wie sie a u s d e r G r u b e k o m m e n , v e r w a n d t w e r d e n , n e n n t m a n F ö r d e r k o h l e n , bei geringem Stückgehalt Fördergruskohlen. H i e r v o n u n t e r s c h e i d e n sich die in d e r o b e n e r w ä h n t e n Weise2) aufbereiteten Kohlen. V o n d i e s e n w e r d e n die g r ö ß t e n , b e i m e r s t m a l i g e n G a n g ü b e r die S o r t i e r v o r r i c h t u n g e n z u r ü c k g e h a l t e n e n Teile ( ü b e r 80 m m G r ö ß e ) als S t ü c k k o h l e n b e z e i c h n e t . E s f o l g e n in d e n G r ö ß e n v o n 10 bis 80 m m d i e N u ß k o h l e n , u n d z w a r m i t d e n A b s t u f u n g e n v o n 50 bis 80, 30 bis 50, 15 bis 3 0 u n d 10 bis 15 m m als N u ß I bis N u ß IV, w e i t e r u n t e r 10 m m G r ö ß e die F e i n k o h l e n . ( F e t t k o h l e n u n t e r 10 m m d i e n e n v o r z ü g l i c h z u r K o k s b e r e i t u n g . ) Hierzu k o m m e n n o c h d i e als „ m e l i e r t e " u n d „ b e s t m e l i e r t e " K o h l e n b e z e i c h n e t e n M i s c h u n g e n v e r s c h i e dener Sorten (Förderkohlen und Stückkohlen) und mancherlei andere Bezeichnungen von mehr örtlicher B e d e u t u n g . W ä h r e n d die Z a h l e n t a f e l 19 e i n e n Ü b e r b l i c k ü b e r g r o ß e K o h l e n g r u p p e n g i b t , d e r m e h r t h e o r e t i s c h e n W e r t h a t , s i n d in Z a h l e n t a f e l 2 0 e i n e A n z a h l e i n z e l n e r i m G e b r a u c h b e f i n d l i c h e r K o h l e n sorten verschiedener Zechen a u f g e f ü h r t , deren Z u s a m m e n s e t z u n g , Heizwert usw. von der b e k a n n t e n T h e r m o c h e m i s c h e n P r ü f u n g s - u n d V e r s u c h s a n s t a l t v o n D r . A u f h ä u s e r in H a m b u r g e r m i t t e l t worden sind. A l l g e m e i n e A n g a b e n ü b e r d e n V e r b r a u c h d e r S t e i n k o h l e n in i h r e n v e r s c h i e d e n e n V e r w e n d u n g s gebieten sind n i c h t v o r h a n d e n . E i n e n A n h a l t geben jedoch die r e g e l m ä ß i g v o m R h e i n i s c h - W e s t f ä l i schen K o h l e n s y n d i k a t v e r ö f f e n t l i c h t e n Zahlen über die V e r w e n d u n g der von i h m u m f a ß t e n K o h l e n m e n g e in D e u t s c h l a n d ; w i r g e b e n d i e b e t r e f f e n d e n W e r t e f ü r d i e J a h r e 1911 u n d 1912 in d e r

2

„Gemeinfaßliche Darstellung des Eisenhüttenwesens", Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1915. ) Siehe auch S. 93.

26

Erstes K a p i t e l . Die B r e n n s t o f f e . Z a h l e n t a f e l 20.

Zusammensetzung von Steinkohlen verschiedener Zechen. Rohkohle Kohlenstoff

Wasserstoff

Sauerstoff plus Stickstoff

Schwefel

0//o

flüchtige Bestandteile, ohne Wasser

Heizwert in 100 Teilen derwasser-u. aschefreien Substanz

7,

7.

°/o

WE

Asche

%

Wasser

7o

Heizwert

brennbare Substanz oder Reinkohle

Reinkohle

WE

o/'0

°/„

8047

0,9

3,4

95,7

! 88,5

3,5

3,3

0,4

5,0

. .

7445

1.2

9,7

89,1

79,9

3,8

4,0

1,4

10,6

Consolidation (grobfeucht) . . Constantin d. Große, melierte Nuß I . „ „ II • ,, „ ,, III » „ „ IV. Sieben Planeten ( H a r p e n e r ) . Victor, N u ß I I I / I V

7566 7979 7944 7888 7876 7791 7699 7791

3,4 0,9 0,9

5.0 3.1 3,8 3,8 4,1 5,1 7.0 6.1

91,6 96.0 95,3 95.1 94,9 93.8 92,1 92.9

79,9 83.2 82,9 82.3 82,1 81.3 82,8 82.4

4,7 5,0 5,0 5,0 4,9 4,9 3,9 4,5

6,6 6.3 6,2 6,7 6.5

0,4 1,5 1,2

25,3 24.6 23.8 22,6 22,2 22.9 15,0 15.7

Graf Moltke, Förderkohle Mathias Stinnes, N u ß IV Zollverein, S t ü c k k o h l e . Nuß I . . . „ II . . „ III. . „ IV . . Flammförderkohle Flammfördergrus Förderkohle . .

7144 7429 7754 7832 7863 7697 7644 7194 7260 7600

3,2 1,6 1.7 1.8 1,7 2,9 2,6 2,5 1,9 1,5

8.7 7,6 3,5

88,1 90,8 94,8 95.4 95,8 93.5 93.4

75,3 77.1 80,6

4.6 5,0 5.2 5.3 5,3 5.0 5.1 4.7 4.8 4,8

7,7 7.5 8,3 8.3 8.4 7,9 7,7 7,4 7.6 7,3

Dudweiler, Stückkohle . . . v. d. H e y d t , Nußgrieß . . . Klein Rossein, gew. N u ß 35/50 Merlenbach, F e t t n u ß 50/80 . 35/50 . „ 15/35 . 7/15 . Spittel, F e t t n u ß 50/80 . „ 35/50 . 15/35 . 7/15 . Louisenthal, Förderkohle

7092 6135 7455 7326 7412 7433 7231 7443 7368 7336 7250 5823

3.2 9,7 2.3 2,5 2.3 2.5

2.4 2,0 1,7 2,1 3,6

17,0

86,8 80,5 94,2 93,5 93,9 94,4 92.4 93,9 92.5 91,8 91,1 79,4

Brade, Stückkohle Emanuelsegen, Würfelkohle . . Gruben, S t a u b k o h l e Fürstin Pauline-Schacht . . . Karolinengrube Wolfgang, Stückkohle . . . .

6189 6352 6375 6785 6574 7224

6,9 7,5 2,3 5,0 5,5 3,0

7,7 5,8 16,2 5,2 6,2 6,0

85,4 86,7 81,5 89,8 88,3 91,0

Barsinghausen (Deisterkohle) Oberkirchen, Sorte III u. IV

6093 6161

3,5 6,6

19,8 15,3

H e r k u n f t bzw. Bezeichnung des B r e n n s t o f f e s

Rheinisch-Westfälische

Anthrazit Kohlscheid, gewaschene N u ß

Kohlen

Mager- und Eßkohlen Gottessegen, E ß - N u ß IV Fettkohlen

1,1

1,0 1,1

0,9 1,0

6.6 4.4 4,7

1,1

1,4 1,0 1,0 1,3

Gasflammkohlen

2.8

2.5 3.6 4,0 8,9 8,6 5,9

88.6 89.5 92.6

81,1 81.5

80,0

79,8 75,7 76.2 79.6

Saar- und Lothringer

2.6

10,0 9,8 3,5 4.0 3,8 3.1 5,0 3.7 5,5 6,5

6.8

74,5 65.5 77,4 76.6 77,4 77,1 75.7 77.8 76,6 76,0 75,0 62,4

4,4 4.2 5.3 5.2 5.3 5.4 5.2 5.3 5.2 5.3 5,3 4,1

Schlesische 66,4 68,6 68,2 72,9 70,8 76,5

76,7 78,1

63,2 66,4

0,6 0,8 0,8 0,9 0,9

28,2 27.5 28,2 29,8 29.6 29.3 29,2 27,2 27,2 26.4

Kohlen 7,1 9.8 10,8 10,9 10,5 11.4 10.5 10,1 9.9 9,8 10,2 11,9

0,8 1,0 0,7

1,0

29,3 31.8 37.3 34.9 36.4 37.7 35.8 34.4 34.5 35,4 34,0 33.6

0,6 0,4 1,0 0,5 0,4 0,6

33,5 33,7 24,1 32,6 31,3 31,0

0,8

0,7 0,5 1,0 0,7

0,8 0,7

0,6

Kohlen

4,5 4,5 4,0 4,7 4,5 4,5

13,9 13,2 8,3 11,7 12,6 9,4

Han noveris che und s ä c h s i s c h e . .

0,5 1,2 0,7 0,7 0,6

4,3 3,6

'

6,8 6,9

7296 7378 7839 7589 7482 7958

Kohlen 2,4 1,2

28,6 16,6

7975 7939

I. Die f e s t e n B r e n n s t o f f e .

Zahlentafel 21 wieder. Danach Stelle steht der Hausbedarf.

27

ist der H a u p t v e r b r a u c h e r Zahlentafel

die Metallindustrie,

und an zweiter

21.

Verbrauch von im Inland abgesetzten Kohlen, Koks und Briketts des Rheinisch-Westfälischen Kohlensyndikats. 1911 t M e t a l l h ü t t e n aller A r t , E i s e n h ü t t e n , Herstellung von Eisen und Stahl, Frisch- und Streckwerke, Metallverarbeitung, V e r a r b e i t u n g von Eisen u n d Stahl und Industrie der Maschinen, I n s t r u m e n t e und A p p a r a t e Hausbedarf E i s e n b a h n - und S t r a ß e n b a h n - B a u und -Betrieb Gewinnung von Steinkohlen u n d K o k s ; B r i k e t t h e r s t e l l u n g B i n n e n s c h i f f a h r t , See- und K ü s t e n s c h i f f a h r t , Hochseefischerei, H a f e n - und Lotsendienst, Kriegsmarine . . . Industrie der Steine und E r d e n Gasanstalten Chemische Industrie Webstoffgewerbe, Bekleidungs- und Reinigungsgewerbe . Elektrische Industrie Papierindustrie und polygraphische Gewerbe Industrie der N a h r u n g s - und G e n u ß m i t t e l Brauereien und Branntweinbrennereien Glasindustrie R ü b e n - u n d K a r t o f f e l z u c k e r v e r a r b e i t u n g und Zuckerraffinerie Salzgewinnung, Salzbergwerke und Salinen Erzgewinnung und A u f b e r e i t u n g von Erzen aller A r t . . Wasserversorgungsanlagen, Bade- und W a s c h a n s t a l t e n . . Leder-, G u m m i - und G u t t a p e r c h a i n d u s t r i e Industrie der Holz- und Schnitzstoffe

1912

%

t

%

28249869 8789934 7926096 4860173

41,22 12,83 11,57 7,09

31769517 9214753 8112421 5220499

52,58 12,35 10,87 7,00

3642954 3233271 2274513 2022015 2000325 1070744 901499 646512 734690 521098 375911 333474 282285 319748 249456 91548

5,32 4,72 3,32 2,95 2,92 1,56 1,32 0,94 1,07 0,76 0,55 0,49 0,41 0,47 0,36 0,13

4406755 3267223 2481779 2261699 2105747 1 176642 985555 704682 689100 512796 456007 334860 306883 289875 226766 86391

5,91 4,38 3,33 3,03 2,82 1,58 1,32 0,94 0,92 0,70 0,61 0,45 0,41 0,39 0,11 0, 3

68526115

100,00

74618950

100,00

Für die Verwendung der Steinkohlen ist ihre A u f b e w a h r u n g von nicht unerheblicher Wichtigkeit, da die Kohlen beim Lagern in freier L u f t an Heizwert einbüßen. Über diese Verhältnisse und die Maßnahmen, die man zur Abhilfe des Übelstandes anwendet, berichten wir an anderer Stelle. Ebenso erheischt die Gefahr der Selbstentzündung Vorsichtsmaßregeln. b) B r a u n k o h l e . Zweifellos noch größere Abweichungen in ihrer Zusammensetzung als die Steinkohle zeigt die Braunkohle, selbst wenn man von dem wechselnden Feuchtigkeitsgehalt absieht (vgl. Zahlentafel 22). Meist kann man auf die Beschaffenheit schon nach dem Aussehen schließen. Von der vorzüglichsten böhmischen Cannel-Kohle — welche beim Augenschein durchaus als Steinkohle angesprochen werden dürfte 1 ) — finden wir alle Abstufungen über Pechkohle, Glanzkohle, bis zur normalen stückigen Braunkohle und weiter bis zu dem noch durchaus die Holzstruktur aufweisenden Lignit einerseits und bis zur erdigen mulmigen, mitteldeutschen Kohle anderseits, die man auf den ersten Anblick k a u m f ü r einen Brennstoff halten wird. Diese Unterschiede sind zweifellos in der H a u p t s a c h e auf die Entstehung der Kohle zurückzuführen, indem die kohlebildenden Substanzen außerordentlich verschieden waren. Anderseits haben aber auch die Lagerungsverhältnisse einen großen Einfluß. Da die Braunkohle meist jüngeren Schichten angehört und somit ein geringeres Deckgebirge t r ä g t , war sie Drücken weniger unterworfen. Wo sie s t a r k e m Gebirgsdruck ausgesetzt ist, ähnelt sie meist immer mehr der Steinkohle und zeigt auch ein festeres Gefiige (wie die Glanzkohlen der Alpen). Unter dem Druck h a t die Kohle Umwandlungen erlitten, die bei mäßiger E r w ä r m u n g in sehr langen Zeiträumen vor sich gegangen und durch eine raschere Abspaltung von Sauerstoff und eine langZur U n t e r s c h e i d u n g von Stein- u n d B r a u n k o h l e gibt P r o f . F r a n z Fischer ein sicheres Mittel a n : B r a u n k o h l e löst sich in Alkalilösungen u n t e r B r a u n f ä r b u n g u n d A b g a b e von s o g e n a n n t e r H u m i n s ä u r e , w a s die S t e i n k o h l e nie t u t . Ferner k a n n m a n in der B r a u n k o h l e i m m e r die M e t h o x y l g r u p p e nachweisen, in d e r Steinkohle nicht.

28

Erstes K a p i t e l .

Die B r e n n s t o f f e .

s a m e r e von Wasserstoff gekennzeichnet sind, wie aus der bereits e r w ä h n t e n Z a h l e n t a f e l 3 klar zu ersehen ist. Bei keinem a n d e r e n Brennstoff sind die S c h w a n k u n g e n im A t o m v e r h ä l t n i s C : H so groß wie bei B r a u n k o h l e . E n t s p r e c h e n d diesen wechselnden E i g e n s c h a f t e n ist auch die V e r w e n d u n g u n d E i g n u n g der B r a u n k o h l e a u ß e r o r d e n t l i c h verschieden. Die minderen Sorten sind besonders angewiesen auf Vere d e l u n g s v e r f a h r e n , w o r ü b e r s p ä t e r noch gesprochen werden soll, wobei in erster Linie die Herstellung von N a ß p r e ß s t e i n e n u n d B r i k e t t e n in Frage k o m m t . D a n e b e n h a b e n bei der B r a u n k o h l e auch die chemischen V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n eine besondere B e d e u t u n g . Allerdings scheiden die Verk o k u n g s v e r f a h r e n n a h e z u vollständig aus. Die B r a u n k o h l e gibt bei der E r w ä r m u n g meist einen s t a u b förmigen, n u r in seltenen Fällen einen gesinterten Koks, der n u r in geringem U m f a n g A n w e n d u n g f i n d e n k a n n . Es ist vielleicht nicht ausgeschlossen, d a ß a n d e r e Wege als bei der Steinkohle schließlich auch bei m a n c h e n B r a u n k o h l e n zu einer w i r t s c h a f t l i c h e n V e r k o k u n g f ü h r e n k ö n n e n , da diese Frage besonders f ü r L ä n d e r mit S t e i n k o h l e n m a n g e l von B e d e u t u n g ist. Zahlentafel

22.

Zusammensetzung verschiedener Braunkohlen. Zusammensetzung der Heizwert

Herkunft

WE

Flüchtige

Rohkohle

HaO

Asche

C

H

0

°/o

7»

°/o

/o

7.

teile

N

°/o

Mitteldeutsche: 3380 3147

52,68 39,66 41,75

5,77 8,51 6,65

29,59 37,49 36,43

2,35 3,20 2,61

1,04 0,77 1,23

32,27 29,64

1,95

8,57 0,27 10,10 10,88 0,45 9 32

Thale

2127

52,04

8,61

26,77

1,31

20,44

Rheinische

2350

50,30

3,16

31,80

2,16

12,13

0,30

0,15

—

4180 2193 2560 4095

34,01 55,01 47,80 14,57

6,23 3,42 4,05 16,52

42,91 28,07 31,52 44,35

4,42

10,92

0,48

2,03 2,62 3,40

10,28 13,22 0,25 19,43 0,31

0,93 1,09 0,54 1,42

20,94 27,80

3825 4124 4892 4853 6337

13,41 5,16 3,80 3,00 6,26 4,84 25,28 19,70

42,08 45,03 52,40 52,60 62,71 55,65 33,98 30,84

3,79 3,58 4,30 4,30 6,24 3,36 3,67 2,62

12,56 11,79 15,20 16,00 0,10 14,50 0,83 15,98 0,59 11,65 0,58 10,75

0,55 0,61 0,50 0,50 1,09 1,09 0,42 2,23

30,75 31,06 37,50 36,60 59,62

2720

27,61 33,83 23,80 23,60 9,10 18,25 24,41 33,20

Seegraben ( S t e i e r m a r k ) . . . Fohnsdorf „ . . .

5720 5160

7,40 7,02

7,81 16,32

61,55 55,13

4,78 4,19

17,11 14,51

0,90 0,70

0,45 1,83

—

Köflach „ Trifail ( K ä r n t e n ) H a u s h a m (Oberbayern)

4560 3970

15,40 25,20 9,10

10,05 11,60 22,20

50,80 43,87 49,90

4,23 3,39 3,47

19,34 0,69 13,08 0,78 11,05

0,18 2,17 3,50

—

28,66

26,70

10,00

37,60

3,50

21,90

0,30

36,6

Halle (Grube v. d. H e y d t ) Krügershall Senftenberg

W e s t - und

.

—

—

süddeutsche:

Kassel Schwandorf Schwandorf Schwandorf ( B r i k e t t e ) . . .

—

-

Böhmische: Hermanngrube b. Arbesan Zentrumschacht, Brüx . . Venus T i e f b a u ,, Tiefbaukohle . . . Falkenau, B o g h e a d k o h l e . Neusattl Ttirmitz b. Aussig Komotau

. . . .

— —

— —

26,26

Alpine:

Oberitalienische: Kohle v o n Foligno

. . . . .

—

3240

i

—

—

Eine Übersicht ü b e r die Z u s a m m e n s e t z u n g der verschiedenen B r a u n k o h l e n zeigt Z a h l e n t a f e l 22. Man ersieht d a r a u s , welche Unterschiede zwischen den hochwertigen, z. B. böhmischen B r a u n k o h l e n u n d den minderwertigen ( m i t t e l d e u t s c h e n u n d rheinischen) B r a u n k o h l e n b e s t e h e n . G a n z abgesehen von dem U m s t a n d , d a ß eine V e r f r a c h t u n g einer R o h b r a u n k o h l e mit e t w a 2500 W E Heizwert i m günstigen Fall nur auf einen Umkreis von wenigen K i l o m e t e r n b e s c h r ä n k t ist, weil sonst die F r a c h t auf das t o t e Gewicht der L a d u n g (Wasserballast) zu hoch wird, verdienen die V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n bei der B r a u n k o h l e a u c h aus d e m G r u n d e eine besondere B e a c h t u n g , weil die V e r t e u e r u n g der R o h kohle n u r mit einem sehr schlechten W i r k u n g s g r a d möglich ist. Dies ist d u r c h den U m s t a n d bedingt,

I. Die festen Brennstoffe.

29

daß die Förderkohle an sich mehr Grus als Stücke aufweist. Der hohe Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffes bedingt auch einen sehr hohen Feuchtigkeitsgehalt der Abgase; die Abgaseverluste sind sehr hoch, und insbesondere die erreichbaren Flammentemperaturen bleiben erheblich hinter denjenigen zurück, die bei guter Steinkohle erzielt werden. Da die Flammentemperatur für die Größe der Wärmeübertragung ausschlaggebend ist, scheidet Rohbraunkohle bei vielen industriellen Verwendungszwecken vollständig aus. In der Abb. 8 ist der Verlauf der Flammentemperaturen mit steigendem Luftüberschuß bei Rohbraunkohle gegenüber Steinkohle dargestellt, und auch die Flammentemperaturen bei Braunkohlenbriketten berücksichtigt. Man ersieht daraus, daß die Herstellung der Braunkohlenbrikette aus dem minderwertigen Brennstoff einen hochwertigen macht, der den Wettbewerb mit der Steinkohle nach jeder Richtung hin aufnehmen kann. c) Torf.

Nicht ganz so groß, aber immerhin auch bedeutend sind die Abweichungen in der chemischen Zusammensetzung des Torfes, selbst wenn wir gleichfalls von dem Wassergehalt absehen. Dieser spielt jedoch beim Torf eine ganz besondere Rolle. Der Vorgang bei der Bildung des Torfes ist ein chemisch noch nicht völlig aufgeklärter, langsamer Zersetzungsvorgang von Pflanzenresten bei Luftabschluß in Gegenwart von stehendem oder sehr o\ O 20 W 60 SO fOO r f t Luflüberjchuß langsam fließendem Wasser, der nur in kühlerem Klima vor sich geht. Die Bildung spielt sich in den >5,& f3,5 rf.a rots 9,5 rH C02 /m Abgas meisten Fällen etwa derart ab, daß die Überreste entsprec/7e/7ä der an den Rändern größerer Gewässer wachsenden A b b . 8. F l a m m e n t e m p e r a t u r bei verschiedenem L u f t überschuß. und absterbenden Pflanzen zu Boden sinken, der sich dadurch immer mehr und mehr mit torflichen Bestandteilen anreichert. W ä h r t dieser Vorgang lange genug, so „erblindet" das ganze Gewässer, indem es sich nach und nach in ein schwammiges Land verwandelt. Auf diesem Torfboden ist eine eigentliche Vegetation nicht mehr möglich; es siedeln sich die kennzeichnenden Moorpflanzen an (Sphagneen, Torfmoos, Wollgras u. dgl.), welche nach und nach demselben Vertorfungsprozeß unterliegen. An dem Übergang zwischen diesen beiden Schichten kann man häufig auch Baumreste finden, insbesondere von Birke und Kiefer. Man unterscheidet demgemäß bei den Mooren meist folgende Schichten: 1. Niederungsmoor, v o n Sumpf- und Schilfpflanzen herrührend, meist gut vermodert, 2. Übergangsschicht m i t Bauinrückständen, 3. Hochmoorschichten, v o n Sphagneen, Torfmoos u. dgl. herrührend. Da der Vorgang sich teilweise v o r unseren Augen abspielt, so findet man wohl reine Niederungsmoore, aber keine reinen Hochmoore; letztere bauen sich stets auf den gedrückten Schichten der Niederungsmoore auf. Das Studium der Torfbildung an den Mooren hat uns wertvolle Fingerzeige über die Bildung und die chemischen Vorgänge dabei gegeben (vgl. diesbezüglich B a r t e l „ T o r f k r a f t " , Springer 1913, und T e i c h m ü l l e r „Elektrotechnik und Moorkultur", erweiterter Sonderabdruck aus E.T.Z., Springer 1912). Der Vorgang der Torfbildung spielt sich infolge der großen Kapillarität auch über den Wasserspiegel des Moores hinaus ab, und außerdem steigt der Wasserspiegel bei den meist in Mulden auf wasserundurchlässigen Schichten aufgebauten Hochmooren durch das Zurückhalten der Niederschläge immer weiter, so daß die Moore teilweise eine außerordentliche Mächtigkeit erreichen; im Mittel ist sie 2 bis 4 m. W i r finden aber z. B. in Ostpreußen solche bis zu 24 m Mächtigkeit, und auch die irischen Moore sollen gleiche Mächtigkeit aufweisen. Man hat Beobachtungen gemacht, daß die Moore in 30 Jahren etwa l % m wachsen. Demnach könnte man die Bildungszeit abbaufähiger Moore mit 50 bis 100 Jahre annehmen. Die anstehenden Moore haben einen Feuchtigkeitsgehalt v o n 92 bis 9 6 % ; in diesem Zustand ist an eine Gewinnung, selbst auf dem W e g e des Baggerns nicht zu denken. Die erste und grund-

30

Erstes Kapitel.

Die B r e n n s t o f f e .

legende Arbeit bei der Aufschließung der Torfmoore ist daher die Entwässerung; nicht immer ist sie leicht durchzuführen. Bei der Anlage der Entwasserungseinrichtungen, wie sie z. B. für die Hochmoorkultur zwecks landwirtschaftlicher N u t z u n g notwendig ist, wird man meist auf die spätere Gewinnungsmöglichkeit Rücksicht nehmen. In Abb. 9 ist die A n o r d n u n g einer Entwässerungsanlage dargestellt. Nach ein- bis zweijähriger Entwässerung ist der Feuchtigkeitsgehalt des Moores auf 84 bis 90% gesunken. Auch dies scheint noch reichlich hoch, welcher Vorteil f ü r die Gewinnung /fona/

£i/jräisert/sigsgroie/?

£ - £Ofwasi eri/ngsfror?o/t jpö/erflrbe/fsbü/te

/m //Mau Abb. 9.

/n H>r6ere/fu/rg

Entwässerungsanlage für Torf (a und b = Baggerstand am Anfang und am Ende der Arbeit).

jedoch dadurch erreicht wird, ist aus Abb. 10 zu erkennen. W ä h r e n d im ursprünglichen Zustand eines Moores für je 100 kg Torfsubstanz etwa 2000 kg Wasser mitzufördern wären, vermindert sich diese Menge bei einem entwässerten, abbaureifen Moor auf etwa 600 kg. Bevor diese Trockenheit des Moores erreicht ist, sollte man auch von einer Gewinnung in der Regel absehen. Die Gewinnung geschah f r ü h e r meist von Hand als Stichtorf. Für industrielle Torfgewinnung k o m m t nur das Baggern in Frage. Die so gewonnene Torfmasse wird im nassen Zustand gut gemengt und gepreßt, und diese „ S o d e n " werden auf dem Torffeld selbst zur T r o c k n u n g ausgebreitet. Diese Ausbreitung geschah früher von Hand, doch bedient man sich hierzu heute bereits selbsttätiger Ablegevorrichtungen. Die früher versuchte Ausbreitung des gewonnenen Torfschlammes ohne vorherige Pressung hat sich wenig eingeführt, weil hierfür eine genaue Vorbereitung des Trockenfeldes notwendig ist. Auch sind die Torfverluste hierbei noch größer als wie bei der Trocknung von Soden, wo sie gleichfalls beträchtlich sind, da der Torf schwindet, reißt und teilweise ganz zerbröckelt. Dieser verlorene Torf findet sich zwar auf dem Trockenfeld wieder; es handelt sich also nicht um einen bleibenden Verlust. Der bleibende Verlust erstreckt sich nur auf die für diesen Teil aufgewendete Arbeit, und dieser Gesichtspunkt ist gerade bei der Schätzung von Torfgewinnungskosten sehr oft zum Schaden vernachlässigt worden. Die Trocknung des Sodentorfes an der Luft erfordert nach dem Gesagten Abb. 10. Fördermengen, abhängig erhebliche Kosten, denn das Trockenfeld ist außerordentlich groß. Beim vom Wassergehalt. Abbau eines Moores von 3 m Mächtigkeit entfällt f ü r einen 4 m breiten abgebaggerten Streifen ein parallel verlaufender Streifen von mindestens 60 m f ü r die Trocknung. — Nach diesen wenigen Hinweisen d ü r f t e es bereits erklärlicher sein, d a ß die Torfgewinnung mit erheblich höheren Gestehungspreisen rechnen muß, als bei der Gewinnung von Braunkohle in Frage kommen. Die nicht richtige Einschätzung dieser Verhältnisse h a t die Entwicklung der Torfindustrie sehr g e h e m m t . Bei der Beurteilung aller Torfgewinnungsverfahren müssen diese Momente aufs genaueste berücksichtigt werden 1 ). Vgl. T e i c h m ü l l e r , „ E l e k t r o t e c h n i k und Moorkultur", erweiterter Sonderabzug aus d. E. T. Z. 1912. — Vgl. T r e n k l e r , „ K r a f t e r z e u g u n g bei gleichzeitiger G e w i n n u n g der Nebenprodukte", E . T . Z . 1914, H e f t 24.

I. Die festen Brennstoffe.

31

Eine Übersicht über die Z u s a m m e n s e t z u n g von verschiedenen Torfen gibt Zahlentafel 23, wobei auch z u m Vergleich T o r f b r i k e t t e a n g e f ü h r t sind. F ü r die V e r s e n d u n g von Torf über die Gew i n n u n g s s t ä t t e n h i n a u s gilt d a s bei der B r a u n k o h l e Gesagte. E t w a s günstiger liegen die Verhältnisse d o r t , wo m a n T o r f p u l v e r u n m i t t e l b a r v e r f e u e r n k a n n . In Schweden h a t die S t a a t s b a h n hierüber Versuche an L o k o m o t i v e n v o r g e n o m m e n u n d d a m i t gute Erfolge erzielt (vgl. S. 302), u n d auch in D e u t s c h l a n d h a t m a n der Frage B e a c h t u n g e n t g e g e n g e b r a c h t . Allerdings h a b e n sich bei der V e r m a h l u n g Schwierigkeiten ergeben. Dem V e r b r a u c h des Torfes in H a u s b r a n d ö f e n sind d u r c h eine A b ä n d e r u n g der F e u e r u n g e n neuerdings wieder mehr Aussichten e r ö f f n e t w o r d e n . Z a h l e n t a f e l 23. Z u s a m m e n s e t z u n g von Rohtorf, Sodentorf und Torfbriketten. Heizwert

Herkunft

WE

Baggertorf ursprünglich, v. Hardt

. .

Z u s a m m e n s e t z u n g der R o h s u b s t a n z Hs 0

Asche

%

C 7.

H %

0

N

7.

s

flücht. Bestandteile

°/o

%

80,80

9,49

5,67

0,58

2,97

0,28

0,21

6,10

21,75 5,72 18,96 1,21 0,40 11,37

38,50 43,70 38,10 30,59 32,30

3,56 4,34 3,38 3,79 4,00

17,13 26,64 17,24 15,08 22,01

0,30 1,10 0,28 0,80 0,70 2,23

0,86 0,10 0,74 0,03 0,09

37,50

.

17,90 17,50 21,30 48,50 40,50 34,80

Torfbrikett v. Schwenzler Moor O.-P. ,, aus jungem Torf

9,40 6,02

6,12 4,47

48,84 51,32

4,11 5,30

29,03 31,20

1,81 1,08

0,09 0,71

2,83 2,74 2,73 11,80 6,45 8,05

56,07 56,78 54,31 53,01 50,65 50,59

4,96 5,39 5,48 4,26 4,15 4,71

34.62 33.63 36,37 28,62 35,14 34,75

1,25 1,22 0,86 1,99 2,83 1,01

0,27 0,24 0,25 0,32 0,78 0,29

lufttrockener Torf: Handstich v. Regensburg . . . ,, v. Buchscheiden . . Sodentorf v. Oberbayern . . . ,, v. Schwege ,, v. Admont ,, v. Primkenau . . .

. . .

Trockentorfanalysen nach Bartel 1 : Torf aus Schleswig-Holstein . . . ,, vom Wiesmoor b. Aurich . . ,, „ ,,

)}

,, ,, ,,

tt

>>

>y

»

•

Schwenzler Moor O.-P.. Liegnitz Oldenburg 1

— •

3440 3750 3820 2790

5058 5050 5048 4593 4673 4518

—

36,00 33,14

—

B a r t e l , T o r f k r a f t , V e r l a g v o n J u l i u s Springer, Berlin.

N u r k u r z wollen wir a n dieser Stelle die T o r f b r i k e t t i e r u n g e r w ä h n e n , da über sie an a n d e r e r Stelle gesprochen werden soll 1 ). Über die u m f a n g r e i c h e n Versuche f ü r eine gesteigerte A u s n u t z u n g des Torfes und ihre bisherigen Erfolge wird ebenfalls weiter u n t e n n ä h e r b e r i c h t e t 2 ) .

6.

Destillationsrückstände.

Mit d e m S t e i n k o h l e n k o k s , den wir aus den Kokereien der Kohlenzechen u n d E i s e n h ü t t e n werke sowie aus den L e u c h t g a s a n s t a l t e n e r h a l t e n , werden wir uns in dieser A r b e i t ganz besonders zu befassen h a b e n , da seine H e r s t e l l u n g s v e r f a h r e n mit die sicherste u n d a n Erfolg reichste Grundlage f ü r die w i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g u n s e r e r Kohlen bilden. W i r werden dabei feststellen, d a ß die hohe W i c h t i g k e i t dieser Frage gerade in d e m L a n d e der größten Steinkohlengewinnung, nämlich in den Vereinigten S t a a t e n von A m e r i k a , noch lange n i c h t genügend gewürdigt wird. Wie in vielen ähnlichen Fällen, s t e h t in der z i e l b e w u ß t e n , mit allen. Mitteln der W i s s e n s c h a f t u n d T e c h n i k verfolgten D u r c h f ü h r u n g des K o k e r e i b e t r i e b e s D e u t s c h l a n d an erster Stelle. Die Zahlentafel 24 gibt uns ein Bild von der K o k s e r z e u g u n g der h a u p t s ä c h l i c h s t e n L ä n d e r . Es sei hier b e m e r k t , d a ß D e u t s c h land rd. 8 0 % seiner K o k s m e n g e in einer w i r t s c h a f t l i c h völlig einwandfreien Weise herstellt, E n g l a n d n u r 60, A m e r i k a sogar n u r 2 6 % . Große Mengen wertvoller Stoffe gehen in diesen beiden L ä n d e r n beim Destillieren der Kohlen noch verloren. A m e r i k a h a t jedoch in den letzten J a h r e n große F o r t s c h r i t t e in dieser Hinsicht g e m a c h t . J

) Siehe S. 100. ) Siehe S. 100.

2

32

Erstes K a p i t e l . Die B r e n n s t o f f e . Zahlentafel

24.

Kokserzeugung der Welt in 1000 t. Länder

Vereinigte S t a a t e n A m e r i k a s Deutschland Großbritannien Rußland Belgien Frankreich Österreich-Ungarn . . . . Spanien Kanada Britisch Indien Australien Süd-Afrika4 Welt5 1 8

1900

18 628 — —

2 2 2 1

244 435 289 241

—

1905

29 16 18 2 2 2 1

240 491 327 301 239 268 469

—

—

1910

37 25 19 2 3 2 1

537 706 642 748 111 688 999

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

-

—

—

76 000

96 506

1912

39 586 31217 2 18 643 8 3 816 3 187 3 049 2 458 489 1 276 —

245 —

1913

41 680 32 168 20 858 —

3 450 3 060 2 744 595 1 376 —

1915

1916

37 100 27 217 20 380

48 650 3 3 023 21 731

—

—

—

424 7

— —

—

—

676

2 735 759 1 314 526 444 11

.— 542 1 118 422

—

2 003 623 1 089

—

1918

49 600' 50 400 33 639 33 411 21 995 21 403

792

484

303

107 000 113 000

—

1917

—

— .

—

522 314 2 456 630 1 120 433 310 20 —

1 davon Oaskoks 22 600. hierzu aus G a s a n s t a l t e n (Wirtsch. Vereinigung d e u t s c h e r Gaswerke) 2 1 4 0 . a d a v o n in G a s a n s t a l t e n 7 752. « Z. f. a. Ch., 3. 5. 18. ' g e s c h ä t z t . d a v o n in G a s a n s t a l t e n 7 945.

Während 1913 von den drei kohlefördernden H a u p t l ä n d e r n Amerika, G r o ß - B r i t a n n i e n und Deutschland etwa 83 °/ 0 der Gesamterzeugung gedeckt wurden, h a t sich diese Zahl u n t e r dem Einfluß des Krieges auf etwa 93 °/ 0 1918 verschoben. W e n n auch mit einem Wiederaufleben der Kokserzeugung in Belgien, Frankreich und R u ß l a n d nach einigen J a h r e n gerechnet werden k a n n , so bleibt doch die außerordentliche Entwicklung der Vereinigten S t a a t e n im Vorsprung. Amerika d ü r f t e sogar wegen der Gewinnung von Nebenerzeugnissen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit selbst Groß-Britannien überflügelt haben. Gerade die Gewinnung eines hochwertigen Kokses bei-gleichzeitig bester Ausnutzung der Gase (durch Fernleitung) wird in A m e r i k a in Z u k u n f t erhöhte Bedeutung erlangen. Die Zahlentafel gibt zugleich an, in welchem Maße die Gasanstalten an der Gesamterzeugung des Kokses beteiligt sind. Im übrigen sei in bezug auf die Verfahren zur Gewinnung des Kokses auf die betreffenden Stellen dieses Buches verwiesen 1 ). Wie bereits bemerkt, s t a m m t unser Steinkohlenkoks teils aus den Gasanstalten, teils aus den Zechen- und Hüttenkokereien. W ä h r e n d sich in England die Herstellung beider Koksarten die Wage hält, überwiegt in Deutschland die Gewinnung von H ü t t e n - und Zechenkoks. Bei uns wird der größere Teil dieses Kokses (gegen 20 Mill./t) zur V e r h ü t t u n g der Erze in den Hochöfen verbraucht. Bei der Leuchtgasherstellung in den Gasanstalten schont man die gebundene Kohlensubstanz durch Verwendung verhältnismäßig niedriger T e m p e r a t u r e n und erhält infolgedessen einen größeren Teil des Kohlenstoffes in gebundener Form als Teer, Kohlenwasserstoff usw. In den Kokereien dagegen wird durch scharfe Hitze möglichst viel gebundene Kohlensubstanz zerstört und dadurch die Ausscheidung von freiem Kohlenstoff erhöht. Die Festigkeit des Zechenkokses (Schmelzkoks) ist ferner größer als die des Gaskokses, während der Aschengehalt — gleichen Rohstoff vorausgesetzt — im umgekehrten Verhältnis der Koksausbeute steht, d. h. beim Zechenkoks kleiner ist. Für gleichen Rauminhalt ergibt sich weiter ein größeres Gewicht und dabei eine geringere Aufnahmefähigkeit an Wasser f ü r den Zechenkoks. Die W a s s e r a u f n a h m e beträgt nach Versuchen mit gesiebtem (sortiertem) englischen Gaskoks und gutem deutschem Zechenkoks 8 und 5 % . Bei minderwertigem (ungesiebtem) Gaskoks anderer H e r k u n f t "wurden 21,7% Wasser festgestellt. Der Wassergehalt verringert aber den Heizwert und wirkt beim Verfeuern des Kokses auch abkühlend auf die Dampfkesselwand. Man n i m m t f ü r je 1% Wassergehalt mehr auch rd. 1% Heizwertverminderung an. W ä h r e n d man, um den schädigenden Einfluß des Wassergewichtes beim Einkauf auszuschalten, den Gaskoks vielfach nach R a u m m a ß k a u f t , ist es beim Einkauf des Zechenkokses erforderlich, sich durch Probenahme von der Einhaltung der Lieferungsbedingungen zu überzeugen. Einige W i n k e f ü r die Beurteilung des Kokses nach dem Aussehen der Bruchfläche und anderen A n h a l t p u n k t e n , wie Form, Klang beim Auffallen usw. gibt A. T h a u in Glückauf 1907, S. 277 (vgl. S. 407). Die geringe Widerstandsfähigkeit des Gaskokses macht ihn f ü r die Beförderung mit Umladen weniger geeignet, da er dabei zerbröckelt und sich leicht zerreibt, so d a ß größere Verluste durch S. 120 bis 159.

33

1. Die festen Brennstoffe.

brennbare Teile i m Aschenfall auftreten. A u c h verschlacken die feinen, beim Beschicken der Feuerung hindurchfallenden Teile den Rost leicht. W ä h r e n d die Unterschiede bei d e r Bewertung d e r beiden Koksarten bisher von W i c h t i g k e i t waren, beginnen sie neuerdings an Bedeutung abzunehmen, da zur Herstellung des Kokses auf Gasanstalten und Kokereien mehr und mehr dieselben Einrichtungen benutzt werden. Der K o k s führt so, wie er aus dem K o k s o f e n oder aus der R e t o r t e der Gasanstalt fällt, den N a m e n „ G r o b k o k s " . W i r d er durch Schüttel- und T r o m m e l s i e b e auf Faustgröße sortiert, so spricht man v o n „ s o r t i e r t e m K o k s " , der nun ein- oder zweimal gebrochen und aussortiert werden kann, so daß er eine K o r n g r ö ß e v o n 5 bis 8 cm, 3 bis 5 cm und endlich 1 bis 3 cm (Perlkoks) hat. Der Rest wird fälschlich als K o k s a s c h e bezeichnet. Diese Bezeichnungen gelten f ü r Zechen- und Gaskoks in gleicher W e i s e . D e r Gaskoks wird häufig „ g e g a b e l t " , d. h. er entspricht in diesem Zustande d e m „sortierten K o k s " . Der H e i z w e r t des Kokses ist in d e r Regel geringer., als d e r des Rohstoffes, Zahlentafel 25. D e r Fehlbetrag schwankt nach F e r d . F i s c h e r nach der K o h l e n a r t ; er beträgt bei K o k s aus Ruhrmagerkohle 6 , 5 % , bei R u h r f e t t k o h l e 5 , 4 % , bei Gasflammkohle 3 % . Zahlentafel

25.

Heizwert von Kohle und Koks.

H e i z w e r t der K o h l e W E ,, des K o k s e s „

Ruhrmagerkohle

Ruhrfettkohle

Ruhrgasflammkohle

7917 7398

8198 7753

7434 7207

H a t die Kohle, aus der d e r K o k s gewonnen wurde, 8 % Asche, so enthält d e r Zechenkoks bei einer Ausbeute v o n 8 0 % schon 1 0 % Asche. D a bei der Leuchtgasbereitung in der Regel billige, stiickarme Förderkohle v e r w a n d t wird, so kann der Aschengehalt beim Gaskoks noch höher ausfallen, weil Förderkohlen an sich mehr Verunreinigungen aufweisen als gewaschene Nußkohlen, deren man sich in den Kokereien bedient. So g i b t S t a c k 1 ) den Aschengehalt des Gaskokses bis zu 18,3, den des Hüttenkokses zu 11,5% an. Eine Übersicht über eine Anzahl Kokssorten gibt Zahlentafel 26. A u ß e r f ü r die H o c h ö f e n haben die besten Koksarten als „ G i e ß e r e i k o k s " hohe W i c h t i g k e i t f ü r das U m s c h m e l z e n des Roheisens in unserer Gießereiindustrie. H e r v o r r a g e n d ist die Bedeutung des Kokses f ü r die Zentralheizungen der W o h n u n g e n mit ihrem großen Bedarf an einem gasarmen, f ü r Dauerbrand geeigneten Brennstoff. Hier liegen Schmelz- und Gaskoks miteinander in W e t t b e w e r b . W e i t e r ist der K o k s überall in industriellen und gewerblichen Feuerungsanlagen a m Platz, w o es auf die Reinheit des Brennstoffes a n k o m m t . ( V g l . Fünftes K a p i t e l , Abschnitt V über K o k s v e r w e n dung.) Neben d e m Steinkohlenkoks spielen die Verkokungsstoffe anderer Brennstoffe nur eine verschwindende Rolle. Aus der B r a u n k o h l e kann ein brauchbarer K o k s nicht ohne weiteres gewonnen werden, da sie k a u m sintert und beim E r w ä r m e n einen pulverförmigen Rückstand gibt. T r o t z d e m wird ein erheblicher Teil der sehr teerhaltigen mitteldeutschen Rohbraunkohle, insbesondere die hellen oberen bitumenreichen Schichten ( P y r o p i s s i t ) v e r k o k t , u m den hochwertigen T e e r zu gewinnen. M a n bezeichnete dieses Verfahren früher als Schwelerei, welcher N a m e jedoch nach dem heutigen Sprachgebrauch nicht mehr ganz richtig sein dürfte. M a n bezeichnet zwar als Schwelen ein Verfahren, welches sich in erster Linie auf die G e w i n n u n g eines hochwertigen Teeres richtet, ist jedoch geneigt, auf Grund der heutigen Kenntnis auf diesem Gebiet hierfür eine Grenztemperatur v o n etwa 500° einzuführen. W i r d diese T e m p e r a t u r überschritten, so muß man den V o r g a n g in gleicher W e i s e wie bei der Steinkohle als einen V e r k o k u n g s v o r g a n g bezeichnen. Bei der mitteldeutschen Schwelerei alter A r t benutzt man stehende Öfen, ähnlich den R e t o r t e n der Gaswerke, mit Befeuerung v o n außen durch die C h a m o t t e w a n d hindurch. D i e K o h l e liegt in dünner Schicht zwischen der äußeren W a n d und einem Zylinder, welcher m i t Durchlässen versehen ist und bei manchen Ofenbauarten drehbar g e m a c h t wird, d a m i t die Destillationsprodukte aus den einzelnen Schichten schnell a b g e leitet werden können. Die T e m p e r a t u r des Zylinders wird an der tiefsten Stelle bis auf etwa 900° gebracht. A u ß e r dem hochwertigen, stark paraffinhaltigen T e e r und einem Schwelwasser, welches geringe Mengen A m m o n i a k enthält, g e w i n n t m a n einen K o k s , welcher G r u d e genannt wird, ! ) Z. d. V . d. I. 1905, H e f t 36, S. 1477. de

Grahl,

Wirtschaftliche Verwertung

der

Brennstoffe.

3

34

Erstes Kapitel. Die Brennstoffe. Z a h l e n t a f e l 26.

Z u s a m m e n s e t z u n g der l u f t t r o c k e n e n Kohle Bezeichnung

o 'S. C 4, s: o ^

Zechenkoks. Augusta Viktoria vom Strebelwerk

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Zeche Zollverein . . . . . . aus O b e r s c h l e s i e n . . . . . . Zeche Melchiorgrube, Niederschlesien aus Wetzlar . ,, Karlingen Zeche Lothringen . . . . . . Zechenkoks aus Schlesien von Waldenburg . . . . . . ,, Konstantin der Große. . vom Strebelwerk aus Wetzlar, Buderuswerk . Mittelwerte: Aus „ von „ aus „ „ „ von „ ,, ,,

G a s k o k s. engl. Kohle, Pelaw Main Saarkohle Altenwald . . Barmen Schlettstadt Radbod-Kohle, Wiesbaden De Wendel-Kohle „ engl. Kohlen, Heidelberg Saarkohlen Reichenbach i. V Mülhausen Karlsruhe Osnabrück . . . . . . .

,,

Bremen

„ ,, ,, „

Stendal Oppeln (Porembaschacht) „ (Delbrückschacht) Metz Mittelwerte:

Verschiedene Kokssorten. Deutscher Zechenkoks . . . ,, ,, . . . ,, ,, . . . Gaskoks aus engl. K o h l e n . . ,, »> ,, ,, . . deutscher Zechenkoks . . . ,, ,, . . . ,, ,, . . . s t ä d t . Gaskoks Berlin . . . . deutscher Zechenkoks . . . Gaskoks aus engl. Kohlen . . J, ,, ,, ,, « »

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Naphtalin Cjo^S

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8800 bis 9200

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nicht über 0,05

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nicht über 2

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nicht über 1

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bis 300° sollen mindestens 60 Volumen % 90,0 iiberdestillieren

8

nicht unter 65 meist 75—85

8

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theoret. Luftbedarf cbm/kg

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unterer Heizwert Schmutz Asche WE/kg unlöslich

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62

Erstes K a p i t e l . Die B r e n n s t o f f e .

Zahlentafel 48 enthält einige wichtige Angaben über den Spiritus, Zahlentafel 49 dient zur Ermittlung des Alkoholgehalts aus dem spez. Gewicht. Zahlentafel

48.

Spiritus. spez. Gewicht bei 15» C

Bezeichnung

Reiner Alkohol

0,79425

95 Vol. % d e n a t . Spiritus (Brennspiritus)

0,816

90 Vol. % d e n a t . Spiritus (Brennspiritus)

0,834

Flammpunkt » C

Siedepunkt 1 C .

78 +

Elementaranalyse % C

|

52,12

H

!

0

34,74

13,14

12

unteier Heizwert WE/kg

theoretischer Luftbedarf cbm/kg

6362 5840

7,0

5373

Zahlentafel

Verwendungszweck

Der Spiritus n i m m t wegen seiner h o h e n Gestehungskosten u n d seines n i e d r i g e n Heizwertes u n t e r d e n flüssigen B r e n n s t o f f e n n u r eine u n t e r g e o r d n e t e Stellung e i n .

49.

Tafel zur Ermittelung des Alkoholgehaltes aus dem spez. Gewicht. spez. GewichtsRaum-", Gewicht °/o Alkohol bei 15» C Alkohol

0,849 0,848 0,847 0,846 0,845 0,844 0,843 0,842 0,841 0,840 0,839 0,838 0,837 0,836

79,81 80,21 80,62 81,02 81,43 81,83 82,23 82,63 83,03 83,43 83,83 84,22 84,62 85,01

spez. Gewich tsRaum-'/, Gewicht »/ Alkohol bei 15» C Alko°hol

85,31 85,64 85,97 86,30 86,63 86,95 87,28 87,60 87,92 88,23 88,55 88,86 89,18 89,48

0,835 0,834 0,833 0,832 0,831 0,830 0,829 0,828 0,827 0,826 0,825 0,824 0,823 0,822

85,41 85,80 86,19 86,58 86,97 87,35 87,74 88,12 88,50 88,88 89,26 89,64 90,02 90,39

89,79 90,09 90,40 90,70 90,99 91,29 91,58 91,87 92,15 92,44 92,72 93,00 93,28 93,55

spez. spez. G e w i c h t s - Raum-®/, GewichtsGewicht Gewicht V, Alkohol bei 15»C Alkohol bei 15» C Alkohol

0,821 0,820 0,819 0,818 0,817 0,816 0,815 0,814 0,813 0,812 0,811 0,810 0,809 0,808

90,76 91,13 91,50 91,87 92,23 92,59 92,96 93,31 93,67 94,03 94,38 94,73 95,08 95,43

93,82 94,09 94,35 94,61 94,87 95,13 95,38 95,63 95,88 96,13 96,37 96,61 96,85 97,08

0,807 0,806 0,805 0,804 0,803 0,802 0,801 0,800 0,799 0,798 0,797 0,796 0,795 0,794

95,77 96,11 96,46 96,79 97,13 97,47 97,80 98,13 98,43 98,76 99,11 99,41 99,73 100,00

Raum-% Alkohol

97,31 97,54 97,76 97,99 98,20 98,42 98,63 98,84 99,03 99,24 99,46 99,64 99,84 100,00

Die E r d n u ß enthält 40 bis 50% Öl, das als Speise-, Brenn- und technisches, medizinisches ö l verwendet wird. Zahlentafel 50 gibt über sonstige Eigenschaften des Erdnußöls Auskunft. Zahlentafel

50.

Erdnußöl. Bezeichnung

E r d n u ß ö l (Arachis h y p o g a e a L.)

Elementaranalyse %

spez. Gewicht bei 15° C

Flammpunkt »C

C

H

O+ N

unterer Heizwert WE/kg

0,915

233

74,73

11,41

13,86

8823

Verwendungszweck

Speisezwecke, S e i f e n f a b r i k a t i o n a n d e r e t e c h n i s c h e Zwecke

und

e) Die halbflüssigen Brennstoffe (Kolloid-Brennstoffe). Während Deutschland, durch die Blockade vom Auslande abgeschlossen, seine f ü r die Dieselmaschinen der U-Boote erforderlichen Treibmittelmengen durch Zusatz von Pech zu strecken suchte, trachtete man in Amerika danach, mit den Vorräten an einheimischen Ölen durch deren Mischung mit Magerkohle aus anderen Kohlensorten wie Retortenkoks auszukommen. Es war ein Verdienst des unter Leitung von L i n d o n W. B a t e s stehenden technischen Ausschusses der U-Boot-Abwehrvereinigung, ein Verfahren ausgebildet zu haben, mit dem es gelang, staubförmigen Kohlenstoff, von dem ungefähr 95% durch ein 200-Maschensieb gingen, monatelang im Teeröl schwebend zu erhalten. Das Geheimnis besteht in der Anwendung eines sog. „ F i x a t e u r s " als Bindemittel. Die

III. Die gasförmigen Brennstoffe. a u f diese Weise g e w o n n e n e n h a l b f l ü s s i g e n g e n a n n t , b e s t a n d e n z. B. aus

Brennstoffe, auch

Kolloid-Brennstoffe, „fixated

4 5 % 0 1 + 2 0 % T e e r -(- 3 5 % g e p u l v e r t e r K o h l e o d e r 38,5% Anthrazitabfall (mit 25,5% A s c h e ) - ) - 6 1 , 5 % Öl-Waschabfälle1) (Schlammkohle, troleum, Pech)

63 Oil",

Pe-

uind h a t t e n je n a c h W a h l d e r B r e n n s t o f f e einen H e i z w e r t v o n 4330 bis 7340 W E . Von d e m F i x a t i v w e r d e n 1 % o d e r 10 kg auf 1 t g e n o m m e n . Mit der H ö h e des K o h l e n s t a u b g e h a l t e s w ä c h s t die Z ä h f l ü s s i g k e i t des Öls bis z u r p a s t o s e n B e s c h a f f e n h e i t ; indes h a b e n die auf d e m m i t N o r m a n d k e s s e l n a u s g e r ü s t e t e n a m e r i k a n i s c h e n Versuchsschiff a u s g e f ü h r t e n Versuche die a n s t a n d s l o s e Z e r s t ä u b u n g u n d V e r b r e n n u n g des B r e n n s t o f f e s ergeben, o h n e d a ß ein A b s e t z e n d e r Bes t a n d t e i l e o d e r ein V e r s t o p f e n d e r D ü s e n usw. b e o b a c h t e t w u r d e . Die Vorteile des n e u e n B r e n n s t o f f e s d ü r f t e n , soweit die L i t e r a t u r A n g a b e n h i e r ü b e r e n t h ä l t , sich in f o l g e n d e m z u s a m m e n f a s s e n l a s s e n : 1. Bei V e r w e n d u n g d e r h a l b f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e sind Ä n d e r u n g e n in den Ö l b e h ä l t e r n o d e r V e r b r e n n u n g s e i n r i c h t u n g e n , die bereits f ü r Ö l f e u e r u n g e n d i e n t e n , n i c h t n ö t i g . 2. D a s V e r f a h r e n h a t s c h e i n b a r da b e s o n d e r e Vorteile, wo Mischungen v o n s c h w e f e l h a l t i g e n Ölen u n d K o h l e n o d e r K o k s e n z u r V e r r i n g e r u n g des p r o z e n t i g e n S c h w e f e l g e h a l t e s f ü h r e n . Dasselbe gilt v o n d e m A s c h e n g e h a l t m i n d e r w e r t i g e r B r e n n s t o f f e , die s o n s t s c h w e r v e r w e n d b a r w a r e n , als K o l l o i d b r e n n s t o f f e a b e r n ü t z l i c h w e r d e n k ö n n e n . 3. S t r e c k u n g des Öls, v o n d e m u n t e r U m s t ä n d e n bei gleicher L e i s t u n g bis zu 3 0 % weniger v e r braucht werden. 4. Die K o l l o i d b r e n n s t o f f e lassen sich ü b e r a l l m i t gleich g u t e m Erfolge v e r w e n d e n . Inwieweit d e r n e u e B r e n n s t o f f f ü r D e u t s c h l a n d a n g e s i c h t s d e r trostlosen K o h l e n n o t v o n B e d e u t u n g w e r d e n k ö n n t e , l ä ß t sich z u r z e i t n i c h t e r m e s s e n . Als die B r e n n s t o f f n o t E n d e 1918 eins e t z t e , w u r d e n z u r S t r e c k u n g der f e s t e n B r e n n s t o f f e die bei d e r M a r i n e l a g e r n d e n Rohöl-, Teeröl-, T e e r - u n d R o h n a p h t h a l i n - V o r r ä t e t r o t z ihres d r e i f a c h e n Preises m i t h e r a n g e z o g e n . J e d e n f a l l s k ö n n e n die geringen Ö l m e n g e n u n s n i c h t d e n L u x u s g e s t a t t e n , so w e i t g e h e n d e M i s c h u n g e n wie in A m e r i k a v o r z u n e h m e n , v i e l m e h r w e r d e n wir u n s d a m i t b e g n ü g e n müssen, z. B. im D a m p f k e s s e l b e t r i e b e die Ö l f e u e r u n g n u r als Z u s a t z f e u e r u n g 2 ) z u z u l a s s e n , u m auf K e t t e n r o s t e n einen k u r z f l a m m i g e n B r e n n stoff wie K o k s usw. m i t Vorteil v e r b r e n n e n zu k ö n n e n .

III. Die gasförmigen Brennstoffe. Einteilung der technischen Gase. Bei d e r d u r c h den Mangel an f e s t e n u n d flüssigen B r e n n s t o f f e n b e d i n g t e n z u n e h m e n d e n Bed e u t u n g d e r Gase f i n d e t m a n h e u t e eine U n z a h l von B e n e n n u n g e n ; d a h e r h a t eine s y s t e m a t i s c h e B e z e i c h n u n g g r o ß e W i c h t i g k e i t . N a c h e i n e m V o r s c h l a g v o n T r e n k l e r ist eine B e z e i c h n u n g i h r e r E n t s t e h u n g n a c h b z w . n a c h den g r u n d l e g e n d e n V e r f a h r e n i h r e r H e r s t e l l u n g allein z w e c k m ä ß i g . In Z a h l e n t a f e l 51 ist diese E i n t e i l u n g w i e d e r g e g e b e n . N e b e n den d o r t b e r ü c k s i c h t i g t e n t e c h n i s c h e n G a s a r t e n spielen die bei c h e m i s c h e n P r o z e s s e n e r h a l t e n e n A b f a l l g a s e o d e r d u r c h solche c h e m i s c h e V e r f a h r e n n i c h t a u s B r e n n s t o f f e n e r z e u g t e n B r e n n g a s e eine v e r s c h w i n d e n d e Rolle. H a u p t s ä c h l i c h k o m m t hier A z e t y l e n in F r a g e . Die G e w i n n u n g , B e s c h a f f e n h e i t u n d V e r w e n d u n g sollen in den n a c h f o l g e n d e n A b s c h n i t t e n eing e h e n d e r b e h a n d e l t w e r d e n . W i r w e r d e n d o r t s e h e n , welche B e d e u t u n g die G a s w i r t s c h a f t f ü r die I n d u s t r i e g e w o n n e n h a t . Die V e r w e n d u n g d e r E r d g a s e b e d e u t e t z u n ä c h s t f ü r die L ä n d e r , die d a m i t a u s g e s t a t t e t sind, ein H e r a n z i e h e n n a t ü r l i c h e r B o d e n s c h ä t z e , d a s f ü r die V o l k s w i r t s c h a f t des L a n d e s z w a r ein k o s t b a r e r G e w i n n , a b e r f ü r die a u s w e i t s c h a u e n d e r S p a r s a m k e i t g e b o t e n e g r ü n d l i c h e A u s n u t z u n g d e r ü b r i g e n B o d e n s c h ä t z e n i c h t i m m e r segensreich gewesen ist. So k a m zu d e m R a u b b a u , den m a n b i s h e r in A m e r i k a v i e l f a c h m i t d e m E r d g a s g e t r i e b e n h a t , als N a c h t e i l h i n z u , d a ß m a n d a r ü b e r die s t r e n g w i r t s c h a f t l i c h e A u s n u t z u n g d e r w e r t v o l l e n K o k e r e i g a s e lange Zeit völlig v e r a b s ä u m t h a t . D e m g e g e n ü b e r b o t die G a s w i r t s c h a f t in a n d e r n , weniger g e s e g n e t e n L ä n d e r n , wi_e z. B. in D e u t s c h l a n d , v o n f r ü h e n A n f ä n g e n an ein erfreulicheres Bild. Allen L ä n d e r n ist x 2

) Chem.-Ztg. 1919, Nr. 147. ) Nach praktischen Erfahrungen h a t sich hierbei schon ein Teerölzusatz von 1% bewährt.

64

Erstes Kapitel. Die Brennstoffe. Z a h l e n t a f e l 51. Einteilung der technischen Gasarten, Art

Gruppe

a) Naturgase

1. Erdgase 2. Grubengase 3. Sumpfgase

b) Reichgase

Schwelgase 2. Kokereigase

c) Schwachgase

1. Luftgase 2. Halbgase 3. Mondgas 4. Regenerationsgase

d) Vollgase

e) Ölgase

1.

1. Wassergas 2. Doppelgase 1.

Sattgase

2. Carbogase f) Edelgase

—

Abart

Schlagwetter, Ausbläser — —

Koksofengas, Leuchtgas Siemensgas, Hochofengas Sauggas —

reg. Essengas, Hochofengas, reg. Kalkofengas —

Doppelgas nach Strache, Trigas, Leuwasgas Pentairgas, Benoidgas, Aerogengas, Blaugas carb. Wassergas, ölteergas —

g e m e i n s a m die zeitlich a n e r s t e r Stelle s t e h e n d e L e u c h t g a s e r z e u g u n g m i t i h r e r v o l k s w i r t s c h a f t l i c h w i c h t i g e n N e b e n g e w i n n u n g an A m m o n i a k u n d T e e r . Diese G e w i n n u n g s t e i g e r t e sich d a n n gewaltig m i t d e m A n w a c h s e n d e r K o k e r e i b e t r i e b e u n d i h r e r u m f a n g r e i c h e n E r z e u g u n g v o n K o k s o f e n g a s , d a s z u n ä c h s t n u r f ü r d e n W ä r m e - u n d K r a f t b e d a r f d e r Zechen u n d H ü t t e n , d a n n a b e r m e h r u n d m e h r a u c h f ü r weite Kreise des g e s a m t e n W i r t s c h a f t s l e b e n s h e r a n g e z o g e n w u r d e . Von W i c h t i g k e i t ist hierbei, d a ß die eigentliche A u f g a b e d e r K o k e r e i e n die E r z e u g u n g v o n H ü t t e n k o k s bildet, w ä h r e n d d a s h o c h w e r t i g e Gas selbst ein N e b e n e r z e u g n i s ist. Ein a n d e r e s w i c h t i g e s N e b e n e r z e u g n i s u n s e r e r H ü t t e n , d a s ü b e r sein u r s p r ü n g l i c h e s V e r w e n d u n g s g e b i e t h i n a u s d e r elekt r i s c h e n K r a f t e r z e u g u n g f ü r weite Kreise d i e n s t b a r g e m a c h t w o r d e n ist, stellt d a s H o c h o f e n g i c h t g a s d a r . Schließlich h a t sich, zeitlich parallel d a z u , die G e n e r a t o r g a s e r z e u g u n g e n t w i c k e l t , d e r e n Z w e c k die G e w i n n u n g des Gases selbst ist, w ä h r e n d d a b e i a u c h die N e b e n g e w i n n u n g v o n A m m o n i a k d e r V o l k s w i r t s c h a f t N u t z e n zu b r i n g e n v e r s p r i c h t . H i e r ist a u c h die A u s n u t z u n g m i n d e r w e r t i g e r B r e n n s t o f f e d u r c h V e r g a s u n g h e r v o r z u h e b e n . N e b e n diesen Mitteln zur E r z e u g u n g g r o ß e r G a s m e n g e n h a b e n f ü r kleinere V e r h ä l t n i s s e einige V e r f a h r e n zur G e w i n n u n g v o n L u f t g a s , A z e t y l e n usw. Bedeutung gewonnen. E i n e Ü b e r s i c h t ü b e r die m a n n i g f a l t i g e n Z u s a m m e n h ä n g e d e r G a s w i r t s c h a f t m i t d e r B r e n n s t o f f w i r t s c h a f t ü b e r h a u p t zeigt Ü b e r s i c h t s t a f e l V, w o r i n a u c h die t e c h n i s c h a u s s c h l a g g e b e n d e n W i r k u n g s g r a d z i f f e r n w i e d e r g e g e b e n sind, u m gleich v o n v o r n e h e r e i n eine u n g e f ä h r e B e u r t e i l u n g zu e r m ö g l i c h e n . Die A b b i l d u n g ist als eine A r t W e g w e i s e r d u r c h d a s v o r l i e g e n d e W e r k g e d a c h t ; die T a f e l n e n t h a l t e n H i n w e i s e auf d e n T e x t . In E r g ä n z u n g dieser A b b i l d u n g zeigt T a f e l V I die V e r w e r t u n g des H o c h o f e n g i c h t g a s e s . S c h l i e ß l i c h . g i b t T a f e l V I P ) eine Ü b e r s i c h t ü b e r die W e g e d e r G a s e r z e u g u n g sowohl d u r c h E n t g a s u n g als a u c h d u r c h V e r g a s u n g . Die D a r s t e l l u n g k a n n n a t u r g e m ä ß n i c h t v o l l s t ä n d i g s e i n ; sie soll lediglich die w i c h t i g s t e n G e w i n n u n g s a r t e n bei B e r ü c k s i c h t i g u n g d e r A b w ä r m e v e r w e r t u n g zeigen.

a) Naturgase. N a c h den in Z a h l e n t a f e l 51 g e n a n n t e n sollen hier n u r die in d e r N a t u r v o r k o m m e n d e n Gase B e r ü c k s i c h t i g u n g f i n d e n , die ihren U r s p r u n g o r g a n i s c h e n S t o f f e n v e r d a n k e n . Die v u l k a n i s c h e n G a s a u s s t r ö m u n g e n u n d die k o h l e n s ä u r e h a l t i g e n Gase d e r Mineralquellen scheiden d e m n a c h aus, h a b e n a u c h f ü r die F e u e r u n g s t e c h n i k keinerlei B e d e u t u n g . F ü r die f ü r u n s in B e t r a c h t k o m m e n d e n Gase n i m m t C z a k o 2 ) an, d a ß sie bei der V e r m o d e r u n g des Zellstoffes u n t e r L u f t a b s c h l u ß d u r c h eine A r t von G ä r u n g in Moor- u n d T o r f g e b i l d e n , f e r n e r bei d e r B i l d u n g d e r S t e i n k o h l e n und

2

Die Tafeln enthalten Hinweise auf den Text. ) „Beiträge zur Kenntnis natürlicher Gasausströmungen", Karlsruhe 1913.

de Gr all 1, Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe.

A p F H / /

Bemerkungen: Koksofen s. S. 132. j K Gaserzeuger s. S. 187. G a s k r a f t m a s c h i n e s . S. 88,332,465. i M Dampfmaschine m. A b d a m p f t u r b . .. S. 385. Abwärmeverwerter s. S. 88, 383. N V e r b u n d d a m p f m a s c h , od. AnzapfHochofen s. S. 09. t u r b . s. S. 85, 376. H e i ß d a m p f d a m p f m a s c h , s. S. 370. O D a m p f m a s c h . m. Zweidruckturb. Verbrennungskraftmaschine S. 377. s. S. 89.

£

Dampfkesselfür Hoch* ofen oder Koksofen Gasfeuerung mit Dampfkraftantage. 5 m 3 Hochofengas=lPSe 0,9 »Koksofengas - lPSe-

von Luftgas v Wassergas Mischgas . 1kg Kohle von 7Z00 cal gibt IkgAnthraz. von 7800 cal gib) 0,15kg bis 0,6kg Brennstoffget

Kesseherlust

Arbeit ZSv!

Arbeit, 3,svH

Jj l

21,s

o.svHMasch/

•vertust Kühlwasser a Abgase SO-CO v

vHSoeise Kondensator nsvH

Abgase

Oampfkraft anlagen

Arbeit 6 vH 3 vH Kamin

'Abgases vH Kühlwasser £ vH

O.svHMaschiner, "er/us

" = iPSe

t ö -

• F Abwärmeverwerter zur Erzeugung von Heißwasser Oampf für

Brennstoffe

zu den Heiz -- und

Gaskraftmaschine für Hochofengai 1 m 1 Gas=800c at 3 - » ' lPSe Gaskraftmaschine für Koksofengas 1 m 3 ßas= 1500 cal 0,5-

K

zur Erzeugung

Verbrennungskraftmaschin mit Abwärmeverwertung

KondensatorTivH

oder v Heizzwecke\

forbrennungskraft' Verluste maschinenfiir Benzol mit 10000 ca! und Teer, t, Arbeit Öl mit 3000 cal • k y j». J Brennstoffverbrauch pro 1 PS 190-200G 30r H Kuhitrjssm Abwärmeverwertung sovH zurErzeugungvon I .-_-.'

iLMUJJU

und überhitzte rn Dampf fürKraftzwecke Abgase von 1fSe Wind = - WO bis 600 ca! erhitzer H Hochofen looo kg Koks und 1000 u Eisen geben

1 ¥

__».Maschinen

Niederdruckdampff^rme^'

WKCÖ. 'raftmaschinen Winderhitzer

P.OvH

'ZOv!

Hr/usti

u

'Kamm 12 vH B /tbscheidung der aZTsooc*/ Nebenprodukte

3ZvH ffegenerativkoksofen 1000 kg Kohle geben • 330 m 3Gasvon1500-5000ea, ?00-7SokgKoks6800cal sskg Teer 10 kg Benzol 2, v kg Ammoniak 100 kg Wasser

.fOOvH

Ammoniak

y

;yKoks

7.um

m

Koksofen

STEINA

Oas- und Brennstoffwirtscli

Tafel V

(Seite 64).

Normale Heifsdampf= kraftrnasch/nen, (Dampfmaschine oder Turbine) mit Kon= densation. f -1,5kg Dampf pro lRSt-h 6-7kg >• pro1k/Vh

Luftgas 900 bis 1100 cat Leitungseer/us/ji,srH 'assergos »2500 » 2800 » „ . . . + •'schgas » 1300 " 1500 » Qf--^fi J Ii' • H' 0 ca/ gibt Sm' Gas mnmoca/~' 00 cai gibt 1/, 5 m 3 Gas eon 1500cai rH Strahlung, S nstoffgeben tPSe IV/ -iXspeisewass^s Kondensator tboreWärmeiSi Che uTeer^ 5et MKuJtrahi. Irennstoff*.

fremarr 5sH Camuf

Dampfmaschine(Forder= maschine)mit Abdampf turbine(Hiederdrucklurb) undzteischengeschalletem Dampfsammler 12-15kg/h Dampforo 1PS1 Dampfmaschine

Leitungseer/uft u 1,5sii * .Arbeit

100 e H I Strahlung 2,i [Speisewass. 5 V2 f H

Kondensator 10eH Arbeit\ ,50 rH He/zunt, h-H Arb^f

Vitnahlong 1,5 y H

tmaschine tyertung

zurHeizung

-S7yH

/erbunddampfmaschine oderAnzapfturbine mit Zwischendampfent* nähme zu Heizzteecken. Dampf verbrauch für eine An/age eon 7000PS r-*-i 1 v-r-tfOOOO
25-35kg Sattdampi f2at 663cai 250°überhitzt 703cai 300° " " 730 >' 350 0 " " 755 "

fwîrtsclinft iin allgemeinen

Druck und Verlng v o n R . Oldenbourg, M ü n c h e n und B e r l i n .

d e G r a h 1, Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe

Bemerk Hochofen s. S. 69. A W inderhitzer s. S. 325. B M a r t i n o f e n s . S. 330, 338. C Koksofen s. S. 132. D W ä r m e - u. Glühofen s. S. 305, 316, 330. E Gasmaschine s.S.325,465.

ungen Fl G a s d a m p f k e s s e l s.S. 327, 331. F A b g a s d a m p f k e s s e l s. S. 88, 383. G Heiz-Wärme-TrockenAliläge s. S. 330. H Gasreiniger s. S. 325.

Verwertung Winderhitzer

£

Dampfkessel mit Gasfeuerung für Kraft u. He/zung 1 m 3Gas»800cai 1m* Gas* 0,9kgDampf 5 m 3 Gas'1 PS e

Fnschdampf, Ab» dampfuna Abgas für Koch=Heiz* und Trockenanlagen 1kgDampfs 600cal 1 m 3 Abgas*-t00cal

Abgas Dampfkessel und Dampfturbine m/t Abdampf renvertdhg. lPSe Gasmaschine gibt 0,9kg Sattdampf oderO, 7Skg ron 3S0 0

Gashraftmasch/ne für elektrische Fnergie. 1 m 3 Gas=600ca! 3 m 3 Gas* tPSe 1 m 3Abgas *300cal 1PS Gas* V6PSDampf

Gaskraftmaschine für Hochofen oder Stah/verksgeb/äse 1 m 3Gas=800ca! 3 m 3 Gas- lPSe 1 m 3Abgas* 300cai 1 PS Gas* t/ePS Dampf

V e r w e r t u n g des Hocl

Tafel V I (Seite 64).

1ZOO"

Koksofen mit Hoch » ' ofengasbeheizung und Regeneratoren. 1t,Koh!e*330m3 Gas 1t Kohle » 750kg Koks 1 m3 Abgas =izs-i50cal

B

Martinofen mit Hoch' u Koksofengas-Heizung und Regeneratoren. 1m3 3Gasgem/seh*i70ocal 1 m Abgas-250-300ca!

Wärme- Glüh - TemperundSchmiedeöfen , mitHochofengasHeizung und Regeneratoren 1 m 33 Heizgas - 800cot 1 m Abgas - 250cal

F

Abgasdampfkessel und Dampfturbine mit Kondensation. 1cbmAbgas =25ocat 5-6 m* Abgas geben 1kgDampf ron 750ca!

G

Heiz-hiarme-u. Trok• kenanlagen, Warm* tvasser* und Luft* Heizung. 1 m3 Heizgas-tooca! 1 n>3 Abgas = 100 cai F. Fr ¡kart, Stuttgart.

D r u c k und Verlag von R . Oldenbourg, M ü n c h e n und

Berlin

de

Orahl,

W i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g der B r e n n s t o f f e .

Bemerkungen

Sauggasanlage s. S. 187. Feuerungen f ü r gasförmige Brennstoffe s. S. 324. Generator f ü r Koksgrus s. S. 144, 203, 306.

Staubabscheidf Generator f ü r Verdampfer na

Tafel V I I (Seite 64). Wassergasgenerator s. S. 212. Steinkohlengas s. S. 67. Unterwind s. S. 174.

Dscheider s. S. 193. :or f ü r schlackende Brennstoffe s. S. 178. pfer nach Bender s. S. 175. Generatorgas

*

t zum Trocknen von Formen in t

Gießereien

fürSchmetzzmecke

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auf 1 PS-h

- 0,39Skg

y

Verdampfer nach Bender u. Fràmbs

I S

II

A

OampFtCOa

Anreicherung

desWassergases durch Naphtha, Teer öle

Petroleum^

TZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ^

Zusammensetz

Windleitung

ung

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CO,

Leuchtgas tWassergosfi m* S000bisófOOcal) /erSendung Gas mat or en betr/eb, Beleuchtung •P ^

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III. Die gasförmigen Brennstoffe.

73

e) Ölgase. H i e r u n t e r v e r s t e h e n w i r z u s a m m e n f a s s e n d die a u s f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e n e r z e u g t e n Gase. E s h a n d e l t sich bei d e r e n H e r s t e l l u n g n i c h t u m eine V e r g a s u n g i m e i g e n t l i c h e n S i n n e des W o r t e s , s o n d e r n u m eine V e r d a m p f u n g d e r f l ü s s i g e n Öle in e i n e m a n d e r e n G a s s t r o m . J e n a c h d e r A r t dieses G a s s t r o m e s können wir daher unterscheiden: 1. S a t t g a s e ; d u r c h V e r g a s u n g o d e r V e r d a m p f u n g in L u f t g e w o n n e n , also d u r c h eine S ä t t i g u n g dieser mit den v e r d a m p f t e n Kohlenwasserstoffen, d a h e r auch der N a m e . Hierher gehören das sog. L u f t g a s a l t e r A r t o d e r P e n t ä r g a s u n d gewisse A b a r t e n v o n Ö l g a s a l t e r A r t , s o d a n n A e r o g e n g a s , B e n o i d g a s , B l a u g a s u. d g l . 2. K a r b o g a s e ; d u r c h V e r g a s u n g o d e r V e r d a m p f u n g in a n d e r e n G a s s t r ö m e n g e w o n n e n . H i e r h e r g e h ö r t d a s k a r b u r i e r t e W a s s e r g a s , die m e i s t e n Ölgase a . A. u n d Ö l t e e r g a s e ( a u c h F e t t g a s e g e n a n n t ) . Meist w i r d W a s s e r g a s als G r u n d g a s g e w ä h l t , es k a n n a b e r s e l b s t v e r s t ä n d l i c h j e d e s t e c h n i s c h e G a s in F r a g e k o m m e n ; a n d e r s e i t s a u c h A b f a l l g a s e c h e m i s c h - t e c h n i s c h e r P r o z e s s e , wie K o h l e n o x y d u n d Wasserstoff, letzterer besonders zur Herstellung von leichten Gasen zur Luftschiffahrt. V o n d i e s e n G a s a r t e n v e r d i e n e n zu B e l e u c h t u n g s z w e c k e n b e s o n d e r e B e a c h t u n g die b e i d e n n a c h stehenden: Das L u f t g a s alter Art, auch Aerogengas oder P e n t ä r g a s g e n a n n t , wird durch Anreichern von L u f t , d i e m a n ü b e r B e n z i n l e i t e t , h e r g e s t e l l t . Die L u f t g e s c h w i n d i g k e i t w ä h l t m a n so, d a ß in 1 c b m f e r t i g e n G a s e s e t w a 2 5 0 g l e i c h t s i e d e n d e n B e n z i n s (Solin g e n a n n t ) e n t h a l t e n s i n d . D a s G a s h a t r d . 2 3 0 0 bis 3 0 0 0 W E / c b m u n d ist v ö l l i g u n g e f ä h r l i c h . M a n b e n u t z t es in einzeln g e l e g e n e n H ä u s e r n , k l e i n e n G e m e i n d e n u s w . als L e u c h t - u n d H e i z g a s , a u c h in k l e i n e n M o t o r e n bis zu 4 P S L e i s t u n g . G r o ß e M e n g e n d e s G r u n d s t o f f e s g e w i n n t m a n in d e r o b e n e r w ä h n t e n W e i s e a u s d e n D ä m p f e n d e s E r d g a s e s in d e n V e r e i n i g t e n S t a a t e n . D a s Ö l g a s ( F e t t g a s ) s t e l l t m a n in R e t o r t e n ö f e n , ä h n l i c h wie in d e n S t e i n k o h l e n g a s a n s t a l t e n , a u s D e s t i l l a t e n d e s B r a u n k o h l e n - u n d S c h i e f e r t e e r e s d a r . Es h a t 9 8 0 0 W E u n d w i r d h a u p t s ä c h l i c h z u m B e l e u c h t e n v o n E i s e n b a h n z t i g e n v e r w a n d t . F ü r M o t o r e n d i e n t es als B r e n n s t o f f bei L e i s t u n g e n v o n y 2 bis h ö c h s t e n s 30 P S . Die Gase d i e s e r G r u p p e v e r l i e r e n m i t d e r V e r v o l l k o m m n u n g d e r a n d e r e n A r t e n i m m e r m e h r a n B e d e u t u n g . A u c h die H e r s t e l l u n g v o n Ölgas a l t e r A r t f ü r die B e l e u c h t u n g d e r E i s e n b a h n z ü g e w i r d in Z u k u n f t a n U m f a n g a b n e h m e n , w e n n m a n d u r c h S c h w e l e r e i ein gleich h e i z k r ä f t i g e s G a s in g r ö ß e r e m U m f a n g e herstellen wird. A u c h unser Mangel an flüssigen B r e n n s t o f f e n u n t e r s t ü t z t die E n t w i c k l u n g in d i e s e m S i n n e . Die Z u s a m m e n s e t z u n g d e r in diese G r u p p e g e h ö r i g e n Gase s c h w a n k t n a t u r g e m ä ß s e h r , weil d e r G e h a l t a n K o h l e n w a s s e r s t o f f e n v o n d e n p h y s i k a l i s c h e n V e r h ä l t n i s s e n bei d e r B i l d u n g a b h ä n g t . Dies z e i g t a m b e s t e n die Z a h l e n t a f e l 58. Z a h l e n t a f e l 58. Z u s a m m e n s e t z u n g v o n Ölgasen. 1 ) Oasart

Karburiertes Wassergas aus Anthrazit karburiertes Wassergas . . . älteres ö l g a s (Jowa) . . . . ö l g a s (Oakland) ö l g a s (Portrero) neues ö l g a s (Metropolitan) . Pintschgas (Ölteergas?) . . Ölgeneratorgas

Zusammensetzung CO a

C„ H m

0

CO

Ha

4,50 6,20 0,20 1,80 2,62 2,00

13,00 16,50 6,20 5,00 7,01 6,00 38 10 1 60

0,50 0,20 0,40 0,10 0,16 0,10

29,00 13,70 3,00 7,70 9,21 5,30 0,50 15,40

32,00 24,60 62,40 55,00 39,78 41,40 3,40 4,60

—

5,80

—

0,20

CH 4

Na

16,00 5,00 32,80 6,00 25,60 2,20 26,30 4,10 34,64 6,18 40,40 4,80 57,70 — 4,60 67,80

spez. Gewicht

Leuchtkraft HK

Heizwert WE

0,630 0,647 0,303 0,375 0,482 0,440 0,699 0,942

26,3 31,2 20,4 20,1 21,5 21,5 66,6

5700 7230 5550 5320 6050 6340 12350 1340

f) Edelgase. H i e r u n t e r f a s s e n w i r alle G a s a r t e n z u s a m m e n , w e l c h e d u r c h a n g e s c h a l t e t e P r o z e s s e a u s a n d e r e n t e c h n i s c h e n G a s a r t e n o d e r d u r c h v e r b u n d e n e P r o z e s s e ü b e r h a u p t g e w o n n e n w e r d e n . In g e w i s s e m S i n n e k ö n n t e m a n s c h o n d i e V o l l g a s p r o z e s s e h i e r u n t e r z ä h l e n , weil diese d u r c h e i n e n b e s o n d e r e n K u n s t g r i f f bei d e r E r z e u g u n g g e w o n n e n w e r d e n , d e r d a r a u f a b z i e l t , e i n e n Teil d e s g e b i l d e t e n G a s e s , Nach J o n e s , Z. f. G. 1912, S. 1272.

74

Erstes Kapitel. Die Brennstoffe.

nämlich den wertloseren Teil der Heißblasegase, von dem Hauptteil des Gases zu t r e n n e n ; da dies aber nicht durch einen besonderen Prozeß, sondern n u r durch besondere F ü h r u n g eines an sich b e k a n n t e n Verfahrens geschieht, wurden diese in einer gesonderten Gruppe vereinigt. Die Verfahren zur Herstellung von Edelgasen d ü r f t e n in Z u k u n f t gerade im Gegensatz zu d e n Verfahren der vorhergehenden Gruppe erhöhte Bedeutung erlangen. Eine genauere Einteilung l ä ß t sich jetzt noch nicht aufstellen. Hierher würden die Gase der Verfahren von E l w o r t h y , S a b a t i e r B e d f o r d (Cedford-Gasprozeß) u. a. gehören, welche auf die Gewinnung eines methanreichen Gase, hinzielen. Auch die Herstellung von kohlenoxydreichen und wasserstoffreichen Gasen fällt hierunter« desgleichen die E n t f e r n u n g von Kohlendioxyd aus technischen Gasen, wie z. B. bei Hochofengas durchgeführt und f ü r Mondgas vorgeschlagen. Anderseits könnte man auch hier die Verfahren eingliedern, die mit angereicherter Luft oder Sauerstoff g e f ü h r t werden (z. B. mit Wasserdampf gemischt zur Herstellung von Vollgasen aus festen Brennstoffen denkbar), da die Anreicherung der Vergasungs; luft oder die Gewinnung von Sauerstoff als ein vorgeschalteter Prozeß aufzufassen ist. Im Anhange zu dieser Gruppe möge schließlich noch das Azethylengas E r w ä h n u n g finden, d a s vorwiegend f ü r die Beleuchtung von Gebäuden oder Anlagen ohne Leuchtgasanschluß B e d e u t u n g gefunden. In den baulich einfachen Gaserzeugern entwickelt sich durch gleichmäßige A n f e u c h t u n g von Kalziumkarbid ein farbloses Kohlenwasserstoffgas (C 2 H 2 ) von 1 4 3 4 0 W E Heizwert. Es ist, selbst s t a r k mit Luft gemischt (1 :40), sehr explosibel. Die dadurch bedingte Gefährlichkeit der Azetylenerzeugungsanlage stellt ihre mancherlei auf der Einfachheit, Unabhängigkeit usw. beruhenden Vorteile nahezu völlig in Frage. Außer f ü r Beleuchtungszwecke ist das Gas auch in Verbrennungsmaschinen verwendbar, doch verträgt das Gas-Luftgemisch nur geringe Verdichtung, da es sonst leicht zu Selbstentzündung neigt. Die erhebliche Feuersgefahr und der hohe Preis des Gases haben diese Verwendung jedoch auf sehr geringe Fälle beschränkt. 1 P S - S t d . kostete nach A. K i r s c h k e 1 ) schon 1909 etwa 30 Pf.

IV. Vergleich der festen, gasförmigen und flüssigen Brennstoffe. 1. Kennzeichnung des Verbrennungsvorganges. Während bis vor wenigen J a h r e n von den drei Brennstoffarten, die wir soeben behandelt h a b e n , die festen Brennstoffe ohne Zweifel als die wichtigsten angesehen wurden, hat sich seit der kräftigen Entwicklung unserer Verbrennungsmotoren und der Ölfeuerung insofern eine entschiedene W a n d l u n g der Ansichten vollzogen, als die Bedeutung der flüssigen Brennstoffe ganz erheblich höher als f r ü h e r eingeschätzt worden ist. Will man sich über die Zulässigkeit dieser Einschätzung, d. h. über den W e r t der verschiedenen Brennstoffarten f ü r die Technik in Gegenwart und Z u k u n f t ohne Voreingenommenheit klar werden, so wird das am zweckmäßigsten an Hand einer vergleichenden B e t r a c h t u n g ihrer Eigenschaften geschehen müssen, da die Verwendungsmöglichkeit aller dieser Stoffe in der Praxis auf dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein bestimmter Eigenschaften beruht 2 ). In der a l l g e m e i n e n Z u s a m m e n s e t z u n g d e r f e s t e n u n d f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e , die von der spezifischen Zusammensetzung (der reinen, aschefreien Substanz) zu unterscheiden ist, zeigen sich bereits recht deutliche Unterschiede. W ä h r e n d die festen Brennstoffe, die Kohlen, ein Gemisch aus der eigentlich brennbaren Substanz und den beiden unverbrennlichen Teilen, Asche und Wasser, sind, enthalten die flüssigen Brennstoffe, die ja mit Ausnahme des rohen Erdöls stets Destillationserzeugnisse sind, Asche und im allgemeinen auch Wasser nur in sehr kleinen Mengen. Sie sind, praktisch betrachtet, reine, brennbare Substanzen. Da die Asche den Kohlen in sehr feiner Durchdringung beigemengt ist, beeinträchtigt sie die Wärmereaktionen der Kohlensubstanz, besonders die Verbrennung und die trockene Destillation, sehr stark, indem sie unerwünscht kräftige Zersetzungserscheinungen und einen unvollkommenen Verlauf der Reaktionen h e r v o r r u f t . Daher sind auch die Eigenschaften derselben Kohle bei wechselndem Aschengehalt nicht unwesentlich verschieden. Der Wassergehalt, der f ü r jede Kohle je nach ihrer H e r k u n f t charakteristisch und ziemlich gleichbleibend ist, wirkt dagegen nicht schädlich. Das Wasser mildert im Gegenteil, wenigstens im Anfang, den zersetzenden Einfluß der W ä r m e auf die Kohle, und der Wasserdampf belebt in gewisser Hinsicht die Verbrennung. Jedenfalls macht sich der Wassergehalt bei den Kohlen nicht grundsätzlich nachteilig bemerkbar, solange er in mäßigen Grenzen bleibt. Demgegenüber vermögen die flüssigen 1

) „Die Gaskraftmaschinen", O. J. Göschen, Leipzig 1909. ) Wir folgen hierbei im wesentlichen den bemerkenswerten Ausführungen der Zeitschrift „Glückauf" 1913, Nr. 16. 2

von

Dr. A u f h ä u s e r in

iv.

Vergleich der festen, gasförmigen und flüssigen Brennstoffe.

75

B r e n n s t o f f e n u r s e h r w e n i g W a s s e r a u f z u n e h m e n , d . h . völlig zu lösen, w a s b e s o n d e r s f ü r d i e D e s t i l l a t e d e s P e t r o l e u m s g i l t . J e d e r d i e L ö s u n g s f ä h i g k e i t ü b e r s c h r e i t e n d e W a s s e r g e h a l t w i r k t in i h n e n als s t ö r e n d e r F r e m d k ö r p e r , w o z u n o c h d e r Ü b e l s t a n d h i n z u k o m m t , d a ß die f l ü s s i g e n . B r e n n s t o f f e d a s ü b e r s c h ü s s i g e W a s s e r g l e i c h w o h l h a r t n ä c k i g bei sich z u r ü c k h a l t e n . Die H a u p t u n t e r s c h i e d e zeigen s i c h a b e r in d e r Z u s a m m e n s e t z u n g d e r r e i n e n , brennbaren S u b s t a n z e n . Von den beiden, u n s e r e n festen u n d flüssigen B r e n n s t o f f e n g e m e i n s a m e n H a u p t b e s t a n d teilen, n ä m l i c h Kohlenstoff u n d W a s s e r s t o f f , e n t h a l t e n die flüssigen B r e n n s t o f f e u n t e r der V o r a u s s e t z u n g g l e i c h e r K o h l e n s t o f f m e n g e n ü b e r d o p p e l t soviel W a s s e r s t o f f als die f e s t e n B r e n n s t o f f e . D e r W a s s e r s t o f f i s t d a s l e i c h t e s t e aller E l e m e n t e u n d a u ß e r o r d e n t l i c h r e a k t i o n s f ä h i g , u n d diese g ü n s t i g e n E i g e n s c h a f t e n ü b e r t r a g e n sich a u c h a u f seine V e r b i n d u n g e n . S o l c h e V e r b i n d u n g e n s i n d a b e r d i e flüssigen Brennstoffe, denn ihre b r e n n b a r e Substanz besteht aus Kohlenstoff und Wasserstoff. D e m g e g e n ü b e r i s t f ü r die K o h l e n c h a r a k t e r i s t i s c h , d a ß sie v e r g l e i c h s w e i s e viel w e n i g e r W a s s e r s t o f f e n t h a l t e n als die f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e u n d d a ß f e r n e r als d r i t t e s H a u p t e l e m e n t d e r S a u e r s t o f f h i n z u k o m m t . Dessen W i r k u n g ist der des Wasserstoffes gerade entgegengesetzt. Der Sauerstoff h a t e i n e n „ k o n d e n s i e r e n d e n " E i n f l u ß auf d e n A g g r e g a t z u s t a n d s e i n e r V e r b i n d u n g e n : Gewisse V e r b i n d u n g e n des Sauerstoffs mit Kohlenstoff und Wasserstoff k ö n n e n nicht ohne Zersetzung e r w ä r m t o d e r destilliert werden. F ü r die B e s t i m m u n g der H e i z w e r t e d e r B r e n n s t o f f e bedienen wir uns b e k a n n t l i c h der V e r b r e n n u n g s k a l o r i m e t e r oder empirischer F o r m e l n . D a wir die E l e m e n t a r - A n a l y s e wegen d e r B e r e c h n u n g d e r G a s m e n g e n n i c h t e n t b e h r e n k ö n n e n , b e n u t z e n w i r diese v o r z u g s w e i s e , u m d a r a u s n a c h d e r s o g . Verbandsformel

d e n H e i z w e r t f e s t e r B r e n n s t o f f e r e c h n e r i s c h zu b e s t i m m e n . Bei G a r a n t i e - V e r s u c h e n p f l e g t m a n ü b e r d i e s n o c h eine V e r b r e n n u n g d e s B r e n n s t o f f e s i m K a l o r i m e t e r v o r z u n e h m e n , u m b e i d e E r g e b n i s s e gegenseitig zu ü b e r p r ü f e n . Wie die V e r b a n d s f o r m e l e r k e n n e n l ä ß t , unterscheiden wir zwischen h y k r o s k o p i s c h e m W a s s e r (F) u n d d e m c h e m i s c h g e b u n d e n e n , d e s s e n S a u e r s t o f f n a c h u n s e r e r b i s h e r i g e n A n n a h m e m i t —- a n d e n Wasserstoff H g e b u n d e n ist. niblen" Wasserstoff dar. stoff einerseits und

Der Ausdruck

stellt d a h e r den f ü r die V e r b r e n n u n g „ d i s p o -

W e r d e n F u n d d e r S c h w e f e l g e h a l t S v e r n a c h l ä s s i g t , so b i l d e t d e r K o h l e n anderseits gewissermaßen

eine C h a r a k t e r i s t i k

1

d i e D r . A u f h ä u s e r als e r s t e r a u f m e r k s a m g e m a c h t h a t ) . | h — -^-j:

des Brennstoffes, auf

Nach ihm bildet das Äquivalentverhältnis

eine W e r t z i f f e r f ü r d i e B e u r t e i l u n g d e r B r e n n s t o f f e , g l e i c h g ü l t i g , o b sie g a s f ö r m i g , f l ü s s i g

o d e r f e s t s i n d . In Z a h l e n t a f e l 5 9 s i n d d i e B r e n n s t o f f e n a c h i h m , d e r W e r t z i f f e r e n t s p r e c h e n d , e i n g e o r d n e t . Sie gilt s o w o h l f ü r die R o h k o h l e , d . h . e i n s c h l i e ß l i c h des A s c h e - u n d W a s s e r g e h a l t s als a u c h f ü r die asche- u n d wasserfreie S u b s t a n z . J e kleiner das Ä q u i v a l e n t v e r h ä l t n i s ausfällt, d. h. j e w e i t e r w i r die Z a h l e n t a f e l n a c h u n t e n v e r f o l g e n , als d e s t o m i n d e r w e r t i g e r m ü ß t e d e r B r e n n s t o f f nach dieser Theorie sein. D e m G e d a n k e n g a n g e A u f h ä u s e r s weiter folgend, sind der chemische A u f b a u u n d d a m i t das chemische Verhalten der festen und der flüssigen Brennstoffe d e m n a c h g r u n d v e r s c h i e d e n . Die f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e m i t i h r e r völligen B i n d u n g d e s K o h l e n s t o f f s a n d e n W a s s e r s t o f f v e r h a l t e n sich bei d e r V e r b r e n n u n g u n d D e s t i l l a t i o n wie e i n h e i t l i c h e K ö r p e r . Die K o h l e n d a g e g e n v e r h a l t e n sich n i e m a l s e i n h e i t l i c h . D e r a u s f r e i e m K o h l e n s t o f f b e s t e h e n d e g r ö ß e r e Teil i h r e r S u b s t a n z n i m m t a n d e n R e a k t i o n e n viel s c h w e r e r o d e r w e n i g s t e n s z e i t l i c h s p ä t e r teil. N u r d e r v e r h ä l t n i s m ä ß i g k l e i n e Teil, d e r in c h e m i s c h e r B i n d u n g d e n g e s a m t e n W a s s e r s t o f f u n d S a u e r s t o f f s o w i e d e n g e b u n d e n e n K o h l e n s t o f f u m f a ß t , e r r e i c h t u n d ü b e r t r i f f t s o g a r a n R e a k t i o n s f ä h i g k e i t die k o h l e n w a s s e r s t o f f a r t i g e n f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e . D a s l ä ß t sich a m b e s t e n a n d e r c h e m i s c h e n B e s t ä n d i g k e i t o d e r U n b e s t ä n d i g k e i t b e i d e r B r e n n s t o f f a r t e n e r k e n n e n , d . h . a n i h r e r f r e i w i l l i g e n Z e r s e t z u n g . Die f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e z e r s e t z e n sich f r e i w i l l i g f a s t g a r n i c h t . W ä r m e u n d s e l b s t O x y d a t i o n h a b e n n u r w e n i g E i n f l u ß a u f sie, w a s sich j a z u m Teil d a r a u s e r k l ä r t , d a ß sie bei i h r e r G e w i n n u n g ( D e s t i l l a t i o n , R a f „Glückauf" Heft 11, S. 147.

1913, Nr. 16; Z. d. V. d. I. 1917, S. 266.

Dr. O t t e „Hanomag"-Nachrichten 1919,

76

Erstes Kapitel. Die Brennstoffe. Z a h l e n t a f e l 59. 1 W e r t z i f f e r für v e r s c h i e d e n e B r e n n s t o f f e .

Die h a u p t s ä c h l i c h s t e n B r e n n s t o f f e n a c h 0 \ . _C_ geordnet der Größe H — 12

Gas aus einer Gasflammkohle . . Benzin Petroleum Gasöl Rohes Erdöl (Kalifornien) . . . . Xylol, C 8 H 1 0 Benzol, C 6 H 6 Steinkohlenteeröl D ü n n t e e r (Vertikalofenteer) . . . N a p h t h a l i n , Ci 0 H s Dickteer (nach Abzug von 3 0 % freiem Kohlenstoff) westfälische Gasflammkohle . . . ,, Fettkohle Braunkohle Torf Anthrazit Holz reiner Holzstoff (Zellulose) C6 H 1 0 0 6 Zechenkoks 1

Z u s a m m e n s e t z u n g in °/o „disponibler" Wasserstoff

Kohlen Stoff C

H — -

O

Äquivalentverhältnis C 12

20,0 85,0 85,0 86,0 83,6 90,6 92.3 87,0 88,0 93,8

4.3 15,0 14,0 13,0 11,5 9.4 7,7 6,9 6,4 6,2

2,60 2,12 1,97

62,5 85,0

64,0 62,0 94,0 50,0

4,1 4,3 4.1 2.2 2,0 2,6 0,5

0,79 0,60 0,56 0,41 0,38 0,33 0,12

44.4 96,0

0,0 0,0

0,00 0,00

88,0

1,81

1,65 1,25 1,00 0,95 0,87 0,80

D r . A u f h ä u s e r , B r e n n s t o f f u n d V e r b r e n n u n g s v o r g a n g , Z . d . V . d . I. 1917, S . 2 6 6 .

f i n a t i o n ) b e r e i t s d e n h e f t i g s t e n W i r k u n g e n dieser A r t a u s g e s e t z t g e w e s e n s i n d . A u f t r e t e n d e Z e r s e t z u n g e n sind d a h e r m e i s t auf F r e m d k ö r p e r z u r ü c k z u f ü h r e n . D a g e g e n s i n d die K o h l e n ein d u r c h a u s u n b e s t ä n d i g e r S t o f f . So n e h m e n sie, so wie sie a u s d e m S c h a c h t k o m m e n , b e g i e r i g d e n S a u e r s t o f f d e r L u f t auf u n d o x y d i e r e n sich teilweise u n t e r W ä r m e e n t w i c k l u n g . A n d i e s e m V o r g a n g ist a b e r w i e d e r n u r d e r c h e m i s c h g e b u n d e n e , r e a k t i o n s f ä h i g e Teil d e r K o h l e n b e t e i l i g t , n i c h t die g a n z e M a s s e . H i e r m i t h ä n g t es ü b r i g e n s z u s a m m e n , d a ß die j u n g e n S t e i n k o h l e n s t ä r k e r u n t e r d e r E r s c h e i n u n g l e i d e n als die ä l t e r e n . P r a k t i s c h ist d e r V o r g a n g d e s w e g e n d u r c h a u s u n e r w ü n s c h t , weil die d a b e i a u f t r e t e n d e W ä r m e , s o b a l d sie sich z. B. in g r o ß e n l a g e r n d e n M a s s e n s t a u t , zu d e r b e k a n n t e n S e l b s t e n t z ü n d u n g f ü h r e n k a n n , die bei f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e n völlig a u s g e s c h l o s s e n ist. H i e r m i t h a t n a t ü r l i c h d i e d e n f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e n bei i h r e m n i e d r i g e n F l a m m e n p u n k t eigene l e i c h t e E n t z ü n d b a r k e i t i n f o l g e ä u ß e r e r U m s t ä n d e n i c h t s zu t u n . S o w e i t A u f h ä u s e r . D e r k o n d e n s i e r e n d e E i n f l u ß des S a u e r s t o f f e s bei f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e n ist a m b e s t e n d u r c h die R e i h e g e k e n n z e i c h n e t : gasförmig flüssig fest Äthan C2H6 Alkohol C ^ C » ! Glyzol C 2 H 6 0 2 . A b e r sollte n u r dieser E i n f l u ß v o n B e d e u t u n g s e i n ? Sollte n i c h t a u c h ein E i n f l u ß d e s S a u e r s t o f f e s a u f d e n f r e i e n W a s s e r s t o f f v o r h a n d e n s e i n ? J e d e Verdickung des Brennstoffes d ü r f t e die i n n i g e M i s c h u n g m i t d e r V e r b r e n n u n g s l u f t e r s c h w e r e n u n d sich als u n g ü n s t i g e r w e i s e n . A b e r es s i n d n o c h a n d e r e G e s i c h t s p u n k t e , die m i t R ü c k s i c h t auf d e n Z w e c k des v o r l i e g e n d e n k r i t i s c h e n W e r k e s z u r B e s p r e c h u n g m i t h e r a n g e z o g e n w e r d e n m ü s s e n , o h n e d a ß d a m i t die A r b e i t e n d e s v e r d i e n s t v o l l e n C h e m i k e r s i h r e m W e r t e n a c h i r g e n d w i e g e s c h m ä l e r t w e r d e n sollen. Die B e r e c h n u n g des ü b l i c h e n d i s p o n i b l e n

oder freien Wasserstoffs nach | h

^ - j ist a u c h bei

A u f h ä u s e r n u r eine A n n a h m e . D a ß sie h ä u f i g n i c h t z u t r i f f t , wissen wir a u s d e r B e r e c h n u n g d e s H e i z w e r t e s n a c h d e r V e r b a n d s f o r m e l , d e r f ü r s a u e r s t o f f r e i c h e n , d . h . j u n g e n B r e n n s t o f f zu n i e d r i g a u s f ä l l t . Diese U n s t i m m i g k e i t w a r v i e l f a c h V e r a n l a s s u n g v o n V o r s c h l ä g e n z u r A b ä n d e r u n g d e r F o r m e l . Insbesondere möge darauf hingewiesen werden, d a ß Jiiptner1) den Heizwert aus der Gasgiebigkeit „ F e u e r u n g s t e c h n i k " 1913, H e f t 7, S. 120; ö s t e r r . Z. f. Berg- u. H ü t t e n w e s e n 1893, Nr. 33/34.

IV. Vergleich der festen, gasförmigen und flüssigen Brennstoffe.

77

u n d dem kohligen R ü c k s t a n d des Brennstoffes sicherer zu bestimmen glaubte, ein Verfahren, d a s sicher etwas f ü r sich h a t . Ein erheblicher Teil des Sauerstoffs geht bei der E r w ä r m u n g der Brennstoffe nicht an den Wasserstoff, sondern gebunden an den Kohlenstoff ab. Umfangreiche Rechnungen aus den zahlreichen Destillationsproben der Karlsruher Lehr- und Versuchsgasanstalt und aus entsprechenden Proben von Braunkohlen und Torf zeigten, daß der Anteil des an den Kohlenstoff gehenden Sauerstoffs großen Schwankungen unterworfen ist und kaum einer genauen Regel zu folgen scheint; der Sauerstoffanteil ist meist sehr erheblich, z. B. bei den untersuchten 50 Gaskohlen 35 bis 50%, bei den Braunkohlen 30 bis 65%. Dies m u ß füglich die Bemessung des freien Wasserstoffs beeinflußen. Bringt m a n die an den Kohlenstoff gebundenen Mengen von Sauerstoff vorerst vom Gesamtsauerstoff in A b z u g und teilt dann das Ergebnis durch 8, und berücksichtigt man ferner die Verminderung des Kohlenstoffs durch diese Bindung bei der Berechnung des Molekularverhältnisses, so erhält man Ziffern, die u n s e r e s Erachtens eine bessere Einordnung der Brennstoffe in die Reihen der W e r t ziffern geben. So berechnet sich diese für die 50 Gaskohlenproben der Karlsruher Versuchsanstalt zu 0,658 bis 0,711; f ü r 17 Braunkohlen zu 0,686 bis 0,782; f ü r 2 Torfsorten zu 0,723 bis 0,893. Eine einzige Probe ergab ein s t a r k abweichendes Zahlenergebnis. Leider fehlt das Endglied der Reihe: Holz und Zellulose, doch zeigen z. B. die Untersuchungen B ö r n s t e i n s ohne weiteres, wo dieser Brennstoff hingehören dürfte, nämlich nach dem Torf, da Holzdestillationsgas sehr reich an Kohlensäure ist. Aber selbst diese Erwägungen dürften kaum zum Ziele führen, denn wir können uns nicht der E r k e n n t n i s verschließen, daß auch der so berechnete freie Wasserstoff nicht ganz an Kohlenstoff gebunden wird. Dieser Anteil beträgt bei Anthrazit und Magerkohlen nur etwa 40%, bei F e t t - und Gaskohlen 50 bis 55%, bei Braunkohlen 55 bis 65%, bei Holz aber noch mehr, etwa 70 bis 80% 1 ). Der Rest wird als ungebundener elementarer Wasserstoff abgespalten. Das gilt aber auch von den flüssigen Brennstoffen, besonders den nicht homogenen, wie Teere, Teeröle u. dgl.; selbst die gasförmigen Brennstoffe verhalten sich teilweise ähnlich, indem bei ihrer Verbrennung eine Abspaltung v o n H und CH 4 vorausgeht, wie man bei Äthylen (C 2 H 4 ), Benzoldampf (C 6 H 6 ) und Azethylen (C 2 H 2 ) feststellen konnte. Auch andere Überlegungen müssen uns abhalten, aus solchen Berechnungen zu weit gehende Schlüsse zu ziehen. Der Hauptbestandteil aller pflanzlichen Zellwände, die den Grundstoff f ü r die Bildung der Brennstoffe ausmachen, die Zellulose, ist stets gemengt mit Farbstoffen, Harzen, Fetten, Gummi, Eiweißstoffen und verschiedenen Salzen, was f ü r den Vergleich der Pflanzenstoffe mit den natürlichen Brennstoffen von bedeutendem Einfluß sein muß, da wir das Verhalten dieser •einzelnen Stoffe bei dem Kohlebildungsprozeß nicht kennen. Wie viel schwerer wird es sein, diese Einflüsse bei den künstlichen Destillationserzeugnissen wie Koks zu berücksichtigen. Ferner wissen wir, wie leicht unfreiwillige Zersetzungen vorkommen, und zwar unter Verhältnissen, die schlechterdings nicht zu eliminieren sind. So zeigt z. B. Erdgas keinen disponiblen Wasserstoff, da es nur aus gesättigten Kohlenwasserstoffen b e s t e h t ; allein durch die Einwirkung der Sonnenwärme spaltet es freien Wasserstoff unter Abscheidung von Kohlenstoff ab, wobei Benzin gebildet wird. Wie sollen wir den Einfluß der W ä r m e abgrenzen; wir erinnern uns daran, d a ß Urteer bei vorsichtiger, tagelanger E r w ä r m u n g der Brennstoffe gewonnen wird, der bei stärkerer Erhitzung f ü r sich allein in Kokereiteer und Leuchtgas zerfällt. Wären nicht auch Einflüsse denkbar, die einen solchen Zerfall bei gelinder E r h i t z u n g eintreten l a s s e n ? Anderseits müssen wir uns sagen, daß ein Eliminieren der Verunreinigungen und Ballaststoffe, wie Schwefel, Asche und Feuchtigkeit, zwecks theoretischer Beurteilung des Verbrennungsvorganges zu der Tatsache führen muß, d a ß trockenes Holz, trockener Torf und trockene Braunkohle, frei von Asche u n d Schwefel, auf dem Rost selbst der Steinkohle nicht nachstehen können. J a , man kann sogar noch einen Schritt weitergehen und schließlich auch den als Ballast anzusprechenden unverbrennlichen Sauerstoff- und Stickstoffgehalt bei den jungen Brennstoffen ausschalten, um letzten Endes einen Heizwert der so gedachten Reinsubstanz zu erhalten, der mit jenem anderer Kohlensorten einen Vergleich aufzunehmen imstande ist. Aber was erreichen wir h i e r d u r c h ? — Zusammenfassend ließe sich eher sagen, d a ß die den Verbrennungsvorgang einleitende E n t gasung kennzeichnend f ü r die Schnelligkeit und Leichtigkeit der Aufschließung ist, und man könnte daher f ü r die Bewertung der Brennstoffe vielleicht ein Verhältnis zwischen dem sog. fixen Kohlenstoff und den flüchtigen Bestandteilen heranziehen; dies h ä t t e noch den Vorteil, daß man zur Beurteilung nur eine einzige Probe, die Verkokungsprobe, durchzuführen h ä t t e . Diese Beurteilung ist x

) Vgl. Ferd. F i s c h e r , Kraftgas. I. Mtl. S. 37 u. 38, wo Gasproben von der Holzverkokung angegeben sind.

78

Erstes Kapitel. Die Brennstoffe.

auch f ü r diejenigen flüssigen Brennstoffe anzuwenden, wie Teere, welche einen höheren S a u e r s t o f f gehalt und vor allem einen zu hohen Kohlenstoff aufweisen u n d sich daher nicht wie Öle, also r e i n e Kohlenwasserstoffe, verhalten können. Der Pechrückstand wäre als der fixe Kohlenstoff, die a b destillierenden Öle wären d a n n als die flüchtigen Bestandteile zu betrachten. Jedenfalls verhalten sich die festen Brennstoffe beim Erwärmen u n d bei der V e r b r e n n u n g keineswegs einheitlich, sondern so, als ob sie aus zwei Teilen, nämlich Gas und Koks, beständen., wie A u f h ä u s e r durchaus richtig e r k a n n t h a t . Der chemisch reaktionsfähige Teil der Kohle leitet d e n Vorgang ein. Er v e r b r e n n t als Gas lebhaft und schnell, sogar schneller als die flüssigen B r e n n s t o f f e . Da aber nicht f ü r eine so gute Luftbeimengung gesorgt werden kann wie bei diesen, tritt leichter u n vollständige Verbrennung mit Rauchbildung auf. Der zweite Abschnitt u m f a ß t die Verbrennung d e s Koksrückstandes, die gleichmäßiger, aber auch langsamer v e r l ä u f t . Für diesen Abschnitt der V e r brennung und damit ü b e r h a u p t f ü r die der Kohle ist kennzeichnend die Bildung von K o h l e n o x y d . Wenn die Vorgänge hierbei auch noch nicht völlig geklärt sind, so steht jedenfalls fest, d a ß beim V e r brennen der Kohlen stets ein chemisches Gleichgewicht zwischen Kohlensäure, Kohlenoxyd u n d freiem Kohlenstoff a u f t r i t t . . Kohlensäure und Kohlenoxyd bilden sich stets nebeneinander. Da:s Mengenverhältnis beider h ä n g t von der vorhandenen T e m p e r a t u r ab, und zwar n i m m t die Meng« des sich bildenden Kohlenoxyds selbst beim Überschuß von Sauerstoff mit der T e m p e r a t u r zu. Indern so die Bildung von Kohlenoxyd bei einer vermehrten Bildung von Kohlensäure, die ja die T e m peratur erhöht, ebenfalls gesteigert wird, wirkt sie auf den Verbrennungsvorgang regelnd ein u n d v e r leiht ihm eine einzigartige Stetigkeit und Nachhaltigkeit. An dieser Eigenart des Kohlenfeuers ä n d e r t die Tatsache nichts, d a ß das primär entstehende Kohlenoxyd nach Verlassen der glühenden Kohlen. schicht, d. h. unter Ausschluß von freiem Kohlenstoff, s e k u n d ä r vollständig zu Kohlensäure v e r b r a n n t wird. Bevor wir uns weiter dem Vergleich der Brennstoffarten zuwenden, seien noch einige B e m e r kungen über den W e r t der Verbandsformel an sich, wenn sie zur Beurteilung der Charakteristikein herangezogen werden soll, am Platze. In der Formel ist der Aschengehalt des Brennstoffes nicht b e rücksichtigt 1 ). Man begnügte sich wohl mit der Erkenntnis, d a ß aus ihm f ü r den Heizwert d o c h nichts herauszuholen ist, und ließ ihn deshalb als wertlosen F a k t o r ausfallen. Und doch h a t uns die große Kohlennot eines Besseren belehrt. Gewiß, die Asche t r ä g t zur E r h ö h u n g des Heizwertes nicht d a s geringste bei. Aber wir wissen aus praktischer Erfahrung, d a ß sie selbst die Steinkohle zu den m i n d e r wertigen Brennstoffen herabsinken lassen kann, so d a ß wir ohne Rücksichtnahme auf den Aschengehalt des Brennstoffes eine Wertziffer f ü r den Brennstoff nicht bestimmen können. In der Zentrale der „ H a n o m a g " 2 ) , die täglich bis zu 150 t Kohlen verbraucht, haben sich Aschengehalte bis zu 4 7 % bei Steinkohle gezeigt 3 ). Das mittlere Ergebnis f ü r eine Reihe von Monaten b e t r u g 2 0 % , d. h. 13% mehr als in Friedenszeiten (1913/14). Umgerechnet auf die Förderung an der R u h r , ergibt dies die tägliche A b f u h r von 37 mit Gesteinen vollbeladenen Güterzügen. Die nachteilige W i r k u n g reicht aber viel weiter. Die Wanderroste so großer Kesselanlagen arbeiten nur bei b e s t i m m t e n Kohlensorten wirtschaftlich, andere und namentlich stets wechselnde Kohlen ergeben häufig erhebliche Verluste an u n v e r b r a n n t e r Kohle und Störungen aller Art (vgl. S. 296). Die Gesteinsmengen bilden Schlacken, die nicht unerhebliche Klumpen guter Kohle vollständig umhüllen und deren Verb r e n n u n g verhindern. Aber der hohe Aschengehalt kann auch in anderer Hinsicht zu großen Unkosten, d. h. zur Verteuerung der Dampferzeugung Anlaß geben, wenn er, wie bei Verfeuerung der Rohbraunkohle, zur Veraschung der Feuerzüge und zum Stillsetzen der Kessel Anlaß gibt. Millionen Mark müssen bei unserem größten R o h b r a u n k o h l e n - E l e k t r i z i t ä t s w e r k f ü r Einrichtungen zur selbsttätigen E n t fernung der Asche ausgegeben werden. W e n n man ferner bedenkt, wieviel u n v e r b r a n n t e r Kohlenstoff mit diesem Ballast der Brennstoffe über Bord geworfen wird, so m u ß dem Aschengehalt eines Brennstoffes ein Kohleäquivalent als Tara auf die Wagschale unserer Betrachtungen geworfen werden, deren Gewicht sich auch nach den f ü r die zu zahlenden Entschädigungen an Anwohner f ü r entgangene E r n t e usw. zu bestimmen ist. Aber die Asche gibt u n m i t t e l b a r oder mittelbar noch zu anderen W ä r m e verlusten Anlaß. Mit dem Herausreißen der Schlacken usw. entziehen wir dem Kessel nicht n u r einen ») Dr. Otto G m e l i n (Öst. Z. f. E. u. H. 1886, S. 365) bediente sich der Formel: 8 0 [ 1 0 0 — ( H 2 0 + A s c h e ) ] — C • 6 H 2 O, um den Einfluß des hygroskopischen Wassers auf die physikalischen Eigenschaften der Kohlen zu ermitteln. C schwankt je nach dem Prozentgehalt der Feuchtigkeit zwischen — 4 und 12. a ) H a n n o v e r s c h e M a s c h i n e n f a b r i k A.-G. v o r m . E g e s t o r f f . *) Baurat M e t z e i t i n , Diskussion zum Vortrag d e G r a h l „Kohlenkrisis und Transportfrage", Glasers Annalen 1919, Bd. 85, Heft 9.

IV. Vergleich der festen, gasförmigen und flüssigen Brennstoffe.

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Teil des W ä r m e a k k u m u l a t o r s , sondern kühlen die Feuerzüge während der Reinigung der Roste ab. Diie Ascheablagerung auf dem Rost ist ein Hindernis f ü r den Z u t r i t t der Verbrennungsluft. Die von S t u n d e zu Stunde anwachsende Brennschichthöhe verlangt zur Aufrechterhaltung der Leistungen ve ränderliche Zugverhältnisse, wenn nicht große Wärmeverluste durch CO, H 2 und CH 4 (vgl. S. 289) in den Kauf genommen werden sollen. Bei der großen Dampfkesselanlage der Bergwerksdirektion Barsinghausen n a h m die Brennschicht bei Versuchen des Verfassers dermaßen zu, d a ß alle drei S t u n d e n die bis dicht an den Flammrohrscheitel anwachsende Brennschicht fast vollständig herausgerissen werden m u ß t e . Die Asche bewirkt in Verbindung mit dem ebenfalls vernachlässigten Schwefelgehalt der Brenn-* Stoffe Betriebserschwernisse, die wir nicht außer acht lassen können. Hoher Gehalt an Schwefelkies, erniedrigt den Schmelzpunkt der Asche und begünstigt daher die Schlackenbildung. Kohlenschiefer schmelzen zwar erst bei hohen Temperaturen, wirken aber trotzdem schädlich in der Feuerung, weit sie einen unschmelzbaren Kern bilden, u m den sich die auch das Mauerwerk angreifende verflüssigte Schlacke a n s a m m e l t . Der Gehalt der Kohle an Schwefelkies ist f ü r die Roststäbe am gefährlichsten, weil er bei der Verbrennung „ a b g e r ö s t e t " wird. Dieses Verhalten des Schwefelkieses steht in der Mitte zwischen dem des verbrennlichen Schwefels und dem des Aschenschwefels (FeS). Was endlich den Wassergehalt der Brennstoffe anlangt, so wissen wir, welche Schwierigkeiten sich der Verbrennung oder Vergasung solcher Brennstoffe entgegenstellen und welche Wärmeverluste in den Abzugsgasen durch den Wasserdampf entstehen können, abgesehen von den hohen T r a n s p o r t kosten, die das Wasser als Ballast h e r v o r r u f t . Bei Abwärmeverwertung ist u n t e r Umständen mit Anfressungen der Röhrenvorwärmer usw. durch schwefelige Säure zu rechnen, wenn die Abgast e m p e r a t u r bis zum T a u p u n k t getrieben wird. Welche Wertziffer berücksichtigt die geschilderten Nachteile? Reicht schon die Verbandsformel im ganzen genommen nicht aus, die Brennstoffe zu charakterisieren, so kann ein Teil von ihr noch weniger vollbringen. Dagegen erscheinen Proben, die den tatsächlichen Vorgängen bei der Verbrennung n a c h g e a h m t sind, wesentlich geeigneter zur Beurteilung. Die Heizwertbestimmung in der Verbrennungsbombe gibt uns sicherere Zahlen als die beste Heizwertformel; die Verkokungsprobe gibt uns Anhaltspunkte über die Gasergiebigkeit und d a m i t über die F l a m m b a r k e i t der Brenns t o f f e ; erscheint es nicht zweckmäßiger, diese Wege auszubauen, a n s t a t t sich in uferlose theoretische Erwägungen einzulassen? Dabei soll natürlich die Theorie nicht vernachlässigt werden, denn sie gibt uns die A n h a l t s p u n k t e f ü r unser Forschen, sie gibt uns die Aufklärung über oft widersprechende Er-, scheinungen. Aber die Praxis m u ß nicht n u r der Ausgangspunkt, sondern auch wieder der E n d p u n k t unserer Arbeiten sein, und nie die Fühlung mit dem praktischen Leben zu verlieren, ist besonders in der Feuerungskunde die wichtigste Forderung, weil uns bislang die chemische Forschung noch viel zu wenig A u f k l ä r u n g über die Vorgänge geben kann.

2. Abgrenzung für die Anwendung der Brennstoffe. Die angedeuteten wesentlichen Unterschiede haben, jeder in seiner Art, f ü r die Wahl der verschiedenen Brennstoffe in der Praxis große Bedeutung und lassen die allgemeine Bevorzugung einer b e s t i m m t e n Brennstoffart nicht a u f k o m m e n . Allerdings kommen f ü r den Betrieb der Verbrennungsmaschinen ausschließlich die flüssigen Brennstoffe in Betracht. Zwar kann in ähnlicher Weise, wie z. B. das Benzin im Motor wirkt, nämlich explosionsartig, auch die Kohle verbrennen, wenn sie in Staubform verwandt wird. Es ist jedoch zunächst schwierig und kostspielig, feste Brennstoffe in so feiner Verteilung herzustellen, d a ß sie den Anforderungen der Verbrennungsmotoren genügen. Der Aschengehalt der Kohlen wäre noch nicht das größte Hindernis. Die Hauptschwierigkeit besteht darin, d a ß die Verbrennung der Kohle eben in zwei Abschnitten verläuft, u n d zwar würde der zweite Abschnitt im Motor niemals so vollkommen und restlos vor sich gehen, weil die oben erwähnten Grundbedingungen nicht gegeben sind, nämlich stetig hohe T e m p e r a t u r u n d nachhaltige Verbrennung. Infolgedessen würden sich unvollkommene Verbrennung, Ausscheidung u n v e r b r a n n t e r feiner Kohlenstoffteile und eine W ä r m e entwicklung ergeben, die weit u n t e r dem Gesamtheizwert der Kohlen bliebe. Auch die Verbrennuug des Kohlenstaubes zu Kohlenoxyd ist aus naheliegenden Gründen als Verfahren zum Betrieb von Verbrennungsmotoren zurückzuweisen. Der feste Brennstoff kann f ü r den Verbrennungsmotor, abgesehen von dem Umweg über den Teer u n d die Teeröle, n u r auf dem Wege über den Gasgenerator herangezogen werden. Die besondere Eignung der f l ü s s i g e n Brennstoffe f ü r den Motorenbetrieb beruht d a r a u f , d a ß ihr Aggregatzustand ihnen eine leichte Z u f ü h r u n g , feinste Verteilung und gute

80

Erstes Kapitel. Die Brennstoffe.

M i s c h u n g m i t d e r V e r b r e n n u n g s l u f t e r m ö g l i c h t . F e r n e r w e r d e n bei d e r o b e n e r w ä h n t e n restlosem B i n d u n g des K o h l e n s t o f f e s an den W a s s e r s t o f f beide g e m e i n s a m u n d gleichzeitig v e r b r a n n t , u n d z w a r o h n e A u s s c h e i d u n g von f r e i e m K o h l e n s t o f f o d e r k o h l e n s t o f f r e i c h e n , s c h w e r v e r b r e n n b a r e n T e i l e n . N i c h t alle flüssigen B r e n n s t o f f e weisen diese g ü n s t i g e n E i g e n s c h a f t e n in gleichem M a ß e a u f . D i e w a s s e r s t o f f r e i c h s t e n u n d die w a s s e r s t o f f a r m e n h a b e n ihre N a c h t e i l e . Als p a s s e n d e T r e i b m i t t e l f ü r d i e V e r b r e n n u n g s m o t o r e n e r g e b e n sich d e s h a l b die m i t t l e r e n D e s t i l l a t e des P e t r o l e u m s u n d des T e e r s . P r a k t i s c h h a b e n sich die sog. Gasöle a u s P e t r o l e u m u n d a u s B r a u n k o h l e n als a m b e s t e n g e e i g n e t erwiesen. Ihnen s t e h e n die Teeröle an W e r t e t w a s n a c h , was v o r w i e g e n d in i h r e r c h e m i s c h e n K o n s t i t u t i o n als B e n z o l w a s s e r s t o f f e b e g r ü n d e t ist. Diese m u ß d u r c h geeignete V o r k e h r u n g e n b e i m M o t o r e n b e t r i e b b e r ü c k s i c h t i g t w e r d e n . A m u n g e e i g n e t s t e n liegen die V e r h ä l t n i s s e f ü r den T e e r , f ü r den m a n eine a u s g e d e h n t e u n m i t t e l b a r e V e r w e n d u n g in d e r F o r m des R o h t e e r s schwerlich z u erwarten hat. F ü r das Gebiet der V e r k o k u n g u n d V e r g a s u n g k o m m t eigentlich ein Vergleich z w i s c h e n f e s t e n u n d flüssigen B r e n n s t o f f e n g a r n i c h t in B e t r a c h t , d a dieses Gebiet u n b e s t r i t t e n d e r K o h l e allein g e h ö r t . Die flüssigen B r e n n s t o f f e sind n i c h t v e r k o k u n g s f ä h i g , o b z w a r es a u c h P e t r o l e u m - u n d T e e r k o k s g i b t ; doch sind dies n u r in geringen Mengen a u f t r e t e n d e Erzeugnisse einer Ü b e r h i t z u n g , die bei der u n u n t e r b r o c h e n e n D e s t i l l a t i o n g r o ß e r F l ü s s i g k e i t s m e n g e n an den v o m F e u e r b e r ü h r t e n Stellen e n t s t e h e n . D a g e g e n e r h ä l t m a n a u s flüssigen B r e n n s t o f f e n ein Gas bei d e m V e r f a h r e n d e r Ö l g a s g e w i n n u n g f ü r die E i s e n b a h n w a g e n b e l e u c h t u n g . Dieses V e r f a h r e n ist j e d o c h v o n d e r S t e i n k o h l e n g a s g e w i n n u n g d u r c h a u s v e r s c h i e d e n . D a s Olgas e r f ü l l t f ü r den b e s o n d e r e n Z w e c k d e r B e f ö r d e r u n g u n d A u f b e w a h r u n g in s t a r k g e p r e ß t e m Z u s t a n d e seine A u f g a b e , t r i t t j e d o c h f ü r die F o r t l e i t u n g auf weite S t r e c k e n , also die G a s v e r s o r g u n g im g r o ß e n , d u r c h a u s h i n t e r d e m S t e i n k o h l e n g a s z u r ü c k . H e r v o r z u h e b e n ist s c h l i e ß l i c h an dieser Stelle noch die G e w i n n u n g d e r w e r t v o l l e n N e b e n s t o f f e bei d e r S t e i n k o h l e n d e s t i l l a t i o n . Auf d e r T a g u n g des V e r b a n d e s D e u t s c h e r E l e k t r o t e c h n i k e r ( S t u t t g a r t 1919) w u r d e d a s W o r t g e p r ä g t : „ M i t Kohle heizen, m i t Gas k o c h e n , m i t E l e k t r i z i t ä t l e u c h t e n " . Abgesehen d a v o n , d a ß hier d e r flüssige B r e n n s t o f f ü b e r h a u p t n i c h t e r w ä h n t ist, l ä ß t sich dieser S a t z in d e r a l l g e m e i n e n F o r m e b e n s o w e n i g a u f r e c h t e r h a l t e n , wie w e n n m a n die a u s n a h m s l o s e V e r g a s u n g d e r Kohle als Z u k u n f t s i d e a l f o r d e r n wollte. M a g e r k o h l e u n d A n t h r a z i t , die eine schlechte T e e r a u s b e u t e e r g e b e n , wird m a n w e i t e r v e r b r e n n e n , e b e n s o n i c h t b a c k e n d e F e t t k o h l e , die z w a r r d . 3 bis 4 % T e e r e n t h ä l t , a b e r keinen b r a u c h b a r e n K o k s (S. 25) liefert. Die b a c k e n d e F e t t k o h l e d a g e g e n ist der K o kerei, die Gas- u n d G a s f l a m m k o h l e den G a s a n s t a l t e n u n d der U r t e e r g e w i n n u n g zwecks V e r g a s u n g und Halbkokserzeugung zuzuweisen. In ä h n l i c h e r Weise w e r d e n b i t u m e n a r m e B r a u n k o h l e n zu v e r b r e n n e n , solche m i t m i t t l e r e m B i t u m e n g e h a l t zu b r i k e t t i e r e n , b i t u m e n r e i c h e zu v e r g a s e n sein 1 ). Man wird also v o n einer A l l e i n h e r r s c h a f t eines b e s t i m m t e n B r e n n s t o f f e s auf s ä m t l i c h e n Gebieten a u c h in Z u k u n f t n i c h t s p r e c h e n k ö n n e n . So k ö n n e n wir h e u t e z. B. noch n i c h t ü b e r s e h e n , o b n i c h t d a s Gas oder die flüssigen B r e n n s t o f f e g e g e n ü b e r d e r festen Kohle a u c h im Heiz- u n d D a m p f k e s s e l b e t r i e b überlegen sein w e r d e n . Solche F r a g e n h ä n g e n von einer Reihe v o n B e d i n g u n g e n ab, auf die wir v o r s ä t z l i c h keinen E i n f l u ß a u s ü b e n k ö n n e n . In den H ü t t e n w e r k e n h a t sich der G a s d a m p f k e s s e l in s t e t s s t e i g e n d e m U m f a n g e e i n g e f ü h r t , o h n e d a ß d a m i t die F r a g e der v o r t e i l h a f t e r e n A n w e n d u n g von Gas f ü r den B e t r i e b v o n G a s m a s c h i n e n o d e r z u r D a m p f e r z e u g u n g e n d g ü l t i g gelöst w o r d e n w ä r e .

3. Vorzüge der einzelnen Brennstoffarten. Z u s a m m e n f a s s e n d k ö n n e n wir u n t e r den gegebenen E i n s c h r ä n k u n g e n wohl b e h a u p t e n , d a ß d e r Kohle die G e b i e t e der K o k e r e i u n d der L e u c h t g a s e r z e u g u n g u n u m s t r i t t e n a u c h in Z u k u n f t g e h ö r e n w e r d e n , b e s o n d e r s seit sich diese b e i d e n Gebiete in n e u e r e r Zeit e i n a n d e r a u ß e r o r d e n t l i c h genähert haben. D e m K o h l e n f e u e r m u ß m a n bei d e m W e t t b e w e r b m i t den flüssigen B r e n n s t o f f e n in i n d u s t r i e l l e n u n d gewerblichen F e u e r u n g e n die V o r z ü g e d e r G l e i c h m ä ß i g k e i t u n d N a c h h a l t i g k e i t , die v o n keinem a n d e r e n B r e n n s t o f f in gleichem M a ß e e r r e i c h t w e r d e n , z u g e s t e h e n . Der m i t g l ü h e n d e n Kohlen bed e c k t e R o s t einer F e u e r u n g stellt n i c h t n u r eine W ä r m e q u e l l e , s o n d e r n a u c h einen W ä r m e s p e i c h e r d a r , d e r f ü r s e h r viele Fälle d e r T e c h n i k t r o t z w i r t s c h a f t l i c h e r N a c h t e i l e u n e n t b e h r l i c h ist. W i r d eine F o r d e r u n g dieser A r t f ü r die W a h l d e r K o h l e n f e u e r u n g e n t s c h e i d e n d sein, so wird m a n sich d o r t wieder f ü r die flüssigen B r e n n s t o f f e e n t s c h e i d e n m ü s s e n , wo leichte u n m i t t e l b a r e E n t z ü n d b a r k e i t , leichte A b s t e l l u n g u n d die E r r e i c h u n g h o h e r T e m p e r a t u r e n in k u r z e r Zeit, also im G r u n d e d a s GegenJ

) Vgl. F r a n z F i s c h e r , Über d. Stand d. Kohlenforschung, Halle 1919.

81

IV. Vergleich der festen, gasförmigen und flüssigen Brennstoffe.

teil des vorher Gesagten, verlangt werden. Eine Kombination beider Brennstoffarten, etwa das Teeröl a l s Zusatzfeuerung, d ü r f t e schon aus rein kaufmännischen Gründen gerechtfertigt werden können, weil in Z u k u n f t die festen Brennstoffe unter Umständen schwerer als die flüssigen Brennstoffe zu beschaffen sein werden. Die von der N a t u r gegebenen Stoffe, wie z. B. Erdöl und seine Destillate, ermöglichen einerseits einen vereinfachten, anderseits durch Verbrennung in Motoren einen wirtschaftlich gesteigerten B e t r i e b , während weiter die als Nebenerzeugnisse bei der Kohlenvergasung gewonnenen, höchst wertvollen flüssigen Brennstoffe, als Heiz- und K r a f t m i t t e l benutzt, nicht nur durch ihr wirtschaftliches Arbeiten, sondern allein durch die Tatsache ihrer Gewinnung und zweckmäßigen Verwendung e:ine Steigerung des Wertes der Kohle und d a m i t einen gewaltigen Gewinn der heimischen Volksw i r t s c h a f t bedeuten, um so mehr, als sie imstande sind, ausländische, mit hohen Kosten einzuführende S t o f f e zu ersetzen (vgl. Wirtschaftlichkeit der Nebenproduktengewinnung S. 256). G e g e n ü b e r d e n G a s e n haben die flüssigen Brennstoffe im allgemeinen den V o r z u g , n i c h t a n O r t u n d S t e l l e g e b u n d e n , s o n d e r n f r e i t r a n s p o r t i e r b a r z u sein,- was in vielen Fällen, z. B. beim Betrieb v o n Schiffskesseln, Motorwagen und Lokomotiven wichtig ist. Schließlich erfordert ihre Unterb r i n g u n g gegenüber s ä m t l i c h e n anderen Brennstoffen einen mindestens um % kleineren R a u m , w o d u r c h der Aktionsradius der Fahrzeuge erhöht wird. Man kann d a m i t rechnen, d a ß mit 1 kg flüssigem Brennstoff etwa die doppelte W ä r m e wie mit 1 kg Steinkohle erzeugt werden kann. In der metallurgischen Industrie bietet das Teeröl den Vorteil geringer Anschaffungskosten der Einrichtungen, der Verringerung des Abbrandes, der Schonung der Tiegel und Feuerungseinrichtungen, d e r Möglichkeit, bei der Reinheit des Teeröls von Schwefel auch ein besonders reines und daher hochwertiges Schmelzgut zu erhalten, und endlich den Vorteil einer erheblichen Steigerung der Leistungsfähigkeit. Als fernere Vorteile mögen noch a n g e f ü h r t werden: Rauch- und rußfreie Verbrennung, u n m i t t e l b a r e Z u f ü h r u n g des Hitzestromes zu dem zu erwärmenden Gegenstand und die Möglichkeit f ü r den Heizer, die V e r b r e n n u n g s t e m p e r a t u r in weiten Grenzen zu ändern, gegebenenfalls f ü r metallurgische Zwecke die Flamme entweder oxydierend, reduzierend oder neutral zu machen (über Feuerungen mit flüssigen Brennstoffen siehe S. 308). Ähnliche Vorzüge wie die flüssigen Brennstoffe weisen die gasförmigen auf, weil sie den Bau der Feuerungen durch Fortfall von Roststäben und größeren Feuerungsteilen vereinfachen. Es entfallen Aschen- und Schlackenabfuhr. Die Verbrennung ist wegen des zu erreichenden geringsten L u f t ü b e r schusses vollkommener, daher Erzielung höherer Temperaturen, bessere Brennstoffausnutzung, e r h ö h t e Betriebsbereitschaft und Ersparnis an Bedienung und Arbeitslohn. Hierzu k o m m t die Möglichkeit unmittelbarer Verwendung der Gase in Kraftmaschinen (Gasmaschinen), deren B r e n n s t o f f a u s n u t z u n g diejenige der D a m p f m a s c h i n e n ü b e r t r i f f t . (Über Gasfeuerungen siehe S. 324.) Die minderwertigen, d. h. durch hohen Aschen- u n d Wassergehalt belasteten Brennstoffe d ü r f t e n sich allgemein mit künstlichem Zug (vgl. S. 294) verbrennen, vorwiegend aber im Generator vergasen lassen (vgl. S. 198). Der U m s t a n d , d a ß die brennbare Substanz unter Umständen zu gering ist, u m eine genügende Verbrennungstemperatur zu erhalten, bedingt hohe Brennschichten, f ü r die der natürliche Schornsteinzug nicht ausreicht. W e n n auch eine wärmewirtschaftliche Ausnutzung bei diesen Brennstoffen nicht zu erwarten steht, so liegt doch f ü r ihre Verwertung möglichst in den Zechen selbst, ein berechtigter Grund vor, der nicht allein in der Erzeugung eines billigen Dampfes, sondern vor allem auf nationalwirtschaftlichem Gebiete zu suchen ist. Solche Brennstoffe, wie sie die unverkäuflichen Aufbereitungsabfälle darstellen, lassen sich nicht gut weiter transportieren, es sei denn, d a ß durch Brikettierung ein höherer Nutzen daraus zu erzielen wäre (vgl. S. 39). Über die V e r wertung minderwertiger Brennstoffe in Verbindung mit flüssigen Brennstoffen in Form von KolloidBrennstoffen oder gemischten Feuerungen vgl. S. 62 und 63.

4. Einfluß auf den thermischen Wirkungsgrad, a) Umwandlung in mechanische Energie. Wollen wir die Wirtschaftlichkeit des Kraftbetriebes erhöhen, so müssen wir in erster Linie auf S c h a f f u n g eines hohen Temperaturgefälles hinarbeiten; je größer dieses ist, desto vorteilhafter kann die in den Brennstoffen enthaltene Energie in mechanische Arbeit umgewandelt werden. Steht eine Wärmemenge ab = 100 W E mit 400° zur Verfügung, Abb. 12, so ist ao ihre absolute T e m p e r a t u r . Wenden wir nun ein Temperaturgefälle von 200° an, so können wir theoretisch nur d e O r a h l , W i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g der B r e n n s t o f f e .

6

82

Erstes Kapitel.

Die B r e n n s t o f f e .

den Anteil de in A r b e i t u m s e t z e n , d e r R e s t t e i l cd bleibt f ü r die U m w a n d l u n g in m e c h a n i s c h e Energie; ein t o t e r K ö r p e r , d e r n u r d u r c h ein weiteres T e m p e r a t u r g e f ä l l e , z. B. bis / ( = 0°) zu n e u e m Lebern e r w e c k t werden k a n n . In diesem Falle h ä t t e n wir g/z in A r b e i t u m g e w a n d e l t . J e w e i t e r wir also m i t d e r T e m p e r a t u r h e r u n t e r g e h e n , d e s t o m e h r n i m m t der A n t e i l an A r b e i t zu, d e s t o kleiner fällt d i e v e r b l e i b e n d e W ä r m e m e n g e a u s . Beide w e r d e n t h e o r e t i s c h d u r c h die Linie b o v o n e i n a n d e r geschieden,, die zwischen i h n e n eine u n ü b e r w i n d b a r e Grenze bildet. W i r s c h a f f e n uns bei d e r A u s n u t z u n g d e r W ä r m e das n o t w e n d i g e T e m p e r a t u r g e f ä l l e d u r c h V e r b r e n n u n g d e r B r e n n s t o f f e , könnten aber auch o h n e d i e s e auskommen, wenn w i r das T e m p e r a t u r g e f ä l l e d u r c h K ü h l m i t t e l erzeugen w ü r d e n . D a s sind a b e r A u s b l i c k e in die Z u k u n f t u n d n e u e A u f g a b e n , d e n e n wir u n s n i c h t w i d m e n k ö n n e n , d a uns in diesem W e r k z u n ä c h s t die G e g e n w a r t b e s c h ä f t i g t . W i r erzeugen bei d e r a l t h e r g e b r a c h t e n V e r b r e n n u n g der Kohle auf d e m R o s t e i n e s

A b b . 14. A r b e i t s g e w i n n a u s d e m Beispiel d e r A b b . 13.

A b b . 12. G r e n z e n f ü r d i e a u s e i n e r W ä r m e m e n g e zu gewinnenden Arbeit.

A b b . 13. T e m p e r a t u r v e r h ä l t n i s s e i m Dampfkessel- und Maschinenbetrieb.

D a m p f k e s s e l s eine T e m p e r a t u r von beispielsweise 1500°, w ä h r e n d die W ä r m e a u f n a h m e im Kessel z. B. bei D a m p f t e m p e r a t u r e n von 200° erfolgt. N e h m e n wir f e r n e r a n , d a ß der m i t 200° in die M a s c h i n e e i n t r e t e n d e D a m p f diese — m i t t e l g u t e L u f t l e e r e v o r a u s g e s e t z t — m i t 50° v e r l ä ß t , so k ö n n e n w i r leicht ermessen, was dieser T e m p e r a t u r s t u r z b e d e u t e t . Bei A u s n u t z u n g des z u r V e r f ü g u n g s t e h e n d e n T e m p e r a t u r g e f ä l l e s v o n 1500° bis 50°, A b b . 13, w ü r d e n wir schon einen A r b e i t s g e w i n n v o n fh zu v e r zeichnen h a b e n , a b e r in W i r k l i c h k e i t ü b e r s p r i n g t die W ä r m e die k o s t b a r e T e m p e r a t u r d i f f e r e n z v o n 1500° bis 200° u n d l ä ß t u n s g e m ä ß des L i n i e n z u g e s bco n u r den e r r e i c h b a r e n A r b e i t s g e w i n n gh ü b r i g . Bei D a m p f t u r b i n e n k ö n n t e n wir d a n k d e r v o l l k o m m e n e r e n L u f t l e e r e die A b k ü h l u n g bis auf 30° u n d d a d u r c h die U m w a n d l u n g d e r E n e r g i e in m e c h a n i s c h e A r b e i t noch e t w a s w e i t e r t r e i b e n . A b e r dieses E r g e b n i s ist noch lange kein t a t s ä c h l i c h e s , s o n d e r n zeigt uns n u r , welches Ziel f ü r u n s t h e o r e t i s c h e r r e i c h b a r ist. Die W ä r m e folgt n u r u n w i l l i g d e m v o r g e s c h r i e b e n e n W e g e ; sie b e n u t z t jede Gelegenheit, u m das T e m p e r a t u r g e f ä l l e d u r c h L e i t u n g o d e r S t r a h l u n g n a c h einem k ä l t e r e n Teile zu s c h w ä c h e n ; ein gleiches E r g e b n i s ziehen D r o s s e l u n g u n d R e i b u n g des D a m p f e s b e i m D u r c h t r i t t d u r c h R o h r l e i t u n g u n d K a n ä l e n a c h sich. U n d so k o m m t es, d a ß eine g u t e D a m p f m a s c h i n e v o n 100 zug e f ü h r t e n W ä r m e e i n h e i t e n n u r 18 in F o r m von A r b e i t w i e d e r g i b t . Ein Blick auf A b b . 14 zeigt uns den e r r e i c h b a r e n A r b e i t s g e w i n n f ü r d a s a n g e z o g e n e Beispiel. F ü r d e n F r i s c h d a m p f e r g i b t sich eine a b -

IV. Vergleich der festen, gasförmigen und flüssigen Brennstoffe. s o l u t e T e m p e r a t u r 7 ^ = 2 0 0 + 2 7 3 = 473°, f ü r d a s K ü h l w a s s e r eine solche v o n r 2 = 5 0 + W i r d ab = Q1 = 100 W E a n g e n o m m e n , so e r g i b t s i c h Q2 u n d ein

= Qi Tj

' 1,5

7bis9

8 b i s 12

Kohle %>

gebundener Kohlenstoff . . flüchtige Bestandteile . . . Feuchtigkeit Asche

59 bis 29 > 4 » 5 >

60 30 6 6

Coalite

D e r T e e r e n t h ä l t viel m e h r l e i c h t e r s i e d e n d e B e s t a n d t e i l e als K o k e r e i - o d e r G a s t e e r ; er h a t ein geringeres spezifisches Gewicht und e n t h ä l t n u r Spuren von freiem Kohlenstoff. In Z a h l e n t a f e l 7 0 seien die V e r g l e i c h z a h l e n zweier T e e r e a n g e f ü h r t , die a u s d e r s e l b e n K o h l e e r h a l t e n w u r d e n : Z a h l e n t a f e l 70. Coalite-Teer.

spezifisches Gewicht Wasser Leichtüle (170°) . . Karbolöle (235°) . Kreosotöle (275°) . Anthrazenöle (310°) Pech

. . . . .

0,

10 10 "1 10 10

CoaliteTeer

Gasanstaltsteer

1,080 3 bis 4 6 > 8 14 • 16 16 > 20 16 > 18 40 • 42

1,180 4 bis 6 3 . 4 5 » 7 12 » 14 8 > 10 60 > 62

D a s B e n z o l w i r d in g l e i c h e r W e i s e wie b e i m K o k e r e i b e t r i e b e m i t t e l s S c h w e r ö l e s a u s d e n G a s e n a u s g e w a s c h e n . Die A u s b e u t e a n A m m o n i a k b l e i b t h i n t e r d e r d e s K o k e r e i b e t r i e b e s e t w a s z u r ü c k . Die ü b e r s c h ü s s i g e G a s m e n g e u n d d a s C o a l i t e w e r d e n v e r w a n d t , i n d e m m a n d a s C o a l i t e in Gen e r a t o r e n v e r g a s t , w o z u es sich h e r v o r r a g e n d e i g n e t , d a r a u f d a s G e n e r a t o r g a s m i t d e n r e i c h e n D e stillationsgasen mischt u n d das Mischgas z u m Antriebe von K r a f t m a s c h i n e n b e n u t z t . Man g e w i n n t d a b e i n e b e n 14,5 k g s c h w e f e l s a u r e n A m m o n i a k , die v o n d e r D e s t i l l a t i o n h e r r ü h r e n , n o c h 19 k g f ü r 1 t C o a l i t e a u s d e n G e n e r a t o r e n . -f E i n N a c h t e i l d e s C o a l i t e - V e r f a h r e n s liegt d a r i n , d a ß d e r R e t o r t e n r ü c k s t a n d -.6 e i n e n u n g l e i c h m ä ß i g e n G e h a l t a n f l ü c h t i g e n B e s t a n d t e i l e n a u f w e i s t , w e s h a l b er 4— • s e h r z e r r e i b l i c h ist u n d b e i m B e f ö r d e r n l e i c h t z e r f ä l l t . D i e s e n Ü b e l s t a n d h a t die P r e m i e r T a r l e s s F u e l s L t d . d a d u r c h zu v e r m e i d e n g e s u c h t , d a ß sie die K o h l e n in d ü n n e n L a g e n v o n 6 5 bis 75 m m D i c k e d e s t i l l i e r t . U m u n t e r diesen U m s t ä n d e n die D ä m p f e u n d G a s e , die s i c h s o n s t z e r s e t z e n w ü r d e n , r a s c h a b z u z i e h e n , n i m m t m a n die V e r g a s u n g bei n i e d r i g e r T e m p e r a t u r u n t e r A u s s c h l u ß v o n S a u e r s t o f f in e i n e m U n t e r d r u c k v o n 6 6 0 m m Q . - S . v o r . Die B a u a r t d e r d a z u b e n u t z t e n R e t o r t e n z e i g t A b b . 2 5 . Sie s i n d wie b e i m C o a l i t e - V e r f a h r e n a u s G u ß e i s e n , k e g e l f ö r m i g u n d s t e h e n s e n k r e c h t . D e r M a n t e l a ü b e r r a g t o b e n die B e s c h i c k u n g , so d a ß ein G a s s a m m e l r a u m b g e b i l d e t w i r d , d u r c h d e s s e n s e i t l i c h e n A b z u g s k a n a l d i e Destillationsgase abgeführt werden. Im M a n t e l s t e h e n zwei g l e i c h a c h s i g e R o h r e , die d u r c h S t e g e in i h r e r L a g e g e h a l t e n w e r d e n . D a d u r c h w e r d e n zwei r i n g f ö r m i g e K a m m e r n c, d u n d eine i n n e r e r u n d e R o h r k a m m e r e g e b i l d e t . Die R e t o r t e w i r d v o n a u ß e n u n d i n n e n g e h e i z t ; die R i n g k a m m e r n d i e n e n z u r A u f n a h m e d e r K o h l e n . Die Destillationsgase werden n a c h oben u n d n a c h u n t e n a b g e f ü h r t ; die u n t e n a u s t r e t e n d e n G a s e g e l a n g e n d u r c h die M i t t e l k a m m e r g l e i c h f a l l s in d e n G a s s a m m e l r a u m b. W ä h r e n d des B e s c h i c k e n s w i r d die M i t t e l k a m m e r d u r c h / b e d e c k t , so d a ß k e i n e A b b . 25. Die ReKohlen hineinfallen können. Der untere Verschlußschieber wird von der Beschicktorte der Premier b ü h n e a u s b e d i e n t . Die a b z i e h e n d e n D e s t i l l a t i o n s g a s e w e r d e n f r a k t i o n i e r t g e k ü h l t ; Tarless Fuels L t d . sie t r e t e n d a n n in zwei W ä s c h e r ein, h i n t e r d e n e n die L u f t p u m p e e i n g e s c h a l t e t i s t . D a s g e w a s c h e n e G a s w i r d a u f 5 a t z u s a m m e n g e p r e ß t u n d d a n n w i e d e r auf g e w ö h n l i c h e n D r u c k g e b r a c h t ; d a b e i s c h e i d e t sich ein Öl a u s , d a s a u s P a r a f f i n k o h l e n w a s s e r s t o f f e n b e s t e h t u n d ein v o l l w e r t i g e r E r s a t z f ü r M o t o r e n b e n z i n sein soll. D a n a c h d u r c h s t r e i c h t d a s G a s zwei Ö l w ä s c h e r u n d 8*

116

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

gelangt schließlich in einen Gasbehälter, von dem aus es den Heizzügen der Retorten zugeführt wird. Vor dem Eintritt in die Ölwäscher hat es einen oberen Heizwert von etwa 6680 WE, nach dem Austritt einen solchen von 2670 W E . Von den erwähnten Kohlenwasserstoffen werden etwa 15 1 aus 1 t Kohle gewonnen. Der T e e r hat ein spezif. Gewicht von 1,06; er enthält weder Benzol noch Naphthalin noch Anthrazen, sondern ausschließlich Kohlenwasserstoffe der Methan- und Äthylenreihe. Die Ausbeute daran beträgt 91 bis 114 1 aus 1 t Kokskohlen. Der Retortenrückstand (tarless fuel) ist stückig und weniger zerreiblich als Coalite; die flüchtigen Bestandteile (3 bis 4%) sind gleichmäßig durch seine ganze Masse verteilt. Eine Anlage der beschriebenen Art für eine tägliche Verarbeitung von 50 t Kohle kostete nach T h a u etwa 255 000 M. Beim D e 1 M o n t e - Verfahren 1 ) läßt man die Hitze der Destillationsgase unmittelbar auf die zu vergasenden Kohlen selbst übertragen. Man bedient sich dabei der Vorrichtung nach Abb. 26. Die mit Kohlen gefüllte Retorte wird zunächst von außen durch den Generator b angeheizt. Sobald Gas zu entweichen beginnt, wird es bei h abgezogen; es strömt dann durch den Kühler c und den Wäscher s und wird schließlich in dem Gasbehälter g aufgespeichert. Von hier wird es durch das Abzugrohr k wieder zurückgeleitet und mit Hilfe des Gebläses d durch den Überhitzer e gedrückt,

a p

Abb. 26. Verfahren von Del Monte.

Abb. 27. Verfahren nach Del Monte-Everett.

der um die F;euerzüge der Retorte herum angeordnet ist. So überhitzt, gelangt das Gas in den Boden der Retorte, wo es seine Wärme auf die Kohlen überträgt und zugleich die sich bildenden Gase und Dämpfe abführt, so daß sie sich nicht an der heißen Retortenwand zersetzen können. Das Gas geht dann wieder durch h ab und verliert in dem Kühler die kondensierbaren Dämpfe. Das Kondensat wird durch ein Rohr abgezogen. Die Kohle wird der Retorte ununterbrochen zugeführt, und ebenso wird der Koks ununterbrochen abgezogen. Nach Abb.27 sind die für das D e 1M o n t e-E v e r e 11-Verfahren benutzten gußstählernen Retorten leicht geneigt. Im Innern ist eine gußstählerne Förderschnecke angeordnet, die die unten zugeführten Kohlen nach dem oberen Ende befördert. Ein Schüttelwerk regelt die Kohlenzufuhr und verhindert Verstopfungen. Die Schneckenachse trägt unten ein Sperrad, das von einer hydraulisch bewegten Kolbenstange, die auch die Schüttelvorrichtung betätigt, in kurzen Zwischenräumen in Bewegung versetzt wird. Am unteren Ende der Retorte befindet sich ein tauchendes Auslaßrohr für das Leichtöl; die später abgetriebenen Dämpfe der schwereren öle entweichen durch ein zweites Rohr, das am Ende des ersten Drittels der Retorte angeschlossen ist. Das Gas tritt am unteren Ende aus der Retorte; es wird gewaschen und gelangt dann in einen Gasbehälter, der durch ein Regelventil das überschüssige Gas abführt. Eine gewisse Menge des . Gases wird durch einen Kompressor in die Retorte von oben hineingedrückt, so daß sich das Gas darin im Gegenstrom zu den Kohlen bewegt. Zuvor strömt es jedoch durch eine im Retortenofen eingemauerte Schlange, in der es auf ziemlich hohe Temperatur vorgewärmt wird. Ein weiterer Anschluß an den Gasbehälter speist die unter der Retorte angeordneten und einen in die Hohlachse vom oberen Ende aus hineinragenden Gasbrenner. Der R e t o r t e n r ü c k s t a n d ist nur für den Hausbrand oder im Generator zu verwerten. Der Erfinder beabsichtigt jedoch, ihn auf Hüttenkoks weiter zu verarbeiten, indem er ihn in einer S. Braunkohle XI, S. 607.

V. Schwelerei. Retorte erhitzt. Der Mengen d i e auf

117

a u s f e u e r f e s t e r M a s s e , die sich a n die S t a h l r e t o r t e a n s c h l i e ß e n soll, auf h o h e T e m p e r a t u r e n D a h i n z i e l e n d e V o r v e r s u c h e sollen ein g ü n s t i g e s E r g e b n i s g e z e i t i g t h a b e n . g e w o n n e n e l e i c h t s i e d e n d e T e e r g i b t — je n a c h d e r v e r w e n d e t e n K o h l e — w e c h s e l n d e v o n Ölen, die d e r P a r a f f i n r e i h e a n g e h ö r e n . T h a u g i b t n a c h s t e h e n d e A u s b e u t e z a h l e n a n , 1 t K o h l e u m g e r e c h n e t s i n d , Z a h l e n t a f e l 71. Zahlentafel

71.

E r z e u g n i s s e nach dem Del M o n t e - V e r f a h r e n . übergehend bei ° C

Motoröl (spez. Gew. 0,780) . Naphtha erstes Mittelöl zweites Mittelöl Schweröl Pech

.

bis 100° 100 bis 170" 170 » 230° 230 » 270° 270 » 300° —

Gaskohle von Durham

l

7,71 7,94 8,17 3,18 1,36 46 kg

;

Doncaster

l

9,76 9,62 6,17 | 6,63 1 4,77 I 41 kg

Cannelkohle

1 14,07 41,31 19,07 24,06 22,70 168 kg

D u r c h F r a k t i o n i e r e n d e r N a p h t h a u n d d e r M i t t e l ö l e sollen sich n o c h w e i t e r e 11 bis 18 1 M o t o r e n öl a u s 1 t K o h l e g e w i n n e n l a s s e n , so d a ß die G e s a m t a u s b e u t e d a v o n bis zu 3 1 , 5 1/t b e t r a g e n w ü r d e . Die E r f i n d e r d e r drei v o r s t e h e n d s k i z z i e r t e n V e r f a h r e n d e r D e s t i l l a t i o n v o n S t e i n k o h l e n bei n i e d r i g e r T e m p e r a t u r g l a u b e n die B e n z i n f r a g e , die in E n g l a n d s c h o n v o r d e m W e l t k r i e g e auf d e r T a g e s o r d n u n g s t a n d , g e l ö s t zu h a b e n . Diese A u f f a s s u n g m a g z u n ä c h s t n o c h e t w a s o p t i m i s t i s c h s e i n ; i m m e r h i n v e r d i e n e n die V e r f a h r e n a u c h bei u n s die e r n s t e s t e B e a c h t u n g , w e n n sich a u c h n i c h t v e r k e n n e n l ä ß t , d a ß sie bei w e i t e m n o c h n i c h t so a u s g e a r b e i t e t s i n d , d a ß in allen F ä l l e n s i c h e r e E r g e b n i s s e z u e r w a r t e n s i n d . I n s b e s o n d e r e w i r d die w i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g d e s R e t o r t e n r ü c k s t a n d e s noch m a n c h e Schwierigkeiten bieten. D i e v o r s t e h e n d e n A u s f ü h r u n g e n b e z i e h e n sich a u f d e n S t a n d dieser V e r f a h r e n k n a p p v o r d e m K r i e g e . M i t d e m E i n t r i t t d e s s e l b e n h a t sich in E n g l a n d , e b e n s o wie bei u n s ein g r o ß e r B e d a r f a n f l ü s s i g e n B r e n n s t o f f e n e i n g e s t e l l t u n d d a m i t eine a u ß e r o r d e n t l i c h e B e l e b u n g des A r b e i t s g e b i e t e s v e r a n l a ß t . Z a h l r e i c h e V o r t r ä g e u n d V e r ö f f e n t l i c h u n g e n s i n d w ä h r e n d des K r i e g e s e r s c h i e n e n , A u s schüsse w u r d e n gebildet und h a b e n Studien a u s g e f ü h r t und neue Versuche eingeleitet; schließlich w u r d e a u c h v o n d e r e n g l i s c h e n R e g i e r u n g ein A u s s c h u ß z u r P r ü f u n g dieser F r a g e e i n g e s e t z t . Es s t e h t so e i n e M e n g e v e r ö f f e n t l i c h t e r E r g e b n i s s e z u r V e r f ü g u n g ; w e n n m a n sie j e d o c h k r i t i s c h p r ü f t s o w i d e r s p r i c h t o f t eine F e s t s t e l l u n g d e r a n d e r e n , u n d ein Ü b e r b l i c k l ä ß t s i c h k a u m g e w i n n e n . E s s i n d z w e i f e l l o s s e h r w e r t v o l l e E r f a h r u n g e n g e s a m m e l t w o r d e n , a b e r g e r a d e die w i s s e n s w e r t e n t e c h n i s c h e n E r g e b n i s s e w e r d e n m e i s t in e i n e r m e h r p r o p a g a n d i s t i s c h e n A r t w i e d e r g e g e b e n , so d a ß d e r F a c h m a n n d a s R i c h t i g e k a u m „ f ü h l e n " k a n n . S i c h e r ist e i g e n t l i c h n u r , d a ß die F r a g e n o c h k e i n e s w e g s in d e m S i n n e gelöst i s t , d e r bei d e r E i n l e i t u n g m a ß g e b e n d w a r , n ä m l i c h d e r E r z e u g u n g eines r a u c h l o s e n B r e n n s t o f f e s f ü r d e n H a u s b r a n d . A u c h s c h e i n e n bei d i e s e n K r i e g s a r b e i t e n d e r e n g l i s c h e n I n d u s t r i e s e h r viele S o n d e r i n t e r e s s e n eine Rolle g e s p i e l t zu h a b e n , so d a ß d a s E n d z i e l u m so w e n i g e r e r r e i c h t w u r d e , als eine Z e r s p l i t t e r u n g d e r K r ä f t e e i n t r a t . D a a u c h die in d e u t s c h e n Z e i t s c h r i f t e n ü b e r diese F r a g e e r s c h i e n e n e n A u f s ä t z e 1 ) k e i n e K l ä r u n g g e b r a c h t h a b e n , ist es v i e l l e i c h t a n g e z e i g t , d a s englische Urteil einmal k u r z z u s a m m e n z u f a s s e n . D a s V e r f a h r e n v o n P a r k e r (Coalite Co.) h a t einen E r f o l g b i s h e r n i c h t g e h a b t , o b w o h l i h m z a h l r e i c h e M i t a r b e i t e r b e i s p r a n g e n u n d f ü r die A u s b i l d u n g e t w a 2 0 Mill. M a r k a u f g e w e n d e t w u r d e n . A u c h die T o z e r - R e t o r t e d e r T a r l e s s F u e l Co. h a t seine V o r z ü g e i m D a u e r b e t r i e b n i c h t zu b e w e i s e n v e r m o c h t . D a s D e l - M o n t e - S y s t e m h a t s c h e i n b a r bei j u n g e n B r e n n s t o f f e n e n t s p r o c h e n , a b e r solche s i n d in E n g l a n d s e l t e n ; bei v e r k o k b a r e n S o r t e n v e r h i n d e r t die a n s c h w e l l e n d e Masse v o l l s t ä n d i g d a s A r b e i t e n der Schraube. S o w e i t die ä l t e r e n V e r f a h r e n . E i n n e u e s V e r f a h r e n v o n S i m p s o n f ü h r t die D e s t i l l a t i o n bei 5 0 bis 6 5 c m Q u e c k s i l b e r - V a c u u m d u r c h , d a b e i w u r d e n V o r t e i l e e r k a n n t ; a b e r die A n l a g e n s i n d n i c h t n u r in d e r A n s c h a f f u n g u n d i m B e t r i e b t e u e r , s o n d e r n es z e i g t e n s i c h b e s o n d e r s S c h w i e r i g k e i t e n , die s t ö r e n d e n u n d g e f a h r v o l l e n U n d i c h t i g k e i t e n zu v e r m e i d e n . E i n so h e i k l e s V e r f a h r e n d ü r f t e sich in d i e P r a x i s k a u m e i n f ü h r e n lassen. Dr. D y e s „Die K o n s t i t u t i o n der Kohle u n d deren V e r w e r t u n g bei T i e f t e m p e r a t u r " , Braunkohle 1919. „Die englische Beurteilung der Verkokung bei T i e f t e m p e r a t u r " , Chemikerzeitung 1918, S. 606 u. f.

118

Zweites K a p i t e l . U m w a n d l u n g s - u n d V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n .

Besondere Aufmerksamkeit erlangte das M a c L a u r i n s c h e Verfahren 1 ). Dieses verläßt die Außenheizung vollkommen und geht einen ganz neuen Weg mittels Innenheizung. In Abb. 28 ist die A n o r d n u n g schematisch dargestellt. Der Destillationsschacht a ist einem Gaserzeuger mit Planrost nachgebildet und erfuhr besondere Ausgestaltung hinsichtlich der Gasabführung, u m eine Kondensation des einmal ausgetriebenen Teeres in den oberen Schichten zu vermeiden. Der Halbkoks wird unten periodisch abgezogen und ein Teil davon in dem Gaserzeuger b vergast. Die von dort (mit etwa 500 bis 700°) abziehenden Gase treten nun unter den Planrost in den Destillationsschacht a ein und geben ihre fühlbare W ä r m e an das zu schwelende Gut ab. Das Gemisch des Generatorgases, und der Schwelgase gelangt: beim Verlassen des Schachtes durch eine Kühl- und Waschanlage, die Besonderheiten k a u m aufweist. Die Versuchsanlage in Port D u n d a scheint mit Ausnahme der Waschanlage g u t gearbeitet zu haben, solange stückige Kohle verwendet wurde; bei Feinkohle ergaben sich große Schwierigkeiten. Von einer umfassenderen Anwendung auch dieses Verfahrens ist nichts bekannt geworden. Die von Mac A b b . 28. Verfahren nach Mac Laurin. Laurin selbst mitgeteilten Ergebnisse 2 ) sind keineswegs günstig, obgleich Beschaffenheit und Ausbeute des Teeres befriedigen. Die vorstehende Zusammenfassung s t ü t z t sich in der Hauptsache auf den umfassenden Vortrag von E. C. E v a n s im J a h r e 1918 vor der Soc. of Chemical Industry, der auch in den a n g e f ü h r t e n Artikeln von Dyes wiedergegeben ist. Darin sind noch zahlreiche andere Vorschläge und neue Verfahren 3 ) erwähnt, aber alle Hinweise sind unbestimmt und sehr vorsichtig. Auch von den in englischen Gasanstalten vielfach benutzten kontinuierlichen Retorten nach dem System W o o d a l l - D u c k h a i n und G l o v e r - W e s t verspricht man sich nicht sehr viel. Ein an das Del Monte-Verfahren erinnerndes Verfahren von P r i n g l e & R i c h a r d s hat bei Kleinversuchen gute Ergebnisse gezeigt, die technischen Schwierigkeiten für den Großbetrieb sollen aber noch nicht überwunden sein. So k o m m t der Regierungsausschuß auf Grund seiner Studien im J a h r e 1917, kurz gefaßt, zu folgenden Schlußfolgerungen: 1. die Tieftemperaturverkokung ist noch nicht im Großbetrieb erfolgreich bewiesen, 2. die in den Gaswerken vorhandenen stehenden R e t o r t e n - k ö n n e n leicht f ü r die Destillation von Cannel-Kohle zur Ölerzeugung benutzt werden, 3. beim Vergleich einzelner verschiedener Verfahren zeigt sich, daß die bisher in der schottischen Schieferindustrie benutzten Retorten vorzuziehen sind. Im v/eiteren Verfolg wurde zum genauen Vergleich mit anderen Verfahren eine Batterie von 30 Chi s w i c k - R e t o r t e n errichtet, um die sich scheinbar ein privat-wirtschaftlicher Kampf abgespielt h a t . Bei der Beurteilung dieser Ergebnisse m u ß man beachten, d a ß Cannel-Kohle ebenso wie BogheadKohle sehr leicht zu destillieren ist und sich wegen ihres Teerreichtums sehr gut eignet. Man ist also, mit dürren Worten gesagt, zu dem Schluß gekommen, daß die alten Einrichtungen der schottischen Schwelindustrie durch die neuen Vorschläge nicht übertroffen worden sind, was doch einigermaßen überraschen muß. Weiter erkennt man, daß der Weg der Außenheizung in Retorten bei unm i t t e l b a r nachgeschalteter Vergasung des Destillationsrückstandes als der günstigste beurteilt wird. D a m i t s t e h t es auch in Übereinstimmung, wenn der Regierungsbericht über die Verwertungsmöglichkeit des Halbkokses Nachstehendes a u s f ü h r t : 1. „ R ü c k s t ä n d e aus backender Kohle liefern einen reinen, rauchlosen Brennstoff von hohem Heizwert, 2. die Rückstände von nicht backendem Ausgangsstoff mit einem hohen Aschengehalt können f ü r die Gewinnung von Kraftgas und A m m o n s u l f a t benutzt werden. 3. die Rückstände von nicht backender Kohle mit niedrigem Aschengehalt können auf Brikette verarbeitet werden." Vgl. K e s s l e r „ F e u e r u n g s t e c h n i k " J a h r g . V, S. 198, n a c h J . u. C T. R. 1916 v o m 7. Juli, S. 10 u. 11. ) J o u r n . Soc. ehem. Inst. 1919, S. 620 bis 625. ) Vgl. hierzu T h a u , N e u e r e englische und' a m e r i k a n i s c h e Verfahren der T i e f t e m p e r a t u r - V e r k o k u n g , „ G l ü c k a u f " 1919, S. 525 ff. 2

3

V.

119

Schwelerei.

Das heißt aber eigentlich: Die Erzeugung von b r a u c h b a r e m Halbkoks ist n u r bei solchen Brennstoffen möglich, aus denen auch bislang Koks gewonnen wurde. F ü r alle anderen Brennstoffe ist die Vergasung mit Urteergewinnung der günstigste Weg, denn es liegt kein Grund vor, die Behandlung der Kohle auf Teer und Gas in zwei getrennten Verfahren d u r c h z u f ü h r e n , wenn dies in einem Verfahren u n m i t t e l b a r aufeinanderfolgend möglich ist. In dieser R i c h t u n g vollzog sich die E n t wicklung der Urteergewinnung in Deutschland während des Krieges auf Veranlassung von Prof. Dr. F i s c h e r , Mülheim, worüber noch an anderer Stelle ausführlicher berichtet wird. Daneben h a t man sich aber auch in Deutschland stets eingehend mit dem S t u d i u m der Tieft e m p e r a t u r v e r k o k u n g befaßt. Besonders das K a i s e r - W i 1 h e i m - I n s t i t u t f ü r Kohlenf o r s c h u n g in Mülheim h a t dieser Frage ihre A u f m e r k s a m k e i t geschenkt und u. a. s y s t e m a t i s c h sämtliche Kohlensorten Deutschlands einer diesbezüglichen Untersuchung unterworfen 1 ). Daneben h a t aber auch die Industrie nach Beendigung des Krieges sofort diese Frage aufgegriffen und Versuchsanlagen geschaffen. Leider sind Ergebnisse von solchen noch nicht der Öffentlichkeit übergeben, wir dürfen aber hoffen, d a ß baldigst solche aus Großbetrieben vorliegen werden. Neben der Verwendung verschiedener R e t o r t e n a r t e n und Gaserzeuger in etwa der grundsätzlichen A n o r d n u n g des Mac Laurinschen Verfahrens, erfährt dabei besondere Beachtung der D r e h t r o m m e l - O f e n . Der-

selbe ist der Versuchstrommel nachgebildet, die Prof. Fischer zu seinen Laboratoriumsversuchen benutzte und die in Abb. 29 dargestellt ist. Der Gedanke der liegenden drehbaren Retorte ist alt, worauf ja bereits mehrmals hingewiesen wurde. K o n s t r u k t i v ist die Aufgabe nicht leicht zu lösen. Sind diese Schwierigkeiten aber zu überwinden — und das d ü r f t e zu erwarten sein — so stellt dieser A u f b a u eine außerordentlich günstige Bauart dar. 1. Sie ist f ü r große Leistungen geeignet, 2. durch die ständige Umlagerung des Rostoffes wird die Verschwelung sehr schnell d u r c h g e f ü h r t , 3. die E r w ä r m u n g des Schwelgutes ist sehr gleichmäßig und bei entsprechender Länge des Ofens genügend langsam. 4. der abgespaltene Teer gelangt sofort a u ß e r h a l b der Kohlenschicht, ist also vor pyrogener • Zersetzung durch die Kohle bewahrt, 5. an die Korngröße des Rohstoffes wird keinerlei Anforderung gestellt. Staubkohle läßt sich ebenso gut verschwelen wie Stückkohle, vielleicht sogar noch besser. Da man bei dem großen Bedarf an hochwertigen Teeren und ihrem außerordentlichen Geldwert, die vielleicht etwas ungünstigere W ä r m e w i r t s c h a f t gegenüber anderen Gewinnungsarten vernachlässigen k a n n , s t e h t diesen Vorteilen nur ein Nachteil gegenüber: der Halbkoks ist meist sehr lose und gebläht, und wenn geschmolzen oder gesintert, außerordentlich porig oder besteht aus hohlen, eiförmigen Klumpen. Vgl. die Veröffentlichungen des Instituts: „Zur Kenntnis der Kohle" Berlin 1917/1919. Zum letzten Punkt insbesonders Bd. III.

Bd. I, II, III,

Borngräber,

120

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

Um diesen Übelstand zu beseitigen, h a t Prof. Fischer ein Verfahren ersonnen und patentiert erhalten (D. R. P. 299191), um mittels eingelegter mitlaufender Walzen den Halbkoks h a r t und dicht zu walzen. Somit d ü r f t e dieser Verarbeitungsweg bei den meisten F e t t - u n d Flammkohlen einen brauchbaren Halbkoks erwarten lassen, ohne d a ß man eine teuere Brikettierung anzuwenden braucht. Die mageren Steinkohlen ebenso wie die jüngeren Brennstoffe scheiden allerdings f ü r dieses Verfahren a u s ; sie verlangen unbedingt eine nachfolgende Brikettierung, falls man nicht die Destillationsrückstände vergasen will. Für solche Brennstoffe d ü r f t e sich daher im allgemeinen die Urteergewinnung bei der Vergasung einfacher und zweckmäßiger gestalten. Anderseits ist es zweifellos, d a ß der Halbkoks auch bei backenden Brennstoffen wegen seines Mangels an Teerbildnern ein vorzügliches Vergasungsgut ist, daher wird die vorhergehende Verschwelung mit dem Ziel, einen Rohstoff f ü r die Vergasung zu erzeugen, dort anzuwenden sein, wo m a n auf die Verarbeitung backender Kohle f ü r industrielle Heizungen angewiesen ist. Dies ist gerade f ü r Deutschland mit seinen Kohlen aus dem rheinisch-westfälischen Gebiet von Bedeutung 1 ). Eine noch wenig praktisch geklärte Frage ist die weitere, ob sich der Halbkoks auch bei genügender Festigkeit als rauchloser Brennstoff f ü r den H a u s b r a n d , f ü r u n m i t t e l b a r e Feuerung in industriellen Betrieben und zur Lokomotivheizung eignet 2 ). Einerseits steht zu erwarten, d a ß er sich günstiger verhält als Koks, denn er ist infolge seines Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen leichter e n t z ü n d b a r und leichter verbrennbar. K a n n er daher stückig und genügend dicht erzeugt werden, so erscheint es lediglich als eine Aufgabe des K o n s t r u k t e u r s , entsprechende Roste hierfür zu finden, welche allerdings in vielen Fällen wegen der notwendigen Brennstoffreserve sehr groß ausfallen d ü r f t e n . Selbst aber wenn sich der Halbkoks nicht f ü r alle diese Verwendungsgebiete eignen sollte, eröffnet sich in der Schwelerei hochwertiger Brennstoffe ein außerordentlich bedeutungsvolles u n d vielversprechendes Tätigkeitsfeld f ü r den Forscher, den Ingenieur und den Feuerungstechniker.

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb. 1. Kokereitechnik, a) Allgemeine Entwicklung. Seitdem die Verwendung der Holzkohle als Heizstoff f ü r die Öfen wegen ihres hohen Preises n i c h t mehr in Frage kam, waren die Bestrebungen der Koksindustrie darauf gerichtet, f ü r den Betrieb von Hochöfen aus der Kohle Kohlenstoff in möglichst reiner und druckfesier Form herzustellen. Diese Koksherstellung erfolgte zuerst in M e i l e r n und ähnelte der Kohlenerzeugung. Die Kohlen wurden in Haufen aufgeschichtet, die von etwa i y 2 m hohen Mauern umgeben waren, mit Erde bedeckt und von unten a n g e z ü n d e t . Infolge der L u f t z u f ü h r u n g v e r b r a n n t e ein nicht unbeträchtlicher Teil des Brennstoffes, u n d die hierbei frei gewordene W ä r m e wurde bei der Verkokung v e r b r a u c h t . Später ging man zur V e r k o k u n g in sog. B i e n e n k o r b ö f e n über. W ä h r e n d diese Öfen in Deutschland gar nicht mehr v o r k o m m e n , werden sie in Amerika und England noch vielfach betrieben. Die ersten g e s c h l o s s e n e n K o k s ö f e n wurden 1856 in Frankreich von K n a b i n Comentry g e b a u t , später von C a r v é s verbessert. Neben diesen Öfen g a b es noch andere B a u a r t e n geschlossener Öfen von B a u e r , C o l l i n , C o p p é e , S e m e t S o l v a y . Die Entwicklung des Koksofenbaues vollzog sich einerseits in der Richtung, die Koksöfen betriebstechnisch zu verbessern, anderseits w a r man bestrebt, die zur Verkokung aufzuwendende, aus der Kohle selbst gedeckte Energie i m m e r m e h r einzuschränken, um vor allen Dingen das Koksausbringen zu erhöhen. Erst die in den 8 0 e r J a h r e n eingeführten O t t o H o f f m a n n - Ö f e n bedeuteten einen wesentlichen Fortschritt in der K o k s o f e n b a u t e c h n i k . Gegenüber den alten Bienenkorböfen, die n u r eine Koksausbeute von 55 bis 5 9 % der verwendeten Kohle ergaben und eine Jahresleistung von etwa 3 4 0 1 h a t t e n , erzielten die sog. N e b e n p r o d u k t e n ö f e n eine Koksausbeute von 7 2 % bei einer J a h r e s leistung von 1100 bis 1200 t. Man verbesserte die Koksöfen a u c h in wärmetechnischer Hinsicht in der Weise, d a ß m a n den G a s v e r b r a u c h zur Beheizung der Öfen möglichst einzuschränken s u c h t e ') Wie verlautet, soll die Maschinenfabrik T h y s s e n & Co. für die Mondgasanlage der Gewerkschaft „Deutscher Kaiser" eine solche Schwelanlage mit rotierenden Öfen von zusammen 100 t Tagesleistung im Bau haben, nachdem die Vorversuche außerordentlich befriedigend ausgefallen sind. 2 ) Vgl. hierzu den Vorschlag von W i l k e n s : Mitt. d. Ver. d. Elektrizitätswerke 1919, Heft 241, welcher Retorten für die Schwelung und Urteergewinnung bei Kesselanlagen unmittelbar hinter den Kesseln, also vor den Economisern, einschalten will, an einer Stelle, wo die Abgastemperatur in keinem Fall 500° überschreitet, um den abgeschwelten Brennstoff dann auf den Rosten weiterzuverbrennen.

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

121

oder die hohe Abhitze zurückzugewinnen trachtete, indem man sie in Abhitzekesseln zur Dampferzeugung ausnutzte. Den Bestrebungen zur Einschränkung des Gasverbrauches verdanken die R e g e n e r a t i v ö f e n ihre Entstehung. Durch die Anwendung des Siemensschen Regenerativverfahrens im Koksofenbau vor etwa 15 Jahren wurde die früher in den Abhitzekesseln zurückgewonnene Abwärme unmittelbar im Gas erspart und die Wärmewirtschaft der Koksöfen dadurch auf eine vorläufig als abgeschlossen zu betrachtende Höhe der Entwicklung gebracht. Neuere Nebenproduktenöfen besitzen eine Jahresleistung bis zu 4000 t Koks und erzielen je nach der verwendeten Kohle ein Ausbringen an Koks von 73 bis 85 kg, Teer 1,2 bis 3,5 kg, schwefelsaurem Ammoniak 1,2 bis 2,5 kg, Benzol 0,95 bis 1,4 kg und Gas 26 bis 3 0 c b m / 1 0 0 k g eingesetzte Kohle. Der verbleibende Gasüberschuß nach Abzug der für die Ofenbeheizung erforderlichen Gasmenge beträgt beim Abhitzeofen etwa 15 bis 17%, bei Regenerativöfen etwa 45 bis 60% der erzeugten Gasmenge. Das Land, in dem der technisch und wirtschaftlich minderwertige Bienenkorbofen noch am meisten benutzt wird, sind die Vereinigten Staaten von Amerika, wo noch 40% des Kokses in Bienenkorböfen hergestellt werden. Man füllt dort die Öfen, die die Form eines durch eine Kuppel abgedeckten Rundofens besitzen, durch eine Öffnung in der Decke und zieht den Koks durch eine seitliche Öffnung heraus. Das Glattstreichen der Beschickung besorgt ein Arbeiter, der etwa 50 Öfen bedient, mit einer langen Stange. Daneben hat man eine Maschine erfunden, die unten an einer in die Beschicköffnung der Öfen eingeführten Stange Arme trägt, die nach Art eines Storchschnabels ganz ausgestreckt und wieder eingezogen werden können. Indem die Stange mit den gestreckten Armen gedreht wird, streicht sie die Oberfläche der Beschickung glatt. Auch das Herausziehen des Kokses aus den Öfen hat man versucht, s t a t t mit der Hand durch billiger arbeitende Maschinen zu bewerkstelligen, doch haben die hierbei auftretenden Schwierigkeiten zu recht merkwürdigen und wenig geschickten Lösungen geführt. p Während 1893 noch der ganze in den Vereinigten Staaten erzeugte Koks in Bienenkorböfen hergestellt wurde, hat man es auch dort verstanden, sich die Fortschritte des Koksofenbaues in den übrigen Ländern zunutze zu machen und wirtschaftliche Öfen für die Kokserzeugung verwendet. Besonders seit dem J a h r 1908 hat dort die Kokserzeugung in Nebenproduktenöfen ganz erstaunliche Fortschritte gemacht. In diesem Jahre errichtete die U n i t e d S t a t e s S t e e l C o r p o r a t i o n die erste größere Nebenproduktenanlage von 280 Koppersöfen in Jolietin Illinois. Diese Anlage war als Versuchsanlage gedacht und sollte den Beweis erbringen, daß der in Nebenproduktenöfen hergestellte Koks in seiner Güte in keiner Weise dem in Bienenkorböfen erzeugten nachstand. Die Erfolge dieser Anlage waren derartig, daß sie eine vollkommene Umwälzung in der amerikanischen Kokserzeugung einleiteten, und daß in der Folge der Bau von Nebenprodukten-Koksöfen rasche Fortschritte machte. Letztere waren allerdings auch darin begründet, daß die Entwicklung der Industrie in Amerika besonders seit dem Jahre 1914 einen so großen Umfang annahm, daß trotz des starken Wettbewerbes des Nebenproduktenofgns die Erzeugung von Bienenkorbofenkoks, absolut genommen, gleich blieb. Aus der umstehenden Zahlentafel 72 ist die gewaltige Steigerung der Kokserzeugung in Amerika sowie der Anteil der Nebenprodukten-Koksöfen und Bienenkorböfen hieran ersichtlich. Während die Kokserzeugung 1915 etwa 42 Mill. t betrug, stieg sie im Jahre 1918 auf 60 Mill. t. Hiervon werden 33 Mill. t in Bienenkorböfen und 27 Mill. t in Nebenproduktenöfen hergestellt. Die weitaus größte Zahl von Nebenproduktenöfen wurde von der Koppers Co. in Pittsburg errichtet. Diese Firma erbaute seit dem Jahre 1908 6416 Öfen, in denen jährlich rd. 28 Mill. t Koks, also 46% der amerikanischen Kokserzeugung, hergestellt wurden. Da der Nebenproduktenofen im Vergleich zum Bienenkorbofen sehr teuer ist, so sucht man ihn so leistungsfähig wie möglich zu bauen, um einen großen Durchsatz an Kohle zu erzielen, und sucht ferner die Zeit, die die Kohle zum Entgasen braucht, sehr kurz zu bemessen. Man will dadurch die Baukosten auf die Tonne Koks verringern und gleichzeitig einen porigen und festen Koks erhalten. Es stehen bereits Öfen mit 13 t Kammerinhalt im Betriebe, und man will von der jetzigen Garungszeit von 16 Std. bis auf 12 Std. heruntergehen, während man die Öfen auf 15 t Inhalt zu vergrößern beabsichtigt. Bei dem heutigen Stand der Kokereitechnik in Amerika kann behauptet werden, daß sie europäische Verhältnisse weit überflügelt hat. Dies erhellt beispielsweise schon aus dem jährlichen Kohlendurchsatz auf die Ofeneinheit, der in Deutschland 1700 bis 2000 t, in den Vereinigten Staaten 41001, also mindestens doppelt soviel beträgt. Beim Bau von Kokereianlagen läßt man sich durchweg von dem Gesichtspunkt leiten, sie irr der Nähe der größten Verbraucher, der Hochofenwerke, anzulegen. Dadurch wird es diesen möglich, die Koksherstellung in der Hinsicht zu beaufsichtigen, daß die für den Hochofenbetrieb bestgeeignete

122

Zweites Kapitel. U m w a n d l u n g s - und Veredelungsverfahren. Z a h l e n t a f e l 72. K o k s e r z e u g u n g in A m e r i k a .

Jahr

1880 1885 1890 1893 1900 1905 1910 1911 1912 1913 1914 1915 1916 1 1917 M918

K o k s e r z e u g u n g in Nebenproduktenöfen

Kokserzeugung in B i e n e n k o r b ö f e n

t

7„

—

—

—

—

12 850 1 075 727 3 462 348 7 138 734 7 847 845 11 115 164 12 714 700 11 219 943 14 072 895 19 069 000 22 000 000 27 000 000

0,1 5,2 10,7 17,1 22,1 25,3 27,5 32,5 33,8 35,0 40,7 45,0 1

Gesamterzeugung

t

%

t

3 338 300 5 106 696 11 508 021 9 464 730 19 457 621 28 768 781 34 570 076 27 703 644 32 868 435 33 584 830 23 335 971 27 508 255 35 464 000 32 000 000 33 000 000

100,0 100,0 100,0 99,9 94,8 89,3 82,9 77,9 74,7 72,5 67,5 66,2 65,0 59,3 55,0

3 338 300 5 106 696 11 508 021 9 477 580 20 533 348 32 231 129 41 708 810 35 551 489 43 983 599 46 299 530 34 555 914 41 581 150 54 533 000 54 000 000 60 000 000

geschätzt.

Sorte e r z e u g t wird. Ferner ist hierdurch die M ö g l i c h k e i t der V e r w e n d u n g der bei der K o k s e r z e u g u n g e n t s t e h e n d e n N e b e n e r z e u g n i s s e i m B e t r i e b der H o c h o f e n - und S t a h l w e r k e g e g e b e n . Die g e w a l t i g e E n t w i c k l u n g der K o k e r e i i n d u s t r i e g e h t daraus hervor, d a ß die W e l t e r z e u g u n g an K o k s w ä h r e n d 10 J a h r e n v o n 6 0 Mill. t auf rd. 113 Mill. t i m J a h r e 1913 g e s t i e g e n ist. D a m a l s s t a n d D e u t s c h l a n d , wie aus Z a h l e n t a f e l 7 3 h e r v o r g e h t , an z w e i t e r Stelle der K o k s erzeugenden L ä n d e r der W e l t und an erster Stelle in b e z u g auf die v e r k o k t e n S t e i n k o h l e n m e n g e n i m V e r h ä l t n i s zur J a h r e s k o h l e n f ö r d e r u n g . D e u t s c h l a n d g i n g also allen anderen Ländern in der w i r t s c h a f t l i c h e n K o h l e n v e r w e r t u n g durch V e r k o k u n g u n t e r G e w i n n u n g der N e b e n s t o f f e v o r a n . Z a h l e n t a f e l 73. J a h r e s f ö r d e r u n g und K o k s e r z e u g u n g 1913 in Mill. t :

Land

Steinkohle

Koks

verkokte Steinkohlenmengen in • / . der Förderung

Vereinigte S t a a t e n . . Deutschland England Frankreich Rußland

517 191 292 40 30

42 34 20 3 4

11,6 25,5 9,7 10,5 11,0

Welt

1200

113

9,4

Die E n t w i c k l u n g der S t e i n k o h l e n f ö r d e r u n g und K o k s e r z e u g u n g in D e u t s c h l a n d w ä h r e n d der l e t z t e n J a h r e w a r n a c h Z a h l e n t a f e l 7 4 wie f o l g t : Z a h l e n t a f e l 74. S t e i n k o h l e n f ö r d e r u n g und K o k s e r z e u g u n g in D e u t s c h l a n d 1 . Steinkohlenförderung Jahr

1913 1914 1915 1916 1917 1918

insgesamt 1000 t

191 511 161 535 146712 158 847 167311 160 508 1

im M o n a t s durchschnitt 1000 t

15 13 12 13 13 13

959 461 226 237 943 376

Kokserzeugung insgesamt 1000 t

32167 27324 26 359 33 023 33 639 33 411

G l ü c k a u f , J a h r g a n g 1919, Nr. 9 , S. 143.

im M o n a t s durchschnitt 1000 t

2 2 2 2 2 2

681 277 197 752 803 784

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

123

Die K o h l e n f ö r d e r u n g w a r w ä h r e n d des W e l t k r i e g e s s t a r k e n S c h w a n k u n g e n u n t e r w o r f e n u n d b l i e b zeitweise e r h e b l i c h h i n t e r d e r F ö r d e r u n g des J a h r e s 1913 z u r ü c k . Diesen S c h w a n k u n g e n folgte i m a l l g e m e i n e n a u c h die K o k s e r z e u g u n g , j e d o c h i s t b e m e r k e n s w e r t , d a ß diese i m J a h r e 1918 g r ö ß e r w a r als 1913, o b w o h l die K o h l e n f ö r d e r u n g i m gleichen Z e i t r ä u m e u m r d . 31 Mill. t a b g e n o m m e n hatte.

b) Rohstoffe. Als eigentliche K o k s k o h l e , d. h . als die z u r H e r s t e l l u n g v o n H ü t t e n k o k s a m b e s t e n g e e i g n e t e K o h l e wird eine S t e i n k o h l e v o n f o l g e n d e r Z u s a m m e n s e t z u n g b e z e i c h n e t : K o h l e n s t o f f g e h a l t 88 bis 9 1 % , W a s s e r s t o f f g e h a l t 4 , 5 bis 5 , 5 % , S a u e r s t o f f g e h a l t 4,5 bis 6 , 5 % . Diese e r g i b t bei d e r D e s t i l l a t i o n eine A u s b e u t e v o n e t w a 7 4 bis 8 2 % K o k s . F r ü h e r v e r w e n d e t e m a n z u r K o k s e r z e u g u n g n u r diese K o h l e . Im L a u f e d e r Zeit h a t sich d e r Begriff „ K o k s k o h l e " i m m e r m e h r e r w e i t e r t , u n d h e u t e z i e h t m a n z u r E r z e u g u n g v o n H ü t t e n k o k s a u c h K o h l e n s o r t e n m i t 15 bis 3 5 % f l ü c h t i g e n B e s t a n d t e i l e n h e r a n . Die V e r w e n d u n g dieser K o h l e n z u r K o k s e r z e u g u n g g e l a n g e r s t n a c h E i n f ü h r u n g besserer O f e n b a u a r t e n sowie d u r c h A n w e n d u n g v o n K o h l e n m i s c h - u n d Mahla n l a g e n u n d des S t a m p f v e r f a h r e n s . Die aus d e r G r u b e k o m m e n d e F ö r d e r k o h l e wird z u n ä c h s t a b g e s i e b t , wobei alle K o h l e n bis 10 m m K o r n g r ö ß e e n t f e r n t w e r d e n . Diese a b g e s i e b t e F e i n k o h l e , welche als R o h s t o f f f ü r die K o k s h e r s t e l l u n g in e r s t e r Linie in F r a g e k o m m t , wird g e w a s c h e n , u m den A s c h e n g e h a l t auf die zulässige Grenze von e t w a 5 bis 7 % h e r a b z u s e t z e n . Die als sog. „ B e r g e " in d e r K o h l e b e f i n d l i c h e Asche i s t e t w a 2 m a l so s c h w e r als die R e i n k o h l e , u n d auf dieser V e r s c h i e d e n h e i t des s p e z i f i s c h e n G e w i c h t s b e r u h t die W i r k u n g s w e i s e d e r K o h l e n s e t z m a s c h i n e n , in d e n e n die K o h l e v o n d e r Asche g e t r e n n t w i r d . Die zu w a s c h e n d e S t e i n k o h l e wird in den S e t z m a s c h i n e n auf Siebe a u f g e g e b e n , die w a g e r e c h t i n e i n e m W a s s e r b a d e liegen. D a s f o r t w ä h r e n d v o n u n t e n z u f l i e ß e n d e W a s c h w a s s e r wird d u r c h a u f u n d a b g e h e n d e K o l b e n g e h o b e n u n d g e s e n k t , w o d u r c h die l e i c h t e r e n K o h l e t e i l c h e n e m p o r g e s c h n e l l t u n d f o r t g e s p ü l t w e r d e n , w ä h r e n d d e r s c h w e r e r e S c h i e f e r d u r c h die Sieblöcher h i n d u r c h f ä l l t und a m B o d e n d e r S e t z m a s c h i n e als S c h l a m m g e s a m m e l t w i r d . Die g e w a s c h e n e F e i n k o h l e g e l a n g t d a n n in T r o c k e n t u r r n e , wo sie auf einen W a s s e r g e h a l t v o n 10 bis 1 4 % g e t r o c k n e t w i r d . Die L e i s t u n g s f ä h i g k e i t d e r K o h l e n w ä s c h e n b e t r ä g t bis zu 300 t R o h k o h l e v o n 0 bis 80 m m K o r n g r ö ß e s t ü n d l i c h , wobei bis zu 2 0 0 t K o k s k o h l e v o n 0 bis 10 m m u n d e t w a 100 t N u ß k o h l e v o n 10 bis 80 m m e n t f a l l e n . Die g e t r o c k n e t e F e i n k o h l e g e l a n g t in K o h l e n m i s c h a n l a g e n , in welchen g u t b a c k e n d e K o h l e n s o r t e n m i t s c h l e c h t b a c k e n d e n u n d a s c h e n r e i c h e m i t a s c h e n a r m e n S o r t e n so v e r m e n g t w e r d e n , d a ß die e n t s t e h e n d e K o k s k o h l e bei d e r D e s t i l l a t i o n die g e w ü n s c h t e S o r t e H ü t t e n k o k s e r g i b t . D u r c h A n w e n d u n g v o n Mahl- u n d M i s c h a n l a g e n ist es m ö g l i c h , K o h l e n s o r t e n z u r K o k s e r z e u g u n g h e r a n z u z i e h e n , die als K o k s k o h l e n im e i g e n t l i c h e n S i n n e n i c h t b e z e i c h n e t w e r d e n k ö n n e n . J e n a c h Bedarf a n H ü t t e n k o k s o d e r , falls die e n t f a l l e n d e F e i n k o h l e n m e n g e zu dessen E r z e u g u n g n i c h t a u s r e i c h t , w e r d e n a u c h N u ß k o h l e n z u r K o k s h e r s t e l l u n g v e r w e n d e t u n d v o r i h r e r V e r m e n g u n g m i t den F e i n k o h l e n in S c h l e u d e r m ü h l e n auf F e i n k o r n g r ö ß e z e r m a h l e n . G a s r e i c h e K o h l e n m i t m e h r als 2 5 % f l ü c h t i g e n B e s t a n d t e i l e n g e b e n , w e n n m a n sie lose in d e n O f e n s c h ü t t e t , einen K o k s v o n n i c h t g e n ü g e n d e r F e s t i g k e i t . Diesem Ü b e l s t a n d k a n n m a n d a d u r c h e n t g e g e n a r b e i t e n , d a ß m a n die F e i n k o h l e v o r d e m E i n s e t z e n in den O f e n in S t a m p f m a s c h i n e n z u s a m m e n s t a m p f t . Ein g u t e r H ü t t e n k o k s soll g e s c h m o l z e n , s e h r d i c h t u n d w e n i g z e r k l ü f t e t sein. Die b e i d e n l e t z t e n A n f o r d e r u n g e n k o m m e n b e s o n d e r s in B e t r a c h t , weil bei d e n g r o ß e n G e w i c h t e n , die i m H o c h o f e n u n d a u c h i m K u p p e l o f e n auf den K o k s g i c h t e n liegen, ein m ü r b e r u n d leicht z e r r e i b l i c h e r K o k s n i c h t zu b r a u c h e n i s t . D a b e i soll d e r H ü t t e n k o k s a u c h l e i c h t v e r b r e n n l i c h sein, w e l c h e r E i g e n s c h a f t im H ü t t e n b e t r i e b e g r ö ß t e W i c h t i g k e i t b e i z u m e s s e n i s t . D e r A u f w a n d a n K o k s z u r E r z e u g u n g einer T o n n e R o h e i s e n ist u m so g e r i n g e r , je s c h n e l l e r d e r K o k s v o r d e n W i n d f o r m e n v e r b r e n n t . A m s c h n e l l s t e n v e r b r e n n t ein K o k s , d e n m a n d u r c h eine m ö g l i c h s t s c h n e l l e A b g a r u n g u n d s o f o r t i g e s A u s d r ü c k e n n a c h e r f o l g t e m A b garen erzielt.

c)

Koksöfen für Beheizung mit eigenem Gas.

N a c h L e c o c q soll ein g u t e r K o k s o f e n f o l g e n d e n A n s p r ü c h e n g e n ü g e n : 1. In m ö g l i c h s t k u r z e r Zeit u n d m i t g e r i n g s t e m A u f w a n d soll ein m ö g l i c h s t h o h e s K o k s a u s b r i n g e n erzielt w e r d e n . 2. Die A u s b e u t e an N e b e n e r z e u g n i s s e n soll gleichzeitig m ö g l i c h s t h o c h sein. Als N e b e n e r z e u g n i s s e k o m m e n z u r z e i t in B e t r a c h t : T e e r , A m m o n i a k , Benzol u n d h o f f e n t l i c h in n a h e r Z u k u n f t — S c h w e f e l 1 ) . *) Hierüber näheres im Kapitel „Gewinnung der Nebenerzeugnisse".

124

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

3. Die überschüssige, d. h. nicht zum Ofenbetrieb verwendete Energie soll möglichst hoch sein. 4. Bei Öfen, die Leuchtgas als Haupt- oder Nebenerzeugnis liefern, muß das verfügbare Gas eine bestimmte Zusammensetzung und einen bestimmten Heizwert haben. 5. Schließlich soll der Ofen bei möglichst geringem Aufwand an feuerfesten Stoffen, eine hohe Haltbarkeit haben. Vom Standpunkt der Wärmewirtschaft gibt es drei Bauarten: 1. Regenerativöfen mit paralleler längsseitiger Anordnung der Regeneratoren, deren Längsachse senkrecht zur Längsachse der einzelnen Öfen läuft, und bei denen 2 Regeneratoren und 2 AbgasSammelkanäle für jede Ofenbatterie, und zwar entweder unter den Öfen oder außerhalb des Ofenmauerwerks, vorhanden sind. Die heißen Abgase gelangen unmittelbar aus den Heizkammern in die Regeneratoren, durchziehen diese von oben nach unten und gehen dann in die Sammelkanäle. 2. Regenerativöfen mit reihenartiger längsseitiger Anordnung der Regeneratoren, bei denen ebenfalls 2 Regeneratoren und 2 Sammelkanäle für jede Ofenbatterie vorhanden sind. Die von den Heizkammern der Öfen kommenden Heizgase treten zuerst in einen Sammelkanal ein und durchziehen diesen in seiner ganzen Länge und gelangen dann in den Regenerator, der demnach die Gesamtmenge der heißen Gase aufnimmt, die ihn ebenfalls in seiner ganzen Länge durchziehen. 3. Regenerativöfen mit querseitlicher Anordnung, bei denen für jeden Ofen 1 oder 2 Regeneratoren vorhanden sind, deren Achsen parallel zu denen der einzelnen Öfen liegen. Die aus der Heizkammer des Ofens austretenden Abgase gelangen in den dazugehörigen Regenerator, durchziehen ihn von oben nach unten und gelangen dann in den Sammelkanal, wo sich die Abgase aller Regeneratoren vereinigen. Die V o r t e i l e der 1. Bauart sind: Der Widerstand gegen die Gasführung ist gering, die aus den Heizkammern kommenden Gase gelangen unmittelbar in die Regeneratoren, sind daher schon abgekühlt, wenn sie in die Sammelkanäle treten. Diese bedürfen'somit nur eines geringen Querschnittes, und die Wärmeverluste durch Strahlung sind gering. Als N a c h t e i l e gelten: Die Ausfüllung der Regeneratoren ist dem Gewicht und der Oberfläche nach zu klein, um das erreichbare Höchstmaß der in den Abgasen enthaltenen Wärme aufnehmen zu können. - 2. B a u a r t : Nachteile wie bei der ersten, außerdem gelangen die aus den Heizkammern austretenden heißen Gase sofort in die Sammelkanäle; diese müssen daher große Querschnitte haben, da die noch ungekühlten Gase ein großes Volumen haben. Da diese großen Sammelkanäle allgemein an der Außenseite angeordnet werden, sind die Strahlungsverluste sehr groß. Ferner muß die große Gasmenge die Regeneratoren in ihrer ganzen Länge durchziehen; dadurch entsteht ein großer Widerstand gegen die Gasbewegung, weshalb Ventilatoren oder große Schornsteine notwendig sind. Schließlich kann Luft aus den Lufterhitzern infolge des großen Widerstandes in den Regeneratoren in diese eindringen. Die 3. Bauart erlaubt, dem Regenerator eine dem Gewicht und der Oberfläche nach genügende Ausfüllung an feuerfesten Steinen unmittelbar unter den Öfen zu geben. Infolgedessen wird fast das überhaupt erreichbare Höchstmaß der in den Abgasen enthaltenen Wärme aufgenommen. Ferner lassen sich leicht ein oder mehrere Öfen mit den zugehörigen Regeneratoren von den anderen Öfen absperren, was bei den Öfen mit längsseitigen Regeneratoren ausgeschlossen ist. Im allgemeinen ist über die einzelnen Bauarten, die zum Teil weiter unten beschrieben werden sollen, folgendes zu sagen: Die Firma S e m e t - S o l v a y baut einen Ofen, der mit wagerechten Zügen arbeitet, eine bequeme Beobachtung ermöglicht und durch eine geteilte Wand einen standfesten Bau gewährleistet, beim Ausbessern der Wände kein Abstützen des Ofengewölbes und kein Stillegen des Nachbarofens erfordert, da eben durch die Wand jeder Ofen für sich geheizt ist und nicht, wie bei anderen Bauarten, zwei Öfen durch eine Heizkammer. Die Bauart, bei der jeder Ofen seinen eigenen Regenerator hat, eignet sich besonders zum Verkoken der Kohlen, die hohe Verkokungstemperaturen erfordern und viel Gasüberschuß haben. Die Heizung verläuft abwechselnd von oben nach unten und von unten nach oben. Heinrich K o p p e r s baut für jede Kammer einen eigenen Regenerator und heizt wechselweise immer eine Ofenhälfte. Luftkanäle und Gasdüsen sind von oben leicht erreichbar, bequem zu reinigen und letztere leicht auszuwechseln. Jeder Heizzug kann durch Schieber genau eingestellt werden. Während bei Koppers jede Ofenhälfte geheizt wird, ist bei Dr. C. O t t o & Co. der Ofen vierteilig ausgebildet; das erste und dritte Viertel werden unmittelbar geheizt, während im zweiten und vierten

d e G r a h I, Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe.

mmmzm . . v i .1.1)1

Un te rbrenner-Regenerati vofc

Tafel

Vili

(Seite 125).

Längsschnitt durch eine Heizwand.

Querschnitte

AB

CD

Längsschnitt durch eine Ofenkammer.

rativofen von Dr. C. O t t o & Co.

Druck und Verlag von R . Oldenbourg, München und B e r l i n .

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

125

die Rauchgase zum Regenerator geleitet werden. Die Regeneratoren sind gemeinschaftlich für alle Öfen an beiden Seiten untergebracht. Bei F. J. C o l l i n wird jede Ofenhälfte abwechselnd von oben und von unten geheizt. Bemerkenswert ist hier die verstärkte Kopfheizung zur Vermeidung ungaren Kokses an dieser Stelle, der durch Strahlungsverluste der Türen entsteht. Ferner ist hier eigentümlich, daß die Verbrennungsgase durch Kanäle in den feuerfesten Steinen geleitet werden. Evence C o p p e e hat die Heizwand in fünf bis'sechs Gruppen von Heizzügen, von denen jede eine Verbrennungskammer für sich bildet, eingeteilt in der Annahme, daß durch die unmittelbare Heizung der anderen Ofenhälfte zu große Temperaturunterschiede entstehen. Carl S t i l l hat bei seinen Öfen die Anordnung getroffen, daß das Gas durch doppelte Düsen in die senkrechten Züge kommt. Die unteren sind doppelt so groß als die oberen und 100 mm davon entfernt. Dadurch soll eine Verbrennung im unteren Teil erzielt und eine Überhitzung des oberen Teils vermieden werden. Im folgenden sollen die hauptsächlichsten Bauarten der neuzeitlichen Koksöfen kurz dargestellt werden. Unserer Aufgabe entsprechend wird es sich dabei nicht um eine lückenlose Darstellung^des Baues und Betriebes der Öfen handeln, sondern wir werden festzustellen haben, mit welchen Mitteln unsere Kokereiöfen, um die zu verkohlenden Kohlen am besten auszunutzen, dem leitenden Grundsatz gerecht werden: G r ö ß t m ö g l i c h e r G a s ü b e r s c h u ß b e i g e r i n g s t e m W ä r m e a u f w a n d . Die nachstehend näher gekennzeichneten neueren Ofenbauarten, nämlich Abhitze- und Regenerativöfen unterscheiden sich grundsätzlich darin voneinander, daß die ersteren mittelbar eine Kraftquelle bilden (durch die Beheizung der dahintergeschalteten Dampfkessel mittels der Abgase), während die Regeneratoröfen Gase liefern, die unmittelbar zum Betrieb von Gasmaschinen und für and'ere Zwecke dienen können. Da die aus den Heizwänden der Öfen tretenden Abgase der Abhitzeöfen nicht zum Vorwärmen der Verbrennungsluft benutzt werden, ist der Verbrauch an Heizgas bei ihnen stärker als bei den Regeneratoröfen, die von diesem gassparenden Hilfsmittel" in weitgehendem Maße Gebrauch machen. Bei den Regenerativöfen steht etwa die 3fache Menge an Überschußgas gegenüber jener von Abhitzeöfen zur Verfügung. Bei letzteren verbleiben somit keine nennenswerten .Gasmengen zur Abgabe an Städte, Gemeinden und an Hüttenwerke. Koksöfen von Dr. C. Otto & Co., Dahlhausen. U n t e r b r e n n e r - R e g e n e r a t i v o f e n , Tafel VIII. Die Öfen haben im allgemeinen Kammern von 10,55 m Länge zwischen den Türen, 2600 mm Höhe bis zum Scheitel und von 500 mm mittlerer Breite. Die Entfernung von Mitte zu Mitte Ofen beträgt 1050 mm. Eine Anzahl solcher Kammern bilden eine Batterie, die als ein einheitliches Ganzes betrachtet wird. Die einzelne Ofenkammer a wird durch Öffnungen b in der Ofendecke gefüllt. Während früher zum Einfüllen Trichterwagen,„die von Hand geschoben wurden, dienten, verwendet man heute einen elektrisch angetriebenen Füllwagen c, der eine ganze Ofenfüllung auf einmal aufzunehmen vermag und die Ofenkammer in wenigen Minuten füllt. Die Einebnung der Kohlen im Ofen besorgt eine auf der Koksausdrückmaschine d angebrachte und von ihrem Antriebsmotor bewegte Planiervorrichtung e. Die sog. Füllgase, die dadurch entstehen, daß während des Füllens und Planierens einer Ofenkammer die Verbindung der Kammer mit der Vorlage abgeschnitten ist, und die lange Zeit eine lästige Plage für die nähere und weitere Umgebung einer Kokerei bildeten, werden jetzt durch eine über die ganze Länge der Batterie verlaufende Leitung /, an die jede Ofenkammer angeschlossen werden kann, zum Kamin abgeführt. Nach dem Einfüllen und Glattstreichen der Kohlen werden sämtliche Öffnungen der Kammer verschlossen und, damit keine Außenluft zu der kokenden Kohle tritt, sorgfältig mit Lehm verschmiert. Die während des Verkokungsvorganges entstehenden Destillationsgase gehen durch das Steigrohr g aus der Ofenkammer und sammeln sich mit den Gasen der anderen Kammern in der Vorlage h, aus der sie zur Kondensationsanlage gelangen, wo sie von den Nebenerzeugnissen befreit werden. Der zur Ofenheizung benutzte Teil der gereinigten und gekühlten Gase wird wieder zur Batterie zurückgeleitet, unter die einzelnen Öfen verteilt und hier verbrannt. Um die Hitze möglichst gleichmäßig in jeder Heizwand i zu verteilen, zweigt man aus der unter ihr in der Längsrichtung des Ofens verlaufenden Gasleitung k (d. h. 9 für jede Ofenhälfte) Düsenrohre l nach den Verbrennungsstellen m ab. Beim Heizen verfährt man so, daß z. B. in einem Heizabschnitt die Heizgase in der vorderen Heizwandhälfte hochgeschickt werden und in der hintern wieder herabfallen. In dem eine halbe Stunde darauf folgenden nächsten Zeitabschnitte, der durch das Umstellen des Gas- und des Luftventils eingeleitet wird, steigen die Gase in der hintern Heizwandhälfte hoch und fallen in der vordem wieder herunter. Der Weg, den das Gas dabei nimmt, ist nachstehend näher erläutert. Beim Austritt aus den Düsen verbrennt das Gas mit der ihm seitlich zugeführten Verbrennungsluft. Die heißen Verbrennungsgase steigen in den beiden über jeder Brennstelle gelegenen Heizzügen n hoch, geben

126

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

einen Teil ihrer Wärme an die Wand o ab und sammeln sich mit den Gasen der anderen Verbrennungsstellen der betreffenden Ofenhälfte im oberen wagerechten Kanal p. Aus diesem fallen sie durch die Wandzüge der andern — also der auf Abhitze stehenden — Wandhälfte abwärts, geben dabei nochmals einen Teil ihrer Wärme an die Wand ab, gelangen durch die Übertrittöffnungen q in den Sphlkanal r dieser Ofenhälfte und aus diesem durch dessen Verlängerung, den Fuchs s, in den längs dieser Batterieseite verlaufenden Regenerator f. In diesem Regenerator, der so mit Gittersteinen ausgesetzt ist, daß dem etwa 900° heißen Abhitzestrom eine möglichst große, ihrer fühlbaren Wärme entsprechende Berührungsfläche geboten wird, gibt der Strom die dem Temperaturgefälle von 900° auf ungefähr 300° entsprechende Wärmemenge an das Gitterwerk ab, verläßt den Regenerator mit der letztgenannten Temperatur von 300° und gelangt durch den Rauchkanal u zum Kamin, wo er noch mit einer so hohen Temperatur anlangt, daß der natürliche Zug, der zur Fortbewegung der Verbrennungsluft durch die Öfen usw. erforderlich ist, jederzeit gesichert ist. Die Verbrennungsluft wird durch verschiedene Öffnungen u aus den begehbaren Gängen w unter den Öfen angesaugt, durchstreicht den Regenerator der andern Seite, in dem während des vorhergehenden Zeitabschnittes die Wärme der Abgase aufgespeichert wurde, erhitzt sich dort auf ungefähr die Temperatur, mit der die Abhitze vorher eingetreten ist, also 900°, und gelangt durch die zugehörigen Füchse und Sohlkanäle zu den einzelnen Wandflächen, wo die Luft, auf die einzelnen Luftzutrittsöffnungen verteilt, den einzelnen Gasdüsen, wie oben erwähnt, zugeführt wird. So wird ein großer Teil der Abhitze wiedergewonnen und kommt durch eine entsprechende Gasersparnis dem Betrieb zugute. Der Zug und der Zutritt der Verbfennungsluft werden für die ganze Batterie durch den Kaminschieber dicht vor dem Kamin und für jede einzelne Heizwand durch den in jedem Fuchs zwischen Regenerator und Rauchkanal und im Lufteintritt befindlichen, von den begehbaren Gängen aus bedienbaren Schieber x geregelt. In gleichmäßigen Zwischenräumen, meist jede halbe Stunde, wird die Verbrennungsluft durch Wechselschieber und das Heizgas durch Dreiweghähne y von der einen auf die andere Heizwand umgestellt, so daß also jede Ofenhälfte abwechselnd eine halbe Stunde unmittelbar durch die Flamme und die andere halbe Stunde durch die Abhitze beheizt wird. Entsprechend wechseln die Regeneratoren mit Luft und Abhitze. Je nach der Höhe der Verkokungstemperatur und der Beschaffenheit der Kohle wechselt die Dauer der Garungszeit. Im Durchschnitt kann man heute bei einer normalen Ruhrkohle, einem Ofen obiger Abmessungen und bei einer mittelstarken Beheizung, d. h. bei einer Temperatur im oberen wagerechten Kanal von 950° mit einer Garungszeit von 29 bis 30 Std. rechnen. Nach dieser Zeit ist der fertige Koks aus den Ofenkammern zu entfernen. Das geschieht vermittels der Koksausdrückmaschine d, deren Ausdrückstange z meist durch einen 40 bis 60 PS starken Elektromotor oder durch Dampf aus einem Stochkessel oder feuerungslosen Kessel bewegt wird. Der Koks gleitet, aus de i Kammer gedrückt, am andern Kammerende auf den Koksplatz, der entweder gerade oder schräg ist. Der gerade Koksplatz wird meist dort benutzt, wo der Koks unmittelbar in Eisenbahnwagen verladen werden soll, also auf Zechen; der schräge Koksplatz dort, wo man den Koks in kleine Begichtungswagen, Seilbahnen oder Beschickkübel für Hochöfen laden will. Das Neueste ist hier eine fahrbare Koks-, Lösch-, Sieb- und Verladebühne. Bei Verwendung dieser Einrichtung fällt der Koksplatz fort, die Verladebühne wird vor jeden zu drückenden Ofen gefahren und nimmt den Koks, wie er aus der Kammer heraustritt, unmittelbar auf. Der heiße Koks kann während des Fortfahrens der Bühne fertig abgelöscht werden, und selbsttätig sondern sich Kleinkoks und Asche vom grobkörnigen Schmelzkoks ab. Am Ende der Batterie wird er an einer zu diesem Zweck besonders geeigneten Stejle abgelassen. Zum Löschen des Kokses benutzt man Über den Koksplatz verteilte Kokslöschventile mit Schlauch, drehbare Kokslöschkrane mit daran hängendem Schlauch oder hochliegende Wasserleitungen mit fahrbarem Schlauchwagen sowie Löschhauben zur gleichmäßigen Berieselung des ganzen Kokskuchens. Die Ofentüren werden durch Wagen, die auf der Batterie entlang fahren, entweder mit der Hand, durch einen Elektromotor oder durch eine örtliche Hebevorrichtung am Ende der Batterie herausgehoben und wieder eingesetzt. Vielfach hat man jetzt für die Maschinenseite die Türhebevorrichtung auf der Koksausdrückmaschine angebracht und benutzt zu ihrem Antrieb die Motoren der Maschine. U n t e r b r e n n e r - A b h i t z e o f e n v o n Dr. C. O t t o 4 Co., Abb. 30. Der Ofen hat dieselben Abmessungen und wesentlichen Einrichtungen wie der Regenerativofen, nur wird bei ihm die Abhitze nicht zur Erwärmung der Verbrennungsluft, sondern abseits der Batterie zur Heizung von Dampfkesseln benutzt, wie oben bereits erwähnt. Aus der unter jedem Ofen entlanglaufenden Gasleitung kommend, wird das Gas in den Mischdüsen a mit der erforderlichen Verbrennungsluft gemischt und unter den einzelnen Heizzügen verbrannt, und zwar, da bei diesem Ofen der Heizstrom nicht umgestellt wird, auf die ganze Ofenlänge mit Ausnahme der beiden Endzüge b, durch die die heißen Verbrennungsgase in den Abhitzekanal c gelangen. Die aus der Düse hochsteigende Flamme gibt ihre Wärme teilweise zur Verkokung ab, die Gase sammeln sich dann im oberen wagerechten Kanal und fällen durch die beiden Endzüge und den Fuchs in den Abhitzekanal. In diesem Kanal sammeln sich die heißen Abgase der ganzen Batterie und gehen zur Kesselanlage.

d e G t a l i l , W i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g der

Brennstoffe.

¡

, Gleis der Koks = ausstofsmaschine

Längsschnitt durch cinc Ofenkaninicr.

ffoft/en/agerp/arz

Regencrativofcn-Anlagc von Hcinrich

Koppers ai

Tafel IX (Seite 127).

Erläuterung zum Lageplan. 1 bis 8 Koksofenbatterien Ic Lagerraum f ü r schwefel a Entladestelle f ü r Eisenbahnsaures Ammoniak wagen l Kühlcrraum b Kohlenaufbereitung m Saugmaschinenraum c Kohlenniischgebäude n Sättigerraum d Kohlenturm o Teerbehälter e Dampfkesselhaus p Gasbehälter q Überschuß-Gasbehälter t Kokslöschan läge r Wasserturm g Kokssieberei Ii Magazin $ Bureau i Werkstatt

Längsschni ü durch eine Heizwand.

ipers auf dem Werk der Indiana Steel Co. in Gary. Druck und Verla« von I i . Oklciitjomi;, München im;! Ucrlin,

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

127

Die Öffnungen d zwischen den einzelnen Düsen stellen eine Verbindung zwischen der Wand und den Sohlkanälen e dar und dienen lediglich zum Durchlaß der Verbrennungsgase beim Anheizen oder beim Flammofenbetrieb einer Batterie. Die Gase treten in solchen Fällen durch Öffnungen / aus dem oberen Teil der Ofenkammer in die Wand, verteilen sich im oberen wagerechten Kanal auf die einzelnen Züge und gelangen durch

die vorhin genannten Öffnungen d in die beiden Sohlkanäle und von dort zum Fuchs und weiter in den Abhitzekanal. Beim normalen Betriebe sind die Sohlkanäle durch Schieber g gegen den Fuchs hin abgeschlossen und dienen dann lediglich als Isolierräume. Koksofen von Heinrich Koppers, Essen (Ruhr). R e g e n e r a t i v o f e n , Tafel IX. Als durchaus neuzeitliche Anlage kann die der Indiana-Steel-Company in Gary gelten 1 ). Diese Anlage weist auch in der Gesamtanordnung, Rohstoffbeförderung, Abfuhr des fertigen Gutes und ihrer gesamten maschinellen Ausrüstung sehr bedeutsame Züge auf, und wenn auch Groeck meint, daß die Anlage nicht in allen Teilen für deutsche Verhältnisse als vorbildlich zu bezeichnen sei, so dürften doch die von ihm hervorgehobenen besonderen amerikanischen Verhältnisse, nämlich das starke Bestreben zur Zusammenfassung von Betrieben zu großen Einheiten, die besondere » Arbeiterverhältnisse, die auf äußerste Ausnutzung maschineller Einrichtungen drängen, auch bei uns immer mehr ins Gewicht fallen. Die Kokerei in Gary ist in etwa 1600 m Entfernung östlich von den dortigen Hochöfen auf einem 1100 m langen und 335 m breiten Platze erbaut. In der Mitte stehen die Koksöfen in zwei parallelen Reihen. Nördlich davon befindet sich die Anlage für die Gewinnung von Nebenerzeugnissen südlich die Kohlenanfuhr und Aufbereitung und der Kohlenlagerplatz. Die Kohlen kommen in Eisenbahnwagen an, die von dem südlichsten der 6 Zufahrtsgleise auf den Lagerplatz entleert werden. Zwei 72,6 m lange Verladebrücken verteilen die Kohlen mit Greifern von 7 , 5 1 Fassung auf den Platz und laden sie zum Verbrauch auch wieder in 5 0 1 Wagen, die zu diesem Zwecke auf den Gleisen nördlich vom Lagerplatz aufgestellt werden. Sollen die Eisenbahnwagen sich unmittelbar in den Betrieb entladen, so fahren sie zu zwölf, in vier Gruppen angeordneten Behältern, deren jeder etwa den Inhalt eines Eisenbahnwaggons aufnimmt, so daß gleichzeitig zwölf Wagen entleert werden können. Die Behälter sind mit Schüttelvorriphtungen versehen, die die Kohlen auf 915 mm breite Förderbänder veVteilen. Von jeder der vier Behältergruppen geht ein solches Band zur Kohlenaufbereitung. Das Aufbereitungsgebäude enthält vier, je durch einen 75 PS-Motor angetriebene Kohlenbrecher, für je 350 t/Std. Ihnen gegenüber stehen an der südlichen Wand acht Kohlenmühlen. Die vier von der Entladestelle kommenden Förderbänder entladen je in einen Brecher der Bauart Bradford, vier andere Bänder bringen, das gebrochene Gut von den Brechern zu den Kohlenkammern. In den Brechern werden die Kohlen von Steinen, Eisenteilen usw. befreit und .verlassen diese als höchstens 40 mm große Stücke, während die ausgeschiedenen Beimengungen durch ein Leseband abgeführt werden. Die acht Kohlenmühlen leisten stündlich je 250 t und verarbeiten das Gut so weit, daß 80 bis 8 5 % durch ein Sieb von 3 mm Maschenweite gehen. Die gemahlenen Kohlen werden auf zwei überdachten Bändern zu dem Mischhaus geschafft, das den Mittelpunkt der ganzen Koksofenanlage bildet. Die vier Vorratbehälter des Gebäudes fassen zusammen 1700 t Kohlenklein. Die Kohlenentlade-Anlagen, das Brecherhaus und die Mischanlage verständigen sich durch Pfeifensignale, wenn eine neue Kohlensorte in Umlauf gebracht wird. Vom Mischgebäude gehen zwei Förderbänder für je 500 t/Std. in entgegengesetzten Richtungen zu vier Kohlentürmen, die gleichmäßig auf die Ofenbafterien verteilt sind. Sie füllen die Kohlentürme in 10 Std. *) Vgl. den Aufsatz von Dipl.-Ing. H. G r o e c k in Z. d. V. d. I. 1913, S. 214.

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Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

und laufen nur tagsüber, da die Füllung der Türme auch für die Nacht ausreicht. Um ihren Inhalt in die Koksöfen zu befördern, benutzt man elektrische Füllwagen. Der Inhalt der Wagen wird auf einer Gleiswage gewogen. Da jede Batterie aus 70 Öfen besteht, so sind im ganzen 8 • 70 = 560 Öfen vorhanden. Die Öfen selbst sind auf Tafel I X dargestellt. Die Verbrennungsluft für die Heizung wird den Gängen vor a und hinter den Öfen entnommen und tritt durch den Einlaß b in den Regenerator ein, worin eine Temperatur von rd. 1200° herrscht. Die hocherhitzte Luft geht darauf durch c in die senkrechten Heizkanäle, das Heizgas strömt durch das Rohr d, das an beiden Seiten der Ofengruppe entlang geführt ist, zu und wird •durch die Zweigrohre e und die Düsen / in die Verteilkanäle g geleitet, die sich unmittelbar unter den Ofenwänden befinden. Von hier gelangt es durch die Öffnungen h in die senkrechten Heizkanäle i, mischt sich mit der Luft und verbrennt. Die Abgase strömen hoch, gehen durch die wagerechten Kanäle k über die Kammern hinweg zu den senkrechten Zügen der andern Ofenwände, fallen darin Herunter und gehen durch die Öffnung c in den Regenerator, um schließlich in den Abzugskanal l und durch den Schornstein ins Freie zu entweichen. Die Austrittsöffnung m der Heizkanäle i kann durch steinerne Schieber ti verändert werden, ebenso wird der Zutritt der Luft und dadurch die Verbrennung durch Abschlußvorrichtungen an den Regeneratoren geregelt. Diese Schieber werden durch die Kanäle o und p beobachtet; letztere dienen auch dazu, die Gasdüsen h und überhaupt die Heizkanäle selbst zu überwachen. Die Gasdüsen sind von verschiedener Größe, die von ihrer Lage im Gasstrom abhängt, und werden, falls bei der Beobachtung eine ungleichmäßige Beheizung der Ofenwände festgestellt wird, innerhalb 5 Min. mittels Stange ausgewechselt. Da jede Wand etwa 30 Heizkanäle enthält, kann die Hitze sehr genau geregelt werden. Der Inhalt eines Ofens beträgt 1 2 % t. Die Kammer ist 11280 mm lang, etwa 3000 mm hoch und bei einer Verbreiterung des Querschnittes von hinten nach vorn um 100 mm in der Mitte 483 mm breit. Die Öfen sind demnach groß, bilden jedoch noch nicht die obere Grenze, da Heinrich Koppers neuerdings sogar Öfen für 1 3 , 6 t im Bau hat. Die Garungszeit war ursprünglich auf rd. 20 Std. beimessen; doch werden die Öfen jetzt mit der sehr kurzen Zeit von 16 Std. betrieben. Von den 560 Öfen werden täglich 101601 Kohlen verarbeitet und 8130 t Koks hergestellt. Die Beschickung der Koksöfen besteht aus 8 0 % Pocahontaskohle, die etwa 16 bis 1 8 % flüchtige Bestandteile hat, und einer bituminösen Kohle mit rd. 3 0 % flüchtiger Bestandteile. Die Mischung enthält 2 bis 3 % Wasser. Ausgebracht werden, bezogen auf die Trockenkohle, 82 bis 8 3 % . Die Durchsatzleistung des einzelnen Ofens bei der Garungsdauer beträgt rd. 18,25 t täglich und ist sehr hoch, nämlich bis dreimal so groß wie gewöhnlich in Deutschland. Der Grund hierfür liegt in der Beschaffenheit unserer tonhaltigen, feuerfesten Steine, die die für solche Betriebe erforderlichen hohen Temperaturen nicht vertragen. Das Koksofengas wird in einer 1829 mm weiten Leitung gesammelt. Den Teer entfernt man daraus durch eine mechanische Kratzvorrichtung, die von zwei Winden an den Enden der Batterie durch ein Seil gezogen wird. Um die gewaltigen Leistungen der Koksofenanlagen sicher bewältigen zu können, mußte man maschinelle Hilfsmittel in weitem Maße heranziehen und sie zum Teil besonders ausbauen. Die elektrisch betriebenen Wagen zum Füllen der Öfen und die Umsteuervorrichtungen wurden bereits erwähnt. Auch die Türen der Öfen werden mit Hilfe des elektrischen Stromes ausgefahren. Auf der Maschinenseite wird die Tür durch eine auf der Koksausstoßmaschine laufende Katze ausgehoben. Die Ausstoß- und Planiermaschinen sind, abweichend vom Üblichen, getrennt worden und arbeiten jede für sich, wodurch viel Zeit gewonnen worden sein soll. Nur auf diese Weise konnte man den Anforderungen des lebhaften Betriebes gerecht werden. In jeder der beiden als Betriebseinheiten geltenden Reihen von 280 Öfen wird pünktlich alle 3 Min. ein Ofen gedrückt und frisch beschickt. Der aus der Kammer tretende glühende Kokskuchen fällt unmittelbar in einen Löschwagen, der von einer Drehstromlokomotive mit Antrieb durch zwei 50 PS-Motoren auf einem dicht an dem Ofen entlang laufenden Gleise herangefahren wird. Jede Ofenbatterie wird von einem solchen Wagen bedient. Sowie der Koks ganz aufgenommen ist, fährt der Wagen rasch unter den nächsten der 4 Löschtürme an den Enden der Ofenreihen. Das von diesen herabrieselnde Wasser löscht in einer Minute den Koks völlig ab, wird in einem darunter befindlichen Becken aufgefangen und durch einen Kanal fortgeleitet. Darauf fährt der Wagen zu der neben jedem Löschturm befindlichen Kökssieberei und entleert dort seinen Inhalt in 2 Behälter. Dort wird der Koks durch eine Anzahl von Sieben in 3 Sorten: Staubkoks, Feinkoks und Hochofenkoks geschieden, die getrennt in unterstehende Wagen fallen. Der Hochofenkoks macht hierbei etwa 9 3 % der gesamten Menge aus. A b h i t z e o f e n v o n H e i n r i c h K o p p e r s , Abb. 31. Zu jedem Ofen führt ein Gasrohr a. Jeder Heizzug c hat seinen Brenner b, der keiner Wartung und Reinigung bedarf, sofern das Gas nicht größere Teermengen enthält. Die Gasdüsen b sind durch die verschließbaren Öffnungen g von oben zugänglich und herausnehmbar wie beim Regenerativofen. Sollte eine Düse festbrennen, so ist sie leicht auswechselbar, wenn man sie dadurch abkühlt, daß man das Gas des betreffenden Heizzuges etwa 5 Min. abstellt. Wie die Regenerativöfen von Koppers haben auch die Abhitzeöfen oberhalb eines jeden Heizzuges einen Schieber h zur Regelung und Einstellung der Heizung, die durch die Öffnungen g bedient wird. Koppers rechnet bei seinen Abhitzeöfen je nach der Art des Brennstoffes bis zu 100 cbm Überschußgas auf 1 t Kohlen und führt die Öfen, falls ein besonderer Wert auf Überschußgas gelegt wird, mit Luftvorwärmung aus. Bei dieser Bauart wird auf die Sohlenheizung ganz verzichtet. Das bezweckt, daß der Koks von der Sohle bis oben hinauf gleichmäßig großstückig bleibt. Nach den Angaben von Koppers bewirkt die

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

129

Fortlassung der Sohlenheizung ferner, daß die Fundamente der Öfen nicht sinken können, da der Bodengrund nicht ausgetrocknet wird. Auch steigt die T e m p e r a t u r in dem Kanal vor dem Ofen unter dem Koksplatz kaum höher als die Außentemperatur. Koppers hat sich erfolgreich damit beschäftigt, ältere Koksöfen, sog. Flammöfen, umzubauen, d. h. er hat auf ihren Fundamenten unter Benutzung des vorhandenen Abhitzekanals Nebenproduktenöfen errichtet,

die natürlich nur als Abhitzeöfen eingerichtet werden konnten. Auf diese Weise sind die Anlagen verschiedener rheinisch-westfälischer Zechen neu hergerichtet worden. Koksöfen von Evence Coppee. A b h i t z e o f e n , Abb. 32. Die Batterie ist in eine vordere und eine hintere Abteilung geteilt, deren jede ihre Gaszuleitungen a und ax und ihre besonderen Heizzüge hat. Die beiden Sammelkanäle b und by f ü r die Abgase vorn und hinten vereinigen sich am Ende der Batterie zu einem einzigen Kanal c, der die Gase zu den Dampfkesseln f ü h r t . Jede vordere oder hintere Hälfte der Heizkammer enthält 15 senkrechte Kanäle. Die ersten 13 stellen die vollständige Verbrennung des von unten durch einen Verteilungskanal eingeleiteten Gases sicher. Vor der Einf ü h r u n g in den Ofen wird ein Teil der Verbrennungsluft mit dem Gas gemischt, während der andere Teil zum F u ß eines jeden Kanals durch Kanäle geführt wird, in denen sich die Luft erhitzt. Der 14. und 15. Kanal dient dazu, die verbrannten Gase in Sohlkanäle zu bringen, von wo sie nach dem Sammelkanal abgezogen werden. Die Dampferzeugung beim Ofen schwankt zwischen 7500 bis 1000 kg/t verbrauchter Kohle, was ungefähr 5 bis 7 P S / t verkokter Kohle während 24 Std. entspricht. R e g e n e r a t i v o f e n , Abb. 33. Durch die Regeneratoren wird ein Überschuß an Gas von 40 bis 6 0 % gewonnen. In den Grundmauern der Batterie befinden sich zwei Längskanäle, von denen jeder an einen Regenerator angeschlossen ist und diesen abwechselnd mit dem Schornstein oder mit dem Ventilator, der die Luftzuführung besorgt, verbindet. Jeder Kanal steht mit der Hälfte der Sohlkanäle in Verbindung, z. B. so, daß die Kanäle der Ofenkammern 1, 3, 5 usw. mit dem v o r d e m Sammelkanal, die der 2., 4., 6. Kammern usw. mit dem hintern Sammelkanal verbunden sind. Die Heizkammer h a t dreißig senkrechte Züge, die in fünf Gruppen von je sechs Zügen get r e n n t sind. Eine Zeitlang empfangen die drei ersten Züge jeder Gruppe aus den Sohlkanälen Frischgas und Verbrennungsluft, während die drei andern Züge die verbrannten Gase abführen. Nach einer bestimmten Zeit wird dann in der üblichen Weise umgeschaltet. Wesentlich bei dem Coppeeschen Ofen ist die Anordnung der Regeneratoren, durch die die gesamten Gase der Länge nach hindurchströmen. Die Verbrennungsluft wird so auf alle Öfen einer Batterie mit einer gleichmäßigen Temperatur verteilt, was die Gleichmäßigkeit der Hitze gewährleisten soll. Ein anderes Kennzeichen des Ofens ist, daß man nicht in der Mitte des Ofens umsteuert, wie bei den anderen Bauarten, sondern an anderer Stelle, wodurch man eine bessere Verteilung der Hitze, hieraus folgend eine Ersparnis an Gas, eine gleichmäßigere Gasbeschaffenheit und eine größere Kokserzeugung erreichen will. Die Regenerativöfen verkoken 6,5 bis 7,5 t Kohle in 24 Std. und liefern 5,8 t Koks täglich. Da die Öfen mit hohen Temperaturen arbeiten, eignen sie sich besonders f ü r die Verkokung von Magerkohlen. de Orahl,

W i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g der B r e n n s t o f f e .

9

130

Abb. 32.

Zweites Kapitel.

Abhitzeofen von Evence Coppee.

U m w a n d l u n g s - und

Veredehingsverfahren.

Abb. 33.

Regenerativofen von Evence Coppee.

Koksöfen von F. J . Collin, Dortmund. R e g e n e r a t i v o f e n , Abb. 34. Das Gas gelangt durch zwei Leitungen nach dem Ofen und wird durch die Gasröhren b und von den beiden Ofenseiten gleichzeitig einmal in die unteren Gasverteilungsräume c, das andere Mal in die oberen'Verteilungsräume q gedrückt. Die Verbrennungsluft kommt das eine Mal aus dem Regenerator d durch Füchse e ¿ind in die 'Ofensohlkanäle /, von denen aus in jeden Wandkanal g eine Verbindung h führt, das andere Mal aus dem Regenerator

VI.

Kokerei u n d

131

Qasanstaltsbetrieb.

d1 in die Ofensohlkanäle flt von denen aus in j e d e m zweiten Binder ein V e r b i n d u n g s k a n a l i vorgesehen ist, der in dem oberen Teile der W a n d in die R ä u m e k a u s m ü n d e t , wo die L u f t d a n n mit dem von oben eing e f ü h r t e n Gas z u s a m m e n t r i f f t . Bei a u f w ä r t s g e h e n d e r Heizung steigen die d u r c h die Z u s a m m e n f ü h r u n g von Gas d u r c h die Düsen l u n d L u f t d u r c h die Ö f f n u n g e n m erzeugten F l a m m e n in allen W a n d k a n ä l e n g zugleich hoch bis in die R ä u m e k, worauf s o d a n n das so v e r b r a n n t e Gas d u r c h die in den Bindern a u s g e s p a r t e n K a n ä l c h e n i zu den Sohlkanälen und dem R e g e n e r a t o r dl a b g e f ü h r t w i r d . N a c h d e m Wechseln der Z u g r i c h t u n g b r e n n t die H e i z f l a m m e u m g e k e h r t von oben n a c h u n t e n ; s t e t s aber f i n d e t die eigentliche E n t z ü n d u n g und V e r b r e n n u n g der Gase

A b b . 34.

R e g e n e r a t i v o f e n v o n F . J . Collin.

gleichzeitig in allen H e i z k a n ä l e n g s t a t t . Es gibt also keine H e i z k a n ä l e , die wie bei a n d e r e n B a u a r t e n zeitweise n u r d u r c h die A b h i t z e und d a d u r c h n u r u n v o l l k o m m e n geheizt w e r d e n . T e m p e r a t u r s c h w a n k u n g e n in der O f e n w a n d sind d a d u r c h möglichst v e r m i e d e n , so d a ß die W ä n d e a u c h f e s t g e f u g t u n d d i c h t bleiben. Die obere G a s e i n f ü h r u n g h a t neben der guten Heizung der W a n d noch den Vorzug, d a ß das kalte, d u r c h d e n Verteilungskanal q e i n g e d r ü c k t e Heizgas die n a c h oben a u s g e s t r a h l t e O f e n w ä r m e a u f n i m m t und k ü h l e n d auf di" Ofendecke und a u c h auf die o b e r h a l b der K o h l e n f ü l l u n g , "frei bleibenden R ä u m e w i r k t . Da a u ß e r d e m die V e r b r e n n u n g des v o n oben e i n g e f ü h r t e n Gases u n t e r h a l b der O b e r f l ä c h e n h ö h e der K o h l e n f ü l l u n g eingeleitet wird, kann eine nachteilige E r h i t z u n g d e r R ä u m e o b e r h a l b der K o h l e n f ü l l u n g n i c h t s t a t t f i n d e n . Zur A b f ü h r u n g und U n s c h ä d l i c h m a c h u n g der beim Beschicken u n d Drücken der Öfen e n t w e i c h e n d e n Gase d i e n t ein K a n a l in der Ofendecke, der mit dem K a m i n in V e r b i n d u n g s t e h t . Dieser K a n a l wird d u r c h die a u s g e s t r a h l t e O f e n w ä r m e d a u e r n d in Glut g e h a l t e n und läßt die aus d e m Steigrohre m i t t e l s V e r b i n d u n g s k r ü m m e r n a b g e s a u g t e n Gase u n d D ä m p f e s o f o r t v e r b r e n n e n , so d a ß Explosionen u n m ö g l i c h sind. Sobald ein Ofen g e d r ü c k t werden soll, wird seine V e r b i n d u n g m i t der Vorlage a b g e s p e r r t und der K r ü m m e r lose auf die zu v e r b i n d e n d e n Ö f f n u n g e n gesetzt, die sonst mit einem Deckel verschlossen bleiben. A b h i t z e o f e n , A b b . 35. Das Heizgas t r i t t d u r c h das Zuleitrohr u n d K a n ä l e a in die A b b . 3 5 . A b h i t z e o f e n v o n F . J . Coilin. H e i z k a n ä l e b. A m F u ß e der K a n ä l e b t r i t t die V e r b r e n n u n g s l u f t f ü r jeden W a n d k a n a l g e t r e n n t zu d e m d u r c h die kleinen Ö f f n u n g e n c e i n s t r ö m e n d e n Heizgas. D e m n a c h f i n d e t die E n t z ü n d u n g des Gases erst in H ö h e der Ofensohle s t a t t . D u r c h s ä m t l i c h e Heizkanäle b steigen d a n n die Gase h o c h , gehen d u r c h kleine Züge d, die in d e m zwischen je zwei Heizkanälen liegenden Binder a u s g e s p a r t sind, wieder a b w ä r t s und gelangen d u r c h die Öffn u n g e n e in die Ofensohlkanäle /. Von d a gehen sie d u r c h die Füchse g in den S a m m e l k a n a l z, der zu den Kesseln f ü h r t . Die V e r b r e n n u n g s l u f t wird zwecks V o r w ä r m u n g in die F u n d a m e n t g e w ö l b e eingelassen, g e h t d u r c h Schlitze f ü r jeden Ofen g e t r e n n t in den L u f t v e r t e i l u n g s k a n a l i und aus diesem d u r c h s c h r ä g ansteigende S c h ä c h t c h e n k n a c h j e d e m einzelnen W a n d k a n a l . Der L u f t v e r t e i l u n g s k a n a l i ist so geteilt, d a ß die Ofensohle vor einer schädlichen A b k ü h l u n g durch die e i n g e f ü h r t e L u f t g e s c h ü t z t bleibt. Es e n t s t e h t d u r c h diese T e i l u n g 9*

132

Zweites Kapitel. U m w a n d l u r i g s - u n d V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n .

ein kleiner, dicht u n t e r der Ofensohle sich hinziehender Isolierkanal, dessen Beheizung mittels einer Gasf l a m m e von einem G a n g aus möglich, jedoch n i c h t e r f o r d e r l i c h ist. Die v e r b r a n n t e n Gase geben, n a c h d e m sie die K a n ä l e in a u f s t e i g e n d e r R i c h t u n g geheizt h a b e n , keine f ü r die V e r k o k u n g genügende W ä r m e m e h r ab, so d a ß der V e r b r e n n u n g s v o r g a n g v e r l a n g s a m t w ü r d e , w e n n eigentliche W a n d h e i z k a n ä l e zur A b w ä r t s f ü h r u n g b e n u t z t w ü r d e n . D a h e r w e r d e n d a f ü r a u c h hier kleine, in den Bindern ausgesparte K a n ä l e b e n u t z t . Zu b e m e r k e n ist dabei, d a ß jeder zweite B i n d e r bis u n t e r die W i d e r l a g e r geht, also die W a n d d u r c h keinen oberen Ü b e r f ü h r u n g s k a n a l g e s c h w ä c h t w i r d . Z u m Anheizen der Öfen ist im m i t t l e r e n F ü l l s c h a c h t eine Ö f f n u n g v o r h a n d e n , d u r c h die die Gase des in der O f e n k a m m e r angelegten Feuers in den K a n a l l gelangen, von wo sie auf die einzelnen Heizzüge b v e r teilt w e r d e n . N a c h b e e n d e t e r A n w ä r m u n g werden die V e r b i n d u n g e n d u r c h besondere E i n s a t z s t e i n e zugesetzt u n d d e r d a r ü b e r befindliche S c h a c h t zugefüllt.

d) Koksöfen für Heizung mit fremdem Gas (Schwachgas). Seit man die Koksofengase nicht n u r zur D a m p f e r z e u g u n g v e r w a n d t e , sondern mehr und mehr auch f ü r solche Zwecke, wo ihr hoher Heizwert wesentlich besser a u s g e n u t z t wurde, z. B. in Gasmaschinen, zur Beleuchtung, zum Heizen von Martinöfen usw., lag es nahe, die Ausbeute an frei verf ü g b a r e m Gas beim Verkoken der Kohlen d a d u r c h zu steigern, d a ß m a n nicht mehr einen Teil davon zum Heizen der Öfen v e r b r a u c h t e , sondern hierzu minderwertige Gase, wie Generator- oder Hochofengase, heranzog u n d so die ganze beim Verkoken der Steinkohle erzeugte Gasmenge f ü r andere Zwecke gewann. Ingenieur E. L e c o c q 1 ) h a t Versuche d a r ü b e r angestellt, ob man mit den armen Gasen die erforderlichen T e m p e r a t u r e n erreichen k a n n , u n d zwar untersuchte er drei G a s a r t e n : Mischgas aus Koks, Mischgas aus Kohlen, und Hochofengas, die mit 2 5 % L u f t ü b e r s c h u ß v e r b r a n n t wurden. Die Verbrennungstemperaturen dieser Gase stellen sich n a c h Zahlentafel 75 wie f o l g t : Zahlentafel

75.

Verbrennungstemperaturen armer Gase. Verbrennungstemperaturen Gasart

Mischgas aus K o k s . . °C ,, „ Kohlen • ii Hochofengas . . . . • „

Gas und Luft von 50°

Gas von 50° Luft von 900»

Gas und Luft von 600»

1555 1512 1330

1925 1880 1590

1940 1908 1702

Aus den Berechnungen geht h e r v o r : 1. Werden Gas und L u f t mit 50° dem Ofen z u g e f ü h r t , so wird mit keiner der Gasarten die f ü r den Ofen erforderliche B e t r i e b s t e m p e r a t u r erzeugt. 2. Bei Hochofengas genügt die V o r w ä r m u n g der L u f t allein nicht, sondern auch das Gas m u ß vorgewärmt werden. 3. Bei Mischgasen aus Koks oder aus Kohlen genügt die E r h i t z u n g der L u f t auf 900°, um die erforderlichen T e m p e r a t u r e n im Ofen zu erreichen. J e d o c h wäre ein solcher Betrieb nicht wirtschaftlich, denn die W ä r m e der z. B. mit 1000° abgehenden v e r b r a n n t e n Gase k ö n n t e nur sehr unvollkommen durch die L u f t a u f g e n o m m e n werden, da bei armen (minderwertigen) Gasen das Volumen der v e r b r a n n t e n Gase viel größer als das der zu erhitzenden L u f t ist. D a r a u s geht hervor, d a ß ein großer Teil der W ä r m e ins Freie abgehen würde, und dieser W ä r m e v e r l u s t h e b t teilweise die Ersparnis auf, die man durch E i n f ü h r u n g der armen Gase erzielen will. Lecocq stellt 1. 2. 3. 4. geheizt wird.

d a n n nach Zahlentafel 76 die W ä r m e b i l a n z f ü r einen Ofen auf, der mit Steinkohlengas, mit Mischgas aus Koks, mit Mischgas aus Steinkohlen (Anthrazitkohlen), mit Hochofengas

!) F e u e r u n g s t e c h n i k 1914, S. 138; R e v u e de Metallurgie 1913, S. 525.

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

133

Z a h l e n t a f e l 76. I. Heizung mit Steinkohlengas. 0/ Luftüberschuß /o Temperatur der verbrannten Gase nach Verlassen des Regenerators °c Wärme in den Destillationserzeugnissen . . . WE Wärme, im Koks enthalten Wärme, ins Freie abgehend Wärmeverlust durch Strahlung >

25

15

25

15

300 180000 280000 91500 75000

300 169400 260000 79000 71600

200 180000 280000 58000 77000

200 169400 260000 52700 72900

zusammen W E

626500

580000

595000

555000

II. Heizung mit Misdigas aus Koks. Luftüberschuß /o Temperatur der verbrannten Gase nach Verlassen des Regenerators °C Wärme in den Destillationserzeugnissen . . . WE Wärme, im Koks enthalten Wärme, ins Freie abgehend Wärmeverlust durch Strahlung »J

25

15

25

15

300 180000 280000 103500 79000

300 169400 260000 91000 73100

200 180000 280000 64900 80100

200 169400 260000 57400 75200

zusammen WE

642500

593500

605000

562000

III. Heizung mit Misdigas aus Steinkohlen. Luftüberschuß /o Temperatur der verbrannten Gase nach Verlassen des Regenerators °C Wärme in den Destillationserzeugnissen . . . WE Wärme, im Koks enthalten Wärme, ins Freie abgehend Wärmeverluste durch Strahlung )t

25

15

25

15

300 180000 280000 108000 77000

300 169400 260000 93750 72850

200 180000 280000 66900 81 100

200 169400 260000 59000 76600

'zusammen W E

645000

596000

608000

565000

IV. Heizung mit Hochofengas. Luftüberschuß /o Temperatur der verbrannten Gase nach Verlassen des Regenerators °C Wärme in den Destillationserzeugnissen . . . WE Wärme, im Koks enthalten Wärme, ins Freie abgehend Wärmeverluste durch Strahlung )}

25

15

25

15

300 180000 280000 136000 84000

300 169400 260000 220500 80100

200 180000 280000 83700 86300

200 169400 260000 74500 81 100

zusammen W E

680000

630000

630000

585000

Eine Erwärmung der Luft allein k o m m t wegen des schlechten Wirkungsgrades nicht in Frage. Vergleicht man die zur Verkokung einer Tonne Koks in einem normalen Koksofen erforderliche Wärmemenge mit jener eines Koksofens, der mit armen Gasen geheizt wird, wobei nur die Luft auf 100° C vorgewärmt wird, so ist eine zusätzliche Wärmemenge erforderlich von 12% bei Heizung eines Ofens mit Mischgasen aus Koks, 13% bei Heizung mit Mischgasen aus Kohlen und 36% bei Heizung mit Hochofengas. Dagegen stellt sich die zusätzlich erforderliche Wärmemenge bei gleichzeitiger Erwärmung v o n Gas und Luft auf 2,6% bei Heizung mit Mischgasen aus Koks, auf 3% bei Heizung mit Mischgasen aus Kohlen und auf 8,5% bei Heizung mit Hochofengas. Damit sich ein Koksofen zur H e i l u n g mit solchen minderwertigen Gasen eignet, muß er in seinem Aufbau abgeändert werden. Sollen die Öfen mit Generatorgas geheizt werden, so darf das Gas wegen der zahlreichen engen Kanäle nicht unmittelbar in den Koksofen geschickt werden, sondern muß vorher v o m Staub und Wasser befreit werden. Es ist also eine unabhängige Generatorgasanlage mit Kondensatoren und Reinigern erforderlich. Der Koksofen muß vier Regeneratoranlagen haben:

134

Zweites Kapitel. U m w a n d l u n g s - und Veredelungsverfahren.

eine f ü r d a s B r e n n g a s u n d eine f ü r die L u f t , d i e b e i d e n a n d e r e n f ü r d i e v e r b r a n n t e n G a s e , die s o w o h l d e n R e g e n e r a t o r d e s G a s e s als a u c h d e n d e r L u f t e r h i t z e n m ü s s e n . F e r n e r m ü s s e n die K a n ä l e d e r Brenngase im Ofen z w e c k m ä ß i g verteilt werden. Die erforderlichen R e g e n e r a t o r o b e r f l ä c h e n u n d K a n a l q u e r s c h n i t t e f ü r d i e v e r b r a n n t e n G a s e s i n d in Z a h l e n t a f e l 77 a n g e g e b e n , w o b e i d i e A b m e s s u n g e n d e r R e g e n e r a t o r e n m i t K o k s o f e n g a s b e t r i e b als E i n h e i t a n g e n o m m e n s i n d : Zahlentafel

77.

K a n a l a b m e s s u n g e n zur H e i z u n g mit m i n d e r w e r t i g e n

Gasen.

Heizung m i t

K a n a l q u e r s c h n i t t f ü r die v e r b r a n n t e n Gase . . . Regeneratoroberfläche . .

Koksofengas

Mischgas aus Koks

Mischgas aus Kohlen

Hochofengas

100 100

115 115

118 119

151 154

A u s d i e s e n Z a h l e n g e h t h e r v o r , d a ß z. B . bei H o c h o f e n g a s K a n a l q u e r s c h n i t t e u n d R e g e n e r a t o r o b e r f l ä c h e u m m e h r als 5 0 % g r ö ß e r als b e i m g e w ö h n l i c h e n K o k s o f e n s e i n m ü s s e n . V o n d e n n a m h a f t e n K o k s o f e n b a u - F i r m e n b a u e n f a s t alle d i e n e u e n Ö f e n f ü r H e i z u n g m i t S c h w a c h g a s , u n d z w a r so, d a ß die Ö f e n w a h l w e i s e m i t d i e s e m G a s ( G e n e r a t o r - , H o c h o f e n g a s u s w . ) o d e r wie b i s h e r m i t K o k s o f e n g a s betrieben w e r d e n k ö n n e n . W e i t e r u n t e n geben wir eine A u s w a h l der B a u a r t e n . Die e r f o r d e r l i c h e n z a h l r e i c h e n A b ä n d e r u n g e n d e r Ö f e n m a c h e n es e r k l ä r l i c h , w e s h a l b m a n e r s t s p ä t d a r a n g e g a n g e n i s t , d i e m i n d e r w e r t i g e n G a s e z u r K o k s o f e n h e i z u n g zu v e r w e n d e n . Bei B e h e i z u n g v o n K o k s ö f e n m i t a r m e n G a s e n z e i g t s i c h , d a ß i n f o l g e d e r g e r i n g e r e n S t ä r k e d e r V e r b r e n n u n g die O f e n t e m p e r a t u r e n g l e i c h m ä ß i g e r s i n d u n d d i e R e g e l u n g d e r G a s - u n d L u f t z u f u h r n i c h t so s c h w i e r i g i s t wie bei K o k s o f e n g a s . In d e r n e u e s t e n Z e i t g e w a l t i g e r W e r t s t e i g e r u n g a l l e r B r e n n s t o f f e i s t es v o l k s w i r t s c h a f t l i c h v o n B e d e u t u n g , n i c h t allein d i e B r e n n s t o f f e r e s t l o s a u s z u n u t z e n , s o n d e r n i h r e A u s w a h l zu e i n e m b e s t i m m t e n V e r w e n d u n g s z w e c k so z u t r e f f e n , d a ß h i e r b e i die h ö c h s t e L e i s t u n g e r z i e l t w i r d . Dies g i l t in g l e i c h e r W e i s e v o n d e n g a s f ö r m i g e n wie v o n d e n f e s t e n B r e n n s t o f f e n . E s i s t d a h e r in s o l c h e n K o k e r e i b e t r i e b e n , die d a s e r z e u g t e K o k s o f e n g a s a n S t ä d t e a b g e b e n k ö n n e n , v o r t e i l h a f t , f ü r d i e B e h e i z u n g d e r Ö f e n G e n e r a t o r g a s aus m i n d e r w e r t i g e n B r e n n s t o f f e n zu v e r w e n d e n , d a d u r c h den G a s v e r k a u f an S t ä d t e eine g e w i n n b r i n g e n d e r e V e r w e r t u n g d e s S t e i n k o h l e n g a s e s m ö g l i c h i s t . D a s s e l b e g i l t f ü r K o k e r e i e n , die H ü t t e n w e r k e n a n g e g l i e d e r t s i n d u n d w o d a s K o k s o f e n g a s w e g e n d e r e r z i e l b a r e n h o h e n V e r b r e n n u n g s t e m p e r a t u r sich b e s t e n s z u r B e h e i z u n g m e t a l l u r g i s c h e r Ö f e n ( M a r t i n - Ö f e n , W ä r m - u n d G l ü h ö f e n u. dgl.) e i g n e t . J e d e r n e u z e i t l i c h e K o k s o f e n k a n n m i t d e m s e l b e n w ä r m e t e c h n i s c h e n W i r k u n g s grade auch durch Generatorgas, erzeugt aus minderwertigen Brennstoffen, beheizt werden. Da das K o k s o f e n g a s w e g e n s e i n e s h o h e n H e i z w e r t e s ein h o c h w e r t i g e s , f ü r F e r n l e i t u n g b e s t g e e i g n e t e s G a s d a r s t e l l t , so ist j e d e V e r w e n d u n g z u r B e h e i z u n g v o n K o k s ö f e n j e t z t , n a c h d e m Ö f e n b e s t e h e n , die a u c h m i t G e n e r a t o r g a s a u s m i n d e r w e r t i g e n B r e n n s t o f f e n w i r t s c h a f t l i c h a r b e i t e n , als eine n i c h t z w e c k e n t s p r e c h e n d e B r e n n s t o f f v e r w e n d u n g zu b e t r a c h t e n . E s i s t v o l k s w i r t s c h a f t l i c h w i c h t i g , d a s in K o k e r e i e n e r z e u g t e K o k s o f e n g a s v o l l k o m m e n als H e i z g a s f ü r S t ä d t e u n d f ü r i n d u s t r i e l l e Z w e c k e d u r c h w e i t e s t g e h e n d e A n w e n d u n g v o n V e r b u n d ö f e n i m K o k e r e i b e t r i e b e f r e i z u m a c h e n . In d e r g e g e n w ä r t i g e n Zeit h a b e n d a h e r besonders die R e g e n e r a t i v - O f e n s y s t e m e m i t w a h l w e i s e r B e h e i z u n g d u r c h S t a r k o d e r S c h w a c h g a s b e s o n d e r e B e d e u t u n g e r l a n g t , u n d es i s t zu h o f f e n , d a ß in n i c h t a l l z u f e r n e r Z u k u n f t Koksöfen mit Beheizung d u r c h eigenes Gas n i c h t m e h r bestehen w e r d e n . Regenerativofen von Heinrich Koppers (Schwachgas). A b b . 36. Der sog. V e r b u n d o f e n d e r F i r m a H e i n r i c h K o p p e r s mit wahlweiser Beheizung durch S t a r k oder Schwachgas unterscheidet sich in seinem äußeren A u f b a u n i c h t von dem Regenerativofen normaler B a u a r t derselben F i r m a . N u r die Regenerationen weisen erhebliche Unterschiede auf. Zu jeder Reihe von Heizzügen gehört je ein R e g e n e r a t o r p a a r , welches d u r c h die s t a r k e n , die K a m m e r w ä n d e tragenden Pfeiler g e t r e n n t ist. Im oberen E n d e dieses Pfeilers befindet sich der Verteilkanal f ü r das Starkgas, der durch Düsen mit jedem Heizzug in Verbindung steht. Wird der Ofen mit S t a r k g a s beheizt (rechte Seite der u n t e r e n Abbildung), so wird das Steinkohlengas aus der Leitung E d u r c h besondere Zuleitungen f ü r jede Reihe von

VI. Kokerei und

Abb. 36.

Gasanstaltsbetrieb.

Verbundofen der F i r m a Heinrich

Koppers.

135

136

Zweites Kapitel. U m w a n d l u n g s - u n d Veredelungsverfahren.

Heizzügen in die Verteilkanäle F eingeleitet. Die V e r b r e n n u n g s l u f t t r i t t durch die Kniestücke A, welche gegen den Abhitzekanal I d u r c h Ventile abgeschlossen sind, in die zu beiden Seiten der Pfeiler N befindlichen Regenerationen ein, e r w ä r m t sich dort auf rd. 1000° u n d wird d u r c h schräge Kanäle den Brennern in den Heizzügen zugeführt. Die Verbrennungsgase sammeln sich im wagerechten Kanal H und fallen auf der anderen Seite in die einzelnen Heizzüge ab, wo sie wiederum den Ofen d u r c h die Regenerationen und die Kniestücke A, deren Abhitzeventile dort geöffnet sind, verlassen. Wird der Ofen m i t Schwachgas beheizt (linke Seite der unteren Abbildung), so wird das Schwachgas der zu beiden Seiten des Ofens in dem Begehkanal befindlichen U-förmigen Rohrleitung Ej e n t n o m m e n , gelangt durch die Zuleitungen P u n d die Regulierhähne O, Kniestücke A in die Regeneration auf einer Seite der Pfeiler N. Die V e r b r e n n u n g s l u f t wird durch die Kniestücke A auf der anderen Seite des Pfeilers N den Regenerationen und Brennern z u g e f ü h r t . Gas und L u f t vereinigen sich in den Brennern und ziehen die Verbrennungsgase d u r c h den wagerechten K a n a l H nach der anderen Ofenseitc, wo sie wieder d u r c h die Heizzüge abfallen u n d d u r c h die Regenerationen und Kniestücke A den Ofen verlassen. Die T r e n n u n g s w ä n d e zwischen Gas- und Luftregenerationen werden d u r c h die s t a r k e n Pfeiler N gebildet, während die Regenerationen gleicher Gasarten d u r c h schwache Scheidewände g e t r e n n t sind. Es kann somit bei Druckunterschieden zwischen Gas- und Luftregenerationen eine Vermengung beider Gasarten und Vorv e r b r e n n u n g in der Regeneration nicht s t a t t f i n d e n , da die Regenerationsräume durch starke W ä n d e g e t r e n n t sind. Allfällige Undichtheiten der Wände N t haben auf die Verbrennung im Ofen keinen Einfluß, d a sich beiderseits dieser W ä n d e in den Regenerationen gleiche Gasarten befinden. Es können sowohl einzelne K a m mern, wie eine ganze Verbund-Ofenanlage je nach Bedarf mit S t a r k - oder Schwachgas beheizt werden, so d a ß die Erzeugung an Starkgas in weitgehendem Maße d e m Bedarf a n g e p a ß t werden k a n n . Die Umstellung erfolgt ohne Schwierigkeiten in kurzer Zeit d u r c h Anschließen der entsprechenden Zuleitungshähne an die Seilzüge der U m s c h a l t v o r r i c h t ü n g . Regenerativofen von Dr. C. Otto & Co. (Schwachgas). A b b . 37. Der Ottosche Unterbrenner-Koksofen m i t wahlweiser Beheizung d u r c h Stark- oder Schwachgas besteht aus der wagerechten, rechteckigen K a m m e r a von üblicher Länge. An jeder Seite des Ofens sind zwei Regeneratoren angeordnet, von denen die beiden äußeren b und c beim Schwachgasbetrieb zur G a s v o r w ä r m u n g b e n u t z t werden, w ä h r e n d bei diesem Betriebe die beiden inneren Regeneratoren d und e zur L u f t v o r w ä r m u n g dienen. Wie bei a n d e r n Regenerativöfen findet auch hier ein d a u e r n d e r Wechsel in der Heizung s t a t t in der Weise, daß die eine Heizwandhälfte u n m i t t e l b a r geheizt wird und die Abgase in der andern W a n d h ä l f t e h i n a b fallen. Das Schwachgas wird durch die Leitung / auf der einen Ofenseite zugeführt. F ü r jeden einzelnen Ofen oder f ü r eine G r u p p e von Öfen wird durch die Leitung g das Heizgas d e m Regenerator b z u g e f ü h r t , steigt darin in die Höhe und gelangt in den Gasverteilungskanal h. F ü r eine Gruppe von Öfen wird d u r c h L u f t k l a p p e n i dem Regenerator d die nötige Verbrennungsluft z u g e f ü h r t , und zwar gelangt diese in die L u f t v e r t e i l u n g s k a n ä l e k, nachdem sie sich beim Durchstreichen des Gitterwerks s t a r k e r w ä r m t hat. Für je zwei senkrechte Züge l der Heizwand ist je eine Brennstelle v o r h a n d e n , die vom Kanal h Gas u n d vom Kanal k V e r b r e n n u n g s l u f t erhält. Die G a s z u f u h r jeder einzelnen Brennstelle k a n n durch verstellbare Schieber m von den begehbaren Gewölbegängen aus geregelt werden, während m a n das Ansaugen der Verbrennungsluft in den einzelnen Zügen durch Einstellen der Schieber n regelt. Auf diese Weise wird eine regelmäßige Heizung jeder Heizwand gesichert. Die in den Zügen l der einen Ofenhälfte aufsteigenden Heizgase sammeln sich in dem oberen wagerechten Kanal o, t r e t e n zu andern H ä l f t e über, fallen in den Zügen p in dieser H ä l f t e a b w ä r t s , gehen zum Teil zum Gasverteilungskanal q und z u m Teil z u m Gasverteilungskanal r. Die aus den Kanälen q a u s t r e t e n d e n Gase durchstreichen den Regenerator c, gehen d u r c h die Ventile s und zum Kanal t, von d o r t zum K a m i n , während die aus den Kanälen r austretenden Abgase durch den Regenerator e zum A b h i t z e k a n a l u und von dort ebenfalls z u m Kamin gehen. In den K a m i n k a n ä l e n t und u bzw. v und w befinden sich Wechselschieber oder andere Umstellvorrichtungen, durch die die jeweilige Verbindung dieser Kanäle z u m K a m i n gewechselt werden kann. Nach der üblichen halben S t u n d e werden sämtliche Gashähne und Schieber umgestellt, und L u f t und Gas sowie die Heizgase nehmen alsdann den umgekehrten Weg. Sollen die Öfen s t a t t mit v o r g e w ä r m t e m Schwachgas mit nicht v o r g e w ä r m t e m S t a r k g a s geheizt werden, so werden beide Regeneratoren auf jeder Seite zur L u f t v o r w ä r m u n g b e n u t z t . Die L u f t f ü r die Regeneratoren d und e t r i t t dann in der früheren Weise durch die L u f t k l a p p e n i und x ein, während die L u f t f ü r die Regeneratoren b und c bei abgeschalteten Umstellhähnen a' und b' durch die Klappen s bzw. c' e i n t r i t t . Beide Sohlkanäle h und k f ü h r e n somit den Brennstellen v o r g e w ä r m t e L u f t zu. Bei dieser Heizungsart t r i t t das kalte, hochwertige Destillationsgas durch die Leitung d', die in den begehbaren Gewölbegängen u n t e r g e b r a c h t ist, zu. Von dieser L e i t u n g d' zweigen sich f ü r jede W a n d h ä l f t e Heizleitungen e' bzw. / ' ab, von denen jede Brennstelle durch Düsen g' bzw. h' mit Brenngas versorgt wird. Es ist also ohne weiteres die Möglichkeit gegeben, besonders wenn m a n die Gasgeneratoren v und c f ü r einzelne Öfen oder einzelne O f e n g r u p p e n a b m a u e r t , einzelne Öfen oder einzelne Ofengruppen mit v o r g e w ä r m t e m Schwachgas oder u n v o r g e w ä r m t e m Destillationsgas zu heizen.

VI. Kokerei u n d

Qasanstaltsbetrieb.

137

138

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren. Regenerativofen von F . J . Collin, Dortmund (Schwachgas). Abb. 38.

Unter den Öfen sind vier Regeneratoren angeordnet, von denen die beiden äußeren abwechselnd zur' Vorwärmung der Gase und die beiden innern abwechselnd zur Vorwärmung der Verbrennungsluft dienen..

Schnitt G-H

Schnitt A-B

Abb. 38.

Schnitt

Schnitt C-D

J-ff

Schnitt E-F

R e g e n e r a t i v o f e n v o n F . J . Collin f ü r H e i z u n g m i t

Schwachgas.

Die eigentliche Heizung der Öfen ist genau dieselbe wie bei dem Regenerativofen mit Koksofengasheizung. — Das Schwachgas wird abwechselnd entweder durch Rohre d in den Regenerator r oder durch Rohre d' in den Regenerator r' geleitet und gelangt aus r in die Verteilungskanäle e, oder aus r' in die Verteilungskanäle e .

139

VI. Kokerei und Oasanstaltsbetrieb.

Die Verbrennungsluft wird einmal aus dem Regenerator / in die Ofensohlkanäle h und das andere Mal aus dem Regenerator /' in die Ofensohlkanäle h' geführt. Bei aufwärts gehender Heizung 1 ) steigt die Flamme in allen Heizkanälen k gleichzeitig hoch, worauf die Abgase durch die in den Bindern ausgesparten Kanälchen i und i' zu den Sohlkanälen h' und Verteilungskanälen e' und den anschließenden Regenerator /' und r' abgeführt werden. Beim Wechseln der Zugrichtung machen die Heizgase einfach den umgekehrten Weg. Die Frischgase werden jetzt in den von der Abhitze vorgewärmten Regenerator r' geleitet, während die Luft durch die Regeneratoren /' eingelassen wird. Von r' gelangt das Gas in die Verteilungskanäle e' und durch Schlitze i' in den oberen Teil der Wandkanäle. Hier geht die Entzündung von Gas und Luft vor sich. Das brennende Gas wird in allen Heizkanälen k gleichzeitig abwärts geführt und gelangt durch Schlitze o und s in die Kanäle h und e und von hier in die anschließenden Regeneratoren r und /. Durch die ständige Beheizung der Wandheizkanäle einmal von unten, das nächste Mal von oben wird auch bei der Verwendung von Hochofengas bei einer kurzen Flamme eine gleichmäßige Ofenbeheizung gesichert. Die Generatoren sind unter jedem zweiten Ofen mit einer Trennungswand versehen, so daß je zwei Öfen zusammen arbeiten und auch nach Belieben abgestellt werden können.

2. Die Gasanstalten, a) Allgemeine Entwicklung. Es ist jetzt über 100 Jahre her, seit 1810 in London die L i g h t a n d C o k e Co. gegründet wurde 2 ). Diese erste Gasgesellschaft versorgt heute noch einen großen Teil Londons und seiner Vororte mit Gas. Auf dem Festlande waren bis zum Jahre 1849 erst 35 Gasanstalten vorhanden. In den 50er und 60er Jahren setzte dann eine lebhaftere Entwicklung ein, und heute beträgt die Zahl der Steinkohlengaswerke nahezu 1400 mit einer Jahresgasmenge von rd. 3200 Mill. cbm. Aber zu keiner früheren Zeit war die Zahl der Gasanstalten und der Gasverbrauch größer als in den letzten 20 Jahren. Über die Weichbilder der Städte hinaus, unter Zusammenfassung benachbarter Ortschaften, hat man der ländlichen Bevölkerung Gas zur Beleuchtung, Heizung und cbm Kraftversorgung zugeführt, und so ist in den letzten Jahren eine große Anzahl von Gasfernversorgungen als moderne Über1 landzentralen entstanden, die sich rasch vermehren. Wir 48 i kommen hierauf später eingehend zurück. Was die Anforderungen anbelangte, die man an die[Eigen- 9* \ schaften des erzeugten Gases stellte, so war man bis in die ersten Jahre dieses Jahrhunderts bestrebt, ein im übrigen teerM und schwefelfreies Gas von möglichst hoher Leuchtkraft her\ j zustellen. Man benutzte zur Beleuchtung zuerst den Argandffi oder Schnittbrenner, in welchem man das Gas mit offener Flamme verbrannte, die um so leuchtkräftiger war, je mehr / i '' 1 schwere Kohlenwasserstoffe das Gas enthielt. Die geniale Er- f.Z / 1 findung des Glühstrumpfes durch A u e r v o n W e l s b a c h zu Anfang dieses Jahrhunderts verursachte eine vollkommene flfi / i ''' | j Änderung in den Anschauungen über den Wert des Gases, da von nun an das Gas nur mehr der Heizstoff, der Glühkörper Of 1 ^r i der Lichtträger war. Gleichlaufend mit dieser Entwicklung ^ T \ ! 1 j ging eine von J a h r zu J a h r steigende Verwendung des Gases 00 zu Kochzwecken, während sich die Leuchtgäsabgabe infolge fSS9 '868 f877 t88S '896 der Konkurrenz des elektrischen Lichtes sich im Verhältnis zur Abb. 39. Gesamte deutsche LeuchtgasJahresabgabe der Gasanstalten immer mehr verminderte. Die Erzeugung in Milliarden cbm. Jahresabgabe nahm immer mehr zu, die Gasanstalten wurden zu Wärmezentralen der Städte und mußten umfangreiche Erweiterungen ihrer Anlagen vornehmen. In Abb. 39 3 ) ist die Gaserzeugung Deutschlands einschließlich des Zechengasbezuges

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!) Vgl. das auf S. 132 oben Gesagte. 2 ) Nach einem Vortrag von A. S a n d e r , Karlsruhe, „Uber die technische und wirtschaftliche Entwicklung der Leuchtgasindustrie". 3 ) Aus Journ. f. Gasbel. u. Wasserversorg. 1919, S. 671, Fig. 291.

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Zweites Kapitel.

U m w a n d l u n g s - und Veredelungsverfahren.

f ü r die J a h r e 1859 bis 1918 d a r g e s t e l l t 1 ) . H i e r a u s ist d a s a u f f a l l e n d e A n s t e i g e n d e r G a s e r z e u g u n g in d e n G a s w e r k e n D e u t s c h l a n d s seit d e m J a h r e 1896 e r s i c h t l i c h . Von diesem Z e i t p u n k t e a b g a l t d i e H e i z k r a f t des Gases als M a ß s t a b f ü r seine G ü t e , u n d a l l g e m e i n w u r d e ein o b e r e r H e i z w e r t v o n 5 0 0 0 W E als N o r m a l - H e i z w e r t b e t r a c h t e t . Diese Ä n d e r u n g in d e n A n s c h a u u n g e n ü b e r die G ü t e des Gases blieb n i c h t o h n e E i n f l u ß auf d i e B e t r i e b s f ü h r u n g d e r G a s w e r k e . D a die F o r d e r u n g einer h o h e n H e i z k r a f t a u c h d u r c h ein Gas n i e d e r e r L e u c h t k r a f t e r f ü l l t w i r d , w e n n die i m Gase n i e d e r e r L e u c h t k r a f t f e h l e n d e n B e s t a n d t e i l e die L e u c h t k r a f t s t a r k , die H e i z k r a f t n u r w e n i g h e r a b s e t z e n , so k o n n t e d e r G a s o f e n b e t r i e b viel freier u n d w i r t s c h a f t l i c h e r g e f ü h r t , die K o h l e besser a u s g e g a s t w e r d e n . A u c h w a r d e r Z u s a t z v o n W a s s e r g a s z u m S t e i n k o h l e n g a s m ö g l i c h , d a s n u r w e n i g k a r b u r i e r t w u r d e , u m den n o r m a l e n H e i z w e r t des Mischgases a u f r e c h t z u e r h a l t e n . Von d e m W a s s e r g a s z u s a t z m a c h t e n die G a s w e r k e reichlich G e b r a u c h d u r c h A u f s t e l l u n g g e r i n g e A n l a g e k o s t e n e r f o r d e r n d e r W a s s e r g a s a n l a g e n , w e n n die L e i s t u n g s f ä h i g k e i t der Werke mit der s t a r k steigenden Gasabgabe nicht m e h r Schritt halten k o n n t e . Seit 1914, d e m A u s b r u c h des W e l t k r i e g e s , m a c h t e sich ein d e r a r t i g e r K o h l e n m a n g e l g e l t e n d , d a ß die G a s a n s t a l t e n zu w e i t g e h e n d e n E i n s c h r ä n k u n g e n i h r e r G a s a b g a b e s c h r e i t e n m u ß t e n , i n d e m S t r a f g e l d e r bei Ü b e r s c h r e i t u n g eines H ö c h s t v e r b r a u c h e s o d e r S p e r r s t u n d e n , in d e n e n ü b e r h a u p t kein Gas a b g e g e b e n w u r d e , z u r E i n f ü h r u n g g e l a n g t e n . W e n n t r o t z dieser E i n s c h r ä n k u n g e n die G a s a b g a b e , wie v o r s t e h e n d e g r a p h i s c h e D a r s t e l l u n g zeigt, im gleichen M a ß e z u g e n o m m e n h a t wie v o r d e m Kriege, so ist dies n u r ein Beweis, welch w i c h t i g e Rolle h e u t e den G a s a n s t a l t e n als Licht- u n d W ä r m e z e n t r a l e n d e r S t ä d t e z u k o m m t . Infolge d e r K o h l e n n o t u n d d u r c h die m i t dieser e i n s e t z e n d e W e r t s t e i g e r u n g d e r K o h l e w a r e n die G a s w e r k e zu s t a r k e r V e r d ü n n u n g des Gases d u r c h Z u s a t z v o n u n k a r b u r i e r t e m W a s s e r g a s in g r o ß e n Mengen g e z w u n g e n , w e n n n i c h t s c h o n die m i n d e r w e r t i g e n v e r a r b e i t e t e n K o h l e n v o n selbst ein h e i z w e r t a r m e s Gas h e r v o r b r a c h t e n . Es w u r d e Gas v o n 4000 W E u n d a u c h w e n i g e r an die V e r b r a u c h e r a b g e g e b e n . D r . K a r l B u n t e b e z e i c h n e t e in s e i n e m V o r t r a g e : „ D i e K o h l e n l a g e D e u t s c h l a n d s u n d R i c h t linien f ü r die G a s b e s c h a f f e n h e i t " 2 ) einen o b e r e n H e i z w e r t v o n 4300 W E (0° 760) als noch zulässig, w e n n d e r G e h a l t des Gases a n u n v e r k e n n b a r e n B e s t a n d t e i l e n ( C 0 2 u n d N 2 ) 1 2 % n i c h t ü b e r s c h r e i t e t . W e n n die A u s f ü h r u n g e n B u n t e s in d e r sich a n den V o r t r a g a n s c h l i e ß e n d e n B e s p r e c h u n g a u c h m i t s e h r g e t e i l t e r M e i n u n g a u f g e n o m m e n w u r d e n , so darf doch n i c h t ü b e r s e h e n w e r d e n , d a ß die so n o t w e n d i g e w i r t s c h a f t l i c h e A u s n u t z u n g u n s e r e r B r e n n s t o f f e v o n selbst die A b g a b e h e i z k r ä f t i g e n Gases v e r b i e t e t , d a dieses n u r d u r c h v e r m e h r t e H e r a n z i e h u n g d e r h o c h w e r t i g e n K o h l e n z u r G a s e r z e u g u n g g e w o n n e n w e r d e n k a n n . A n d e r s e i t s soll a u c h n i c h t die H e r a b s e t z u n g des W i r k u n g s g r a d e s d e r Gasv e r b r a u c h s a p p a r a t e , i n s b e s o n d e r e i n d u s t r i e l l e r Ö f e n , a u ß e r a c h t gelassen w e r d e n , die zweifellos e i n t r i t t , w e n n d e r G a s h e i z w e r t eine b e s t i m m t e G r e n z e u n t e r s c h r e i t e t . Die K o h l e n d e s t i l l a t i o n in G a s a n s t a l t e n ist wie jene in n e u e r e n K o k e r e i e n ein V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n , bei d e m die W ä r m e e n e r g i e des R o h s t o f f e s in den V e r e d e l u n g s b e s t a n d t e i l e n f a s t restlos wieder g e w o n n e n w i r d . N u r 10 bis 1 2 % v o m H e i z w e r t d e r K o h l e gehen hierbei v e r l o r e n , die z u r D e s t i l l a t i o n in den E n t g a s u n g s ö f e n a u f g e w e n d e t w e r d e n m ü s s e n . V o m v o l k s w i r t s c h a f t l i c h e n S t a n d p u n k t e ist s o m i t die K o h l e n e n t g a s u n g ein V e r f a h r e n , d a s g e g e n ü b e r d e r E n e r g i e v e r s c h w e n d u n g bei u n m i t t e l b a r e r Verf e u e r u n g d e r K o h l e g e s t a t t e t , die in d e r Kohle seit J a h r t a u s e n d e n a u f g e s p e i c h e r t e n E n e r g i e e n mit g e r i n g e n V e r l u s t e n frei zu m a c h e n . Es ist dies a u c h v o n g e s u n d h e i t l i c h e r B e d e u t u n g f ü r unsere S t ä d t e und f ü r ihre Bestrebungen zur B e k ä m p f u n g der R u ß - und Rauchplage. Z a h l e n t a f e l 78 3 ) g i b t die V e r t e i l u n g d e r K o h l e n f ö r d e r u n g v o m J a h r e 1913 auf die v e r s c h i e d e n e n Verbrauchsgebiete an. Groß-Berlin e r z e u g t e 1918 allein 5 4 0 Mill. c b m Gas, d. i. rd. Kopf der B e v ö l k e r u n g k o m m e n jährlich f o l g e n d e G a s m e n g e n in

den

in „ ,, „ „

2 3

der d e u t s c h e n Gaserzeugung. cbm:

Groß-Berlin 145 in Kissingen Charlottenburg 200 „ Baden-Baden Bremerhaven 152 ,, Karlsruhe Pforzheim 144 „ Elberfeld Göttingen 138 „ Wiesbaden D a g e g e n in G r o ß b r i t a n n i e n 2 0 0 — 3 0 0 , Paris, N e w - Y o r k , A m s t e r d a m je 160

Auf

128 121 110 103 102

) Journ. f. Gasbel. u. W a s s e r v e r s o r g . 1919, S. 629.

) K1 i n g e n b e r g , Z. d. V. d. 1 . 1 9 1 8 , S.43. In dieser Z a h l e n t a f e l ist a n s c h e i n e n d n i c h t der Menge englischer K o h l e n R e c h n u n g g e t r a g e n , die rd. 10 Mill. t b e t r u g u n d v o r n e h m l i c h für Gaswerke u n d R o h v e r f e u e r u n g diente. D. Verf.

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb. Zahlentafel

% •

t 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Kokerei Gaswerke . . . Elektrizitätswerke Industrie . . . Eisenbahn . . . Schiffahrt . . . Hausbrand . . . Brikettierung . . Landwirtschaft . Ausfuhrüberschuß

78.

Verbrauchsmenge

Verbrauchszweck

. . . . . . . .

44 700 10 150 5 550 46 000 17 750 10150 17 400 6 650 7 650 25 000

000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

141

23,4) 5,3 I 2,9 24,1 9,3 5,3 9,1 3,5 4,0 13,1

Verbrauchsart

Entgasung 28,7 »/„

Rohverfeuerung 58,2 %

Rohausfuhr 13,1 %

Aus dieser Zahlentafel ist ersichtlich, daß, abgesehen von der K o h l e n a u s f u h r , noch immer 58,2% d e r Kohle roh verfeuert und n u r 28,7% in Kokereien u n d Gasanstalten v e r w e n d e t werden. Der bescheidene Anteil der Gaswerke an der K o h l e n v e r a r b e i t u n g b e t r ä g t mit rd. lOMill. t nur etwa 5,3% d e r Jahreskohlenförderung. Da somit trotz der s t a r k e n Ausbreitung der Gasverwendung noch mehr als die Hälfte der geförderten Kohlen im rohen Z u s t a n d e v e r b r a n n t wird, so bietet sich allen Bestre^ bungen, die auf eine Verwertung der Kohle u n t e r Gewinnung der Nebenerzeugnisse in Kokereien und Gaswerken hinarbeiten, noch ein weites Feld der B e t ä t i g u n g . Für die Gasfabrikation eignen sich im allgemeinen gasreiche, langflammige, sog. Gaskohlen von e t w a folgender Z u s a m m e n s e t z u n g : 60 bis 7 5 % C, 30 bis 3 5 % flüchtige Bestandteile. Die H e r k u n f t der Kohle ist je nach der Lage der S t ä d t e zu den Kohlenbezirken verschieden. Im Winter ist der Kohlenverbrauch der Werke wesentlich größer als im Sommer, weshalb bei möglichst gleichförmigem Kohlenbezuge während des ganzen J a h r e s im Sommer die überschüssigen Mengen in Kohlenlagern aufgestapelt werden müssen. Im W i n t e r , zur Zeit des Höchstverbrauches, soll in den Kohlenlagern eine Kohlenmenge aufgespeichert sein, durch die mindestens der Verbrauch von einem Monat sichergestellt ist. Da die meisten Kohlen u n t e r der Einwirkung atmosphärischer Einflüsse eine m e h r oder weniger große W e r t v e r m i n d e r u n g erleiden, so werden zu ihrer Lagerung häufig gedeckte Schuppen errichtet. Zweckmäßig werden diese Schuppen so angelegt, d a ß das große Lager in zahlreiche voneinander gänzlich getrennte Abteilungen zerteilt wird. Es empfiehlt sich dies, um im Falle eines Kohlenbrandes, wie er durch S e l b s t e n t z ü n d u n g entstehen k a n n , die hiervon betroffenen Abteilungen rasch entleeren zu können. In Deutschland wurden bisher Brände hauptsächlich bei englischen und westfälischen Kohlen beobachtet, w ä h r e n d bei Saarkohlen ü b e r h a u p t keine und bei schlesischen Kohlen n u r eine geringe E r w ä r m u n g des Lagers a u f t r i t t . Man k a n n daher Saarkohlen bis zu einer Höhe von 10 m aufschichten, während bei den anderen Sorten nur eine Höhe von 3 bis 8 m zulässig ist. In neuerer Zeit ist m a n vom Bau der hohe Anlagekosten erfordernden Taschen-Silos wieder a b g e k o m m e n u n d errichtet n u r hohe gedeckte S c h u p p e n , die von allen Seiten offen u n d frei zugänglich sind, oder lagert die Kohle im Freien u n t e r Verzicht auf jeden Schutz vor W i t t e r u n g s einflüssen. In jedem Falle, auch bei Lagerung der Kohle im Freien, ist es u n b e d i n g t erforderlich, durch in b e s t i m m t e n Zeitabschnitten auszuführende T e m p e r a t u r m e s s u n g e n im Kohlenlager das Vorhandensein von etwaigen B r a n d h e r d e n festzustellen. Die T r a n s p o r t e i n r i c h t u n g e n zur Beförderung der Kohlen von den Eisenbahnwagen oder vom Schiff zum Lager oder zur Ofenanlage sind in den einzelnen Gaswerken je nach den örtlichen Verhältnissen sehr verschieden. Auf großen Gaswerken mit freier Kohlenlagerung dient eine Kohlenverladebrücke, die den ganzen Lagerplatz ü b e r s p a n n t u n d längs desselben verfahren werden kann, zur Kohlenbeförderung zum oder vom Lager. Die mittels Bahn a n k o m m e n d e Kohle wird durch Kipper, die zu Schiff a n k o m m e n d e Kohle durch einen E n t l a d e k r a n in die Aufgabevorrichtung eines Vorbrechers entleert. Von d o r t e n t n i m m t der Greifer der Kohlenverladebrücke die Kohle und f ü h r t sie zum Lager. Die Kohle gelangt vom Vorbrecher u n m i t t e l b a r auf Gurtförderer, welche sie in die Kohlenbunker der Ofenanlage bringen. Soll Kohle v o m Lager der Ofenanlage z u g e f ü h r t werden, so wird sie d u r c h die Greifer der Kohlenverladebrücke d e m Lager e n t n o m m e n und zur Aufgabevorrichtung des Förderbandes gefahren.

142

Zweites Kapitel.

U m w a n d l u n g s - und V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n .

Vor der E n t g a s u n g wird die Kohle z w e c k m ä ß i g einer A u f b e r e i t u n g in e i n e r K o h l e n m i s c h - u n d M a h l a n l a g e u n t e r z o g e n . Die E r r i c h t u n g solcher A n l a g e n ist b e s o n d e r s f ü r g r o ß e G a s w e r k e e m p f e h l e n s w e r t , in d e n e n auf E r z e u g u n g h o c h w e r t i g e n K o k s e s W e r t gelegt w i r d . Der K o k s e r z e u g u n g w u r d e bis v o r wenigen J a h r e n auf G a s a n s t a l t e n n u r g e r i n g e B e a c h t u n g e n t g e g e n g e b r a c h t . Die G a s w e r k e w a r e n in e r s t e r Linie G a s e r z e u g u n g s b e t r i e b e , d e m hierbei e n t f a l l e n d e n K o k s w u r d e w e n i g oder keine B e d e u t u n g beigelegt. G e r a d e u n t e r d e r h e u t e s t a r k s c h w a n k e n d e n , h ä u f i g a s c h e n r e i c h e n B e s c h a f f e n h e i t d e r Kohle ist eine A u f b e r e i t u n g s c h o n a u s d e m G r u n d e n o t w e n d i g , d a m i t ein g l e i c h m ä ß i g e r h o c h w e r t i g e r K o k s e r z e u g t w i r d . Die Ü b e r z e u g u n g , d a ß es f ü r einen p l a n m ä ß i g g e f ü h r t e n G a s w e r k s b e t r i e b u n e r l ä ß l i c h ist, n i c h t allein auf d a s G a s a u s b r i n g e n d a s H a u p t a u g e n m e r k zu r i c h t e n , s o n d e r n a u c h eine h o h e K o k s a u s b e u t e v o n b e s t e r G ü t e a n z u s t r e b e n , ist in l e t z t e r Zeit a u c h in G a s a n s t a l t e n i m m e r m e h r d u r c h g e d r u n g e n . W e l c h e w i r t s c h a f t l i c h e W e r t s c h ä t z u n g einem g u t e n K o k s a u s b r i n g e n beiz u m e s s e n ist, e r h e l l t a m b e s t e n d a r a u s , d a ß bei z w e c k m ä ß i g v o r b e r e i t e t e r u n d in K a m m e r ö f e n e n t g a s t e r K o h l e allein a n v e r k a u f s f ä h i g e m K o k s in d e r K o r n g r ö ß e von 40 bis 90 m m rd. 6 0 % des einges e t z t e n K o h l e n g e w i c h t e s erzielt w e r d e n k ö n n e n . D a d e r K o k s m i n d e s t e n s d e n s e l b e n V e r k a u f s w e r t wie die Kohle b e s i t z t , so sind h i e r d u r c h s c h o n 6 0 % d e r K o h l e n k o s t e n g e d e c k t . Gleich d e n K o k e r e i e n e r s c h e i n t a u c h in G a s w e r k e n eine V o r b e r e i t u n g d e r K o h l e b e s o n d e r s bei s t a r k s c h w a n k e n d e r Z u s a m m e n s e t z u n g in K o h l e n - M i s c h - u n d - M a h l a n l a g e n z w e c k m ä ß i g . K o p p e r s s a g t h i e r ü b e r in s e i n e m Vortrage: „Die Verwendung von Kammeröfen für Gaswerke"1): „ U m die Q u a l i t ä t des in G a s w e r k e n e r z e u g t e n K o k s e s zu verbessern, so d a ß dieselbe eine v o m H ü t t e n k o k s nur w e n i g v e r s c h i e d e n e w i r d , ist es n o t w e n d i g , die K o h l e n vor der E n t g a s u n g in g e e i g n e t e r W e i s e a u f z u b e r e i t e n , i n d e m sie bis auf eine K o r n g r ö ß e von 0 bis 10 m m g e m a h l e n u n d dadurch h o m o g e n i s i e r t w e r d e n . Die in den e i n z e l n e n K o h l e n s t ü c k e n e n t h a l t e n e n a s c h e n r e i c h e n L a m e l l e n verlieren durch die g l e i c h m ä ß i g e V e r t e i l u n g der A s c h e in der g e s a m t e n K o h l e n s u b s t a n z den s c h ä d l i c h e n E i n f l u ß auf die K o k s b e s c h a f f e n h e i t . Mit der M a h l u n g der K o h l e allein s o l l t e m a n sich besonders auf m i t t l e r e n u n d großen Gaswerken j e d o c h n i c h t b e g n ü g e n , sondern es m ü s s e n E i n r i c h t u n g e n g e s c h a f f e n w e r d e n , u m v e r s c h i e d e n e K o h l e n q u a l i t ä t e n so m i t e i n a n d e r zu v e r m i s c h e n , d a ß den E n t g a s u n g s ö f e n s t ä n d i g ein g l e i c h m ä ß i g e s K o h l e n g e m i s c h z u g e f ü h r t wird, w o d u r c h n e b e n einer g u t e n , i m m e r g l e i c h b l e i b e n d e n K o k s q u a l i t ä t v o l l s t ä n d i g e U n a b h ä n g i g k e i t des O f e n b e t r i e b e s v o n der j e w e i l i g e n K o h l e n b e s c h a f f e n h e i t erreicht wird. Auf diese W e i s e kann s e l b s t B r a n d k o h l e bei richtiger M i s c h u n g m i t frischer, b a c k e n d e r Kohle zu b r a u c h b a r e m K o k s v e r a r b e i t e t w e r d e n . "

b) Die Technik der Gaserzeugung in Gasanstalten. u)

Entwicklung

der

Ofenbauarten.

Die V e r g a s u n g w u r d e in d e r ersten v o n M u r d o c h e r r i c h t e t e n G a s a n s t a l t in s e n k r e c h t s t e h e n d e n eisernen Tiegeln o d e r R ö h r e n , sog. R e t o r t e n , v o r g e n o m m e n , die m i t K o h l e n g e f ü l l t u n d in einem Ofen e r h i t z t w u r d e n . D a s u n t e r e E n d e d e r R e t o r t e n w a r f e s t v e r s c h l o s s e n , w ä h r e n d oben ein enges R o h r a n g e b r a c h t w a r , d u r c h d a s d a s Gas an seinen V e r w e n d u n g s o r t g e l e i t e t w u r d e . Diese e i n f a c h e A n o r d n u n g ist i m L a u f e der J a h r e e r h e b l i c h v e r b e s s e r t w o r d e n . In den f ü n f z i g e r J a h r e n d e s vorigen J a h r h u n d e r t s w u r d e n die eisernen R e t o r t e n d u r c h solche a u s S c h a m o t t e e r s e t z t , die viel h ö h e r e T e m p e r a t u r e n v e r t r u g e n u n d l ä n g e r h i e l t e n . Schon v o r h e r w a r m a n , d a die E n t l e e r u n g d e r s t e h e n d e n R e t o r t e n s c h w i e r i g w a r , zu s c h r ä g e n u n d d a n n zu w a g e r e c h t e n R e t o r t e n ü b e r g e g a n g e n . Bei d e n w a g e r e c h t e n R e t o r t e n w a r z w a r die E n t f e r n u n g des K o k s e s l e i c h t e r , d a g e g e n ihre F ü l l u n g r e c h t schwierig, d e n n die K o h l e n m u ß t e n v o m A r b e i t e r m i t d e r S c h a u f e l m i t b e s o n d e r e m Geschick in die R e t o r t e h i n e i n g e w o r f e n w e r d e n . Die w e i t e r e n B e s t r e b u n g e n , die G a s ö f e n zu v e r b e s s e r n , z i e l t e n daraufhin: 1. 2. 3. 4.

die H a n d a r b e i t bei d e r B e d i e n u n g d e r Öfen auf ein M i n d e s t m a ß zu b e s c h r ä n k e n , die L e i s t u n g s f ä h i g k e i t d e r O f e n e i n h e i t e n auf gleicher G r u n d f l ä c h e zu s t e i g e r n , ein h ö h e r e s G a s - u n d K o k s a u s b r i n g e n zu erzielen u n d die G ü t e des K o k s e s zu v e r b e s s e r n , in w ä r m e w i r t s c h a f t l i c h e r H i n s i c h t d e n A u f w a n d a n U n t e r f e u e r u n g z u r B e h e i z u n g d e r Öfen möglichst einzuschränken.

In d e r E n t w i c k l u n g d e r Öfen t r a t e n diese B e s t r e b u n g e n m e i s t gleichzeitig a u f , so d a ß sich eine B e t r a c h t u n g d e r O f e n b a u a r t e n in d e r R e i h e n f o l g e i h r e r E n t s t e h u n g e m p f e h l e n d ü r f t e . Die e r s t e n R e t o r t e n ö f e n m i t w a g e r e c h t e n R e t o r t e n a u s S c h a m o t t e , v o n d e n e n m e i s t 7 o d e r 9 in einer O f e n h ü l s e v e r e i n i g t w a r e n , w u r d e n v o n H a n d g e f ü l l t u n d e n t l e e r t . Sie b e s a ß e n g e w ö h n l i c h e R o s t f e u e r u n g , ä h n l i c h d e r D a m p f k e s s e l f e u e r u n g . Die L e i s t u n g s f ä h i g k e i t dieser Öfen w a r s e h r gering, d e r A u f w a n d Vortrag, g e h a l t e n im Märkischen Verein v o n Gas-, E l e k t r i z i t ä t s - u p d W a s s e r f a c h m ä n n e r n in Berlin am 27. April 1919. J o u r n . f. Gasbel. u. W a s s e r v e r s o r g . 1919, H e f t 2 9 u. 30.

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

143

an Arbeitskräften hoch, und der Unterfeuerungsverbrauch in Form von Koks betrug 25 bis 5 0 % des eingesetzten Kohlengewichtes. Um besonders den Unterfeuerungsverbrauch herabzusetzen, baute man Öfen mit Generatorgasbeheizung und teilweiser Rückgewinnung der Wärme der Verbrennungsgase durch Vorwärmung der Sekundärluft in Rekuperatoren. Die Generatoren wurden bei diesen Öfen entweder in dieselben eingebaut (Halbgasgeneratorofen) oder, wenn genügend Platz vorhanden war, vor die Öfen gestellt (Vollgeneratorofen). Bei diesen Öfen trifft das gebildete Generatorgas in Höhe der untersten Retortenreihe in Brennern mit der vorgewärmten Sekundärluft zusammen, während die aus dem Ofen abziehenden Verbrennungsgase, in der Rekuperation hin- und hergehend, wagerechte Kanäle durchziehen, zwischen denen sich, durch Wände getrennt, die Sekundärluftkanäle befinden, in denen die Sekundärluft durch die von den Schamottewänden der Kanäle übergeleitete Wärme erhitzt wird. Der Unterfeuerungsverbrauch dieser Öfen ist gegenüber jenem der Rostöfen infolge der teilweisen Wärmerückgewinnung bereits erheblich niedriger und beträgt 16 bis 20% der eingesetzten Kohle. Ein wesentlicher Fortschritt wurde im Gasofenbau erzielt, als Coze in Reims im Jahre 1884 Öfen mit schrägliegenden Retorten erbaute, ähnlich denjenigen, welche schon M u r d o c h benutzt hatte. Bei diesen Öfen war die schwere Lade- und Entladearbeit erheblich verringert, denn man konnte die Kohle von oben in die Retorte einwerfen und nach beendigter Ausgasung den Koks unten herausziehen, was wegen der geneigten Lage der Retorten wesentlich leichter zu bewerkstelligen war als bei wagerechten Retorten. Durch Benutzung von Hängebahnwagen auf der Ofenladeseite und Kokstransportrinnen auf der Entladeseite vor den Öfen erfolgte die Kohlenzufuhr wie die Koksabfuhr auf maschinellem Wege, wodurch die Handarbeit nur auf das Füllen und Entladen der Retorten beschränkt wurde. Der senkrechte Retortenofen stellt lediglich eine weitere Verfolgung des Zieles dar, durch entsprechende Lage der Entgasungsräume die Handarbeit noch weiter zu vermindern und die Ofenleistung auf die Einheit der bebauten Grundfläche zu erhöhen. Die Erfolge, die diese senkrechten Öfen aufzuweisen hatten, waren für die Erbauer der alten Öfen ein Ansporn, diese zu verbessern, und zwar vor allem durch Einführung von Maschinen zum Laden und Entladen, ferner durch Anwendung durchgehender Retorten und durch Verdoppelung der Retortenlänge auf 6 m, wodurch das Fassungsvermögen einer Retorte bis auf 600 kg erhöht und die Entgasungsdauer von 4 bis 6 auf 8 bis 9 Std. verlängert werden konnte. Ebenso wie bei den schräg- und den senkrechtstehenden Retorten gelang es durch Anwendung von meist elektrisch betriebenen Lade- und Entlademaschinen, die ungesunde und anstrengende Ofenarbeit zu erleichtern und an Bedienung zu sparen. Das Einblasen von Wasserdampf in die Retorten in den 2 letzten Stunden der Garungszeit zum Zwecke der Wassergaserzeugung wurde zum erstenmal bei der senkrechten Retorte in Anwendung gebracht. Dadurch wird zwar die Ofenleistung nicht erhöht, wohl aber die Gasausbeute, die hierbei etwa 38 bis 43 cbm/100 kg Kohle beträgt, gegenüber 30 bis 34 cbm ohne Wasserdampfzusatz. Es werden hierdurch eine nicht unerhebliche Kohlenersparnis und wirtschaftliche Vorteile für die Gaswerke erzielt, da das durch Wassergas verdünnte schlechtere Gas trotz der durch die Kohlenersparnis eintretenden Verringerung der Selbstkosten zum selben Preise an die Verbraucher abgegeben wird. In der Zeit der Kohlenknappheit während der letzten Jahre ist von diesem Mittel der Kohlenersparnis reichlich Gebrauch gemacht worden, und fast alle neueren Retortenöfen sind mit den Einrichtungen für Wasserdampfeinführung in die Retorten versehen worden. Fast gleichzeitig mit dem Auftreten der senkrechten Retortenöfen machten sich Bestrebungen in der Ofenbautechnik geltend, durch Vergrößerung der Entgasungsräume und Verlängerung der Garungszeit die Leistungsfähigkeit der Öfen zu erhöhen und die Handarbeit einzuschränken. Ein weiterer Einfluß der so entstandenen sog. Großraum-Ofenbauten auf die Wirtschaftlichkeit der Kohlenentgasung war die erhöhte Gasausbeute und der geringere Unterfeuerungsverbrauch. -Erstere ist wesentlich durch den Grad der Kohlenausgasung bestimmt. Nach Karl B u n t e ist die Grenze der Gasausbeute im allgemeinen dann gegeben, wenn die in der Zeiteinheit erzeugte Gasmenge einen geringeren Wert hat, als die in derselben Zeit aufgewendete entsprechende Koksmenge für die Unterfeuerung. Wenn man das Kubikmeter Gas als doppelt so wertvoll ansieht wie die entsprechende Menge der Kohlen und des Kokses, so lohnt sich die Fortführung der Entgasung um eine weitere halbe Stunde be> vierstündiger Entgasung nur, wenn noch auf 100 kg Kohle 1 cbm Gas zu erwarten, bei 24stündiger noch, wenn nur mehr 0,16 cbm zu gewinnen wären. In einem Ofen können natürlich nicht alle Retorten gleichheiß sein, und die einzelnen Retorten können nicht jeweils um wenige Kilogramm verschiedene Ladungen entsprechend ihrer verschiedenen Temperatur erhalten. Infolgedessen werden, wenn man das im Mittel richtige Ladegewicht wählt, einzelne Retorten zu schwach, andere etwas zu stark ausgegast sein. Auch das Verhältnis der Ladedauer für kleinere Kohlenmengen

144

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

hat einen bedeutenden Einfluß auf den Unterfeuerungsverbrauch und die Leistungsfähigkeit des Ofens. Bei einem wagerechten Ofen mit Handladung müssen, eine Ladezeit von nur 5 Min. und eine Garungszeit von 4y 2 Std. vorausgesetzt, auf 1 Retorte täglich 26,7 Min. verwandt werden, d. h. die Retorte wird den 54. Teil des Tages beheizt, ohne Arbeit zu leisten und, auf einen Durchsatz von 101 bezogen, wird rd. 5 % Std. lang kein Gas gemacht. Beim Vergleich mit diesen Verhältnissen wird der Fortschritt der Kammeröfen damit begründet, daß sie bei 1 1 t Ladung auf die Kammer in 24 Std. nur einmal 15 Min. Ladezeit beanspruchen, also nur den 96. Teil des Tages. Indes dürfte diese Folgerung ohne Berücksichtigung der Leistung nicht stichhaltig sein. Der erste Großraumofen entstand aus dem Schrägretortenofen durch Zusammenfassung dreier übereinander liegender Retorten zu einer schrägen Kammer. Ein großes Verdienst um die Ausgestaltung und Ausführung dieses sog. Schrägkammerofens hat sich R i e s , der Direktor der Münchener Gasanstalt, erworben. Durch Verlängerung der Garungszeit auf 24 Std. entfiel die Nachtarbeit, und das Laden und Entladen der Öfen konnte in einer achtstündigen Tagesschicht durchgeführt werden. Die nächste Stufe in der Entwicklung der Großraumöfen war der Bau von wagerechten Kammeröfen, die aus der Kokereitechnik übernommen wurden. Damit war die Entwicklung der Gasofenbauarten, wenigstens für Großgaswerke dort angelangt, wohin sie naturnotwendig führen mußte, zu den mittlerweile betriebs- und wärmetechnisch am meisten vervollkommneten Kokereiöfen. Verfolgt man die Entwicklung der Gaserzeugungsöfen in feuerungstechnischer Hinsicht, so zeigt sie das Bestreben, den Unterfeuerungsverbrauch immer mehr einzuschränken. Dies war in vieler Hinsicht von Erfolg begleitet. Man vergrößerte die Rekuperationsräume, um. eine bessere Wärmeausnutzung zu erzielen, oder man ordnete die Entgasungsräume in einer Weise an, daß bei größtmöglichem Kohleninhalt die freie Strahlungsfläche des Ofens aufs äußerste beschränkt wurde. Ein bemerkenswerter Fortschritt in der Wärmewirtschaft der Gaserzeugungsöfen war jedoch erst in dem Augenblick zu verzeichnen, als das System der regenerativen Beheizung durch Generatorgas, welches in getrennt stehenden Generatoren erzeugt wird, allgemein Eingang in den Gaswerksofenbau gefunden hatte. Die vordem ausschließlich angewandten Rekuperatoren zur Wärmerückgewinnung sind zweiräumige Erhitzer, in denen die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung durch die Trennungswände der Kanäle erfolgt. Im Regenerator geschieht die Wärmeübertragung durch Wärmestrahlung mit einem weit besseren Wirkungsgrade als durch Wärjneleitung 1 ). Ferner neigen die Trennungswände der Rekuperationskanäle um so mehr zum Undichtwerden, je dünner sie zugunsten eines besseren Wärmeüberganges ausgeführt werden. Da beiderseits der Trennungswände, in den Rauch- und Sekundärluftkanälen erhebliche Druckunterschiede herrschen, so strömt bei eintretendem Undichtwerden Sekundärluft in die Rauchgaskanäle, wodurch abgesehen von ausgleichbaren Zugverlusten Wärmeverluste entstehen und der Grad der Vorwärmung der Sekundärluft im steigenden Maße beeinträchtigt wird. Wenn solche Undichtheiten bei neuerbauten Anlagen auch nicht bemerkbar sind, so treten sie doch bei längerer Betriebszeit ein und erhöhen den Unterfeuerungsverbrauch. Ganz wesentliche, vor allem wärmetechnische Vorteile gegenüber einem Ofenbetrieb durch vorgebaute Einzelgeneratoren werden dadurch erzielt, daß der Generator bei regenerativer Beheizung getrennt vom Ofen zur Aufstellung gelangt und mit mechanischer Entschlackung durch Drehroste ausgestattet werden kann. Daher entfällt bei diesen Generatoren die Entschlackung von Hand, welche bei vorgebauten Generatoren eine schwierige Arbeit darstellt und bei großem Aschengehalt des Brennstoffes sehr häufig zu unerträglichen Zuständen führt. In Zentralgeneratoren ist die Verwendung von Kleinkoks in der Korngröße von 5 bis 30 mm möglich und selbst ein hoher Aschengehalt des Brennstoffes für den Betrieb nicht nachteilig. Wirkungsgrad und Gasleistung solcher mechanisch entschlackter Generatoren sind wesentlich höher als die der Einzelgeneratoren, weshalb ein getrennt aufgestellter Generator mehrere Öfen gleichzeitig mit Gas versorgen kann. Bei diesem wird auf die fühlbare Wärme des Generatorgases zugunsten einer gründlichen Gasreinigung verzichtet. Ein solcher Verzicht scheint bei regenerativer Beheizung zulässig, da der Wärmeinhalt der Verbrennungsgase ohne weiteres ausreicht, um Gas und Luft vorzuwärmen. Bei Ofensystemen, bei denen das Generatorgas bereits heiß mit 700° bis 900° in den Öfen eintritt, wird nur die Hälfte der Wärme der Verbrennungsgase zur Luftvorwärmung ausgenutzt, die andere Hälfte geht verloren. Dr. Karl B u n t e sagt hierüber 2 ): „Ein wichtiger Bestandteil der Ökonomie liegt bei allen Ofensystemen L i t i n s k y , Regenerator oder Rekuperator? Zeitschr.des Vereins der Gas- und Wasserfachmänner in Österreich und Ungarn 1918, S. 161. 2 ) Dr. K a r l B u n t e , „Feuerungstechnische Entwicklung der Gaserzeugungsöfen", Journ. f. Gasbel. u. Wasserversorg. 1913, S. 671.

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

145

i n d e r W i e d e r g e w i n n u n g d e r A b w ä r m e d e r V e r b r e n n u n g s g a s e . Mit e t w a 1000° m ü s s e n die A b g a s e a u s d e m e i g e n t l i c h e n H e i z r a u m e n t l a s s e n w e r d e n . Bei 1 9 % K o h l e n s ä u r e w ü r d e n d a n n e t w a 6 0 % d e s H e i z w e r t e s v e r l o r e n g e h e n . V o n d i e s e r W ä r m e m e n g e l ä ß t sich a b e r ein s e h r b e t r ä c h t l i c h e r Teil d e m Heizraum durch V o r w ä r m u n g der Verbrennungsluft wieder z u f ü h r e n . " E r i n n e r n w i r u n s z u n ä c h s t , w e l c h e W ä r m e m e n g e a u s d e n A b g a s e n in die O b e r l u f t ü b e r n o m m e n w e r d e n k a n n , so z e i g t sich n a c h V e r s u c h e n , d a ß bei G e n e r a t o r g a s f e u e r u n g a u f 1 R . - T . O b e r l u f t je n a c h d e r Z u s a m m e n s e t z u n g d e s G e n e r a t o r g a s e s z w i s c h e n 1,6 u n d 2 , 2 R . - T . , also r d . 2 R . - T . V e r b r e n n u n g s g a s e e n t s t e h e n . D a f e r n e r die W ä r m e k a p a z i t ä t d e r V e r b r e n n u n g s g a s e m i t 0 , 3 7 bei d e r m i t t l e r e n R e g e n e r a t i o n s t e m p e r a t u r v o n 7 0 0 ° e t w a s h ö h e r i s t als die W ä r m e k a p a z i t ä t d e r L u f t m i t 0 , 3 4 , so k a n n s c h o n t h e o r e t i s c h n u r a n n ä h e r n d d i e H ä l f t e d e s W ä r m e i n h a l t e s d e r A b g a s e a n die O b e r l u f t ü b e r t r a g e n w e r d e n . W e n n w i r a l s o m i t e t w a 1000° d i e A b g a s e in die R e g e n e r a t i o n s c h i c k e n , so w i r d die O b e r l u f t b e s t e n f a l l s d i e R a u c h g a s e auf e t w a 5 0 0 ° a b k ü h l e n . P r a k t i s c h f i n d e t m a n , o h n e d a ß d a b e i auf e i n e n B e t r i e b s f e h l e r g e s c h l o s s e n w e r d e n k a n n , i n f o l g e d e r S t r a h l u n g u n d L e i t u n g v o m O b e r b a u h e r T e m p e r a t u r e n d e r A b g a s e , die bei I n n e n g e n e r a t o r ö f e n v o r d e m W a s s e r s c h i f f e t w a 7 0 0 ° bis 8 0 0 ° b e t r a g e n , bei a n d e r e n Ö f e n , w o w e n i g e r s t r a h l e n d e u n d a b g e l e i t e t e W ä r m e v o m O b e r b a u h e r w i r k t , z. B . V e r t i k a l ö f e n , i m m e r h i n 650°. E r s t h i n t e r d e m W a s s e r s c h i f f p f l e g e n d i e T e m p e r a t u r e n a u f 5 0 0 ° b z w . 3 0 0 bis 3 5 0 ° z u f a l l e n . G e h e n d i e A b g a s e m i t t i e f e r e n T e m p e r a t u r e n a b , so m u ß die W ä r m e entweder durch S t r a h l u n g und Leitung oder meist infolge von Undichtigkeiten und Verdünn u n g v e r l o r e n g e g a n g e n sein, u n d d a s E r g e b n i s i s t u n r i c h t i g e r , als w e n n die T e m p e r a t u r h o c h i s t . A n d e r s l i e g t d e r F a l l n a t ü r l i c h , w e n n es sich wie bei d e n K o k e r e i ö f e n u m die V e r b r e n n u n g v o n L e u c h t g a s h a n d e l t : D a n n ist d i e W ä r m e k a p a z i t ä t d e r V e r b r e n n u n g s l u f t u n d d e r A b g a s e e t w a 0 , 7 5 bis 1, u n d in d i e s e m F a l l e k a n n s e l b s t v e r s t ä n d l i c h d i e O b e r l u f t e i n e n s e h r b e t r ä c h t l i c h e n Teil d e s W ä r m e i n h a l t e s d e r A b g a s e a u f n e h m e n , u n d A b g a s t e m p e r a t u r e n v o n 2 5 0 ° k ö n n e n in d i e s e m F a l l e erhalten und erklärt werden. E s ist d a h e r n i c h t n u r k e i n N a c h t e i l , s o n d e r n in w ä r m e w i r t s c h a f t l i c h e r H i n s i c h t e r f o r d e r l i c h , den W ä r m e i n h a l t der Verbrennungsgase zur L u f t - und G a s v o r w ä r m u n g gänzlich auszunutzen, wenn, u n d d i e s i s t w e s e n t l i c h , d e r V e r l u s t d u r c h Z e r s t ö r u n g d e r f ü h l b a r e n W ä r m e des G e n e r a t o r g a s e s g e r i n g f ü g i g ist g e g e n ü b e r d e r W ä r m e r ü c k g e w i n n u n g a u s d e n V e r b r e n n u n g s g a s e n d u r c h W i e d e r e r h i t z u n g d e s G e n e r a t o r g a s e s in R e g e n e r a t o r e n . L e t z t e r e b e t r ä g t i n f o l g e d e s h o h e n W i r k u n g s g r a d e s d e r D r e h r o s t g e n e r a t o r e n ein V i e l f a c h e s d e r d u r c h die G a s r e i n i g u n g v e r l o r e n g e h e n d e n f ü h l b a r e n G a s w ä r m e . I m ü b r i g e n k a n n diese W ä r m e in D a m p f k e s s e l g e n e r a t o r e n d a z u b e n u t z t w e r d e n , d e n f ü r d e n B e t r i e b n o t w e n d i g e n D a m p f zu e r z e u g e n . P e i s c h e r h a t w ä r m e w i r t s c h a f t l i c h e V e r g l e i c h e z w i s c h e n r e g e n e r a t i v e r u n d r e k u p e r a t i v e r B e h e i z u n g v o n G a s e r z e u g u n g s ö f e n u n d d i e in u m s t e h e n d e r Z a h l e n t a f e l 79 wiedergegebenen W ä r m e b i l a n z e n f ü r beide S y s t e m e aufgestellt1). Aus diesen W ä r m e b i l a n z e n g e h t h e r v o r , d a ß bei d e r r e g e n e r a t i v e n B e h e i z u n g m i t t e l s Z e n t r a l g e n e r a t o r e n r d . 1 1 % d e r in die G e n e r a t o r e n in K o k s f o r m e i n g e f ü h r t e n W ä r m e in d e n V e r b r e n n u n g s g a s e n v e r l o r e n g e h e n , w ä h r e n d d i e s e r V e r l u s t bei r e k u p e r a t i v e r B e h e i z u n g r d . 3 7 % b e t r ä g t . Es verbleibt somit beim Regenerativv e r f a h r e n eine i m O f e n z u r K o h l e n e n t g a s u n g , S t r a h l u n g u n d L e i t u n g u n d z u r W a s s e r d a m p f e r z e u g u n g v e r f ü g b a r e W ä r m e m e n g e v o n 8 4 % d e r in K o k s f o r m in d e n G e n e r a t o r e n e i n g e f ü h r t e n g e g e n ü b e r n u r rd. 5 7 % beim R e k u p e r a t i v v e r f a h r e n . E s h a t in n e u e r e r Z e i t a u c h n i c h t a n V e r s u c h e n g e f e h l t , d i e h o h e A b w ä r m e v o n G a s e r z e u g u n g s ö f e n m i t v o r g e b a u t e n G e n e r a t o r e n in D a m p f k e s s e l n , die m a n in d i e R a u c h k a n ä l e e i n b a u t e , z u m T e i l z u r ü c k z u g e w i n n e n . Der W i r k u n g s g r a d einer solchen Kesselanlage ist wegen des geringen W ä r m e g e f ä l l e s , d a s z u r V e r f ü g u n g s t e h t , n i c h t h o c h ; d e m e n t s p r e c h e n d b e t r ä g t d i e in D a m p f f o r m r ü c k g e w i n n b a r e W ä r m e m e n g e n u r e t w a 15 bis 2 0 % d e r i n K o k s f o r m i n d e n G e n e r a t o r e i n g e f ü h r t e n . D a d i e A n l a g e k o s t e n f ü r s o l c h e A b w ä r m e g e w i n n u n g s a n l a g e n n i c h t g e r i n g e r s i n d als j e n e v o n Z e n t r a l g e n e r a t o r e n u n d l e t z t e r e in V e r b i n d u n g m i t r e g e n e r a t i v e r W ä r m e r ü c k g e w i n n u n g e i n e viel g r ö ß e r e W ä r m e m e n g e u n m i t t e l b a r in F o r m v o n K o k s e r s p a r e n , s o k ö n n e n O f e n a n l a g e n m i t A b w ä r m e r ü c k g e w i n n u n g in F o r m v o n D a m p f i h r e m w i r t s c h a f t l i c h e n W e r t e n a c h m i t r e g e n e r a t i v b e h e i z t e n O f e n a n l a g e n n i c h t a u f eine S t u f e g e s t e l l t w e r d e n . In n e u e r e r Z e i t w e r d e n G a s e r z e u g u n g s ö f e n v i e l f a c h m i t r e g e n e r a t i v e r B e h e i z u n g v e r s e h e n , u n d diese Ö f e n sollen m i t d e n ü b r i g e n n e u z e i t l i c h e n O f e n b a u a r t e n i m n a c h f o l g e n d e n n ä h e r b e h a n d e l t werden. P e i s c h e r , „Wärmewirtschaftliche Betrachtungen über Gaserzeugungsöfen", Journ. f. Gasbel. u. Wasserversorg. 1919, Heft 28. d e G r a h l , W i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g der B r e n n s t o f f e .

10

146

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren. Z a h l e n t a f e l 79. v o n 1000 W E in K o k s f o r m in d e n G e n e r a t o r eingeführt

für 1 kg entgas.er Koh.e Regen.

Rekup.

Re?en.

Rekup.

1000

800

27

1000 51 34

22

1149 59 37

1027

1085

822

1245

810 66 137

752 216

650 53 109

864 248

14

117

10

133

1085

822

1245

752 216

650

864 248

I. G e n e r a t o r . a) zugeführt: Im Heizwert des Kokses in dessen fühlbarer Wärme im Dampf bzw. Unterluft und Dampf

WE „ . ,,

b) abgeführt: Im Heizwert des Generatorgases WE im Wärmeinhalt des Generatorgases ,, im verdampften Speisewasser ,, Verluste in den Schlacken, im Flugstaub und durch Strahlung und Leitung ,, II. B r e n n e r im O f e n . a) zugeführt: Im Heizwert des Generatorgases in dessen Wärmeinhalt durch Vorwärmung des Generatorgases • durch Vorwärmung der Oberluft b) abgeführt: Zur Kohlenentgasung durch Strahlung und Leitung. im Wärmeinhalt der Verbrennungsgase durch Strahlung und Leitung in den Oberbau

1027

810

WE „ ,,

218

202 193

251

1302

1186

1045

1363

704 520 78

567 532 87

565 417 63

652

1302

1186

1045

1363

396

106

218 34 367

84

251 37 423

598

619

480

711

252 240

. . WE ,, „

III. R e g e n e r a t i o n u n d R e k u p e r a t i o n . Ausgenutzt zur Heizgas- und Oberluftvorwärmung . . . . W E ausgenutzt zur Wasserdampfbildung u. Unterluftvorwärmung „ Wärmeverlust in den Abgasen . ,, Dem Unterbau zugeführt durch fühlbare Wärme der Verbrennungsgase, durch Strahlung u. Leitung aus dem Oberbau W E ß)

Die

neuzeitlichen

J

|

492 .

612

99

Gaserzeugungsöfen.

Wie schon aus den vorausgegangenen Betrachtungen zu ersehen ist, können die neuzeitlichen Ofenbauarten für Gaswerke in Kleinraum- und Großraumöfen eingeteilt werden. Als besonderes Kennzeichen gilt für die Kleinraumöfen ein Ladegewicht des Entgasungsraumes von unter einer T e n n e Kohle und eine Garungszeit von 12 Std. und weniger, für die Großraumöfen dagegen ein Ladegewicht von mehr als 1 Tonne Kohle und eine Garungsdauer von mindestens 12 Std. Die Frage, für welche Gaswerke Kleinraum- oder Großraumöfen zu wählen sind, kann nur im Einzelfalle entschieden werden. Als A n h a l t s p u n k t möge gelten, daß für Gaswerke mit einer Tagesleistung von mehr als 1 5 0 0 0 bis 2 0 0 0 0 cbm zweckmäßig nur Großraumöfen in A n w e n d u n g k o m m e n sollten, was jedoch nicht heißen soll, daß in kleineren Gaswerken mit niedrigeren Tagesleistungen nur Kleinraumöfen am Platze wären. W e g e n ihrer wirtschaftlichen und betriebstechnischen Vorteile eignen sich entsprechende Großraumöfen auch für kleinere Tagesleistungen, wenn die Ofeneinheiten eine genügende Unterteilung ihrer Leistung zur Anpassung der Gaserzeugung an die Gasabgabe gestatten. 1. Die Kleinraumöfen. Eine w a g e r e c h t e R e t o r t e n o f e n a n l a g e g r ö ß e r e r L e i s t u n g mit 6 m langen durchgehenden Retorten stellt die Anlage im städtischen Gaswerk S t u t t g a r t (erbaut von den Vereinigten Schamottefabriken Marktredwitz) dar. Die Anordnung dieses Ofens geht aus Abb. 40 *) hervor. Je 9 durchgehende 6 m lange Journ. f. Gasbel. u. Wasserversorg., Jahrg. 1912, S. 4, Fig. 3.

VI.

147

Kokerei u n d G a s a n s t a l t s b e t r i e b .

R e t o r t e n sind in einer Hülse v e r e i n i g t . D a s Ladegewicht jeder R e t o r t e b e t r ä g t e t w a 600 kg bei 8 bis 9 s t ü n diger Garungszeit, d e m e n t s p r e c h e n d die Ofenleistung 4600 cbm Gas in 2 4 S t d . Die Beheizung des Ofens erf o l g t r e k u p e r a t i v . Das hierzu e r f o r d e r l i c h e G e n e r a t o r g a s wird in einem in den Ofen e i n g e b a u t e n G e n e r a t o r erzeugt. Zu beiden Seiten desselben b e f i n d e t sich die R e k u p e r a t i o n zur V o r w ä r m u n g der S e k u n d ä r l u f t . Die V e r b r e n n u n g s g a s e u m s p ü l e n v o r d e m Verlassen des Ofens ein Wasserschiff, in welchem der Dampf z u m U n t e r blasen u n t e r die Roste der G e n e r a t o r e n erzeugt wird. Das Laden und E n t l a d e n der R e t o r t e n erfolgt d u r c h eine S t o ß - und L a d e maschine. Der a u s g e s t o ß e n e K o k s f ä l l t in H ä n g e b a h n k ü b e l , wo er z u n ä c h s t abgelöscht und hierauf d u r c h die L a u f k a t z e der E l e k t r o H ä n g e b a h n , die ü b e r der O f e n a n l a g e a n g e o r d n e t ist, hochgehoben und zur Kokssortieranlage v e r f a h r e n wird.

A b b . 40.

R e t o r t e n o f e n des G a s w e r k e s Stuttgart.

A b b . 41.

S c h r ä g - R e t o r t e n o f e n von Heinrich K o p p e r s .

N ü b l i n g 1 ) gibt die m i t diesem Ofen im J a h r e s d u r c h s c h n i t t e r h a l t e n e n Betriebsergebnisse wie f o l g t a n : G a s a u s b e u t e , gemessen bei 0° u n d 760 m m Q.-S oberer Gasheizwert, gemessen bei 0° und 760 m m Q - S Heizwertzahl U n t e r f e u e r u n g in F o r m v o n T r o c k e n k o k s , bezogen auf R o h k o h l e . . .

% 29,40 WE 6060 „191193 % 12,55.

Einen r e g e n e r a t i v b e h e i z t e n S c h r ä g - R e t o r t e n o f e n d e r F i r m a K o p p e r s i n E s s e n s t e l l t Abb. 41 2 ) d a r . Das Heizgas f ü r diesen Ofen wird in einer besonderen Z e n t r a l - G e n e r a t o r e n a n l a g e e r z e u g t . An die Stelle der R e k u p e r a t o r e n t r e t e n R e g e n e r a t o r e n aus m i t G i t t e r s t e i n e n ausgefüllten K a m m e r n . J e d e r Ofen besitzt 4 solcher R e g e n e r a t o r e n , d u r c h die er in zwei, von der Stirnseite des Ofens b e t r a c h t e t , s y m m e t r i s c h e H ä l f t e n geteilt wird. W ä h r e n d einer h a l b e n S t u n d e erfolgt die Beheizung des Ofens d e r a r t , d a ß G e n e r a t o r g a s und V e r b r e n n u n g s l u f t f ü r sich g e t r e n n t in je einer, beispielsweise in der an der linken O f e n h ä l f t e befindlichen R e g e n e r a t i o n v o r g e w ä r m t w e r d e n . Die so auf 1000° C v o r g e w ä r m t e n Gase vereinigen sich in den in H ö h e der u n t e r s t e n R e t o r t e n r e i h e befindlichen B r e n n e r n , beheizen die linke H ä l f t e des R e t o r t e n r a u m e s bis u n t e r die O f e n d e c k e und fallen auf der r e c h t e n H ä l f t e wieder a b , wobei sie v o r E i n t r i t t in den A b h i t z e k a n a l die r e c h t s seitige Regeneration v o r w ä r m e n . N a c h Ablauf einer halben S t u n d e werden die Gas- und L u f t w e g e u m g e Der H o r i z o n t a l - R e t o r t e n o f e n m i t 6 m R e t o r t e n u n d sein w i r t s c h a f t l i c h e r Vergleich mit den a n d e r e n m o d e r n e n O f e n s y s t e m e n . J o u r n . f. Gasbel. u. Wasserversorg., J a h r g . 1912, S. 1. 2 ) E n t n o m m e n d e m J o u r n . f. Gasbel. u. Wasserversorg. 1919, S. 17. 10*

Zweites K a p i t e l . U m w a n d l u n g s - u n d V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n .

148

wechselt, es erfolgt die V o r w ä r m u n g von Gas und L u f t auf der r e c h t e n Seite, w ä h r e n d die Abgase u n t e r Vorw ä r m u n g der linksseitigen Regeneration den Ofen mit rd. 240° C verlassen. Die Z e n t r a l - G e n e r a t o r e n a n l a g e , welche, wie die Abb. 41 zeigt, im vorliegenden Falle im O f e n h a u s u n t e r g e b r a c h t w u r d e , b e s t e h t aus 2 Drehr o s t g e n e r a t o r e n , von denen einer zur Beheizung von 6 Öfen von je 2400 cbm G a s e r z e u g u n g in 24 Std. ausreicht, w ä h r e n d der a n d e r e die Reserve d a r s t e l l t . Das erzeugte G e n e r a t o r g a s wird, bevor es in den Ofen eint r i t t , in einem W a s c h e r v o m F l u g s t a u b gereinigt und s o d a n n d u r c h eine Heizgasleitung vor die Ofenanlage g e f ü h r t . Peischer 1 ) gibt den U n t e r f e u e r u n g s v e r b r a u c h eines solchen Ofens m i t 10 bis 10,5% Reinkoks an. A u ß e r dieser erheblichen V e r m i n d e r u n g des U n t e r f e u e r u n g s v e r b r a u c h e s g e g e n ü b e r j e n e m gleicher Öfen mit r e k u p e r a t i v e r Beheizung werden betriebstechnische Vorteile a u c h d a d u r c h erzielt, d a ß die h e u t e nicht mehr

A b b . 42. K l e i n k a m m e r o f e n von Heinrich K o p p e r s .

z e i t g e m ä ß e u n d bei h o h e m A s c h e n g e h a l t des B r e n n s t o f f e s schwierige S c h l a c k a r b e i t d e r E i n z e l g e n e r a t o r e n in F o r t f a l l k o m m t . In den Z e n t r a l g e n e r a t o r e n k a n n K l e i n k o k s vergast werden, w o d u r c h der sonst v e r w e n d e t e S t ü c k k o k s zum Verk a u f e frei wird. B e s t e h e n d e R e k u p e r a t i v - R e t o r t e n o f e n a n l a g e n w u r d e n in n e u e r e r Zeit in verschiedenen Gaswerken des Inu n d Auslandes von der F i r m a K o p p e r s in r e g e n e r a t i v beheizte u m g e b a u t , oder es w u r d e n gänzlich neue Anlagen dieser A r t e r r i c h t e t . L e t z t e r e F i r m a b a u t a u c h einen K l e i n k a m m e r o f e n , von ihr m i t d e m N a m e n G r o ß r e t o r t e n o f e n bezeichnet (Abb. 42). E r v e r d a n k t seine E n t s t e h u n g dem Bestreben n a c h E r sparnis von A r b e i t s k r ä f t e n d u r c h V e r l ä n g e r u n g der G a r u n g s zeit. Die R e t o r t e n , von d e n e n 6 in einer Hülse vereinigt sind, besitzen die F o r m kleiner, e t w a 1 m hoher K a m m e r n u n d sind aus einzelnen Steinen z u s a m m e n g e s e t z t . Das K o h l e n ladegewicht f ü r 1 R e t o r t e b e t r ä g t bei diesem Ofen rd. 900 kg u n d die G a r u n g s z e i t 12 S t d . D a d u r c h wird eine Arbeitsschicht e r s p a r t , u n d 2 a c h t s t ü n d i g e Schichten genügen f ü r das L a d e n u n d E n t l a d e n eines G r o ß r e t o r t e n o f e n s . Das Laden der R e t o r t e n erfolgt m i t t e l s W u r f m a s c h i n e , das E n t l a d e n d u r c h eine m i t der W u r f m a s c h i n e vereinigte K o k s a u s s t o ß v o r r i c h t u n g . Der K o k s ist g r o ß s t ü c k i g u n d f e s t u n d k o m m t dem Kammerofenkoks nahe.

Der s e n k r e c h t e O f e n d e r D e s s a u e r V e r t i k a l - O f e n - G e s e l l s c h a f t ( A b b . 43) besitzt s t e h e n d e R e t o r t e n , die oben u n d u n t e n mit Deckeln verschlossen s i n d ; ihr Q u e r s c h n i t t e r w e i t e r t sich etwas n a c h u n t e n . Die Heizgase werden in einem e i n g e b a u t e n G e n e r a t o r b erzeugt. Sie t r e t e n von u n t e n in den Ofen ein, v e r b r e n n e n a m u n t e r e n E n d e der R e t o r t e n und werden im Zickzack zwischen den einzelnen R e t o r t e n in die H ö h e geleitet. Von der Spitze des Ofens ziehen die V e r b r e n n u n g s g a s e d u r c h R e k u p e r a t o r e n n a c h u n t e n u n d gelangen von d a in den K a m i n . J e d e dieser R e t o r t e n f a ß t 500 kg Kohle, die aus H ä n g e b a h n w a g e n von oben in e i n f a c h s t e r Weise eingefüllt w e r d e n . Bei den neuesten A u s f ü h r u n g e n der s e n k r e c h t e n Öfen sind je drei h i n t e r einander liegende R e t o r t e n zu einer E i n h e i t v e r b u n d e n , die g e m e i n s a m g e f ü l l t u n d e n t l e e r t wird. Der Koks wird hier ebenfalls in e i n f a c h s t e r Weise h e r a u s g e s c h a f f t , i n d e m von einer g e m e i n s a m e n Stelle die u n t e r e n Deckel der drei m i t e i n a n d e r v e r b u n d e n e n R e t o r t e n d u r c h h y d r a u l i s c h e n D r u c k g e ö f f n e t w e r d e n . Die E n t g a s u n g d a u e r t 10 bis 12 S t d . W ä h r e n d der letzten 2 S t d . k a n n m a n W a s s e r d a m p f von u n t e n in die R e t o r t e n einleiten und so Wassergas erzeugen. Abgesehen von der gesteigerten Gaserzeugung u n d der A r b e i t s e r s p a r n i s e r h ä l t m a n m i t diesem Ofen infolge der g ü n s t i g e n W ä r m e v e r t e i l u n g a u c h ein g u t e s Gas u n d sehr hochwertige N e b e n erzeugnisse, n a m e n t l i c h ist die A m m o n i a k a u s b e u t e größer als bei den alten Öfen. F e r n e r e r h ä l t m a n d i c h t e r e n K o k s u n d einen dünnflüssigen Teer. B u n t e gibt folgende Betriebsergebnisse, festgestellt in L e i s t u n g s v e r s u c h e n der Lehr- u n d V e r s u c h s g a s a n s t a l t 2 ) an. Ofenleistung

bei

nassem

Betrieb:

10er Öfen m i t 4 m langen R e t o r t e n in 24 S t d . rd. c b m 4660 12er „ 5 m „ „ „ 24 „ „ „ 5360 18er „ „ 5m „ 24 „ „ „ 7450 L a d e g e w i c h t einer R e t o r t e k g 420—580 G a s a u s b e u t e bei 0° u n d 760 m m Q.-S. u n d n a s s e m B e t r i e b . . % 37,8 oberer Heizwert bei 0° u n d 760 m m Q.-S. u n d nassem B e t r i e b W E 5540 Heizwertzahl „ 1949 U n t e r f e u e r u n g in T r o c k e n k o k s , bezogen auf R o h k o h l e . . . . "/o 14,95. *) Der r e g e n e r a t i v beheizte R e t o r t e n o f e n . J o u r n . f. Gasbel. u. Wasserversorg. 1919, S. 17. ) J o u r n . f. Gasbel. u. Wasserversorg., J a h r g . 1919, S. 513.

2

VI. Kokerei und

Gasanstaltsbetrieb.

149

J u l i u s P i n t s c h h a t sich a u c h m i t dem B a u von s e n k r e c h t e n Öfen b e s c h ä f t i g t . Ein wesentlicher U n t e r schied seiner B a u a r t von a n d e r e n liegt d a r i n , d a ß der G e n e r a t o r eines jeden Ofens von P i n t s c h - B o l z u n t e r h a l b des R e t o r t e n r a u m e s liegt u n d u n t e r der Z u g w i r k u n g eines besonders auf den Ofen a u f g e s e t z t e n Schornsteines s t e h t . Die G e n e r a t o r e n w e r d e n m i t g l ü h e n d e m Koks beschickt, der d u r c h e n t s p r e c h e n d angeo r d n e t e S c h u r r e n u n m i t t e l b a r aus den R e t o r t e n in die Generatoren geleitet wird. Die Generatorgase steigen in s e n k r e c h t g e m a u e r t e n K a n ä l e n zu den w a g e r e c h t e n Gasverteilungskanälen auf u n d gelangen d u r c h diese zu den im U n t e r t e i l des R e t o r t e n r a u m e s liegenden V e r b r e n n u n g s d ü s e n , wo sie m i t der h i n z u t r e t e n d e n S e k u n d ä r l u f t v e r b r e n n e n . Der Senkrechtofen von P i n t s c h - B o l z wird in der Regel m i t 20 oder 24 R e t o r t e n a u s g e f ü h r t .

A b b . 43.

Dessauer V e r t i k a l o f e n von B u e b - K ö r t i n g , 1910.

U n t e n in den R e t o r t e n ist ein D a m p f z u f ü h r u n g s r o h r m i t regelbarem Ventil e i n g e b a u t , d u r c h das n a c h bee n d e t e r A b g a r u n g der Kohle D a m p f e i n g e f ü h r t werden k a n n , d a m i t die Gaserzeugung d u r c h das sich bildende Wassergas e r h ö h t wird. N ü b l i n g 1 ) bezeichnet den U n t e r f e u e r u n g s v e r b r a u c h der S e n k r e c h t ö f e n als n i c h t besonders g ü n s t i g u n d gibt ihn zu 15 bis 1 6 % der e n t g a s t e n Kohle an. Die e r s t e n B e s t r e b u n g e n n a c h restloser E r f a s s u n g aller in d e r K o h l e g e b u n d e n e n w e r t v o l l e n Bestandteile u n t e r gleichzeitiger V e r h ü t u n g von Rauchentwicklung, Stauberzeugung und Hitzeausstrahlung f ü h r e n nach England zurück. Neben den beiden b e k a n n t e n G a s f a c h m ä n n e r n G l o v e r u n d W e s t w a r e n es h a u p t s ä c h l i c h W o o d a l l & D u c k h a m , d i e d i e s e r I d e e n a c h g i n g e n u n d b e r e i t s i m J a h r e 1912 eine e r s t e g r ö ß e r e A n l a g e m i t u n u n t e r b r o c h e n u n d s e l b s t t ä t i g a r b e i t e n d e n R e t o r t e n i n L a u s a n n e in B e t r i e b s e t z t e n . E s i s t l e i c h t e r k l ä r l i c h , d a ß d i e E i n f ü h r u n g s o l c h e r m i t d e m b i s h e r i g e n B r a u c h b r e c h e n d e n S e n k r e c h t - O f e n b a u a r t e n auf S c h w i e r i g k e i t e n s t o ß e n m u ß t e . M ö g e n d i e s e n J o u r n . f. Gasbel. u. Wasserversorg., J a h r g . 1912, S. 53.

150

Zweites Kapitel.

Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

Bauarten anfänglich auch Nachteile a n g e h a f t e t haben, unleugbar besaßen sie gesundheitliche Vorteile, insofern ihre Arbeitsweise mit der größten Sauberkeit verbunden ist. Bei der Ferngasversorgung haben wir die Verunreinigung der L u f t durch die Gasanstalten erwähnt. Anderseits h a n d e l t es sich bei neuen Ofenbauarten um Erreichung von Zielen, die darauf hinauslaufen, folgende Vorteile zu erreichen: 1. Leichte Bedienungsweise, weniger Personal, 4. erhöhte A m m o n i a k a u s b e u t e , 2. größte Gasausbeute bei gleichmäßiger Zu5. hochwertigen Teer, sammensetzung, 6. kalten, trockenen Koks, u n m i t t e l b a r verlade3. geringste Unterfeuerung, fähig aus dem Ofen. Die Vermeidung von Rauch, S t a u b und anderen Belästigungen erleichtert unzweifelhaft die Genehmigung bei Neu- und Erweiterungsbauten. Die vorliegende B a u a r t des Dauer-Senkrechtofens „ D r e s d e n " geht von dem G r u n d s a t z aus, die in den Entgasungsraum eintretende Kohle möglichst schnell auf das schärfste zu erhitzen, d a m i t

sich der im Erweichungszustande bildende Kuchen von den W a n d u n g e n loslöst und geschlossen nach unten rutscht. Das Wesentliche bei der ununterbrochenen E n t g a s u n g besteht in der Ü b e r e i n s t i m m u n g des Temperaturgefälles in den Heizzügen und im E n t g a s u n g s r a u m , was durch die B e h e i z u n g v o n o b e n n a c h u n t e n erreicht wird (vgl. Abb. 44). Diese Beheizung g e s t a t t e t eine weit höhere T e m peratursteigerung, als sie bei Senkrechtöfen möglich und s t a t t h a f t ist. Zur Erreichung dieses Zweckes ist das lichte Profil der E n t g a s u n g s r ä u m e zu K a m m e r n ausgebildet. Um den Koks h a n d w a r m und trocken abzuziehen, wird Wasser oder Dampf z u g e f ü h r t . Außerdem wird die K a m m e r im unteren Teile durch seitlich angebrachte L u f t k a n ä l e gekühlt. Die zugeführten Wasser- oder D a m p f m e n g e n werden dem Bedarf einer jeden K a m m e r entsprechend zwecks dauernder Wassergaserzeugung geregelt. Auf Grund der in England erzielten günstigen Ergebnisse, besonders aber auf Grund der mit verschiedenen Öfen in Deutschland gemachten E r f a h r u n g e n h a t die A d o l f s h ü t t e i n C r o s t a die Öfen nach eigenen Erfahrungen den deutschen Verhältnissen ang e p a ß t . Es d ü r f t e von W e r t sein, einzelne Betriebsergebnisse aus den J a h r e n 1914, 1915 und 1916 in Zahlentafel 80 zu bringen. Nach den günstig verlaufenen Versuchen in Dresden-Reick und Berlin-Tegel wurden auch in Berlin-Schmargendorf verschiedene mit Einzelgeneratoren arbeitende Öfen aufgestellt.

151

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb. Zahlentafel

80.

Veruchsergebnisse mit den Dauer-Senkreditöfen ,,Dresden". 1. Ort und Zeit 2. Dauer der Versuche

Tage Í

3. Kohlensorte

•{

4. Durchsatz eines Ofens (feucht) kg 5. Gaserzeugung eines Ofens bei 15° C und 760 mm Q.-S. . cbm 6. Gasausbeute je 1000 kg lufttrockene Kohle bei 15° C und 760 mm Q.-S 7. Gasausbeute je 1000 kg Trockenkohle ohne Asche bei 15°C und 760 mm Q.-S 8. oberer Heizwert bei 0 und 760 mm Q.-S WE 9. Heizwertzahl aus 100 kg Reinkohle 10. Unterfeuerung, bez. auf 100 kg Rohkohle /o 11. Unterfeuerung Reinkoks, bez. auf 100 kg Rohkohle . . 12. Stickstoffgehalt » 1

mit Einzelgenerator.

1

Dresden 1 1914 7 Recke und Schedewitz 19222 7068

Tegel1 1915 7 Luise und Consett 22509 8306

369

378

365

399 5040 191006 14,9 12,3 3,3

406 5211 197580 15,05 11,96 2,37

403 5030 188900 14,3 12,2 4,9

Dresden 1916 5

2

Mischkohle 22453 8180

m:t Ferngasbeheizung.

Die in England mit der E n t g a s u n g der Kohle in Öfen mit mehr oder weniger u n u n t e r brochener Kohlenzufuhr und K o k s e n t n a h m e erzielten günstigen Ergebnisse haben die Dessauer Vertikalofen-Gesellschaft veranlaßt, den B a u ' d e s G l o v e r - W e s t - O f e n s zu übernehmen. Eine Probeanlage auf dem W e r k Mariendorf der Gasgesellschaft Berlin im J a h r e 1913 h a t zu Vergleichsversuchen mit einem 18 er Dessauer Vertikalofen, System 1912, seitens Dr. K a r l B u n t e g e f ü h r t 1 ) , denen wir folgendes e n t n e h m e n : Der neue Ofen ist in Abb. 45 dargestellt. Auf der Generatorseite sind in 9 Schichten übereinander je rechts u n d links der Mittelwand 9 Brenner angeordnet, die die in 2 Reihen angeordneten Retorten beheizen. Jede Ofenseite wird f ü r sich beheizt, wobei die Flammen u n d Abgase in jeder Schicht von der Generatorseite innen nach der gegenüberliegenden Maschinenseite u m l a u f e n , in gleicher Höhe um die letzte Retorte wenden und nach der Generatorseite zum Abgas-Sammelkanal zurückkehren. In den einerseits durch die Brenner, anderseits aber a u c h durch die abziehenden Gase ungleich s t a r k erhitzten Retorten verschiebt sich der Kern des ausgehenden Kokses nach der Außenseite. Das Generatorgas hat je nach der Höhe der Brenner Temperaturen von 800 bis 900°. Die Oberluft erhält durch den sich abkühlenden Koks eine T e m p e r a t u r bis zu 400°, steigt dann auf der Generatorseite in die höhere Schicht, wo sie zurückkehrend ungefähr 600° angenommen h a t . Bei der Umkehr an der Außenwand verliert sie erst etwas an *) V g ' - J o u r n a l f ü r G a s b e l . 1 9 1 9 , S. 3 6 6 .

A b b . 45.

O l o v e r - W e s t - O f e n d e r Dessauer Vertikalofen-Gesellschaft.

152

Zweites Kapitel.

Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

E i g e n w ä r m e u n d e r h i t z t sich d a n n wieder a u f der G e n e r a t o r s e i t e b e i m E i n t r i t t in den S c h o r n s t e i n n o c h 8 3 5 bis 8 5 5 ° .

auf 7 2 0 ° .

Die

Abgase

haben

Die U n t e r f e u e r u n g s v e r h ä l t n i s s e s t e l l t e n s i c h t r o t z d e m f ü r den G l o v e r - W e s t - O f e n n i c h t u n g ü n s t i g (vgl. Zahlentafel 81). Zahlentafel

81.

Kohle D e n a b y GloverWestOfen

Aschegehalt des Kokses in

%

Heizwert

WE

Absol. auf „ „ „

kg „ WE „

trockener K o k s : 100 kg Kohle . . 100 cbm Gas . . 100 W E i. Kohle 100 „ „ Gas .

SenkrechtOfen

10,0 7180 11,2 28,8 10,7 39,6

8,0 —

14,4 36,2 13,4 48,0

Kohle L a m b t o n GloverWestOfen

15,78 7075

SenkrechtOfen

15,1 6935

13,65 38,95 12,9 52,1

14,65 40,4 13,85 53,1

2. Die Großraumöfen. D e r M ü n c h e n e r S c h r ä g k a m m e r o f e n v o n R i e s ( A b b . 4 6 ) b e s t e h t a u s drei K a m m e r n m i t s c h r ä g e r S o h l e ; j e d e K a m m e r f a ß t 3 bis 7 t K o h l e . G e f ü l l t wird v o n o b e n d u r c h eine w a g e r e c h t a n g e o r d n e t e F ü l l ö f f n u n g f a s t o h n e j e d e H a n d a r b e i t , u n d e b e n s o r u t s c h t der K o k s n a c h b e e n d e t e r E n t g a s u n g , die h i e r 2 4 S t d . d a u e r t , in der R e g e l v o n s e l b s t h e r a u s , s o b a l d die u n t e r e K a m m e r t ü r h o c h g e z o g e n w i r d . F i i r d e n F a l l , d a ß der K o k s k u c h e n n i c h t s o f o r t ins R u t s c h e n k o m m t , ist ein e l e k t r i s c h a n g e t r i e b e n e r S t e m p e l v o r h a n d e n , der ihn d a n n in B e w e g u n g s e t z t . D e r K o k s wird in e i n e m f a h r b a r e n L ö s c h t u r m a b g e l ö s c h t , n a c h d e m A b p u m p e n des W a s s e r s f ä l l t er d a n n , w e n n die B o d e n v e r s c h l ü s s e des L ö s c h g e f ä ß e s g e ö f f n e t w e r d e n , in eine v o r d e m O f e n h a u s l i e g e n d e G r u b e , a u s d e r er d u r c h einen G r e i f e r zu der K o k s a u f b e r e i t u n g oder z u m L a g e r p l a t z b e f ö r d e r t w i r d . Die B e d i e n u n g d e r K a m m e r öfen ist ä u ß e r s t e i n f a c h , so d a ß m a n m i t e i n e r s e h r g e r i n g e n A r b e i t e r z a h l eine g r o ß e G a s e r z e u g u n g e r r e i c h e n k a n n . D a die E n t g a s u n g bei diesen Öfen 2 4 S t d . d a u e r t , f ä l l t j e d e N a c h t a r b e i t weg, so d a ß n u r ein W ä c h t e r n a c h t s a n w e s e n d zu sein b r a u c h t . Z u r B e s c h i c k u n g der O f e n k a m m e r n d i e n t ein f a h r b a r e s M e ß g e f ä ß . M i t d i e s e m Ofen w u r d e n f o l g e n d e B e t r i e b s e r g e b n i s s e e r z i e l t : G a s a u s b e u t e bei 0 ° und 7 6 0 m m Q . - S o b e r e r H e i z w e r t bei 0 ° und 7 6 0 m m Q . - S Heizwertzahl U n t e r f e u e r u n g in F o r m v o n T r o c k e n k o k s , Rohkohle

% 35,5 W E 5650 ,, 1 8 6 7 bezogen

auf %

13,7.

Einen W a g e r e c h t - K a m m e r o f e n für Gaswerke stellt die Anlage in W i e n - L e o p o l d a u dar. Sie besteht aus 72 Koppersschen Regenerativöfen (Verbundsystem), die zu je neun in einen Ofenblock zusammengefaßt sind. Die Kammern sind 10,3 m lang, 2,2 m hoch und im Mittel 0,51 m breit, haben also die Abmessungen gewöhnlicher Koksöfen. Selbstdichtende, in Angeln drehbare Türen mit wassergekühlten Rahmen und aufziehbaren Schlußschildern aus S c h a m o t t e schließen die Stirnseiten der Kammern ab. Zum Heizen dienen senkrechte Heizkanäle, deren obere Enden durch einen wagerechten K a n a l verbunden sind. Abweichend von den eigentlichen Koksöfen Koppersscher B a u a r t werden die Kammerdecken und die K a m m e r sohlen n i c h t beheizt. Unter den Kammern liegen vier Regeneratoren, nämlich zwei für die Vorwärmung der Luft und zwei für die Vorwärmung des Heizgases. Die senkrechten Heizkanäle der Kammerwände sind ungefähr in der K a m m e r m i t t e in zwei Gruppen geteilt. Geheizt wird mit Generatorgas. Das Generatorgas und die Verbrennungsluft strömen aus den Regeneratoren durch die erste Gruppe der Heizkanäle aufwärts und verbrennen darin. Die Verbrennungsgase ziehen darauf durch den wagerechten K a n a l , gehen abfallend durch die zweite Gruppe der Heizkanäle zu den Regeneratoren und weiter zum Schornstein. Der Heizstrom wird wie beim Koksofen immer nach einer halben Stunde umgestellt, worauf das Generatorgas und die Verbrennungsluft durch die vorher von den Abgasen hocherhitzten Regeneratoren in die zweite Gruppe der Heizkanäle gelangen und durch die erste Gruppe als Abgase abziehen. Durch die hohe Vorwärmung des Generatorgases und der Verbrennungsluft auf mehr als 1000° wird ein sehr hoher Wirkungsgrad erreicht. Das Generatorgas wird in einer Zentralgasanlage erzeugt, die aus zwölf Drehrostgeneratoren, B a u a r t K e r p e l y , mit selbsttätiger Entschlackung besteht. Sie haben abweichend von der gewöhnlichen Ausführung Kühlmäntel nach dem Patent M a r i s c h k a , die als Dampfkessel ausgebildet sind, so daß die fühlbare W ä r m e des aus Kleinkoks erzeugten Generatorgases in wirtschaftlicher Weise zum größten Teil als Dampfwärme gewonnen wird. Die

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

153

Generatoren arbeiten mit einem Wirkungsgrad von ungefähr 95%. Der im Generator-Dampfkessel erzeugte Dampf wird verwendet: 1. als Unterdampf f ü r die Gaserzeuger, 2. zum Antrieb der Kesselspeisepumpen, 3. zum Antrieb der Unterwindventilatoren, 4. zum Antrieb der Ventilatoren und Desintegratoren der Gasreinigungsanlage, 5. wenn

noch überschüssiger Dampf vorhanden, zur Abgabe an die neben dem Gaswerke errichtete Ammoniakfabrik, die keine eigene Dampfanlage hat. Das erzeugte Generatorgas h a t einen unteren Heizwert von ungefähr 1200 W E und wird, ehe es durch Gebläse zu den Öfen gedrückt wird, in umlaufenden Korbwaschern von 500 bis 800 g in 100 cbm bis auf 2 g

154

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

Staubgehalt gereinigt. Dieser geringe Staubgehalt setzt die; ausführende Firma in die Lage, für die Schamotte der Öfen eine dreijährige Gewähr zu übernehmen. Die OfenkammerH der Anlage in Leopoldau werden wie auf Kokereianlagen durch einen fahrbaren, eine Kammerladung von rd. 1 1 t fassenden, elektrischen Drei-Trichter-Wagen von oben gefüllt. Sein Inhalt wird selbsttätig gewogen, verzeichnet und in die zu beschickende Kammer durch drei verschließbare Öffnungen in der Decke entleert. Eine Planiermaschine ebnet die eingebrachte Kohle. Nach durchschnittlich 23 &td. ist die Kohle ausgegast, und eine längs der Ofenanlage fahrbare elektrische Ausstoßmaschine drückt den Kokskuchen in die auf der gegenüberliegenden Ofenseite fahrenden, ebenfalls elektrischen Löschwagen. Den mit Wasser gelöschten Koks gibt der Wagen an ein vor den Kammern liegendes Becherwerk ab, das ihn auf die Koksaufbereitungsanlage hebt. Hier wird der Koks nach fünf Stückgrößen sortiert, nötigenfalls gebrochen und je nach Bedarf in Eisenbahnwagen, Fuhrwerke oder Säcke verladen oder mittels einer elektrischen Hängebahn auf Lager, zum Kesselhaus oder zur Generatoranlage gebracht. Die Leistungsfähigkeit aller Einrichtungen ist so bemessen, daß zu diesen Arbeiten 8 Std. ausreichen. Ein Stillsetzen der Kammern zur Entfernung von Graphit ist nicht notwendig. Die Gesundheitsverhältnisse der bei der Ofenanlage im Freien beschäftigten Arbeiter sind bedeutend günstiger als im alten Retortenhause der Gasanstalt. Bei den Abnahmeversuchen der Anlage Wien-Leopoldau im Jahre 1912 wurden folgende Betriebsergebnisse erzielt: Ladegewicht einer Kammer t 11,03 Gasausbeute auf 100 kg Reinkohle bei 15° und 760 mm Q.-S cbm 36,79 oberer Heizwert von 1 cbm Gas bei 15° und 760 mm Q.-S W E 5126 Heizwertzahl auf 1 kg Reinkohle W E 1886 Unterfeuerung in Form von Reinkoks, bezogen auf Rohkohle . . . . . % 9,74 Unterfeuerung in Form von Reinkoks, bezogen auf 100 cbm Gas bei 15° und 760 mm Q.-S. . kg.. 30,23 Eine andere Kammerofenanlage hat Heinrich Koppers für das Zentral-Gaswerk in Budapest gebaut. Das Gaswerk soll nach vollständigem Ausbau in 24 Std. 8 7 0 0 0 0 cbm Gas erzeugen. Ferner wurden von derselben Firma Anlagen dieser Bauart in Deutschland in den städtischen Gaswerken Berlin, Königsberg und Posen erbaut. Unter den schlechten Kohlenverhältnissen der letzten Jahre hatte der Betrieb der Gaserzeugungsöfen in vieler Hinsicht stark zu leiden. Besonders bei jenen Öfen,, bei denen der Koks durch die Schwerkraft aus dem Entgasungsraum entfernt werden soll, traten häufig Störungen ein: die Kokskuchen rutschten nicht und mußten mühevoll durch Stochern aus dem Entgasungsraum entfernt werden. Diese Erscheinung trat besonders bei Senkrecht-Retortenöfen auf, wo das Gewicht des Kokskuchens verhältnismäßig gering ist. Ähnlich wie bei der Entstehung des Schrägkammerofens hat man daher in neuerer Zeit auch Senkrecht-Retortenöfen so umgebaut, daß man reihenweise je 3 Retorten zu einer Kammer zusammenfaßte. Man erhielt dadurch ein größeres Kohlenladegewicht und dementsprechend auch ein höheres Koksgewicht, wodurch das Rutschen des Kokskuchens wesentlich leichter vor sich gehen soll. Aus dieser Zusammenfassung mehrerer Retorten eines SenkrechtRetortenofens zu einer K a m m e r entstand der Senkrecht-Kammerofen, der in neuerer Zeit von fast allen Ofenbaufirmen besonders für kleine Gaswerke gebaut wird. Der Senkrecht-Kammerofen der Firma Aug. K l ö n n e in Dortmund ist in Abb. 47 dargestellt und besteht aus 3, 5 oder 6 aneinander gereihten und zu einer Ofeneinheit verbundenen Kammern. Diese werden rekuperativ beheizt durch 1 bis 2 eingebaute Generatoren, zu deren beiden Seiten sich die Rekuperationen zur Vorwärmung der Sekundärluft befinden. Die Kohle wird oben in die Kammer eingefüllt und je nach deren Breite in 12 bis 14 Std. entgast. Der Koks stürzt nach ö f f n e n der unteren Kammerverschlüsse selbsttätig aus der Kammer heraus und wird in einem Löschgefäß aufgefangen. K l ö n n e gibt eine Unterfeuerung dieses Ofens von 13 bis 13,5 kg Trockenkoks, bezogen auf Rohkohle, an. Bei nassem Betrieb erhält man rd. 42 cbm Gas aus 100 kg Kohle mit einem mittleren Heizwert von 4300 WE, bezogen auf 0° und 760 mm Q.-S.

c) Weitere Behandlung des Leuchtgases. Die Veränderungen auf dem Gebiete der R e i n i g u n g d e s L e u c h t g a s e s . i n den letzten Jahren sind nicht so grundlegend wie die bei der Erzeugung des Gases. Nur die zur Reinigung verwendeten Einrichtungen sind baulich verbessert worden. Die Behandlung des Gases ist in dem unten folgenden Abschnitt „Gewinnung der Nebenerzeugnisse" für Kokereien und Gasanstalten gemeinsam näher erörtert. Seit zur Gewinnung des Leuchtgases die gewöhnlichen neueren Koksöfen benutzt werden, unterscheidet sich das Verfahren der Gasreinigung bei Gasanstalten und Kokereien noch weniger als früher voneinander. Da jedoch bei der Reinigung des Leuchtgases einige zusätzliche Einrichtungen (Zyan- und Naphthalinabscheider)

VI.

Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

155

e r f o r d e r l i c h s i n d , soll d e r G a n g d e r a u s e i n e r R e t o r t e n a n l a g e g e w o n n e n e n L e u c h t g a s e a n d i e s e r S t e l l e n o c h kurz verfolgt werden. Die in d e n G a s e n e n t h a l t e n e n D ä m p f e w e r d e n z u n ä c h s t in e i n f a c h e r W e i s e d u r c h A b k ü h l u n g n i e d e r g e s c h l a g e n . M a n g e w i n n t d a b e i ein w ä s s e r i g e s K o n d e n s a t , d a s G a s w a s s e r , u n d e i n e n öligen S t o f f , d e n T e e r . E i n Teil d i e s e r S t o f f e s c h e i d e t s i c h s c h o n in d e r V o r l a g e , d e m g e m e i n s a m e n S a m m e l r o h r f ü r das aus den einzelnen R e t o r t e n entweichende Gas ab. U m den Teer vollständig von den Gasen z u t r e n n e n , l e i t e t m a n d a s G a s d u r c h K ü h l e r , i n d e n e n seine T e m p e r a t u r v o n 70 bis 8 0 ° auf 12 bis 2 0 ° h e r a b g e s e t z t w i r d . N e b e n d e n a l t e n R i n g l u f t k ü h l e r n v e r w e n d e t m a n j e t z t h ä u f i g die sog. R a u m k ü h l e r , d a s s i n d e t w a 18 bis 2 0 m h o h e W a s s e r r o h r k ü h l t ü r m e . D u r c h d i e K ü h l - u n d R e i n i g e r a n l a g e w i r d d a s G a s m i t t e l s eines G a s s a u g e r s g e s a u g t . S e h r w i c h t i g ist d a b e i , d a ß t r o t z d e r u n g l e i c h m ä ß i g e n G a s e n t w i c k l u n g in d e n R e t o r t e n d e r g e w ü n s c h t e D r u c k in d e n V o r l a g e n d a u e r n d e r h a l t e n w i r d . H i e r z u d i e n e n b e s o n d e r e U m l a u f r e g l e r . D e r G a s s a u g e r w i r d m e i s t z w i s c h e n d e n K ü h l e r u n d die T e e r s c h e i d e r e i n g e s c h a l t e t , so d a ß d a s G a s d u r c h d i e K ü h l e r g e s a u g t u n d d u r c h d i e f o l g e n d e n V o r r i c h t u n g e n h i n -

A b b . 47.

Senkrecht-Kanimerofen

d e r F i r m a A u g u s t K l ö n n e in

Dortmund.

d u r c h g e d r ü c k t w i r d . Z u r A u s s c h e i d u n g d e s T e e r e s , d e r n i c h t in d e r V o r l a g e o d e r in d e n K ü h l e r n a b g e s c h i e d e n u n d in die T e e r g r u b e g e f l o s s e n i s t , w e r d e n die G a s e d u r c h b e s o n d e r e T e e r s c h e i d e r g e l e i t e t , w o r i n d u r c h m e c h a n i s c h e S t o ß w i r k u n g a u c h die f e i n s t e n T e e r b l ä s c h e n v e r d i c h t e t w e r d e n . I m V e r l a u f d e r w e i t e r e n R e i n i g u n g g e l a n g t d a s G a s in d i e W ä s c h e r , in d e n e n i h m d e r Z y a n w a s s e r s t o f f , d a s N a p h t h a l i n u n d d a s A m m o n i a k e n t z o g e n w e r d e n . Diese W ä s c h e r s i n d l i e g e n d e Z y l i n d e r , die d u r c h s t a r k e B l e c h e in m e h r e r e K a m m e r n g e t e i l t s i n d . D a s G a s d u r c h s t r e i c h t diese K a m m e r n d e r R e i h e n a c h , w ä h r e n d d i e W a s c h f l ü s s i g k e i t d u r c h u m l a u f e n d e B l e c h s c h e i b e n in s t e t e r B e w e g u n g geh a l t e n wird. Z u r F ü l l u n g des Z y a n w ä s c h e r s v e r w e n d e t m a n meist eine kalte, g e s ä t t i g t e F e r r o s u l f a t l a u g e , d i e d a s Z y a n in F o r m eines u n l ö s l i c h e n S c h l a m m e s a b s o n d e r t . D a s A m m o n i a k w i r d ; s o w e i t es n i c h t s c h o n v o r h e r in d e n K ü h l e r n d e r e r s t e n R e i n i g u n g s v o r r i c h t u n g a u f g e n o m m e n w u r d e , in e i n e m „ S k r u b b e r " , einem s t e h e n d e n Z y l i n d e r m i t K o k s f ü l l u n g , ü b e r die W a s s e r rieselt, oder n e u e r d i n g s h ä u f i g e r in e i n e m m i t W a s s e r g e f ü l l t e n W a s c h e r n a c h A r t d e s e b e n e r w ä h n t e n Z y a n w a s c h e r s f a s t vollständig ausgewaschen. S e i t d e m m a n die T e m p e r a t u r bei d e r E n t g a s u n g , u m die G a s a u s b e u t e z u v e r g r ö ß e r n , b e d e u t e n d e r h ö h t h a t , h a t sich d e r N a p h t h a l i n g e h a l t d e s G a s e s s t a r k v e r m e h r t , d e n n d i e s e s e n t s t e h t d u r c h p y r o g e n e Z e r s e t z u n g e n a u s a n d e r e n K o h l e n w a s s e r s t o f f e n bei d e r B e r ü h r u n g m i t d e n h e i ß e n O f e n w ä n d e n . B e s o n d e r s s t a r k i s t die N a p h t h a l i n b i l d u n g bei d e n Ö f e n m i t W a g e r e c h t r e t o r t e n u n d g i b t h i e r h ä u f i g z u S t ö r u n g e n A n l a ß , d e n n d a s N a p h t h a l i n s c h e i d e t s i c h , w e n n es n i c h t g u t a u s g e w a s c h e n w i r d ,

156

Zweites Kapitel.

U m w a n d l u n g s - und V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n .

in d e r R o h r l e i t u n g an k ü h l e n Stellen in f e s t e r F o r m a b u n d v e r s t o p f t die R ö h r e n . H a t m a n k e i n e n N a p h t h a l i n w a s c h e r , so k a n n m a n die N a p h t h a l i n v e r s t o p f u n g e n d u r c h A u s d a m p f e n e n t f e r n e n . Z u m A u s w a s c h e n d i e n t a m b e s t e n A n t h r a z e n ö l , d a s 20 bis 2 5 % N a p h t h a l i n aus d e m Gas a u f n i m m t . Bei S e n k r e c h t r e t o r t e n ist die N a p h t h a l i n b i l d u n g u m f a s t 5 0 % geringer, d a hier infolge der niedrigen T e m p e r a t u r e n i m I n n e r n d e r R e t o r t e die K o h l e n w a s s e r s t o f f e weniger s t a r k z e r s e t z t w e r d e n . Der in M e n g e n v o n 0,5 bis 3 % in d e n K o h l e n e n t h a l t e n e s e h r s c h ä d l i c h e Schwefel wird a u s d e m G a s in T r o c k e n r e i n i g e r n e n t f e r n t , d a s sind m e h r e r e flache E i s e n k ä s t e n v o n b e t r ä c h t l i c h e r G r ö ß e , in d e n e n auf H o r d e n die sog. G a s r e i n i g u n g s m a s s e a u s g e b r e i t e t ist 1 ). Der f l ü c h t i g e Schwefel der K o h l e g e h t bei d e r D e s t i l l a t i o n z u m g r ö ß t e n Teil in S c h w e f e l w a s s e r s t o f f ü b e r . Soweit dieser n i c h t s c h o n in den A m m o n i a k - u n d Z y a n w ä s c h e r n a u s g e s c h i e d e n ist, wird er v o n d e r G a s r e i n i g u n g s m a s s e g e b u n d e n . Diese Masse b e s t e h t in d e r H a u p t s a c h e a u s E i s e n o x y d h y d r a t , d a s in d e r N a t u r als R a s e n e i s e n e r z v o r k o m m t . In d e n l e t z t e n J a h r e n w e n d e t m a n wohl a u s s c h l i e ß l i c h die b e k a n n t e u n d b e s t e n s b e w ä h r t e L u x s c h e G a s r e i n i g u n g s m a s s e a n . N a c h einiger Zeit m u ß die Masse d e r L u f t a u s g e s e t z t , a n g e f e u c h t e t u n d so r e g e n e r i e r t w e r d e n . N a c h 8 bis l O m a l i g e m G e b r a u c h ist d e r S c h w e f e l g e h a l t bis auf 4 0 % g e s t i e g e n , u n d die Masse k a n n d a n n v e r k a u f t w e r d e n . N e u e r d i n g s h a t m a n , u m d a s h ä u f i g e E n t l e e r e n u n d F r i s c h f ü l l e n d e r R e i n i g u n g s k ä s t e n zu u m g e h e n , m i t E r f o l g v e r s u c h t , die R e g e n e r a t i o n d e r M a s s e in d e n K ä s t e n s e l b s t v o r z u n e h m e n , i n d e m m a n d e m Gas v o n v o r n h e r e i n eine g e r i n g b e m e s s e n e L u f t m e n g e z u s e t z t . Auf die n e u e s t e n B e s t r e b u n g e n , d a s A m m o n i a k u n d den S c h w e f e l w a s s e r s t o f f d u r c h E i n w i r k u n g a u f e i n a n d e r gleichzeitig a b z u s c h e i d e n , w i r d im A b s c h n i t t ü b e r die G e w i n n u n g d e r N e b e n p r o d u k t e eingegangen. D a s f e r t i g g e r e i n i g t e Gas wird in d e n sog. S t a t i o n s g a s m e s s e r n g e m e s s e n u n d d a n n in G a s b e h ä l t e r n a u f g e s p e i c h e r t . A u c h auf d e m G e b i e t e des G a s b e h ä l t e r b a u e s sind sehr b e d e u t s a m e F o r t s c h r i t t e g e m a c h t w o r d e n . Ihre G r ö ß e h a t in den l e t z t e n J a h r e n d e m w a c h s e n d e n G a s v e r b r a u c h e n t s p r e c h e n d b e s t ä n d i g z u g e n o m m e n . Der b e k a n n t e G a s b e h ä l t e r in S c h ö n e b e r g bei Berlin h a t einen F a s s u n g s r a u m v o n 165000 c b m . H a m b u r g b e s i t z t einen B e h ä l t e r v o n 2 0 0 0 0 0 c b m , u n d d e r g r ö ß t e B e h ä l t e r des e u r o p ä i s c h e n F e s t l a n d e s b e f i n d e t sich z u r z e i t in W i e n . E r h a t einen I n h a l t v o n 2 5 0 0 0 0 c b m u n d ist n a c h d e m v o n d e r M a s c h i n e n f a b r i k A u g s b u r g - N ü r n b e r g p a t e n t i e r t e n „ W ö l b b a s s i n - S y s t e m " g e b a u t . M a n u n t e r s c h e i d e t G a s b e h ä l t e r i m G e b ä u d e u n d f r e i s t e h e n d e G a s b e h ä l t e r . B e h ä l t e r im G e b ä u d e w u r d e n f r ü h e r s e h r viel g e b a u t , d a m a n v o n d e r A n s i c h t a u s g i n g , d a ß diese gegen W i t t e r u n g s einflüsse w i d e r s t a n d s f ä h i g e r seien, u n d weil m a n die b e w e g t e n Glocken n i c h t g e r n d e m D r u c k des W i n d e s a u s s e t z e n wollte 2 ). In n e u e r e r Zeit sind die G a s b e h ä l t e r - F ü h r u n g e n so v e r v o l l k o m m n e t w o r d e n , d a ß d e r A n g r i f f des W i n d e s auf die G l o c k e n den G a n g d e r A n l a g e n i c h t m e h r s t ö r t . N u r wo die W i t t e r u n g s v e r h ä l t n i s s e a u ß e r o r d e n t l i c h u n g ü n s t i g s i n d , so n a m e n t l i c h in d e n n o r d i s c h e n L ä n d e r n , wie R u ß l a n d , b a u t m a n n o c h h e u t e B e h ä l t e r im G e b ä u d e . Der Vorteil, d a ß m a n w e n i g e r H e i z u n g b e n ö t i g t u n d d e n A n s t r i c h n i c h t so o f t zu e r n e u e r n b r a u c h t , wird d u r c h die h o h e n K o s t e n d e r A n l a g e v o l l s t ä n d i g a u f g e h o b e n . Bei den f r e i s t e h e n d e n B e h ä l t e r n u n t e r s c h e i d e t m a n solche m i t s t e i n e r n e m u n d solche m i t e i s e r n e m B e c k e n . Die s t e i n e r n e n n e h m e n wegen der g r o ß e n W a n d s t ä r k e u n d d e r n o t w e n d i g e n U m s c h ü t t u n g einen s e h r g r o ß e n R a u m ein, h a b e n also m e h r b e b a u t e F l ä c h e . Die G e g n e r dieser B e c k e n b e h a u p t e n , d a ß sie auf die D a u e r s c h w e r d i c h t zu h a l t e n seien. Der Beh ä l t e r r a u m wird p r a k t i s c h gleich d e r g r ö ß t e n T a g e s a b g a b e g e w ä h l t . Man u n t e r s c h e i d e t zwischen e i n f a c h e n u n d a u s s c h i e b b a r e n B e h ä l t e r n . In D e u t s c h l a n d h a t m a n die l e t z t e r e n im a l l g e m e i n e n bis zu vier G l o c k e n z ü g e n g e b a u t , in E n g l a n d d a g e g e n s t e h e n s c h o n B e h ä l t e r m i t f ü n f - bis s e c h s f a c h e r A u s z i e h b a r k e i t . W a s die H e i z u n g d e r G a s b e h ä l t e r b e t r i f f t , so i s t , w e n n n i c h t n u r d a s B e c k e n w a s s e r g e h e i z t w e r d e n soll, also n a m e n t l i c h bei e i n h u b i g e n B e h ä l t e r n , eine W a r m w a s s e r - U m l a u f h e i z u n g a m P l a t z e . Bei m e h r h ü b i g e n B e h ä l t e r n ist f ü r die H e i z u n g d e r T a s s e n D a m p f n ö t i g . D e r D a m p f wird bei dieser E i n r i c h t u n g d u r c h eine R i n g l e i t u n g m i t Hilfe v o n S t r a h l a p p a r a t e n an m e h r e r e n Stellen in d a s Absperrwasser geleitet.

d) Verwendung des Leuchtgases. D a s S t e i n k o h l e n g a s s t e l l t in seiner F o r m als g a s f ö r m i g e r B r e n n s t o f f i m w a h r s t e n Sinne des W o r t e s „ v e r e d e l t e K o h l e " d a r , i n d e m es einen Teil d e r W ä r m e e n e r g i e d e r K o h l e in r e i n s t e r F o r m o h n e S c h l a c k e , Asche, R u ß u n d R a u c h d e m V e r b r a u c h z u r V e r f ü g u n g s t e l l t . W ä h r e n d es seit den A n f ä n g e n d e r G a s i n d u s t r i e n u r L i c h t s p e n d e r w a r , n a h m seine B e d e u t u n g als Heizgas seit den letzten J a h r e n des v o r i g e n J a h r h u n d e r t s i m m e r m e h r zu. D e r G r u n d f ü r d a s s t a r k e A n w a c h s e n d e r Gasa b g a b e d e r G a s w e r k e in den l e t z t e n 20 J a h r e n ist l e t z t e n E n d e s n u r auf die g e s t e i g e r t e HeizgasA. S a n d e r , 2

Sonderabdruck

) Siehe K a t a l o g von A. W i l k e

1912, vgl. F u ß n o t e S. 139. & Co.,

Braunschweig.

157

VI. Kokerei und Gasanstaltsbetrieb.

abgabe zurückzuführen. Über den Anteil der Gasabgabe f ü r Heiz- u n d Kochzwecke, bezogen auf die gesamte verkaufte Gasmenge, gibt f ü r eine Reihe deutscher Städte die Z a h l e n t a f e l ^ Auskunft. Z a h l e n t a f e l 82.

Ausbreitung des Heizgasverbrauchs. 1891

Oaswerke cbm

Annaberg . . Baden-Baden Bonn Celle Chemnitz . . Colmar . . . Elbing . . . Greiz Hof Königsberg . Lübeck . . . Markirch . . München . . Nürnberg . . Offenbach . . Osnabrück . Plauen i. V. . Straßburg i. E.

. . . . . . . . . . . . . .

1899 0/10

11 073 1,7 ganz gering 105 776 5 140 659 17,3 22 352 0,3 ganz gering 59 878 9,3 1 2 202 0,4 7 927 0,9 79106 2,4 (v> 70 000 2,8 6,7 1 20 791 128 800 1,1 1 186 122 19,7 134 063 6,5 185 587 12,0 110 616 5,4 70 441 1,4 1

einschl. Kraftgas.

1911

cbm'

°/o

cbm

7o

106 964 282 786 842 785 396 811 287 140 681 004 147 305 «J100 000 73 848 1 159 966 506 940 139 844 1 160502 4083 643 984337 580945 921 000 3 173 743

12,4 23,2 19,5 35,6 6,4 39,7 16,9 11,3 5,8 19,5 16,0 24,9 10,7 39,5 1 24,8 24,3 28,4 31,5

904000 1 330 000 3 450 000 1 197 000 10 542 000 2 566 000 1 319 000 1 008 000 1 156 000 12 585 000 3 991 381 589 000 22 306 000 17 739 000 3 602 000 2 414000 6 659 000 10 400 000

50,9 64,8 52,4 56,6 55,4 73,6 57,2 52,3 63,3 69,0 51,7 63,6 66,8 61,3 1 50,4 53,2 61,5 73,0 2

2

im Jahre 1910.

Die Zunahme des Gasverbrauches in Lübeck zeigen die in Abb. 48 dargestellten Kurven. Hiernach ist die Gasabgabe f ü r Koch- und Heizzwecke, welche 1891 noch im Höchstfalle 2 0 % betrug, auf etwa 7 4 % des Gasverkaufes im J a h r e 1911 gestiegen. Die Verhältnisse haben sich selbst während des Krieges und auch nach dessen Beendigung nicht verändert. Das Gas dient zum Ausgleich der Kohlenknappheit und der fehlenden Petroleumbeleuch_jMillcöm

•f09Z

1696

Abb. 4 8 .

4900

.490V-

J908

-fS-)Z

Zunahme des Gasverbrauchs in Lübeck.

tung. Trotz Gassperre, Preiserhöhung, Wertverminderung und Strafgeldern f ü r Mehrverbrauch haben sich die Gasanschlüsse außerordentlich erhöht 1 ). Das Bedürfnis, sich des Kochgases auch während der Sperrstunden zum W a r m h a l t e n der Speisen zu bedienen, ist nicht zu beseitigen. Größere Wärmeverluste an sich und infolge Durchschlagens der schwachen Flamme vermehren den Gasverbrauch. Die bessere Belieferung der Gäswerke mit Kohlen und die A u f h e b u n g der Gassperre muß unsere erste Forderung sein. Die Gaswerke haben schwere Zeiten d u r c h g e m a c h t : Vor dem Kriege billige englische Kohle, die durch teurere und u. U. minder gasreiche deutsche Kohle ersetzt wurde und dadurch eine Erhöhung der Gaspreise bedingte. Hiergegen t r a t förmlich wie ein Abwehrmittel die Einschränkung des Lichtverbrauchs ein, und die erhoffte finanzielle Erholung blieb aus. Dann folgte die Kohlensteuer, die nur durch höhere Gewinne beim Verkauf der Nebenerzeugnisse h ä t t e wettgemacht werden können, wenn nicht die teilweise Beschlagnahme des Teers erfolgt wäre. Da eine nochmalige Erhöhung der GasL e m p e l i u s , Vortrag in der Sitzung des Techn. Ausschusses 16. IV. 19.

158

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

preise die Verbraucher ins Lager der Elektrizitätswerke getrieben hätte, suchte man nach einem neuen wirksamen Mittel zur Gesundung der Unternehmungen. Der bekannte Gasfachmann S c h ä f e r wandte sich gegen den Bau vieler kleiner Gaswerke 1 ), wodurch ohne jede Berechtigung und Notwendigkeit viele Millionen Mark Volksvermögen nur dem Zweck geopfert wurden, den Verbraucher durch unangemessen hohe Gaspreise zu belasten 2 ). Schäfer erblickt daher mit Recht in dem Z u s a m m e n s c h l u ß b e n a c h b a r t e r G a s w e r k e eine durchgreifende Maßnahme zur Hebung der Wirtschaftlichkeit. Dadurch, daß kleine Werke während des Sommers stillgesetzt werden, im Winter indes dem Nachbarwerk als Aushilfe dienen', erhöht sich der Ausnutzungsfaktor der größeren Werke; es wird an Unterfeuerung, an Betriebsstoffen und an Arbeitern gespart, während Ausbesserungen an Retortenöfen beim ruhenden Betrieb billiger, und sachgemäßer ausgeführt werden. Schäfer 3 ) sagt mit Recht, daß auf absehbare Zeit hinaus das weite Gebiet der Heizung die Domäne der gasförmigen Brennstoffe bleiben wird, und faßt die allgemeinen Vorteile und Annehmlichkeiten aller Gasfeuerungen wie folgt zusammen: S t e t i g e und s o f o r t i g e B e t r i e b s b e r e i t s c h a f t , gleichmäßige, jedoch nach Bedarf veränderliche W ä r m e e n t w i c k l u n g , f e i n s t e E i n s t e l l b a r k e i t des W ä r m e g r a d e s , Zeit- und 'Arbeitsersparnis, B i l d s a m k e i f der F l a m m e , S a u b e r k e i t der F e u e r s t ä t t e und des ganzes Raumes, worin sie sich befindet, sofortige A b s t e l l b a r k e i t des Feuers, sowie die b e s o n d e r e n V o r t e i l e für Verbraucher des a u s Z e n t r a l e n v e r t e i l t e n Gases: B e q u e m l i c h k e i t , weil alle Arbeit mit dem Brennstoff und dessen Rückständen, also das Einlagern, Zerkleinern, Herbeischleppen und Nachlegen von Kohle, Holz oder Torf, das Schüren und Abschlacken des Feuers, das Herausholen und Wegschaffen von Schlacke und Asche, das Beseitigen von Staub und Ruß fortfällt, s t ä n d i g e B e a u f s i c h t i g u n g d e s V e r b r a u c h s unter Fortfall der Möglichkeit von Entwendung oder Entwertung sowie R a u m e r s p a r n i s , weil nirgendswo im Hause Brennstoff aufgestapelt zu werden braucht, wozu sich auf einzelnen Anwendungsgebieten noch gewisse Nebenvorteile gesellen, z. B. beim Kochen und Braten mit Gas die E r z i e l u n g s c h m a c k h a f t e r G e r i c h t e mit v e r m i n d e r t e m Gewichtsverlust und die im Sommer besonders schätzbare bedeutende V e r r i n g e r u n g der l ä s t i g e n A b h i t z e , beim Wassererhitzen und anderen Vorgängen die Möglichkeit s e l b s t t ä t i g e r A n - u n d A b s t e l l u n g d e s F e u e r s , bei der Raumbeheizung und bei gewerblichen und industriellen Feuerstätteil s e l b s t t ä t i g e r E i n h a l t u n g e i n e s b e s t i m m t e n W ä r m e g r a d e s , beim Löten und Schweißen die B e w e g l i c h k e i t d e r - G a s b r e n n e r , , bei Preßluftfeuerung und Öberflächenverbrennung die Möglichkeit, die Verbrennung in einem mit Kohlensäure,. Stickstoff oder "einem anderen mit jedes sonstige Feuer erstickendem Gase erfüllten Raum vor sich gehen zu lassen u. a. m.

Als Wärmeerzeuger findet das Steinkohlengas Anwendung zur Warmwasserbereitung, Raum-. heizung, im Haushalte zur Speisenbereitung, zum Waschen und Bügeln, ferner für gewerbliche und industrielle Zwecke zur Beheizung von Metall-Schmelzöfen, Glüh- und Härteöfen, Schmiedefeuer,, als Gasrundfeuer zum Anwärmen von Radreifen und Bandagen, zur Erhitzung von Lötkolben, in der Schriftgießerei und Schuhfabrikation und in vielen anderen industriellen Betrieben, deren A u f zählung hier zu weit führen würde. Das Steinkohlengas findet ferner Anwendung zur Krafterzeugung,, vornehmlich in kleinen Motoren und als Ballonfüllgas in der Luftschiffahrt. Seine ursprüngliche Bedeutung als Leuchtgas hat das Steinkohlengas im großen und ganzen behalten, obwohl ihm vielerorts in dem bequemeren elektrischen Lichte ein scharfer Wettbewerberwachsen ist. In der Gasbeleuchtung wurde seit der A u e r s c h e n Erfindung das Gasglühlicht beibehalten, dessen Form allerdings im Laufe der Jahre vielfach verändert ist. Das gewöhnliche stehende Äuerlicht wurde durch das hängende Gasglühlicht verbessert, bei dem die Düsenöffnung nach unten, gerichtet ist, so daß die Flamme abwärts brennt. Das Gasluftgemisch wird durch die heißen Abgase vorgewärmt und dadurch eine erheblich höhere Leuchtkraft erzielt als bei den stehenden Brennern.. Durch die nach unten gerichtete und von dem Glühstrumpf allseits umschlossene Flamme ist eine wesentlich bessere Lichtverteilung erreicht, ohne daß man einen Reflektor wie bei den stehendem Brennern braucht. Man kann bei diesem Lichte kleine Lichtstärken von 30 und 50 HK, aber auch. !) Zeitschr. „Wasser u. Gas" 1917, Nr. 13/14. 2 ) Nach G r e i n e d e r , Oldenbourg, München 1914, sind ungefähr 80% von 1700 Gaswerken mit nur etwa. 13% der deutschen Gaserzeugung beteiligt und geben das Gas zu einem 4 bis 5 Pf. höheren Preis je cbm ab,. 8 ) Das Gas als Wärmequelle. Handbuch der Gastechnik, Bd. VIII.

VII.

159

Vergasung.

durch Vereinigung mehrerer normaler Brenner von 100 bis 120 H K eine L e u c h t k r a f t von mehr als 500 H K erreichen. Auch auf dem Gebiete der Außenbeleuchtung h a t sich die Oasbeleuchtung erfolgreich neben der elektrischen zu b e h a u p t e n gewußt, und zwar als Preßgasbeleuchtung, bei der der Druck in der Gasleitung, der gewöhnlich 300 bis 400 m m W.-S. beträgt, auf 1300 bis 1400 mm gesteigert wird. Es gibt Preßgaslampen mit drei Brennern f ü r alle Lichtstärken von 500-bis 5000 H K , die 0,6 bis 0,41 Gas f ü r die Kerzenstunde verbrauchen. In Berlin sind schon a n n ä h e r n d 100 km Straßenlänge mit Preßgaslampen versehen, so z. B. die P o t s d a m e r s t r a ß e , die Königgrätzerstraße und andere wichtige Verkehrsadern. In letzter Zeit sind auch Lampen auf den Markt gekommen, die mit drei u n t e r gewöhnlichem Druck brennenden Gasflammen Helligkeiten bis zu 1000 Normalkerzen ( H K ) erzeugen, die sog. N i e d e r d r u c k - I n t e n s i v l a m p e n . Nachstehende Zahlentafel 83 zeigt die Entwicklung der Gasbeleuchtung in den letzten zwanzig J a h r e n 1 ) . Zahlentafel

83. Gasverbrauch fürl HKu.Std.

Lichtstärke HK

B e z e i c h n u n g des B r e n n e r s

Schnittbrenner Argandbrenner Auerglühlicht 1895 Auerglühlicht 1910 hängendes Gasglühlicht . . . . Niederdruckstarklicht Preßgaslicht, Preßluftlicht . . .

1

15 bis 35 30 „ 50 60 „ 70 80 „ 90 100 „ 120 200 „ 350 500 „ 5000

8 7 1,7 1,0 0,7 0,6 0,4

bis 10 „ 9 „ 2,0 „ 1,5 „ 1,0 „ 0,7 „ 0,6

VII. Vergasung. 1. Die chemischen und physikalischen Grundlagen der Vergasung im Gaserzeuger, a) Die Reaktionen des Kohlenstoffes mit Sauerstoff. Die Verbrennung des Kohlenstoffs geht bekanntlich nach der folgenden chemischen Gleichung C + 02 =

C 0 2 + 97 600 W E

1)

Dagegen kommen für die Bildung eines brennbaren Gases folgende chemische Reaktionen des Kohlenstoffes bei höheren T e m p e r a t u r e n in B e t r a c h t : C + C02 = 2 CO — 38 800 W E C + H20 = CO + H 2 — 2 8 8 0 0 W E C - j - 2 H 2 0 = C 0 2 + 2 H 2 — 18000 W E

2) 3) 4)

Diese drei Vorgänge sind wärmeverbrauchend, d. h. sie erfordern zu ihrer dauernden A u f r e c h t erhaltung die Z u f ü h r u n g von W ä r m e . Im Gaserzeuger erfolgt diese durch Verbrennung eines Teiles des zu vergasenden Brennstoffes mittels Luft, wobei die bei der Verbrennung entwickelte Kohlensäure, vermischt mit dem nicht reagierenden Stickstoff, entweder an der Bildung des brennbaren Gases teilnimmt (Generatorgas) oder (wie bei der Wassergaserzeugung) aus dem Ofen abgeleitet wird. Die Reaktionen 1) und 2) z u s a m m e n g e f a ß t ergeben: 2 C + O2 = 2 C O +

58800WE .

.

5)

Ob auch nach der Reaktion 5) u n m i t t e l b a r Kohlenstoff mit Sauerstoff Kohlenoxyd bilden kann, ist eine u m s t r i t t e n e Frage, die f ü r die Vergasung in den gewöhnlichen Gaserzeugern aus später zu erörternden Gründen von geringerer B e d e u t u n g ist 2 ).

b) Vergasung von Kohlenstoff durch freien Sauerstoff (Luft). Leitet man freien Sauerstoff (Luft) durch eine glühende Kohlenschicht von einer gewissen Stärke, so bildet sich z u n ä c h s t Kohlensäure nach Gleichung 1), die beim Hindurchstreichen durch weitere A. S a n d e r , „Die neuere Entwicklung der Gasindustrie", Sonderabdruck der Frankfurter Zeitung, August 1912. 2 ) Vgl. hierzu: W e n d t , „Untersuchungen an Gaserzeugern", Mitteilungen über Forschungsarbeiten, Heft 31, 1906.

160

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

heiße Kohlenschichten nach Gleichung 2) zu Kohlenoxyd umgesetzt wird. Gewöhnlich erfolgt die Vergasung durch den 'mit Stickstoff vermischten Sauerstoff der Luft, und es findet sich der Stickstoff, der an der Umsetzung nicht teilnimmt, im Generatorgas als unverbrennbarer Bestandteil wieder. Bei der Überführung des Kohlenstoffes in Kohlenoxyd, mag diese nun unmittelbar erfolgen oder das Kohlenoxyd aus zuvor entstandener Kohlensäure reduziert worden sein, ist nur ein Teil der im Brennstoff enthaltenen Wärme als chemisch gebundene Wärme des Gases zu gewinnen. Das Verhältnis des im Gase gewinnbaren Anteils an Wärme zu der bei der vollständigen Verbrennung des Kohlenstoffes zu Kohlensäure entwickelten Wärme ergibt sich nach Gleichung 1)Utld5)ZU:

2-97600-58800 „ n 7 2 7 976ÖÖ = °'7 ° d e r

7no/ 70

%"

Die übrigen 30% werden bei der Kohlenoxydbildung frei. Sie tragen zum Teil zur Erhöhung der Temperatur des Brennstoffbettes und des entstandenen Gases bei, welch letzteres den Hauptanteil als fühlbare Wärme aus dem Vergaser a b f ü h r t ; ein kleinerer Teil geht durch Leitung und Strahlung sowie auch mit der abgezogenen -Asche und Schlacke verloren. Dient zur Vergasung Luft, so wäre unter der Annahme, daß der Kohlenstoff ausschließlich in Kohlenoxyd übergeführt wird, die Zusammensetzung dieses Generator- oder „Luftgases" 1 ) die f0lgende:

CO = 34,7 Vol,o/ 0 N 2 = 65,3 Vol.-°/„ Heizwert 1057 W E .

Im praktischen Betriebe haben E b e l m e n und D o w s o n bei der Luftgaserzeugung aus Holzkohle und Koks folgende Zahlen erhalten: Holzkohle

Koks

% C02 ... . CO ... . H2 N2

. . . . . . . .

0,45 33,63 2,55 63,37

1,4 32,6 1,0 65

Der Wasserstoffgehalt des Gases ist in der Hauptsache auf die Zersetzung des in der atmosphärischen Luft stets vorhandenen Wasserdampfes zurückzuführen. Der CO-Gehalt reicht in den vorstehend angegebenen Gesamtanalysen nahezu an den des „idealen" Luftgases heran, und dementsprechend ist der Anteil der nicht reduzierten Kohlensäure niedrig. Im gewöhnlichen Generatorbetrieb liegen die Verhältnisse nicht so günstig, der CO-Gehalt des Gases ist vielmehr nicht selten beträchtlich niedriger und der Heizwert des Gases geringer. Die mangelhafte Reduktion der Kohlensäure hat die Entwicklung von größeren Wärmemengen im Generator, also an einem Orte, zur Folge, wo bereits die Kohlenoxydbildung einen großen Überschuß frei gewordener Wärmemengen liefert. Man war daher von Anfang an darauf bedacht, den Anteil der Kohlensäure im Generatorgase niedrig zu halten, ja man glaubte sogar, ihn gänzlich vermeiden zu können. Mit dem Fortschreiten der wissenschaftlichen Erkenntnis hat man jedoch eingesehen, daß die Umsetzung der Kohlensäure nach der Gleichung 2) namentlich im praktischen Generatorbetriebe aus verschiedenen Gründen unvollständig ist. Im folgenden sind zunächst die Gründe angegeben, die in der Natur des chemischen Vorganges selbst liegen, während in späteren Abschnitten diejenigen Umstände dargelegt werden sollen, die sich aus der Beschaffenheit der zur Vergasung dienenden Stoffe und Apparate sowie aus mancherlei Erfordernissen des praktischen Betriebes ergeben. Die Umsetzung der Kohlensäure nach der Gleichung C O a + C = 2 C O ist zunächst aus dem Grunde unvollständig, weil sie zu den Reaktionen gehört, die gleichzeitig auch im entgegengesetzten Sinne verlaufen, so daß sich also im vorliegenden Falle Kohlensäure zurückbilden kann: 2 CO ^

C 0 2 + C.

Mit „Luftgas" (vgl. S. 73) bezeichnet man jetzt häufig das durch Anreicherung von Luft mit Kohlenwasserstoffdämpfen hergestellte Gas, das vorwiegend für Leuchtzwecke dient und auch Aerogengas, Benoidgas oder Pentärgas genannt wird. Hier soll jedoch die in hüttentechnischen Lehrbüchern gebräuchliche Bezeichnung für das mit Luft allein erzeugte Generatorgas beibehalten werden.

VII.

161

Vergasung.

Die physikalische Chemie h a t gezeigt, d a ß solche „ u m k e h r b a r e " Reaktionen f ü r b e s t i m m t e äußere Bedingungen (Temperatur und Druck) zu einem Zustand führen, bei dem sich die Mengenverhältnisse der daran beteiligten Stoffe nicht mehr ändern („chemisches Gleichgewicht"). Den Gleichgewichtszustand f ü r das System C0 2 , CO, C h a t z u e r s t B o u d o u a r d , und zwar bei T e m p e r a t u r e n von 650, 800 und 915°C näher s t u d i e r t 1 ) . Andere Forscher [ M a y e r 2 ) , R h e a d und W h e e l e r 3 ) ] haben die von ihm ermittelten W e r t e n a c h g e p r ü f t und zum Teil ihre Untersuchungen auf höhere T e m p e r a t u r e n ausgedehnt. Aus diesen Untersuchungen ergab sich f ü r den Gleichgewichtszustand folgendes. Der CO-Gehalt ist um so höher, je höher die T e m p e r a t u r im R e a k t i o n s r a u m i s t ; der C O - G e halt wird dementsprechend immer geringer und b e t r ä g t bei 1000° k a u m noch 1%. Die Z u s a m m e n s e t z u n g des Gasgemisches im Gleichgewichtszustande ist von der N a t u r des Kohlenstoffes unabhängig, sie ist dieselbe f ü r Holzkohle, Koks, A n t h r a z i t oder R u ß . Druckerhöhung verschiebt das Gleichgewicht nach der Seite der Kohlensäure. Beim Luftgasbetriebe im Gaserzeuger sind A b b . 4 9 . G a s p h a s e n des L u f t g a s e s b e i m G l e i c h g e w i c h t m i t n u n die reagierenden Gase durch den StickK o h l e n s t o f f als F u n k t i o n der T e m p e r a t u r , stoff s t a r k v e r d ü n n t . Der niedrigere Teildruck von C 0 2 + C O h a t d e m g e m ä ß auch zur Folge, d a ß das Gleichgewicht etwas nach der CO-Seite hin verschoben wird. N e u m a n n 4 ) berechnete nach den Versuchen von Mayer f ü r das „ i d e a l e " Luftgas die Zahlen in Zahlentafel 84. Die Abb. 49 zeigt die Gasphasen des Luftgases beim Gleichgewicht mit Kohle als Funktion der T e m p e r a t u r . Zahlentafel '

G a s z u s a m m e n s e t z u n g in °/o

84.

»c

coa

CO

N.

CO CO,

400 450 500 550 600 650 700 750 800

20,6 19,2 17,1 14,1 10,1 6,1 3,1 1,5 0,6

0,9 2,9 6,4 11,5 18,1 24,7 29,4 32,2 33,7

78,5 77,9 76,5 74,4 71,8 69,2 67,5 66,3 65,7

0,0436 0,1510 0,3742 0,815 1,791 4,050 9,48 21,48 56,20

Temperatur

CO CO + CO,

0,042 0,131 0,272 0,450 0,642 0,802 0,905 0,955 0,983

Gleichgewichtskonstante R

0,00039 0,00438 0,02396 0,0938 0,3241 1,0000 2,789 6,915 18,94

Die Reduktion der Kohlensäure v e r l ä u f t um so rascher, je höher die T e m p e r a t u r i s t ; schon die Versuche von Boudouard zeigten jedoch, d a ß sie je nach der Porosität des Brennstoffes selbst bei T e m p e r a t u r e n von 800° erst nach 1 bis 6 Std. zu Ende gelangt war. Hieraus folgte, d a ß im praktischen Generatorbetriebe, wo mit hohen Gasgeschwindigkeiten gerechnet werden muß, T e m peraturen von 800° bis 900° zur Erzielung eines hohen CO-Gehaltes im Gase keineswegs ausreichend sind. x

) Annales de Chimie et Physique, 7. Serie, Bd. 24, 1901, S. 5. ) M a y e r . Über einige Gasreaktionen. Methanbildung und Kohlenoxyd-Kohlensäuregleichgewicht. Habilitationsschrift München, 1908. 3 ) Trans. Chem. Soc. 1910, S. 2178; 1911, S. 1140. 4 ) Dr.-Ing. K u r t N e u m a n n , „Die Vorgänge im Gasgenerator auf Grund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik". Mitteilungen über Forschungsarbeiten, herausgegeben v o m V. d. I. Heft 140, S. 6. 2

d e G r a h l , W i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g der B r e n n s t o f f e .

11

162

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

Später haben Clement und Adams die Bildung des Kohlenoxydes bei hohen T e m p e r a t u r e n u n d in Abhängigkeit von der Berührungsdauer mit dem glühenden Kohlenstoff durch Versuche im Glührohr eingehender verfolgt 1 ). Zu diesem Zwecke wurde Kohlensäure bei T e m p e r a t u r e n von 800 bis 1300° mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch eine 250 mm lange Schicht von Holzkohle, K o k s und Anthrazit geleitet. Aus den Versuchsergebnissen ging hervor, d a ß f ü r die Umsetzung von C 0 2 in CO neben der T e m p e r a t u r die Berührungsdauer sowie die physikalische Beschaffenheit des Brennstoffes, d . i . die Oberfläche, die er dem Gasstrome darbietet, insbesondere also seine Porosität und Korngröße, bestimmend sind. Für Koks und Anthrazit war die Umsetzung selbst bei 1300° bei kurzer Berührungsd a u e r noch nicht vollständig. Auch Rhead und Wheeler kommen auf Grund von Versuchen zu ä h n lichen Ergebnissen 2 ). Für den Generatorbetrieb ergaben sich aus Vorstehendem folgende Schlüsse: Mit Rücksicht auf einen hohen CO-Gehalt soll 1. 2. 3. 4.

die die die die

T e m p e r a t u r der Umsetzungszone möglichst hoch, Kohle möglichst porös und kleinstückig, Windgeschwindigkeit möglichst gering und S c h ü t t h ö h e möglichst groß sein.

Diese schon f r ü h e r e r k a n n t e n , aber erst von Boudouard b e s t i m m t ausgesprochenen Forderungen treten nun nicht selten gegenüber anderen Anforderungen des praktischen Betriebes zurück. Hier sei schon darauf hingewiesen, d a ß beim Luftgasbetriebe die T e m p e r a t u r in der Vergasungszone nicht willkürlich eingestellt werden k a n n . Sie ist vielmehr das Ergebnis der vollzogenen Oxydation des Kohlenstoffes und s t r e b t daher schon an sich einer hierdurch bestimmten oberen Grenze zu, die der V e r b r e n n u n g s t e m p e r a t u r des Kohlenstoffes zu Kohlenoxyd mit Luft entspricht. Da die T e m p e r a t u r im Reaktionsraume gewisse Wärmeverluste (insbesondere durch Strahlung und Leitung nach außen) bedingt, ist eine hohe T e m p e r a t u r nicht ohne eine gewisse Lebhaftigkeit der Verbrennung, also d u r c h eine nicht zu niedrige Windmenge u n d daher auch nicht zu niedrige Windgeschwindigkeit zu erreichen. W e n n also eine niedrige Windgeschwindigkeit die Reduktion der Kohlensäure begünstigt, t r ä g t anderseits ihre E r h ö h u n g auch zur Erzielung der f ü r die Umsetzung günstigen hohen T e m p e r a t u r e n bei. Im praktischen Gaserzeugerbetriebe wird man daher dort, wo die A n w e n d u n g sehr hoher T e m p e r a t u r e n zulässig ist, zugunsten einer hohen Vergasungsleistung mit möglichst hohen Windgeschwindigkeiten arbeiten, wie dies bei den unter Verflüssigung der Schlacke arbeitenden Generatoren (S. 195) der Fall ist. Da sich bei der Luftgaserzeugung eine sehr hohe T e m p e r a t u r bei hinreichender Windgeschwindigkeit von selber einstellt, wird man in der Lage sein, die Schütthöhe des Brennstoffes entsprechend niedrig zu halten, um mit geringerem Winddrucke auszukommen. Als unwesentlich f ü r die Kohlenoxydbildung ist der im Gaserzeuger herrschende Druck anzusehen, sofern es sich u m die f ü r den praktischen Betrieb ü b e r h a u p t in Frage k o m m e n d e n Verhältnisse handelt 3 ). Eine D r u c k z u n a h m e verschiebt zwar, wie bereits e r w ä h n t wurde, das Gleichgewicht nach der Seite der Kohlensäure h i n ; dieser Einfluß des Druckes ist jedoch unter den in der Praxis f ü r gewöhnlich herrschenden Druckverhältnissen gering.

c) Zersetzung des Wasserdampfes an glühendem Kohlenstoff. Der zweite Vorgang, der bei der Gaserzeugung im Generator eine wichtige Rolle spielt, ist die Zersetzung des Wasserdampfes an glühendem Kohlenstoff. Wird Wasserdampf über erhitzte Kohle geleitet, so beobachtet man bereits bei etwa 400° eine schwache Gasbildung, die mit ansteigender T e m p e r a t u r z u n i m m t : ein Teil des Wasserdampfes setzt sich mit Kohlenstoff zu C0 2 , CO und Wasserstoff um. Schon seit langem war b e k a n n t , d a ß die Zersetzung des W a s s e r d a m p f e s um so rascher erfolgt und weiter fortschreitet, je höher die T e m p e r a t u r in der Umsetzungsschicht ist. Da man in dem Endgase beim Arbeiten mit hohen T e m p e r a t u r e n einen höheren CO-Gehalt feststellte, während bei niederen T e m p e r a t u r e n der C0 2 -Anteil überwog, wurde dies allgemein mit der A n n a h m e erklärt, d a ß nach Formel 3) und 4) bei der Zersetzung des Wasser!) U. S. Bureau of Mines, Bull. Nr. 7, 1911. ) Trans. Chem. Soc. 1912, S. 831. 8 ) Vgl. J ü p t n e r , Theorie des Generator- und des'Wassergases.

2

Stuttgart.

Enke 1904.

VII.

163

Vergasung.

d a m p f e s an glühender Kohle zwei Reaktionen ineinander greifen, von denen die erstere bei höheren, die zweite bei niederen T e m p e r a t u r e n vorherrsche. Diese A n n a h m e s t ü t z t e sich jedoch nur auf Beobachtungen an dem Verhalten von Koks oder Holzkohle, also an Kohlenstoff, der durch Aschenbestandteile verunreinigt ist. Durch neuere Versuche 1 ), bei denen sowohl Koks u n d Holzkohle, weiterhin aber auch künstliche Kohle (z. B. Bogenlampenkohle) verwendet wurden, ist dargetan worden, d a ß die C 0 2 - und CO-Anteile bei der Vergasung von künstlicher Kohle einerseits und Holzkohle oder Koks anderseits sehr voneinander abweichen. W ä h r e n d im ersteren Falle das trockne Gas noch bei T e m p e r a t u r e n von 600° an 4 0 % CO enthielt, betrug der CO-Gehalt bei der Vergasung von Holzkohle nur etwa 4 % . Die C0 2 -Gehalte s t a n d e n dementsprechend im umgekehrten Verhältnis; bei der künstlichen Kohle waren sie durchweg niedrig, bei der Holzkohle jedoch hoch. Es ist nun nicht anzunehmen, d a ß reiner Kohlenstoff u n t e r sonst gleichen Bedingungen die Zersetzung nach Reaktion 3), weniger reine Kohle aber die nach Reaktion 4) begünstigt. Es ist vielmehr sehr wahrscheinlich, d a ß zunächst an der Kohlenoberfläche Wasserdampf nach der Reaktion 3) zerlegt wird, d a ß aber alsdann eine weitere Reaktion noch u n m i t t e l b a r an der Berührungsfläche mit der Kohle eingreift, die sich ausschließlich in der Gasphase abspielt, und die man, weil an ihr die vier Bestandteile des Wassergases beteiligt sind, als „ W a s s e r g a s r e a k t i o n " bezeichnet, nämlich H20 +

CO

C02+H

2

+

10000 W E

6)

Die bei diesen Vorgängen gebildeten Verbindungen des Kohlenstoffes mit Sauerstoff unterliegen aber, solange sie sich in B e r ü h r u n g mit der glühenden Kohle befinden, noch der Einwirkung der bereits f r ü h e r erörterten Reaktion 2). Die Z u s a m m e n s e t z u n g der sich ergebenden Gase h ä n g t von dem Grade der Einwirkung der bei der Gasbildung beteiligten Vorgänge ab. Bei hinreichend langer Berührungsdauer des Gasgemisches mit der glühenden Kohle wird sich ein doppeltes Gleichgewicht u n t e r den Reaktionsteilnehmern einstellen, nämlich das Gleichgewicht in der Gasphase, dem die Gase entsprechend d e r Reaktion 6) zustreben, also das Gleichgewicht des Wassergases, und weiter das Gleichgewicht mit der Kohle, entsprechend der Reaktion 2). Doch ist die Erreichung des Gleichgewichts f ü r die gewerbliche Vergasung der Brennstoffe nicht maßgeblich. Worauf hier gesehen wird, ist vielmehr nur die Erzielung eines Gases von hinreichend hohem Gehalt an den brennbaren Bestandteilen CO und H u n t e r möglichst günstiger A u s n u t z u n g der in dem vergasten Brennstoff a u f g e w e n d e t e n W ä r m e m e n g e . Die w ä r m e v e r b r a u c h e n d e Reaktion 3) stellt den primären und zugleich den H a u p t v o r g a n g der Gasbildung dar. Versuche von F a r u p , die bei T e m p e r a t u r e n von 821 bis 911° angestellt w u r d e n , zeigten, d a ß ihre Geschwindigkeit bei gleicher Kohle praktisch von derselben Größe ist wie die der C 0 2 - R e d u k t i o n . Auch im übrigen gilt f ü r den vorliegenden Fall das über die letztere Reaktion Gesagte. Die Zersetzung wird also insbesondere durch eine hohe T e m p e r a t u r , eine große Kohlenoberfläche und durch eine hinreichende Berührungsdauer, also niedrige Dampfgeschwindigkeit, begünstigt. Aus der Reaktionsgleichung 3) ergibt sich, d a ß aus 1 kg C und 1,5 kg Wasserdampf 1,86 cbm C O - j - 1,86 cbm H 2 , insgesamt also 3,72 cbm Gas gebildet werden. Der Verlauf der Reaktion 6), der sich anschließend an die Zersetzung des W a s s e r d a m p f e s durch die Kohle u n t e r den gasförmigen Bestandteilen abspielt, ist, wie durch ihre gesonderte B e o b a c h t u n g festgestellt worden ist, an sich bis zu 1000° noch ziemlich träge, er k a n n aber durch Katalysatoren s t a r k beschleunigt werden. Da m a n weiterhin bei der Einwirkung von Wasserdampf auf glühende Kohle b e o b a c h t e t h a t , d a ß die Zusammensetzung der gasförmigen Bestandteile auch bei verhältnismäßig rascher Gasströmung den f ü r den Gleichgewichtszustand der Reaktion 6) geltenden Erfordernissen entsprach, h a t m a n d a r a u s geschlossen, d a ß die Kohle als starker K a t a l y s a t o r f ü r diese Reaktion wirken müsse 2 ). Die Wassergasreaktion ist d e m n a c h ein Vorgang, der bei der Vergasung der Kohle mittels Wasserdampfes als sekundärer Vorgang stets wirksam und auf die Z u s a m m e n s e t z u n g des Gases von bestimmendem J

) J. G w o s d z , U b e r die Zersetzung von Wasserdampf an glühender Kohle. Diss. Berlin (1917). ) Nach den oben erwähnten neueren Versuchen von Gwosdz scheint die katalytische Wirkung nicht so sehr dem Kohlenstoff als vielmehr den verunreinigenden Bestandteilen der Kohle zuzukommen. 2

11*

164

Zweites Kapitel.

U m w a n d l u n g s - und

Veredelungsverfahren.

Einfluß ist. Aus dem Umstände, daß die letztere im Gleichgewichtszustande im besonderen durch die Mengenverhältnisse der aufeinander reagierenden Stoffe bedingt ist, folgt f ü r die Gaserzeugung, daß ein großer Überschuß -an unzersetztem Wasserdampf zu einer Umsetzung im Sinne einer Verringerung des CO- und einer Vermehrung Kdes C0 2 -Gehalts des Gasgemisches führen muß. Die Abhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten

/

3,0

p

2,0

/

/

[CO] • [ H 2 0 ] [C0 2 1 • [ H 2

K

/

von der Temperatur zeigt Zahlentafel 85 und A b b . 50 (nach 0. Hahn)*). Zahlentafel

7Z50"

750°

t-500°

7500" 7750°

85.

Temperatur »C

600

800

986

1100

1400

1600

K

0,37

0,91

1,57

2,07

3,07

3,8

Abb. 50. Die Gleichgewichtskonstante K für Wassergas.

Die Einwirkung von Wasserdampf auf glühende Kohle wurde zuerst eingehender von Harries 2 ), und zwar bei Temperaturen von 674 bis 1125° studiert. Er leitete Wasserdampf durch ein mit Holzkohlenstücken beschicktes Porzellanrohr, das in einem elektrischen Ofen erhitzt wurde. Die Ergebnisse zeigt die Zahlentafel 86: Zahlentafel

86.

Temperatur

Gasstrom

H,0

CO

H„

C0 2

•C

l/min

7.

7.

7.

7.

674 758 838 861 954 1010 1060 1125

0,9 1,8 3,28 5,3 6,3 6,15 9,8 11,3

87,12 65,82 47,15 39,18 17,21 3,02 3,68 0,30

0,63 2,67 7,96 11,01 32,70 48,20 46,31 48,34

8,41 22,28 32,77 36,48 44,43 47,30 48,84 50,73

3,84 9,23 12,11 13,33 5,66 1,45 1,25 0,60

•

[CO] X [H s O] [CO,] X [H ä ]

1,70 0,85 0,94 0,89 2,25 2,12 2,78 0,48

K

berechnet von Luggin

0,49 0,70 0,98 1,07 1,41 1,65 1,88 2,11

In der vorletzten Spalte der Zahlentafel 86 sind die aus den Versuchszahlen sich ergebenden W e r t e für das Verhältnis der bei der Reaktion entstehenden und verschwindenden Stoffe angegeben. Ein Vergleich der v o n L u g g i n f ü r K daraus berechneten W e r t e läßt nun eine ziemlich gute Übereinstimmung mit den später v o n anderen Forschern für die Gleichgewichtskonstante K ermittelten Zahlen erkennen, und man kann daraus schließen, daß sich bei den Versuchen von Harries in der Gasphase das Gleichgewicht nahezu eingestellt hatte, während sich jedoch die Kohlensäure und das Kohlenoxyd durchweg noch nicht mit der Kohle im Gleichgewicht befanden. Die Kenntnis der bei der Einwirkung von Wasserdampf auf glühenden Kohlenstoff obwaltenden Verhältnisse ist nun zunächst f ü r die technische Wassergaserzeugung von Bedeutung, die darauf beruht, daß Wasserdampf durch eine vorher heiß geblasene Kohlenschicht geleitet wird. Bei der Wassergaserzeugung kommt es darauf an, ein an den brennbaren Bestandteilen, also CO und H , möglichst reiches Gas zu erzielen. Das Gas soll möglichst wenig C 0 2 enthalten, und der Wasserdampf, der zwar aus dem Wassergas später durch die Abkühlung bei der Reinigung teilweise noch niedergeschlagen werden kann, soll aus wärmewirtschaftlichen Gründen möglichst weitgehend zersetzt werden. Aus den Zahlen von Harries sehen wir nun, daß noch bei Temperaturen von 800 bis 900° beträchtliche Mengen Wasserdampf unzersetzt waren. Daß die Zersetzung des Wasserdampfes und die Beschaffenheit des Gases in hohem Maße auch durch die Geschwindigkeit des Dampfstromes und die BeschaffenZ. f ü r p h y s i k a l i s c h e C h e m i e 1903, S. 385. 2)

J o u r n . f. Gasbel. u. W a s s e r v e r s o r g . 1894, S. 82.

VII.

165

Vergasung.

heit des Brennstoffes bedingt ist, h a b e n C l e m e n t u n d A d a m s d u r c h eingehende Versuche (19111) n a c h g e w i e s e n . Diese w u r d e n bei T e m p e r a t u r e n v o n 8 0 0 bis 1300° in ä h n l i c h e r W e i s e , wie die f r ü h e r e n Kohlensäureversuche, mit über Koks bzw. Holzkohle s t r ö m e n d e m überhitztem Wasserdampf durchg e f ü h r t , s. Z a h l e n t a f e l 87. Z a h l e n t a f e l 87.

Lfd. Nr. der Versuche

1 |

Z e r s e t z u n g v o n W a s s e r d a m p f durch K o k s n a c h C l e m e n t und A d a m s .

Temperatur Berüh°C rungsdauer in Sek.

Zusammensetzung des g e s a m t e n Gases Vol.-Vo H.O

CO

Zusammensetzung des w a s s e r d a m p f f r e i e n Gases Vo!.-% C02

H2

CH,

CO

H,

CO.

CH,

Sa.

8

9

10

7

1

2

3

4

5

6

1

800

1

99,1

0,40

0,49

0,06

34,4

42,5

4,8

4

900

8,5

75,4

8,51

12,78

2,75

0,57

30,4

45,7

9,8

2,0

87,9

7

900

1,5

92,9

2,78

3,60

0,61

0,14

36,0

46,6

7,90

1,8

92,7

16 20

1000

7

69,8

9,16

4,38

0,84

28,6

49,3

13,6

2,6

94,1

1000

1

88,7

4,48

0,91

0,19

38,0

48,5

7,8

1,6

95,9

24

1100

8

34,9

35,6

9,8

0,90

1100

2

67,6

17,6

4,4

0,51

28,1 28,9

53,1 51,2

14,6

25

18,8 9,92

12,8

1,4 1,5

94,4

26

1100

1

76,8

12,41

3,16

0,44

30,5

52,5

13,3

1,9

98,2

30

1200

11

5,0

51,3

42,5

0,3

51,8

42,9

0,3

1,0

96,0

37,0

0,5

1,00 0,9

52,1

0,6

1,2

97,0

22,3

0,8

48,6

43,1 44,8

0,9

1,5

95,8

0,31

39,3

49,4

7,4

1,2

97,3

43,7

0,4

1,9

96,5

42,4

0,3

1,7

93,6

7,22

15,8 5,71

81,7

97,2

31 32

4,5

17,0

2,9

52,3

44,6 24,2

33

0,9

74,8

10,18

12,8

0,4 1,92

0,0

52,4

45,3

0,4

2,0

37

4,3 2,2

51,5

44,3

0,3

1,8

38

1,6

2,1 7,7

50,5 49,2

47,8

42,5

0,3

1,7

49,5

43,9

0,3

1,8

95,5

39

1,2

7,4

41,9

38,8

0,3

1,6

49,5

45,8

0,3

1,9

97,6

36

1300

Die Z a h l e n t a f e l 8 7 g i b t die in d e n V e r s u c h e n m i t K o k s e r h a l t e n e n Z a h l e n i m A u s z u g e u n d die Z a h l e n t a f e l 8 8 die E r g e b n i s s e d e r V e r s u c h e m i t H o l z k o h l e w i e d e r . Z a h l e n t a f e l 88. V e r s u c h e v o n C l e m e n t und A d a m s m i t H o l z k o h l e bei 1100°. Berührungsd a u e r in Sek.

H.O

CO

Ha

CO.

CH.

7»

°/„

°/„

°/o

7.

1,8 3,4

20,8

39,6

0,2

43,3

39,0 43,4

0,4 0,3

0,7

5,6

12,3 0,9

48,1

0,1

0,8

6,9

0,9

47,3

0,0

1,3

50,1 50,5

Aus den Zahlen ist folgendes ersichtlich: 1. D i e G e s c h w i n d i g k e i t d e r Z e r s e t z u n g d e s W a s s e r d a m p f e s u n d die d e r U m s e t z u n g d e r G a s e i m S i n n e e i n e r E r h ö h u n g d e s C O - G e h a l t e s h ä n g t v o n d e r N a t u r d e s B r e n n s t o f f e s a b ; bei H o l z k o h l e n i s t sie b e d e u t e n d h ö h e r als bei K o k s . 2. Bei d e r V e r g a s u n g v o n K o k s i s t d i e Z e r s e t z u n g d e s W a s s e r d a m p f e s k e i n e s w e g s , wie a u s d e n V e r s u c h e n v o n H a r r i e s v i e l f a c h g e s c h l o s s e n w u r d e , a u c h bei g e r i n g e n D a m p f g e s c h w i n d i g k e i t e n i n d e r H a u p t s a c h e bei 1100° b e e n d e t . E s z e i g t sich v i e l m e h r , d a ß bei e i n e r W i r k u n g s d a u e r v o n e t w a 8 S e k . n o c h ü b e r 3 0 % d e s W a s s e r d a m p f e s u n z e r s e t z t s i n d . Bei d e r V e r g a s u n g v o n K o k s w a r e n s e l b s t bei 1300° n a c h e i n e r B e r ü h r u n g s d a u e r v o n e t w a 1 S e k . n o c h 1 7 % W a s s e r d a m p f n i c h t z e r s e t z t . Die K u r v e der D a m p f z e r s e t z u n g fällt m i t steigender D a m p f g e s c h w i n d i g k e i t rasch a b . Für die V e r g a s u n g fester B r e n n s t o f f e m i t t e l s W a s s e r d a m p f e s sind d e m n a c h a u c h die bereits f ü r die C 0 2 R e d u k t i o n ( S . 162) a u f g e s t e l l t e n G r u n d s ä t z e s i n n g e m ä ß a n z u w e n d e n . ^ C l e m e n t and A d a m s , „Effective t e m p e r a t u r e s for w a t e r gas g e n e r a t i o n " . U. S. Bureau of Mines, Bull. 7.

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

166 d)

V e r g a s u n g v o n K o h l e n s t o f f durch ein G e m i s c h v o n L u f t und W a s s e r d a m p f .

Zu d e n beiden bisher b e s p r o c h e n e n V o r g ä n g e n der G a s e r z e u g u n g aus f e s t e n B r e n n s t o f f e n m i t t e l s L u f t u n d mittels W a s s e r d a m p f e s f ü r sich k o m m t n u n noch die V e r g a s u n g d u r c h gleichzeitige E i n f ü h r u n g v o n L u f t u n d W a s s e r d a m p f . Dieses in der T e c h n i k a m meisten v e r w e n d e t e G e n e r a t o r g a s wird a u c h als „ M i s c h g a s " 1 ) oder Halbwassergas bezeichnet, weil es als ein Gemisch von L u f t g a s u n d W a s s e r g a s a u f g e f a ß t w e r d e n k a n n ; die a b g e k ü r z t e B e z e i c h n u n g „ H a l b g a s " e r s c h e i n t zweckdienlich. Die W ä r m e m e n g e , die d u r c h die Z e r s e t z u n g des Wasserdampfes,, g e b u n d e n wird, wird d u r c h den bei der L u f t g a s e r z e u g u n g a u f t r e t e n d e n W ä r m e ü b e r s c h u ß geliefert (S. 160). M a n ist n u n bei der G a s e r z e u g u n g b e s t r e b t , einen möglichst großen Anteil der bei der L u f t g a s e r z e u g u n g f r e i w e r d e n d e n W ä r m e d u r c h Z e r s e t z u n g des W a s s e r d a m p f e s als chemisch g e b u n d e n e W ä r m e des Gases zu g e w i n n e n ; auch sieht m a n sich, wie wir s p ä t e r zeigen w e r d e n , zur B e h e b u n g von mancherlei Betriebsschwierigkeiten v e r a n l a ß t , mit einem g r ö ß e r e n W a s s e r d a m p f z u s a t z e zu a r b e i t e n . Es ist d a h e r v o n großer p r a k t i s c h e r B e d e u t u n g , zu e r m i t t e l n , mit welchen W a s s e r d a m p f mengen man am günstigsten arbeitet. U n t e r der A n n a h m e , d a ß die Z e r s e t z u n g des W a s s e r d a m p f e s d u r c h den g l ü h e n d e n Kohlenstoff n a c h der R e a k t i o n 3 oder 4 (S. 159) erfolgt, l ä ß t sich t h e o r e t i s c h b e r e c h n e n , welche Menge von W a s s e r d a m p f e n t s p r e c h e n d den f r e i w e r d e n d e n W ä r m e m e n g e n d u r c h 1 kg v e r g a s t e n Kohlenstoff zersetzt w e r d e n k a n n . Diese B e r e c h n u n g e n h a b e n a b e r wenig p r a k t i s c h e n W e r t , weil die Z e r s e t z u n g des W a s s e r d a m p f e s , wie wir im V o r h e r g e h e n d e n gesehen h a b e n , d u r c h verschiedene U m s t ä n d e b e e i n f l u ß t wird. F ü r den B e t r i e b v e r w e r t b a r e Zahlen w a r e n n u r d u r c h U n t e r s u c h u n g e n a m Gaserzeuger selbst zu g e w i n n e n . Derartige U n t e r s u c h u n g e n w u r d e n insbesondere von B o n e in G e m e i n s c h a f t mit W h e e l e r 2 ) sowie von D r . - I n g . N e u m a n n 3 ) a u s g e f ü h r t . B o n e b e n u t z t e zu den Versuchen einen Gaserzeuger von 3 m D u r c h m e s s e r (in der A u s f ü h r u n g n a c h A b b . 77, S. 206) u n d a r b e i t e t e mit nordenglischer Steinkohle. Er b e s t i m m t e die Menge des der V e r g a s u n g s l u f t beigemischten W a s s e r d a m p f e s , i n d e m er die L u f t bei b e s t i m m t e n T e m p e r a t u r e n mit W a s s e r d a m p f s ä t t i g t e . Die Versuchsergebnisse sind in Z a h l e n t a f e l 89 niedergelegt. Zahlentafel

Mittlere Höhe des Brennstoffbettes m mittlere Durchsatzleistung . kg/Std. Dampfsättigungstemperatur der Ver45 gasungsluft . . . °C c o 2 . . . . % 2,35 CO „ 31,60 Zusammensetzung H2 „ 11,60 des Gases CH4 . . . . „ 3,05 N2 51,40 brennbare Bestandteile 46,25 Heizwert des Gases foberer 1 1600 bei 0°C und 760 l ) WE/cbrn mm W.-S. . . . luntererl 1520 Gasausbeute, bezogen auf 0°C und 760 mm . . cbm/t Kohle 3790 Dampfmenge auf 1 kg vergaster Kohle kg 0,20 zersetzter Dampf % 100 thermischer Wirkungsgrad einschließlich des Dampfes für die Gebläsemaschine . . . . 0,73 Ammoniak im Gase, ausgedrückt als Ammoniumsulfat auf 1 t Kohle kg

0 =

89.

Versuchsreihe 2.

Versuchsreihe 1.

1,06 1120

2,13 574

50 2,50 30,60 12,35 3,00 51,55 45,95 1590

70 60 55 60 4,40 5,10 9,25 5,25 28,10 27,30 20,85 27,30 15,45 15,50 19,75 16,60 3,00 3,05 3,45 3,35 49,05 49,05 46,70 47,50 46,45 45,85 44,05 47,25 1610 1600 1570 1670

1500

1510

1490

3750

3760

3820

0,21 100

0,32 100

0,45 76

0,718

0,722 0,725

65 70 75 9,15 11,65 6,95 25,40 21,70 18,35 18,30 19,65 21,80 3,40 3,40 3,35 45,90 46,10 44,85 47,10 44,75 43,30 1669 1598 1549

80 13,25 16,05 22,65 3,50 44,55 42,2 1526

1557

1547

1469

1416

1382

3810

3704

3898

4012

4065

—

0,45 87

0,55 80

0,80 61

1,10 52

1,55 40

—

0,778

0,750 0,727 0,701

0,665

1480 —

0,80

17,7

19,97

22,9

29,15

Die Steinkohle h a t t e eine mittlere Z u s a m m e n s e t z u n g von C : = 7 8 , H — 5,4, S = 1,0, N = 10,0, Asche = 4 , 2 % ; flüchtige Bastandteile (bei 900°) = 3 6 , 0 % .

32,8 1,4,

Früher auch „Dowsongas" nach D o w s o n benannt, der es zum Antriebe von Gasmaschinen einführte (s. S. 187). 2 ) Engineer 1907, S. 639; 1908, S. 837 u. 874. 3 ) Z. d. V. d. I. 1911, S. 892, sowie a. a. 0. (S. 161, Fußnote).

VII. Vergasung.

167

Wie Zahlentafel 89 zeigt, wurden zwei Versuchsreihen angestellt. Bei der Versuchsreihe 1 betrug die mittlere Schichthöhe des Brennstoffes etwa doppelt soviel wie bei der Versuchsreihe 2; die stündlichen Durchsatzleistungen standen jedoch im umgekehrten Verhältnisse zueinander. Aus den Zahlen geht zunächst hervor, daß bei Einführung bis zu 0,3 kg Wasserdampf mit 1 kg Kohle (d. i. bei einer Sättigungstemperatur der Luft von 55°) praktisch sämtlicher Wasserdampf zersetzt wurde. Bei Einführung größerer Wasserdampfmengen nimmt der Anteil des unzersetzten Wasserdampfes zu, wobei allerdings die absolute Menge des zersetzten Wasserdampfes zunimmt, so daß der Wasserstoffgehalt des Gases entsprechend ansteigt. Ferner nimmt der Kohlensäuregehalt zu und der Kohlenoxydgehalt ab. Der beste Wirkungsgrad der Vergasung (etwa 78%) wurde nach Versuchsreihe 1 bei einer Dampfsättigungs-Temperatur von 60° festgestellt, während er darüber hinaus merklich abnahm. Nach der Versuchsreihe 2 war sowohl der Heizwert des Gases als auch der thermische Wirkungsgrad der Vergasung nahezu stets gleich. Der letztere blieb bei der Dampfsättigungs-Temperatur von 60° gegenüber dem gleichen Falle der Versuchsreihe I um etwa 5°/ 0 zurück, was auf die beträchtlich raschere Vergasung und die niedrigere Brennstoffschicht zurückzuführen sein dürfte. Die Versuche von Bone und Wheeler haben vor allem gezeigt, daß sich der Nutzen des Dampfzusatzes hinsichtlich des thermischen Wirkungsgrades der Vergasung in den Grenzen von 0,2 bis 0,6 kg auf 1 kg Kohle ziemlich gleichbleibt. Das Arbeiten mit den geringeren Wasserdampfmengen bietet aber den Vorteil, die Durchsatzleistung des Gaserzeugers erheblich steigern zu können. Mit dem niedrigeren Wasserdampfzusatze vermeidet man auch die häufig sehr unerwünschte Erhöhung des Wasserdampfgehaltes des Generatorgases. Die Einwirkung des Wasserdampfes auf die Bildung von Ammoniak bei Verarbeitung stickstoffhaltiger Brennstoffe wird noch weiter unten behandelt. Schon vor Bones und Wheelers Versuchen hatte W e n d t seine viel beachteten Untersuchungen 1 ) an Schachtgeneratoren angestellt, die namentlich einen Vergleich des thermischen Wirkungsgrades der Vergasung mit Luft allein und der Vergasung mit gleichzeitiger Einführung von Wasserdampf bezweckten. Die Menge des letzteren wurde nicht ermittelt; sie betrug schätzungsweise nicht mehr als etwa 0,65 kg auf 1 kg vergaste Kohle. Über die bei beiden Vergasungsverfahren obwaltende Verteilung der gesamten aufgewendeten Wärmemenge gibt nun die Zahlentafel 90 Aufschluß. Die durch den Gehalt an Brennbarem in der Asche bedingten Wärmeverluste sind hierbei nicht berücksichtigt. Z a h l e n t a f e l 90. Es wurden abgegeben

bei der Luftgaserzeugung %

bei der Mischgaserzeugung '/o

auf dem Roste des Dampfkessels in der im reinen Gase enthaltenen ausnutzbaren Wärme in der im Teer enthaltenen ausnutzbaren Wärme . in der im Ruß enthaltenen ausnutzbaren Wärme . in der fühlbaren Wärme des ungereinigten Gases . in der fühlbaren Wärme des Rostdurchfalls . . . in der strahlenden Wärme des Generators . . . .

0,31

4,78

71,40 5,70 0,32 12,54 1,15 8,58

74,80 6,08 0,05 9,92 0,08 4,29

zusammen

100,00

100,00

Der Wirkungsgrad der Vergasung, bezogen auf das gereinigte kalte Gas, beträgt demnach 3,4% mehr zugunsten des Mischgasbetriebes; wird das Gas mit allen Verunreinigungen und unter Austrittstemperatur verbraucht, so beträgt der Wirkungsgrad 90,85% für die Mischgaserzeugung gegenüber 89,96% bei der Luftgaserzeugung. Der Vorteil der geringeren Wärmeverluste durch Strahlung wird auf der anderen Seite durch den geringeren Brennstoffverbrauch für die Dampferzeugung aufgewogen. Wenn nun auch Wendt sagt, die Mischgaserzeugung sei stets wirtschaftlicher als die Luftgaserzeugung, so ist doch ersichtlich, daß im vorliegenden Falle ebenso wie bei der von Bone untersuchten .Gaserzeugeranlage der Nutzen in wirtschaftlicher Hinsicht ziemlich gering ist 2 ). Wendt weist überdies x

) W e n d t , „Untersuchungen an Gaserzeugern", Doktorarbeit, abgedruckt in den Mitteilungen über Forschungsarbeiten des V. d. I. Heft 31, 1905. 2 ) Über die Erhöhung des Wirkungsgrades der Mischgaserzeugung durch die Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Gases zur Dampferzeugung und Luftvorwärmung s. S. 176.

168

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

n o c h d a r a u f h i n , d a ß die D u r c h s a t z l e i s t u n g bei d e r L u f t g a s e r z e u g u n g b e d e u t e n d g r ö ß e r w a r als bei d e m M i s c h g a s b e t r i e b e , u n d d a ß d e m n a c h a u c h d i e A n l a g e k o s t e n f ü r die E r z e u g u n g g l e i c h e r G a s m e n g e n sich i m z w e i t e n F a l l e h ö h e r s t e l l t e n als i m e r s t e n F a l l e . ( D e r auf L u f t g a s b e t r i e b e n e G a s e r z e u g e r s e t z t e s t ü n d l i c h 301 k g K o h l e in 7 9 9 c b m G a s m i t r d . 1 0 3 7 0 0 0 W E W ä r m e w e r t u m , w ä h r e n d d e r M i s c h g a s e r z e u g e r in d e r s e l b e n Z e i t n u r 2 0 8 k g K o h l e in 5 8 3 c b m G a s m i t r d . 8 4 6 0 0 0 W E W ä r m e wert umzuwandeln vermochte.) Die W e n d t s c h e n V e r s u c h e s i n d a u c h a u s d e m G r u n d e b e a c h t e n s w e r t , weil sie z u m e r s t e n M a l e e i n e n E i n b l i c k in die V o r g ä n g e i m G a s e r z e u g e r , i n s b e s o n d e r e in die in v e r s c h i e d e n e n H ö h e n d e s B r e n n s t o f f b e t t e s herrschenden T e m p e r a t u r v e r h ä l t n i s s e boten. W e n d t brachte nämlich in der S c h a c h t w a n d in A b s t ä n d e n v o n j e 2 5 0 m m eine R e i h e v o n Ö f f n u n g e n a n , d u r c h d i e er G a s p r o b e n a b z o g u n d d i e T e m p e r a t u r e n m i t t e l s Le C h a t e l i e r - P y r o m e t e r f e s t s t e l l t e . Die E r g e b n i s s e s i n d in d e r Z a h l e n t a f e l 91 w i e d e r g e g e b e n . Die V e r s u c h s r e i h e n I b e z i e h e n sich a u f die L u f t g a s - u n d d i e V e r s u c h s r e i h e n II a u f die Mischgaserzeugung. V e r g a s t w u r d e S t e i n k o h l e , die einen ziemlich h o h e n G e h a l t an f l ü c h t i g e n Bestandteilen hatte. Z a h l e n t a f e l 91. H ö h e d e m

C O

über R o s t

Gasabzug 1 5 0 cm

I

%

C O Ii

H

°/ /o

I

II

I

2

N2

0/ /o I

Ii

0/ /o 1

T e m p e r a t u r II

I

0 , 7

5 , 3

3 1 , 3

2 6 , 0

6 , 3

1 4 , 6

5 9 , 3

4 9 , 7

5 8 0

1,0

5 , 3

2 8 , 9

2 8 , 0

9 , 8

1 9 , 0

5 8 , 3

4 3 , 6

1 0 3 0 —

0

Ii

4 4 0 —

1 2 5

„

0 , 6

6 , 0

3 0 , 0

2 8 , 3

1 1 , 7

2 0 , 7

5 7 , 1

4 0 , 2

1 0 0

„

0 , 4

5 , 0

3 3 , 4

2 8 , 7

2 , 4

2 1 , 8

6 3 , 5

3 9 , 5

7 5

„

—

3 , 0

3 4 , 5

3 2 , 7

0 , 4

1 7 , 9

6 5 , 1

4 5 , 2

—

9 2 5

5 0

„

0 , 2

5 , 5

3 4 , 3

2 8 , 0

—

1 3 , 7

6 5 , 5

5 1 , 9

—

—

2 2 , 0

—

1 0 , 8

—

—

2 5

„

0 , 2

9 , 3

3 4 , 1

0

„

1 5 , 0

1 1 , 4

9 , 7

6 5 , 7

5 7 , 5

7 5 , 3

7 9 , 1

1 2 5 0

1 4 0 0

C

8 1 0 —

1 1 0 0

—

Z a h l e n t a f e l 91 z e i g t , d a ß b e i m L u f t g a s b e t r i e b e die K o h l e n s ä u r e d a n k d e r h o h e n , in d e n u n t e r e n S c h i c h t e n h e r r s c h e n d e n T e m p e r a t u r e n b e r e i t s in e i n e r H ö h e v o n 2 5 c m ü b e r d e m L u f t e i n t r i t t d e n ä u ß e r s t n i e d r i g e n B e t r a g v o n 0 , 2 % e r r e i c h t h a t t e , d e r sich j e d o c h in d e n o b e r e n S c h i c h t e n a u s w e i t e r u n t e n n o c h z u e r ö r t e r n d e n G r ü n d e n w i e d e r e t w a s e r h ö h t e . Bei d e r n a s s e n V e r g a s u n g e r r e i c h t e e r e r s t in e i n e r H ö h e v o n e t w a 7 5 c m s e i n e n n i e d r i g s t e n B e t r a g . D e r W a s s e r s t o f f g e h a l t z e i g t bei d e r n a s s e n V e r g a s u n g ein r a s c h e s A n s t e i g e n bis z u e i n e r H ö h e v o n 100 c m , ein B e w e i s d a f ü r , d a ß sich d i e Z e r s e t z u n g d e s W a s s e r d a m p f c s bis in die h ö h e r e n S c h i c h t e n f o r t s e t z t . W e i t e r e A u f k l ä r u n g e n ü b e r d i e in d e r R e a k t i o n s z o n e d e s G a s g e n e r a t o r s h e r r s c h e n d e n V o r g ä n g e b r a c h t e n die A r b e i t e n v o n D r , - I n g . N e u m a n n 1 ) . D u r c h die V e r s u c h e s o l l t e n a m e n t l i c h k l a r g e s t e l l t w e r d e n , wie w e i t sich die i m G e n e r a t o r u n t e r w e c h s e l n d e n W i n d - u n d D a m p f m e n g e n a u f t r e t e n d e n R e a k t i o n e n d e m Gleichgewichtzustande n ä h e r n . Zu diesem Zwecke w u r d e n u n t e r V e r w e n d u n g eines bestimmten Brennstoffes (Koks von möglichst gleichmäßiger Korngröße) Druck und T e m p e r a t u r s o w i e die K o m p o n e n t e n d e r G a s p h a s e in v e r s c h i e d e n e n S c h i c h t e n d e s B r e n n s t o f f b e t t e s u n d d i e stündlich durchgeblasenen W i n d - und Wasserdampfmengen bestimmt. Bei d e r M i s c h g a s e r z e u g u n g s i n d e b e n s o wie bei d e r W a s s e r g a s d a r s t e l l u n g i n n e r h a l b d e r B r e n n s t o f f s c h i c h t zwei c h e m i s c h e G l e i c h g e w i c h t e m ö g l i c h , n ä m l i c h d a s G l e i c h g e w i c h t d e r G a s e u n t e r e i n a n d e r und das Gleichgewicht der Gase mit dem festen Kohlenstoff, entsprechend den Reaktionsgleichungen C02 +

H2

CO +

H 2 0 und

C02 +

C

2 CO.

Die V e r s u c h e v o n N e u m a n n z e i g t e n n u n in k l a r e r W e i s e , d a ß d e r W a s s e r g a s r e a k t i o n i m G e n e r a t o r b e t r i e b e die f ü h r e n d e R o l l e z u k o m m t , u n d d a ß sich d a s d u r c h d i e T e m p e r a t u r b e s t i m m t e

Gleich-

gewicht entsprechend dem Ausdrucke K ' = - [ t ^ V - t ^ t - ' n a " e n Brennstoffschichten, wenn auch [ C 0 2 ] • [H 2 ] n i c h t i m m e r v o l l s t ä n d i g , e i n s t e l l t . E s z e i g t e s i c h f e r n e r , d a ß f ü r d e n E i n t r i t t dieses G l e i c h g e w i c h t e s d e r T e i l d r u c k d e s W a s s e r d a m p f e s in d e m D a m p f l u f t g e m i s c h (die „ A n f a n g s k o n z e n t r a t i o n " d e s W a s s e r d a m p f e s ) u n d die L u f t g e s c h w i n d i g k e i t m a ß g e b e n d s i n d . Die V e r s u c h e N e u m a n n s b e s t ä t i g e n a u c h d i e a l t e E r f a h r u n g s t a t s a c h e , d a ß f ü r die G a s b i l d u n g bei d e r n a s s e n V e r g a s u n g e i n e h o h e B r e n n s t o f f s c h i c h t v o n V o r t e i l i s t , d a s i c h d i e V e r g a s u n g d e s !) A. a. 0 . (S. 161, Fußnote).

169

VII. Vergasung.

festen Kohlenstoffes, die Dampfzersetzung und die Reduktion der Kohlensäure bis in höhere Brennstoffs chichten erstrecken. Das Verhältnis, in dem die brennbaren Gasbestandteile CO und H 2 zu den unbrennbaren H 2 0 und CO, in dem für das Gleichgewicht gültigen Ausdruck K' =

^ . f f i zueinander stehen, [L0 2 ] • LH2] hängt für eine bestimmte Temperatur in erster Linie von dem Grade der bereits eingetretenen Zersetzung des Wasserdampfes durch den glühenden Kohlenstoff und somit vornehmlich auch von der Anfangskonzentration des Wasserdampfes in dem Dampf- und Luftgemisch ab. Es kommt demnach nicht nur auf das Erreichen des Gleichgewichts an, sondern die Verhältnisse sind so zu wählen, daß infolge einer raschen Verminderung des Wasserdampfes das Ansteigen des CO-Gehaltes ermöglicht wird mit Rücksicht auf den Umstand, daß beim Gleichgewicht ein hoher CO-Anteil nur neben einem geringen Wasserdampfgehalt bestehen kann. Selbstverständlich bedingt dies auch eine entsprechende Abnahme des C0 2 - und Wasserstoffgehaltes. Auf die Gasbildung kann man demnach insbesondere durch richtige Bemessung des eingeblasenen Wasserdampfes bestimmend einwirken. Recht klar werden diese Verhältnisse durch die in Zahlentafel 92 aufgeführten Versuchsergebnisse erläutert, in der die Gasphase der untersten untersuchten Schicht, Heizwert und Temperatur als Funktionen der Anfangskonzeritration des Wasserdampfes dargestellt sind. Mit Abnehmen der Temperatur steigt der Anteil des Kohlenoxydes bei sinkendem Kohlensäure- und Wasserstoffgehalt rasch und nimmt der Heizwert des Gases beträchtlich zu. Im praktischen Gaserzeugerbetriebe kommt es also in erster Linie auf die richtige Wahl von Dampf und Luft an, da hohe Temperatur allein, wie der Versuch 7 zeigt, auch beim Erreichen des Gleichgewichtes in der Gasphase eine Bildung von viel Kohlensäure und Wasserdampf nicht ausschließt. Z a h l e n t a f e l 92. Versuche Nr.

Wasserdampfanteil des Dampf-Luftgemisches für 1 Raumteil cbm/Std. Eingeblasene Luftmenge (15° 1 Atm.) C0 2 Vol. °/o Oaszusammensetzung

CO H2 CH4

H20 . Na

Temperatur Gleichgewichtskonstante K

„ °/0 ,, °/o „ °/o „ „

% % °C

L c u j • IM2UJ

[COJ • [HJ Unterer Heizwert für 1 cbm . . W E Vergaster Kohlenstoff . . kg/Std. Wasserdampf auf 1 kg C . . . kg

7

8

0,335 36,8 8,81 11,68 12,12 0,23 22,60 44,56 1120 2,05

0,244 56,3 8,39 16,10 11,39 0,26 14,35 49,51 1180 2,27

2,47

2,42

9

10

0,184 0,140 81,9 113,4 6,88 5,26 20,22 24,02 10,31 9,49 0,27 0,28 9,46 5,99 52,86 54,96 1220 1260 2,42 2,57 2,70

2,88

11

12

0,137 0,117 128,0 147,3 4,73 4,11 23,35 25,84 9,19 9,09 0,29 0,28 5,28 4,15 55,27 56,42 1290 1280 2,68 2,64 3,12

2,84

720 863 919 978 1000 1005 7,00 11,36 17,69 25,35 28,60 33,00 1,820 1,105 0,708 0,495 0,459 0,379

Der schädliche Einfluß einer zu reichlich bemessenen Dampfzufuhr wird um so mehr hervortreten, je geringer die Schütthöhe ist, da dann dem in der unteren Zone erzeugten Gase die Möglichkeit fehlt, den Überschuß an Wasserdampf und Kohlensäure in Wasserstoff und Kohlenoxyd umzusetzen. In Übereinstimmung mit Bone und Wheeler. findet Neumann, daß ein Zusatz von etwa 0,4 kg Wasserdampf auf 1 kg Kohle das beste Gas liefert. Die Versuche zeigen auch die Bedeutung richtigerAVindgeschwindigkeiten für die Gaserzeugung. Mit steigender Belastung nehmen die Temperaturen in der Vergasungszone durchweg zu und erhöht sich der Heizwert des Gases. Dem durch die Erhöhung der Windgeschwindigkeit zu erzielenden Nutzen ist bei der Mischgaserzeugung durch das Auftreten wachsender Mengen unzersetzten Dampfes eine Grenze gesetzt. Durch diese Untersuchungen ist ferner dargelegt worden, daß die Wichtigkeit des Kohlensäure Kohlenoxyd-Gleichgewichts C + C 0 2 = 2 C 0 bei der Mischgaserzeugung gegen die Wassergasreaktion zurücktritt, da die zur Verfügung stehenden Zeiten den Eintritt des ersteren nicht gestatten.

170

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

Man darf daher die bei der Untersuchung des Kohlensäure-Kohlenoxyd-Gleichgewichts erhaltenen Ergebnisse nicht ohne weiteres auf die Vorgänge im Gaserzeuger übertragen, und zwar um so weniger, mit je größerem Wasserdampfzusatze man arbeitet.

e) Methan im Generatorgas. Im Generatorgas findet sich stets eine gewisse Menge von Methan, das infolge seines hohen Heizwertes schon bei wenigen Prozenten nicht unwesentlich zur Erhöhung des Heizwertes des Gases beiträgt. Man war früher der Ansicht, daß das Methan lediglich aus den Entgasungserzeugnissen des Brennstoffes herrühre. J e t z t findet sich jedoch auch die Ansicht vertreten, daß sich das Methan auch bei der Vergasung bzw. durch Umsetzung der Vergasungserzeugnisse bildet. Hierfür können folgende Reaktionen in Frage kommen: C + 2 H 2 = CH 4 CO + 3 H 2 = CH 4 + H 2 0 C 0 2 + 4 H 2 = CH 4 - f 2 H 2 0 . Die Gleichgewichtsbedingungen für diese Reaktionen sind v o n M a y e r und von A l t m e y e r ^ s t u diert worden; sie fanden, daß die Bildung des Methans bei Anwendung von Katalysatoren am stärksten unter niedrigen Temperaturen (250 bis 330°) vor sich geht, während es bei höheren Temperaturen zum größten Teil wieder zerfällt (bei 850° bereits zu 98,5%). C l e m e n t und A d a m s schließen aus ihren Versuchen (S. 165), es sei nicht unwahrscheinlich, daß das Methan, das sich bei niederen Temperaturen nur in Gegenwart von Katalysatoren bilde, bei höheren Temperaturen auch ohne diese entstehe. Auch D o w s o n ist der Ansicht, daß bei hoher Temperatur Methan bis zu gewissen Mengen durch unmittelbare Verbindung von Wasserstoff mit Kohlenstoff entstehen könne 2 ). Bei einem Methangehalt von 1 bis 2 % im Generatorgase ist es nicht angängig, diesen auf eine unvollkommene Entgasung des Kokses zurückzuführen. F. H o f f m a n n hält die synthetische Bildung des Methans im Gasgenerator für wenig wahrscheinlich. Bei höheren Methangehalten im Generatorgas aus Koks scheint ihm der Verdacht gerechtfertigt, daß Analysenfehler vorliegen 3 ).

f) Veränderung der Zusammensetzung des Generatorgases nach dem Verlassen der Brennstoffschicht. Die Frage, ob in dem Generatorgas nach seinem Austritt aus der Brennstoffschicht noch Reaktionen wirksam sind, die eine wesentliche Veränderung der Beschaffenheit des Gases zur Folge haben können, ist öfter aufgeworfen worden. Mehrfach wurde bei Versuchen in dem freien Raum oberhalb der Brennstoffsäule eine gewisse Verminderung des Heizwertes des Gases infolge Abnahme des Kohlenoxyd- und Wasserstoffgehaltes beobachtet. Am auffälligsten ist diese Erscheinung bei den Versuchen von Dr.-Ing. N e u m a n n hervorgetreten 4 ). Neumann fand, daß die Umsetzung um so stärker erfolgte, je geringer die Windgeschwindigkeit und je geringer der Wasserdampfzusatz zu der Vergasungsluft war. So fand er bei der Luftgasherstellung mit geringer Windgeschwindigkeit ein Sinken des CO-Gehaltes von 32 auf 23,8%, d. h. um 27% des Heizwertes. Neumann glaubte, diese Erscheinung auf den Eintritt der Reaktion 2 C O = C 0 2 - f - C im freien Gasraume zurückführen zu müssen. Es ist jedoch von anderer Seite 5 ) darauf hingewiesen worden, daß die Verschlechterung des Gases durch die Randgase herbeigeführt sein könne, deren Einfluß bei Gaserzeugern von kleinerem Querschnitt bedeutend stärker ins Gewicht fällt, als bei solchen von großem Querschnitt. Diese Auffassung hat sich durch eine weitere Untersuchung von Neumann als richtig erwiesen. Abgesehen von def Veränderung, die durch Eindringen von Luft eintreten kann, findet in der Gasleitung selbst wegen der inzwischen eingetretenen Temperaturerniedrigung für gewöhnlich eine Änderung der Gaszusammensetzung nicht mehr s t a t t . L e d e b u r teilt in „Stahl und Eisen" 1903 S. 694, Analysen mit, die in einem Falle eine gewisse Veränderung des Gases vor und hinter dem Reiniger erkennen lassen. Die Temperatur der Gase betrug jedoch vor dem Reinigen rd. 860° und hinter dem Reiniger 760°. In einem anderen Falle, wo die Temperatur nur 360° betrug, war eine merkliche Veränderung des Gases nicht .mehr festzustellen. !) 2 ) 3 ) 4 ) 6 )

Journ. f. Qasbel. u. Wasserversorg. 1909, S. 238. D o w s o n and L a r t e r , Producer Gas (1906) S. 27. Glückauf 1915, S. 965. Mitteilungen über Forschungsarbeiten, Heft 140, S. 48 u. f. C. l e C h a t e l i e r , Stahl und Eisen 1913, S. 1485, und Erwiderung Neumanns.

171

VII. Vergasung.

Von größerer Bedeutung können jedoch die Veränderungen werden, wenn das Gas vor seiner Verwendung in Regeneratoren wieder auf höhere Temperaturen erhitzt wird. W ü r t e n b e r g e r 1 ) beobachtete einen Verlust von durchschnittlich 7,5% des ursprünglichen Heizwertes beim Durchstreichen des Gases durch den Erhitzer. Er erklärte die Gasveränderung mit dem Eintritt der Reaktion 2 C O = C - j - C O a . Dagegen vertrat Ledebur die Ansicht, daß die Umsetzung entweder auf der Anwesenheit von größeren Mengen Wasserdampfes beruhe, der auf das Kohlenoxyd nach der Gleichung H 2 0 - | - C O = C 0 2 - f - H 2 eingewirkt habe, oder durch eine Zersetzung der Kohlenwasserstoffe in den Erhitzerkammern hervorgerufen werde, eine Ansicht, die auch durch die neueren Untersuchungen von Mayer 2 ) gestützt wird. Ein hoher Wasserdampfgehalt der Gase ist demnach auch aus diesem Grunde schädlich, da der CO-Gehalt des Gases verringert wird. Hat das Gas jedoch neben einem hohen Wasserstoff- und Kohlensäuregehalt nur verhältnismäßig geringe Mengen von Wasserdampf, wie dies beispielsweise bei dem gereinigten und gekühlten Mondgase der Fall ist, so kann bei den Temperaturen von 1100 bis 1200°, die in Regeneratoren gemessen wurden, auch die Reaktion in der Richtung C 0 2 - | - H 2 = CO-f- H 2 0 verlaufen. So erhielt D a r b y . 3 ) für Mondgas vor und nach dem Eintritt der Gase in den Regenerator folgende Werte: ' vor

nach

dem Eintritt der Gase in den Regenerator

co2

CO H2

. . . . . . . . . . . .

17,8 10,5 24,8

10,5 21,6 17,7

In diesem Falle h a t sich, wie man sieht, der Heizwert des Gases nicht unbeträchtlich verbessert. Leider ist nicht angegeben, ob der Gehalt an Methan verringert wurde. Von größerer praktischer Bedeutung dürften daher nach Vorstehendem nur die Umsetzungen sein, die das Generatorgas nach Verlassen der Brennstoffschicht auf Grund der Wassergasreaktion erfährt. Da jedoch die letztere im freien Gasraume sehr träge ist, muß man annehmen, daß sie nur bei Anwesenheit von Reaktionsbeschleunigern wirken wird. B o n e ist der Ansicht, daß die heiße Steinfüllung in den Regeneratoren einen kräftigen Katalysator für das Auftreten der Wassergasreaktion darstellt 4 ).

g) Vorgänge bei der Vergasung natürlicher gashaltiger Brennstoffe. Neben den durch die Einführung von freiem und gebundenem Sauerstoff bedingten Umsetzungen findet im Gaserzeuger noch eine Zersetzung des Brennstoffes s t a t t , sofern nichtentgaste Brennstoffe wie Steinkohle, Braunkohle, Torf oder Holz verarbeitet werden. Die Zersetzung oder „trockene Destillation" erfolgt im gewöhnlichen Schachtgenerator in den oberen Schichten des r Brennstoffbettes durch die Hitze der aus der Vergasungszone aufsteigenden Generatorgase. Diese letzteren bilden nun in Gemeinschaft mit den Destillationsgasen und der aus dem Brennstoffe ausgetriebenen Feuchtigkeit das rohe Generatorgas. Die Beschaffenheit der Destillationsgase ist von der Natur des Brennstoffes, daneben aber auch von der Betriebsweise des Generators abhängig. Sie bestehen demnach in der Hauptsache aus Wasserstoff und Kohlenwasserstoffverbindungen mit Beimengungen von CO, C0 2 , N und Wasserdampf und tragen insbesondere bei der Vergasung gasreicher Brennstoffe wesentlich zur Erhöhung des Brennwertes des Generatorgases bei. Die in den Gasen in Dampfform enthaltenen Kohlenstoffverbindungen, namentlich die teerigen Bestandteile, wurden früher häufig als lästige Begleiterscheinung der Gaserzeugung angesehen, weil sie sich bei der Weiterleitung und Abkühlung mehr oder weniger verflüssigen und so nicht nur einen Wärmeverlust sondern auch Verschmutzungen und Verstopfungen in den Gasleitungen herbeiführen. In den letzten Jahren ist man jedoch bei zahlreichen Generatoranlagen dazu übergegangen, den unter vorsichtiger Erhitzung der Kohlen bei niedriger Temperaturen erzeugten Teer als wertvolles Nebenerzeugnis zu gewinnen (vgl. S. 209). J

) ) 3 ) 4 )

2

Stahl u. Eisen 1903, S. 447. Stahl u. Eisen 1908, S. 766. Journal of the Iron and Steel Institute 1908, Bd. "III, S. 228 (Anhang II). The Journal of the West of Scotland Iron and Steel Institute Nr. 4, Jan. 1911, S. 156.

172

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

Z u r A b s c h e i d u n g des Teeres aus d e m G e n e r a t o r g a s dienen Gasreiniger verschiedener B a u a r t . Man kann ihn jedoch a u c h schon im Gaserzeuger zersetzen, indem m a n ihn entweder v e r b r e n n t u n d d i e V e r b r e n n u n g s g a s e a n g l ü h e n d e m K o h l e n s t o f f in CO u n d H ü b e r f ü h r t , o d e r i n d e m m a n die T e e r d ä m p f e a n g l ü h e n d e m K o h l e n s t o f f u n t e r A b s p a l t u n g des K o h l e n s t o f f e s in K o h l e n w a s s e r s t o f f e v o n h ö h e r e m H - G e h a l t z e r s e t z t . In d e r P r a x i s w e r d e n z u m e i s t b e i d e V o r g ä n g e z u g l e i c h b e n u t z t . M a n e r r e i c h t dies in e i n f a c h e r W e i s e d a d u r c h , d a ß m a n die E n t g a s u n g d o r t s t a t t f i n d e n l ä ß t , w o d i e d u r c h die E i n f ü h r u n g d e s f r e i e n S a u e r s t o f f e s b e d i n g t e n U m s e t z u n g e n , also die e r s t e V e r b r e n n u n g erfolgt, u n d a l s d a n n die V e r b r e n n u n g s s t o f f e im Verein m i t den noch n i c h t zersetzten teerigen Gasen d u r c h die e i g e n t l i c h e G a s b i l d u n g s s c h i c h t f ü h r t . Die z u r E r h i t z u n g d e s B r e n n s t o f f e s bis zu s e i n e r Z e r s e t z u n g s t e m p e r a t u r e r f o r d e r l i c h e W ä r m e w i r d im gewöhnlichen Gaserzeuger der f ü h l b a r e n W ä r m e der aus der Vergasungszone aufsteigenden Gase e n t n o m m e n . Der V o r g a n g der E n t g a s u n g des Brennstoffes e r f o r d e r t hierbei u n v e r h ä l t n i s m ä ß i g w e n i g e r W ä r m e als d i e A u s t r e i b u n g d e s W a s s e r s u n d d i e E r w ä r m u n g des l e t z t e r e n auf die G a s t e m p e r a t u r . W ä h r e n d s o d i e G a s e a u s g e w ö h n l i c h e r S t e i n k o h l e m i t e i n e r T e m p e r a t u r v o n 5 0 0 bis 7 0 0 ° a b z i e h e n , l i e g t d i e s e bei w a s s e r r e i c h e n B r a u n k o h l e n u m e t w a 3 0 0 bis 4 0 0 ° n i e d r i g e r . Deme n t s p r e c h e n d i s t a u c h in l e t z t e r e m F a l l e die M ö g l i c h k e i t e i n e r V e r w e r t u n g d e r f ü h l b a r e n W ä r m e des Gases geringer. Ein h ö h e r e r W a s s e r g e h a l t d e r B r e n n s t o f f e ü b t f e r n e r einen nachteiligen E i n f l u ß auf die Vergasungsz o n e s e l b s t a u s , d a er d i e h e i ß e G l u t z o n e d e r V e r g a s u n g s s c h i c h t e i n e n g t . N a s s e B r e n n s t o f f e , wie f e u c h t e R o h b r a u n k o h l e u n d T o r f , w e r d e n d e s h a l b f ü r gewöhnlich ohne W a s s e r d a m p f z u s a t z zur Verg a s u n g s l u f t v e r g a s t , u m d e r v o n d e n o b e r e n S c h i c h t e n h e r w i r k e n d e n A b k ü h l u n g auf d i e V e r g a s u n g s schicht nach Möglichkeit entgegenzuarbeiten. D e r W a s s e r d a m p f g e h a l t s t e l l t e i n e n u n n ü t z e n B a l l a s t des G a s e s d a r , d e r bei d e r V e r b r e n n u n g d e s l e t z t e r e n die F l a m m e n t e m p e r a t u r e r n i e d r i g t , f e r n e r i n f o l g e s e i n e r h o h e n s p e z i f i s c h e n W ä r m e g r o ß e W ä r m e m e n g e n a u s d e m G a s e r z e u g e r m i t sich f ü h r t . D a i h m ü b e r d i e s bei m a n c h e n S c h m e l z v e r f a h r e n ( M a r t i n v e r f a h r e n ) nachteilige E i g e n s c h a f t e n auf d e n O f e n g a n g zugeschrieben werden, w i r d in d e n F ä l l e n , w o d a s G a s u n m i t t e l b a r , d . h . o h n e v o r h e r i g e A b k ü h l u n g u n d R e i n i g u n g v e r b r a n n t wird, vielfach darauf g e a c h t e t , d a ß der W a s s e r d a m p f g e h a l t im Gase einen b e s t i m m t e n B e t r a g nicht ü b e r s c h r e i t e t , e i n e F o r d e r u n g 1 ) , die h ä u f i g m i t R ü c k s i c h t auf a n d e r e S c h w i e r i g k e i t e n i m B e t r i e b e des G a s e r z e u g e r s n i c h t l e i c h t zu e r f ü l l e n i s t .

h) Einfluß der physikalischen Beschaffenheit und des Aschengehaltes des Brennstoffes auf die Gasbildung. Im V o r s t e h e n d e n h a b e n w i r g e s e h e n , d a ß die B i l d u n g d e r b r e n n b a r e n Gase a u ß e r v o n d e r T e m p e r a t u r , als d e m w i c h t i g s t e n F a k t o r , in h o h e m M a ß e v o n d e r B e r ü h r u n g s d a u e r m i t d e m g l ü h e n d e n B r e n n s t o f f a b h ä n g i g i s t . J e l ä n g e r diese a u s f ä l l t , d e s t o m e h r w i r d allen u m z u s e t z e n d e n G a s m o l e k ü l e n die G e l e g e n h e i t g e b o t e n , m i t h e i ß e m K o h l e n s t o f f in B e r ü h r u n g zu t r e t e n . H i e r z u i s t e i n m a l e r f o r d e r l i c h , d a ß d e r B r e n n s t o f f d e m G a s s t r o m e eine m ö g l i c h s t g r o ß e O b e r f l ä c h e d a r b i e t e t , u n d dies i s t bei k l e i n e r e r K o r n g r ö ß e m e h r d e r F a l l als bei g r o ß e n S t ü c k e n , d e r e n K e r n a n d e r V e r g a s u n g n i c h t t e i l n i m m t . Bei g r o ß s t ü c k i g e m B r e n n s t o f f e s i n d a u c h d i e H o h l r ä u m e i m B r e n n s t o f f b e t t e g r ö ß e r , i n f o l g e d e s s e n w e r d e n d i e e i n z e l n e n G a s s t r ö m e n i c h t so f e i n a u f g e l ö s t u n d i s t die M ö g l i c h k e i t v o r h a n d e n , d a ß T e i l e d a v o n n i c h t a n die B r e n n s t o f f o b e r f l ä c h e g e l a n g e n . D i e s e m n a c h t e i l i g e n E i n f l ü s s e i s t d u r c h eine höhere S c h ü t t u n g des B r e n n s t o f f b e t t e s v o r z u b e u g e n . Ist d e r B r e n n s t o f f h i n w i e d e r u m s e h r f e i n k ö r n i g , so b i e t e t er d e m L u f t s t r o m e l e i c h t e i n e n zu g r o ß e n W i d e r s t a n d , w e s h a l b d i e S c h ü t t h ö h e n i e d r i g zu w ä h l e n i s t . H i e r b e i b e s t e h t a b e r d i e G e f a h r , d a ß sich d e r W i n d - u n d G a s s t r o m g r ö ß e r e K a n ä l e s c h a f f t , d u r c h welche die Gase mit e r h ö h t e r Geschwindigk e i t s t r e i c h e n u n d s i c h d e r E i n w i r k u n g d e s K o h l e n s t o f f e s z u m Teil e n t z i e h e n , w ä h r e n d d e r a n d e r e T e i l d e s B r e n n s t o f f b e t t e s a n d e r V e r g a s u n g in v e r r i n g e r t e m M a ß e t e i l n i m m t . Bei f e i n k ö r n i g e n B r e n n s t o f f e n g i l t es d a h e r als R e g e l , d e n S c h a c h t q u e r s c h n i t t g r ö ß e r zu w ä h l e n , u m bei e n t s p r e c h e n d e r L e i s t u n g m i t g e r i n g e r e r G a s g e s c h w i n d i g k e i t u n d g e r i n g e r e m W i n d d r u c k a r b e i t e n zu k ö n n e n . D e n v o r s t e h e n d a n g e g e b e n e n F o r d e r u n g e n ist a u c h d a n n R e c h n u n g z u t r a g e n , w e n n B r e n n s t o f f e in d e r G l u t i h r G e f ü g e v e r ä n d e r n , w e n n a l s o s t ü c k i g e B r e n n s t o f f e in d e r G l u t z e r f a l l e n o d e r f e i n k ö r n i g e z u K l u m p e n z u s a m m e n b a c k e n . K o h l e n v o n s t a r k b a c k e n d e n E i g e n s c h a f t e n s i n d f ü r die G a s e r z e u g u n g ü b e r h a u p t w e n i g e r g e e i g n e t , d a sie d u r c h die B i l d u n g v o n K o k s b r ü c k e n e i n e g l e i c h m ä ß i g e 1 ) Vgl. C a n a r i s , Wichtige Gesichtspunkte für den Bau und Betrieb von Gaserzeuger-Anlagen bei Martinwerken. Stahl u. Eisen 1908, Heft 16.

Vil. Vergasung.

173

Vergasung beeinträchtigen und viel Sehürarbeit erforderlich m a c h e n . Man hilft sich hier, indem man derartigen Kohlen nichtbackende Brennstoffe beimischt. Von großem Einfluß auf die Vorgänge im Vergasungsraum ist die Beschaffenheit und Menge der in jedem natürlichen Brennstoffe v o r h a n d e n e n unorganischen Bestandteile, der A s c h e . Der Schmelzpunkt der Asche liegt zwischen 1100 bis 1600°, zumeist zwischen 1200 bis 1300°, also bereits bei Temperaturen, bei denen die R e d u k t i o n der Kohlensäure und die Zersetzung des W a s s e r d a m p f e s u n t e r den im gewöhnlichen Betriebe herrschenden Verhältnissen erst praktisch vollständig ist. Das Schmelzen der Schlacke in der u n t e r s t e n heißen, also in der Verbrennungsschicht, ist n a t ü r lich f ü r die Gasbildung nicht von B e d e u t u n g . T r i t t die Schlackenbildung aber bereits in der R e d u k tionszone auf, so gibt sie leicht zu Störungen der Vergasung Anlaß. Das Schmelzen der Asche h a t z u n ä c h s t zur Folge, d a ß sich ein Teil der Brennstoffoberfläche mit einer undurchlässigen Schicht überzieht und d a m i t f ü r die Vergasung u n w i r k s a m wird. Die an den Schachtwänden erkaltende Schlacke bildet hier Ansätze, die den S c h a d i t q u e r s c h n i t t verengen, während sie im B r e n n s t o f f b e t t e zur Bildung von Schlackenbrücken und Hohlräumen f ü h r t , durch die der Wind und die Gase nach den oberen Brennstoffschichten hindurchbrechen können. Die Folge ist eine schlechte A u s n u t z u n g des Schachtquerschnittes f ü r die Gaserzeugung, ferner eine m a n g e l h a f t e . R e d u k t i o n der Gase in der Gasbildungszone und h ä u f i g noch die Verschlechterung des bereits gebildeten Gases infolge Verbrennens durch den u n v e r ä n d e r t in die oberen Ofenzonen gelangten Sauerstoff. Halb geschmolzene Asche sintert, o f t u n t e r dem Einschluß von b r e n n b a r e r Substanz, zu großen Klumpen z u s a m m e n , die aus dem Aschenbette schwer zu entfernen sind. Um diesen Übelständen zu begegnen, s u c h t m a n in erster Linie die T e m p e r a t u r in der Vergasungszone u n t e r h a l b der Schlackenbildungstemperatur zu h a l t e n . Dies ist in einfachster Weise durch E i n f ü h r u n g entsprechender Mengen von Wasserdampf zu erreichen, und man h a t sich dieses Mittels schon lange bedient. F ü r den praktischen Betrieb liegt denn auch die B e d e u t u n g des Wasserd a m p f z u s a t z e s zur Gebläseluft weit mehr in dieser Rolle des D a m p f e s als Temperaturreglers denn als Mittels zur Steigerung des thermischen Wirkungsgrades der Vergasung. Wichtig ist hierbei, d a ß die durch die Dampfzersetzung bedingte T e m p e r a t u r e r n i e d r i g u n g sich möglichst gleichmäßig auf den ganzen S c h a c h t q u e r s c h n i t t erstreckt. Dies ist aber bei Brennstoffen von ungleichmäßiger Korngröße schwieriger zu erreichen, u n d es k o m m t bei diesen leicht vor, d a ß L u f t s t r ö m e bis in die R e d u k t i o n s schicht eindringen und hier zu örtlichen Überhitzungen und d a m i t zur Schlackenbildung Anlaß geben. Da man anderseits die D a m p f z u f ü h r u n g bei einer richtigen Gasbildung n i c h t über ein b e s t i m m t e s Maß steigern darf, ist man genötigt, durch Schüren der Reduktionsschicht die T e m p e r a t u r zu vergleichmäßigen u n d örtliche S c h l a c k e n a n h ä u f u n g e n zu zerstören. Der W a s s e r d a m p f z u s a t z h a t auch die Wirkung, d a ß die Schlacke zersprengt und m ü r b e wird, so d a ß ihre E n t f e r n u n g weniger Schwierigkeiten bietet. Die Schürarbeit wird natürlich u m so schwieriger u n d teurer, je höher der Gehalt des Brennstoffes an leicht schmelzbarer Asche ist. Aus diesem Grunde war bei den älteren Gaserzeugerbauarten die Vergasung schlackender Brennstoffe k a u m mit wirtschaftlichem Nutzen d u r c h z u f ü h r e n . In neuerer Zeit wurden die auf die Verschlackung z u r ü c k z u f ü h r e n d e n Übelstände weiterhin zunächst d a d u r c h gemildert, d a ß m a n die T e m p e r a t u r e r n i e d r i g u n g des B r e n n s t o f f b e t t e s durch eine äußere K ü h l u n g der heißen Schichten h e r b e i f ü h r t e . D a d u r c h , d a ß der umschließende Schacht mit Kühlrohren versehen ( T ü r k , 1900) oder als W a s s e r m a n t e l ausgebildet wird, soll eine solche Temperaturerniedrigung h e r b e i g e f ü h r t werden, d a ß die Schlacke a m Umfange der Brennstoffsäule nicht mehr flüssig wird und sich nicht m e h r an den W ä n d e n ansetzt. Wird das L u f t - u n d D a m p f gemisch, wie es bei den neuen Gaserzeugerbauarten zumeist der Fall ist, von einer in die S c h a c h t mitte hineinragenden R o s t h a u b e aus eingeführt, so k o m m t anderseits die durch den Dampf herbeigeführte K ü h l u n g mehr den inneren Lagen der Brennstoffsäule zugute. Man erzielt d a h e r die erforderliche Temperaturerniedrigung mit einem geringen W a s s e r d a m p f z u s a t z e , h a t aber anderseits die Kosten f ü r den Kühlmantel und das Kühlwasser sowie den von letzteren a b g e f ü h r t e n W ä r m e b e t r a g , der nach Beobachtungen in der Praxis mindestens 2 bis 3 % der G e s a m t w ä r m e des Brennstoffes b e t r ä g t , in Rechnung zu ziehen. Wir haben bereits gesehen, d a ß die aus der Schlackenbildung entspringenden Unzuträglichkeiten weniger ins Gewicht fallen, wenn die Vergasungsschicht gründlich geschürt wird. D a d u r c h , d a ß man die zur E i n f ü h r u n g des Dampfluftgemisches dienenden zentralen R o s t h a u b e n als s t a r k e Schürkörper ausgebildet h a t , die sich in der heißen Verbrennungsschicht drehen, wird bei den neuzeitrgen Drehrostgeneratoren eine d a u e r n d e S c h ü r u n g des Brennstoffes erzielt, die Bildung von Schlackenklumpen und -brücken verringert, und Schlackenansätze an den W ä n d e n werden zerrieben.

174

Zweites Kapitel.

U m w a n d l u n g s - und Veredelungsverfahren.

Die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Vergasung wird bei den Drehrostgeneratoren ferner durch die ununterbrochene selbsttätige Austragung der Asche erleichtert. Die Austragung der Asche von Hand hat den Nachteil, daß die Vergasung zeitweilig unterbrochen wird und bei der Entaschung eine ungleichmäßige Verschiebung und Umlagerung der Brennstoffschichten unvermeidlich ist. Mit der Asche wird aber auch leicht u n v e r b r a n n t e r Brennstoff abgezogen. Durch Einführung von Notrosten während der Entaschung sucht man diese Übelstände zu mildern. Die Ansammlung der Asche zwischen zwei Schürzeiten hat auch ein Wandern der heißen Schichten nach den höher liegenden Teilen des Schachtes zur Folge. Die geringere Schädlichkeit der Schlackenbildung ist bei den neuzeitlichen Gaserzeugern im besonderen auch durch den Fortfall des den Schacht nach unten abschließenden Rostes cder durch eine solche Ausgestaltung des letzteren bedingt, daß er lediglich zur Stützung der Brennstoffsäule und zur besseren Windverteilung dient, nicht aber das Herausschaffen der Asche und Schlacke behindert. Durch Anwendung geeigneter Verschlüsse (Wasserverschluß, Schleusen) hat man es weiterhin erreicht, die Austragung der Asche — sei es von Hand oder auf mechanischem W e g e — ohne Unterbrechung der Gaserzeugung vorzunehmen. Ein anderer erst in letzter Zeit folgerichtig beschrittener Weg zur Verarbeitung schlackender Brennstoffe von hohem Aschengehalt ist die Vergasung unter Abführung der Asche als dünnflüssige Schlacke. Die Tatsache, daß im Eisenhochofen, in dem der zur Vergasung gelangende Brennstoff in hohem Maße mit unverbrennbaren Stoffen gemischt ist, im Dauerbetriebe ein an Kohlenoxyd reiches Gas erzeugt wird, legte den Gedanken nahe, d a ß dies auch in einem nicht auf Eisengewinnung betriebenen Schachtofen mit einem an unorganischen Bestandteilen reichen Brennstoffe der Fall sein müsse. Die vollkommene Verflüssigung der Schlacke erfordert eine hohe Temperatur, die der Kohlenoxydbildung günstig ist. Es zeigte sich jedoch, daß das Erweichen der Schlacke in den höheren Brennstoffschichten gewisse Schwierigkeiten zur Folge hatte, die insbesondere in einem unregelmäßigen Nachsinken der Brennstoffsäule nach der Düsengegend bestanden. Über die Mittel, mit denen man diesem Übelstande zu begegnen gesucht hat, ist weiter unten bei der Besprechung der Gaserzeugerbauarten die Rede. Die Verflüssigung der Schlacke ist in vielen Fällen nur durch passende Zuschläge zu erreichen. Bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit sind demnach für Schlackenschmelz-Generatoren noch die Kosten f ü r die Zuschläge und die Möllerung in Anrechnung zu bringen. i) Die Mittel zur B e w e g u n g der Vergasungsluft und die Dampfbeschaffung. Die zur Vergasung dienende Luft wird durch den Gaserzeuger entweder hindurchgedrückt oder hindurchgesaugt. Je nachdem die Luft durch einen Schornstein oder durch ein Gebläse bewegt wird, unterscheidet man Gaserzeuger mit natürlichem und mit künstlichem Zug. Die mit natürlichem, d. h. Schornsteinzug betriebenen Gaserzeuger wurden früher und werden jetzt auch noch vielfach wegen ihrer einfachen B a u a r t angewendet. Sie dienen zur Herstellung von Heizgas und sind unmittelbar an die Feuerung angeschlossen, so daß der Schornstein sowohl die f ü r die Feuerung erforderliche Verbrennungsluft wie auch die Vergasungsluft f ü r den Gaserzeuger ansaugt. Der Brennstoff ruht bei diesen Gaserzeugern auf Plan- oder Schrägrosten, und der Rostraum ist wegen des im Ofen herrschenden Unterdruckes jederzeit zwecks Schürung und Entaschung zugänglich. Der Aschenfall ist gewöhnlich mit Wasser bedeckt, in dem sich die heiße Asche ablöscht. Der hierbei entwickelte Dampf wird mit der L u f t angesaugt und dient so zur Kühlung des Rostes. Die Leistungsfähigkeit dieser Gaserzeuger ist entsprechend dem zumeist geringeren Zuge des. Schornsteines nicht groß, und von letzterem sind die Menge und Zusammensetzung des Gases bedingt, Um in dieser Hinsicht unabhängig zu sein, ist man schon seit langem zur Anwendung von Gebläsen, und zwar von Dampfstrahlgebläsen oder Schleudergebläsen übergegangen. Bei den Dampfstrahlgebläsen dient der die Luft ansaugende Dampf auch gleichzeitig zur Herbeiführung der bereits oben besprochenen Wirkungen im Brennstoffbette. Sie lassen daher eine Regelung der Luftzuführung ohne eine gleichzeitige Beeinflussung der eingeblasenen Dampfmenge nicht zu und sind in solchen Fällen ungeeignet, wo es auf eine genaue Regelbarkeit des Dampfluftgemisches a n k o m m t . Man bevorzugt daher jetzt mehr und mehr die Schleudergebläse und f ü h r t den erforderlichen Dampf in die Windleitung ein. Werden von einem gemeinsamen Gebläse mehrere Gaserzeuger gespeist, so führt man den Dampf jeder Zweigleitung gesondert zu. Da sich die in einem der Gaserzeuger auftretenden Druckveränderungen auf die Hauptwindleitung und somit auch auf die übrigen an diese angeschlossenen Gaserzeuger übertragen, so gestaltet sich die Regelung der L u f t z u f ü h r u n g zu dem Einzelgene-

VII. Vergasung.

175

rator umständlicher als beim Dampfstrahlgebläse. Hier wird sich die allgemeinere Verwendung selbsttätiger Windmengenregler empfehlen, mit deren Einführung man bereits vereinzelt vorgegangen ist. Auch die gebräuchliche Regelung der Dampfmenge entsprechend dem Dampfdrucke bietet nur eine annähernd richtige Handhabe zur richtigen Bemessung von Dampf und Luft. Wo es auf eine solche ankommt, ist es zweckmäßig, den Wind bei einer bestimmten Temperatur mit Wasserdampf zu sättigen, doch ist dieses Verfahren für gewöhnliche Anlagen zu umständlich und daher bis jetzt nur unter besonderen Verhältnissen (Mondverfahren) gebräuchlich. Der Wasserdampf soll nach den Forderungen der meisten Fachmänner tunlichst überhitzt verwandt werden, einmal aus dem Grunde, um Wärmeverluste infolge Kondensation des Dampfes in der Leitung und in der Asche des Gaserzeugers möglichst zu vermeiden, und anderseits, weil die Gasbildungsschicht durch nassen Dampf stärker gekühlt wird. Trotzdem hat man es bisweilen als vorteilhafter gefunden, den Wasserdampf erst durch Einspritzen von Wasserin der Glühschicht selbst zu erzeugen oder auch die Vergasungsluft durch Wasser hindurchzudrücken, wobei das von der Luft mechanisch mitgerissene Wasser ebenfalls erst in der Brennschicht verdampft wird. — Um den Betrieb der Gasgeneratoren von der Dampfkesselanlage unabhängig zu machen, baut die Firma B e n d e r u. F r ä m b s , H a g e n , Verdampfer, in denen aus der Gasleitung abgesaugtes Generatorgas verbrannt wird und die Verbrennungsgase mit Wasser vermischt werden. Das Gemisch von Verbrennungsgasen und Wasserdampf besitzt je nach der Anwendung kalter oder auf 100° vorgewärmter Lüft bei seiner Einführung in den Gaserzeuger eine Temperatur von 165 oder 250 01 ). Das Gebläse kann vor oder hinter dem Gaserzeuger arbeiten. Im ersteren Falle haben wir es mit Druckgaserzeugern zu tun. Diese müssen nach unten luftdicht abgeschlossen sein. Falls sie nicht mit einer Einrichtung zur Ausschleusung des Brennstoffes ausgerüstet sind, muß das Gebläse zeitweilig abgestellt werden. Man hat den.Betrieb bisweilen auch dadurch ununterbrochen gemacht, daß man in einer Nebengasleitung ein Sauggebläse anbringt und den Gaserzeuger während des Stillsetzens des Druckgebläses mit Unterdruck betreibt. In neuerer Zeit betreibt man den Gaserzeuger auch vielfach mit Sauggebläsen, insbesondere dann, wenn das Gas gekühlt und gereinigt werden muß. Die Ventilatoren können hierbei auch gleichzeitig als Zentrifugat-Teerscheider arbeiten. Bei einer weit verbreiteten Form der mit Unterdruck betriebenen Gasgeneratoren wird die Vergasungsluft durch die Gasmaschine selbst angesaugt. Der für die Vergasung erforderliche Wasserdampf wird durch einfache Verdampfer geliefert, die in den Gaserzeuger eingebaut sind oder von den abziehenden Gasen beheizt werden und durch die die Vergasungsluft angesaugt wird, wobei sie sich mit dem Wasserdampf anreichert. Diese Sauggasanlagen haben vor etwa 15 Jahren eine rasche Einführung, namentlich bei kleineren Kraftanlagen gefunden. Gegenüber dem für die Herstellung von Kraftgas gebräuchlichen Druckgasanlagen waren sie infolge des Fortfalles des Gasbehälters und des Dampfkessels wesentlich einfacher. An dieser Stelle sei auch auf die Bestrebungen hingewiesen, an Stelle von Wasserdampf die kohlensäurehaltigen Abgase von Feuerungen oder Kraftmaschinen als kühlend wirkendes Mittel in den Gaserzeuger einzuführen. Diese „chemische Regenerierung" der Abgase, die zuerst von F r i e d r i c h S i e m e n s in Vorschlag gebracht wurde, hat die an sie bezüglich einer Brennstoffersparnis geknüpften Erwartungen nicht erfüllt. Neuerdings hat in Amerika T a i t Kraftgasanlagen mit chemischer Regenerierung der Abgase ausgeführt und nach seinen Berichten namentlich bei Brennstoffen, die zur Schlackenbildung neigen, infolge des niedrigen Wasserstoffgehaltes des Gases einen geregelten Betrieb der Maschine erzielt 2 ). k) Die Zugrichtung im Gaserzeuger und die Einführung des frischen Brennstoffes. Die Bildung des Generatorgases ist an eine bestimmte Richtung der Vergasungsluft und der Gase durch das Brennstoffbett nicht gebunden. Im allgemeinen führt man jedoch die Luft von unten ein und läßt die Gase oben aus dem Schacht abströmen, wobei der natürliche Auftrieb der heißen Gase namentlich bei Gaserzeugern, die mit schwächerem Zuge betrieben werden, zur Geltung kommt. Aus bestimmten Gründen wird jedoch den Gasen auch eine andere Richtung gegeben. Dies ist insbesondere bei den Gaserzeugern mit sog. umgekehrter Zugrichtung der Fall, die zur Erzeugung eines möglichst teerfreien Gases aus bituminösem Brennstoff dienen. Bei diesen Gaserzeugern liegt die Verbrennungsschicht in den oberen Brennstoffschichten, wo sich auch die Entgasung des Brennstoffes vollzieht. Man bezweckt hiermit, die im oberen Teil des Ofens entwickelten Verbrennungsgase beim Stahl u. Eisen 1913, S. 1743. ) Glückauf 1912, S. 866.

2

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

176

H i n d u r c h s t r e i c h e n d u r c h die tiefer liegenden g l ü h e n d e n B r e n n s t o f f s c h i c h t e n zu reduzieren u n d gleichz e i t i g d i e t e e r i g e n B e s t a n d t e i l e a n g l ü h e n d e m K o h l e n s t o f f zu b e s t ä n d i g e n G a s e n u m z u s e t z e n . W i r d ein s o l c h e r G a s e r z e u g e r ( m i t u m g e k e h r t e r Z u g r i c h t u n g ) a u f e i n e n g e w ö h n l i c h e n G a s e r z e u g e r m i t a u f s t e i g e n d e r Z u g r i c h t u n g a u f g e s e t z t , so d a ß die g e b i l d e t e n Gase g e m e i n s a m d u r c h einen m i t t l e r e n G a s a b z u g a b g e f ü h r t w e r d e n , so s p r i c h t m a n v o n e i n e m D o p p e l f e u e r - G e n e r a t o r . Die G a s e r z e u g e r m i t u m g e k e h r t e r Z u g r i c h t u n g w e r d e n g e w ö h n l i c h als S a u g g a s e r z e u g e r b e t r i e b e n . Eine seltenere A u s f ü h r u n g des Gaserzeugers sind die Gaserzeuger mit b e s o n d e r e m R e d u k t i o n s s c h a c h t ( Z w i l l i n g s g e n e r a t o r e n ) . Diese e n t h a l t e n g l ü h e n d e n K o k s , d e r i m w e s e n t l i c h e n d i e s e l b e A u f g a b e h a t , wie d i e h e i ß e n K o k s s c h i c h t e n in d e r R e d u k t i o n s z o n e d e r G a s e r z e u g e r m i t u m g e k e h r t e r Z u g r i c h t u n g .

1) Beschaffenheit des Gases an verschiedenen Stellen des Schaditquerschnittes. Die Ü b e r f ü h r u n g d e r K o h l e n s ä u r e in K o h l e n o x y d g e h t u m so b e s s e r v o r s i c h , je g l e i c h m ä ß i g e r alle K o h l e n s t ü c k e ü b e r d e n g a n z e n S c h a c h t q u e r s c h n i t t h i n a n d e r V e r g a s u n g t e i l n e h m e n . L u f t u n d Gas n e h m e n b e i m D u r c h t r i t t d u r c h die B r e n n s t o f f s c h i c h t n a t ü r l i c h d e n W e g d e s g e r i n g s t e n W i d e r s t a n d e s . Die V e r s c h i e d e n h e i t d e r W i d e r s t ä n d e i s t s c h o n d a d u r c h b e d i n g t , d a ß d i e B r e n n s t o f f e n u r s e l t e n g l e i c h m ä ß i g e K o r n g r ö ß e a u f w e i s e n , so d a ß d i e W i d e r s t ä n d e d o r t g e r i n g e r sind, wo durch A n h ä u f u n g größerer Stücke auch größere Zwischenräume v o r h a n d e n sind. Aber a u c h bei B r e n n s t o f f e n v o n g l e i c h m ä ß i g e m K o r n ist a n d e n W ä n d e n eine g r ö ß e r e G a s d u r c h l ä s s i g k e i t z u b e o b a c h t e n als i m I n n e r e n d e r B r e n n s t o f f s ä u l e . E s k o m m t h i n z u , d a ß die w i r k s a m e O b e r f l ä c h e d e r g l ü h e n d e n K o h l e a n d e r S c h a c h t w a n d k l e i n e r i s t als i m ü b r i g e n Teile d e r B r e n n s t o f f s ä u l e . Die F o l g e i s t g e w ö h n l i c h ein n i e d r i g e r e r G e h a l t d e r R a n d g a s e a n b r e n n b a r e n G a s e n w e g e n u n g e n ü g e n d e r R e d u k t i o n der Kohlensäure. In Ü b e r e i n s t i m m u n g h i e r m i t s t e h t d i e B e o b a c h t u n g , d a ß die T e m p e r a t u r e n a m S c h a c h t m a n t e l b e t r ä c h t l i c h h ö h e r sein k ö n n e n als in g l e i c h e n H ö h e n d e r i n n e r e n B r e n n s t o f f s c h i c h t e n . N a c h den U n t e r s u c h u n g e n von N e u m a n n ist der Unterschied zwischen R a n d g a s u n d I n n e n g a s u m so größer, je g e r i n g e r die B e l a s t u n g des G a s e r z e u g e r s ist1). D e r A n t e i l d e r R a n d g a s e i s t bei G a s e r z e u g e r n v o n g e r i n g e r e m Q u e r s c h n i t t g r ö ß e r . G a s e r z e u g e r v o n g r o ß e m Q u e r s c h n i t t a r b e i t e n d a h e r in d i e s e r B e z i e h u n g g ü n s t i g e r . M a n s u c h t d e r s c h l e c h t e r e n Vergasung am R a n d e durch höhere Schichtung des Brennstoffes an den W ä n d e n abzuhelfen. Die g l e i c h m ä ß i g e B e a n s p r u c h u n g d e s S c h a c h t q u e r s c h n i t t e s h ä n g t w e s e n t l i c h v o n d e r A r t u n d W e i s e a b , wie d a s L u f t d a m p f g e m i s c h d e r B r e n n s t o f f s ä u l e z u g e f ü h r t w i r d . Die g ü n s t i g s t e V e r t e i l u n g d e s D a m p f u n d L u f t g e m i s c h e s e r g i b t s i c h , w e n n d i e B r e n n s t o f f s ä u l e auf e i n e m R o s t auf r u h t u n d die L u f t u n t e r d i e s e m Rost e i n g e f ü h r t wird. S e i t d e m m a n a b e r aus den G r ü n d e n einerleichteren E n t a s c h u n g m e h r u n d m e h r zu rostlosen G e n e r a t o r e n von g r ö ß e r e m S c h a c h t d u r c h m e s s e r ü b e r g e g a n g e n ist, sind m a n n i g f a c h e Schwierigk e i t e n zu ü b e r w i n d e n g e w e s e n , u m z u g l e i c h a u c h eine g u t e L u f t z u f ü h r u n g z u m B r e n n s t o f f e z u e r z i e l e n .

m) Ausnutzung der fühlbaren Wärme zur Erwärmung der Vergasungsluft sowie zur Dampferzeugung. Die G e n e r a t o r g a s e v e r l a s s e n d e n G a s e r z e u g e r je n a c h d e r D u r c h f ü h r u n g d e r V e r g a s u n g u n d d e r A r t d e s B r e n n s t o f f e s m i t T e m p e r a t u r e n , die z w i s c h e n 100 u n d 800° s c h w a n k e n u n d d a h e r e n t s p r e c h e n d größere oder geringere Mengen an f ü h l b a r e r W ä r m e mit sich f ü h r e n . E r f o r d e r t d a s Gas v o r seiner Verw e n d u n g eine K ü h l u n g , so ist a u f e i n e m ö g l i c h s t w e i t g e h e n d e W i e d e r g e w i n n u n g d e r f ü h l b a r e n W ä r m e B e d a c h t zu n e h m e n . Die n ä c h s t l i e g e n d e n M i t t e l h i e r z u s i n d die E r w ä r m u n g d e r V e r g a s u n g s l u f t u n d d i e E r z e u g u n g b z w . Ü b e r h i t z u n g d e s f ü r die V e r g a s u n g e r f o r d e r l i c h e n W a s s e r d a m p f e s . E i n e V o r w ä r m u n g d e r V e r g a s u n g s l u f t h a t b e i m L u f t g a s b e t r i e b e i m a l l g e m e i n e n k e i n e n V o r t e i l , d a in d i e s e m Falle eine weitere W ä r m e z u f u h r zur G a s b i l d u n g s z o n e keine bessere A u s w e r t u n g der B r e n n s t o f f w ä r m e b e d i n g t . Bei d e r E r z e u g u n g v o n M i s c h g a s h i n g e g e n e r m ö g l i c h t die R ü c k f ü h r u n g e i n e s T e i l e s d e r f ü h l b a r e n G a s w ä r m e in d i e V e r g a s u n g s z o n e d i e A n w e n d u n g g r ö ß e r e r W a s s e r d a m p f m e n g e n bei d e r V e r g a s u n g u n d die E r z i e l u n g e i n e s G a s e s v o n g r ö ß e r e r H e i z k r a f t . Auf diese W e i s e ist es g e l u n g e n , bei d e n S a u g g a s a n l a g e n d e n t h e r m i s c h e n W i r k u n g s g r a d d e r V e r g a s u n g bis a u f 8 5 % u n d d a r ü b e r zu s t e i g e r n 2 ) . W i r d die G a s e r z e u g u n g u n t e r E i n f ü h r u n g sehr großer W a s s e r d a m p f m e n g e n ( M o n d v e r f a h r e n ) d u r c h g e f ü h r t , so i s t die d e n G a s e n d e r R e a k t i o n s s c h i c h t e n t z o g e n e W ä r m e i n f o l g e d e r g r o ß e n M e n g e n a n u n z e r s e t z t e m W a s s e r d a m p f , d i e auf d i e R e a k t i o n s t e m p e r a t u r e r h i t z t w e r d e n , s e h r b e d e u t e n d , u n d i h r e W i e d e r g e w i n n u n g f ü r d i e V e r g a s u n g s s c h i c h t ist d a h e r u n e r l ä ß l i c h 3 ) . Die W i e d e r g e w i n ») Vgl. Z. d. V. d. I. 1914, S. 1481. ) Vgl. D o w s o n and L a r t e r , „Producer gas" 1906, S. 127 u. 129. 3 ) Vgl. S. 205 ff. 2

VII.

177

Vergasung.

n u n g der fühlbaren Gaswärme durch Erhitzung der Vergasungsluft bietet ferner die Möglichkeit, a u c h Brennstoff von größerem Wassergehalt mit gutem N u t z e f f e k t zu vergasen, insbesondere wenn d i e Vergasung in der Weise erfolgt, d a ß der bei der T r o c k n u n g und E n t g a s u n g a u f t r e t e n d e Wasserd a m p f mehr oder weniger zur Gasbildung herangezogen wird. Auf diese Weise ist es gelungen, bei der Vergasung von nassem Torf einen thermischen Wirkungsgrad bis zu 8 0 % zu erzielen (S. 192). Endlich h a t man es auch versucht, die Gaswärme in der Weise n u t z b a r zu machen, d a ß man in d en Gaserzeuger einen Dampfkessel einbaute, wobei man neben dem f ü r die Gaserzeugung erforderlichen Dampf noch hochgespannten Wasserdampf erzeugt, der f ü r anderweitige Zwecke v e r f ü g b a r i s t 1 ) . Für die Wirtschaftlichkeit derartiger „ D a m p f k e s s e l g e n e r a t o r e n " fallen jedoch die Anlage- und U n t e r h a l t u n g s k o s t e n des Hochdruckdampfkessels schwer ins Gewicht.

2. Gaserzeuger-Bauarten, a) Schacht- und Schrägrostgeneratoren. Die ersten Ausführungen des Gaserzeugers waren teils dem Hochofen, teils der gewöhnlichen R o s t f e u e r u n g nachgebildet. Sie bestanden demnach aus einem Schacht, der im ersteren Falle keinen R o s t und seitlich W i n d z u f ü h r u n g h a t t e , während im zweiten Falle der Schacht nach u n t e n durch

A b b . 51.

S c h r ä g r o s t - G a s e r z e u g e r (Siemens 1856).

A b b . 52.

Halbgasfeuerung.

einen Rost abgeschlossen war, durch den die L u f t angesaugt wurde. Bei diesen Schachtgeneratoren mit senkrechten Wänden bewegt sich der Brennstoff von oben nach u n t e n , während die Luft die Brennstoffsäule in aufsteigender R i c h t u n g d u r c h s t r ö m t . Der mit einem Rost ausgestattete Generator h a t eine allgemeine A n w e n d u n g zuerst in der von Siemens ausgeführten Form als Schrägrostgaserzeuger gefunden, Abb. 51, bei dem die Vergasungsluft sich nicht wie beim Schachtgenerator im Gegenstrome, sondern im Querstrom zum Brennstoffe bewegt. Der Brennstoff gleitet aus e i n e m F ü l l r a u m ü b e r eine schräge W a n d , die im u n t e r e n Teile als R o s t ausgebildet ist, und bietet dem L u f t s t r o m einen geringeren W i d e r s t a n d als die B r e n n s t o f f s ä u l e im S c h a c h t g e n e r a t o r . Der S c h r ä g r o s t - O a s e r z e u g e r h a t sich d a h e r n a m e n t l i c h bei A n w e n d u n g von S c h o r n s t e i n z u g e i n g e b ü r g e r t . Die niedrigere S c h ü t t h ö h e bietet jedoch die G e f a h r , d a ß die R e d u k t i o n der K o h l e n s ä u r e leicht m a n g e l h a f t w i r d . Die f ü h l b a r e W ä r m e der Gase ist d a h e r a u c h zumeist hoch, so d a ß S c h r ä g r o s t g e n e r a t o r e n n u r d o r t eine gewisse B e r e c h t i g u n g h a b e n , wo der Gaserzeuger möglichst d i c h t vor dem V e r b r e n n u n g s r a u m liegt. Das A u s b r e n n e n der Asche ist bei diesem Gaserzeuger vielfach sehr m a n g e l h a f t , u n d es ist d a h e r erklärlich, wenn der N u t z e f f e k t der Vergasung nicht selten n u r 5 0 % bis 5 5 % b e t r a g e n h a t . In der G r o ß i n d u s t r i e ist m a n d a h e r j e t z t f a s t ganz von diesem Gaserzeuger a b g e k o m m e n . E r s t e h t jedoch noch in der keramischen Industrie, insbesondere in G l a s h ü t t e n , f ü r die Vergasung von B r a u n k o h l e n u n d B r a u n k o h l e n b r i k e t t e n sowie a u c h f ü r S t e i n k o h l e n vielfach in A n w e n d u n g 2 ) .

Dem Schrägrostgenerator v e r w a n d t sind die sog. Halbgasfeuerungen, Abb. 52, die dem Verbrenn u n g s r a u m u n m i t t e l b a r vorgelagert sind und in denen man nicht auf die Erzeugung eines höheren COGehaltes abzielt. In ihnen werden minderwertige Brennstoffe, namentlich rohe Braunkohle verarbeitet. !) S t a h l u. Eisen 1913, S. 2013. ) Vgl. F e u e r u n g s t e c h n i k 1913, S. 344 u. 1914, S. 306.

2

d e O r a h l , Wirtschaftliche V e r w e r t u n g der B r e n n s t o f f e .

12

178

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

Bei Brennstoffen, die zur Schlackenbildung neigen, war für die Vergasung im Schrägrostgenerator eine höhere Schüttung erforderlich, um mit mehr Wasserdampf arbeiten zu können. Es ergab sich hieraus sowie aus dem Bestreben, die Vergasungsleistung zu steigern, die Notwendigkeit der Anwendung eines Unterwindgebläses, wodurch der Vorteil des einfachen Betriebes mit Schornsteinzug wieder fortfiel. Unter diesen Umständen kehrte man mehr und mehr wieder zu dem Schachtgenerator mit senkrechter Zugrichtung zurück; hierbei behielt die Ausführung mit unterem Rost zunächst die Oberhand. Der einfache Planrost wich mit dem Aufkommen größerer Schachtdurchmesser anderen Formen, die das Austragen der Asche und Schlacke weniger behinderten. So kamen die Gaserzeuger mit Treppen-, Polygon- und Korbrost in Aufnahme, bei denen der Rost bereits mehr zur Windverteilung als zur Stütze der Brennstoffsäule dient, da diese im wesent-

lichen bereits auf der festen Ofensohle ruht. Den Abschluß des Aschenraumes nach außen besorgten an Stelle der gewöhnlichen Aschentüren späterhin abhebbare Mäntel, die oben und unten in Wassertassen tauchten, s. Abb. 53. Auch bei diesen Gaserzeugern mußte das Gebläse bei der Entaschung abgestellt und damit die Gaserzeugung für eine bestimmte Zeit unterbrochen werden. Die allgemeine Einführung der als Druckgaserzeuger arbeitenden Schachtgeneratoren wurde jedoch erst durch die Ermöglichung eines ununterbrochenen Betriebes mittels Abschlusses des Schachtes nach unten durch einen Wasserverschluß begünstigt. Die Brennstoffsäule ruht bei diesen Gaserzeugern, deren Hauptvertreter der Morgan-Generator ist, in einem mit Wasser gefüllten Aschentrog, in den ein den Schacht nach unten fortsetzender eiserner Ring oder Hohlkörper taucht. Der Wind wird von der Seite oder noch häufiger durch ein mittleres Rohr eingeführt, das von einer Haube überdeckt wird, s. Abb. 54. Abb. 55 zeigt einen neueren Gaserzeuger mit seitlicher und mittlerer Luftzufuhr.

Diese Gaserzeuger sind noch jetzt in der Hüttenindustrie weit verbreitet und werden vorzugsweise für normale Steinkohle und Braunkohle dort angewendet, wo der Gasbedarf nicht sehr groß ist. Mit dem Durchmesser geht man im allgemeinen nicht über 2 bis 3 m hinaus.

VII.

179

Vergasung.

12*

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

180

Bei den Gaserzeugern m i t m i t t l e r e r W i n d h a u b e ist es üblich, über der letzteren d a u e r n d eine A s c h e n s c h i c h t von 20 bis 30 cm a u f r e c h t z u e r h a l t e n , einerseits u m die H a u b e vor d e m F e u e r zu s c h ü t z e n u n d a n d e r s e i t s , u m d a s . D a m p f l u f t g e m i s c h beim A u f s t e i g e n d u r c h die A s c h e n s c h i c h t zu erw ä r m e n . Man f ü h r t auf diese Weise a u c h die in der Asche e n t h a l t e n e W ä r m e g r ö ß t e n t e i l s der F e u e r schicht wieder zu. Die S c h a c h t g e n e r a t o r e n mit f e s t s t e h e n d e m R o s t e r f o r d e r n meist eine a n g e s t r e n g t e S c h ü r a r b e i t , d a m i t die in der heißen Zone gebildeten S c h l a c k e n b r ü c k e n z e r s t ö r t w e r d e n . Von den einfachen S c h a c h t g e n e r a t o r e n h a t die n e u e r e B a u a r t des rostlosen Gaserzeugers n a c h H e l l e r in der Industrie eine w e i t g e h e n d e A n w e n d u n g g e f u n d e n . Er ist ein S c h a c h t o f e n m i t r e c h t eckigem G r u n d r i ß (s. A b b . 56), dessen Q u e r s c h n i t t n a c h u n t e n hin bis zur H ö h e der W i n d d ü s e n s t a r k e i n g e s c h n ü r t ist. Die s c h m a l r ä u m i g e V e r g a s u n g s k a m m e r b e g ü n s t i g t eine gleichmäßige W i n d v e r t e i l u n g über den S c h a c h t q u e r s c h n i t t u n t e r V e r m e i d u n g örtlicher Ü b e r h i t z u n g s s t e l l e n . Die sich

A b b . 56.

Heller-Generator.

A b b . 57.

Gaserzeuger v o n T a y l o r m i t d r e h b a r e r Aschenplatte.

v e r g a s t je n a c h d e m B r e n n s t o f f 4 bis 7 t in 24 Std.), sie fallen a b e r bei den a n g e f ü h r t e n Vorteilen, zu denen i n s b e s o n d e r e noch das g u t e A u s b r e n n e n der Asche zu rechnen ist, in vielen Fällen weniger ins Gewicht. Bei g r o ß e m Gasbedarf wird eine größere A n z a h l in der L ä n g s r i c h t u n g a n e i n a n d e r g e r e i h t e r Einzelschächte zu einem Block z u s a m m e n g e f a ß t . Der H e l l e r - G e n e r a t o r soll sich insbesondere a u c h f ü r die V e r a r b e i t u n g der schwieriger zu v e r g a s e n d e n R o h b r a u n k o h l e n als geeignet erwiesen haben1). Der H e l l e r - G e n e r a t o r wird meist m i t reichlichem D a m p f z u s a t z e b e t r i e b e n , w o d u r c h die Temp e r a t u r an der V e r e n g u n g eine gewisse H ö h e - n i c h t ü b e r s c h r e i t e t . D a indes nach den bisherigen Erf a h r u n g e n T e m p e r a t u r e n u n t e r 900° f ü r die chemischen U m s e t z u n g e n k a u m in Frage k o m m e n d ü r f t e n , werden A n g a b e n ü b e r festgestellte niedrigere T e m p e r a t u r e n (650 bis 750°) noch nachzuweisen sein 2 ). Die Leistung des H e l l e r - G e n e r a t o r s g i b t T r e n k l e r 3 ) bei R o h b r a u n k o h l e zu etwa 50 k g / q m Schachtq u e r s c h n i t t an, was der F o r d e r u n g n a c h G r o ß l e i s t u n g s g e n e r a t o r e n n i c h t e n t s p r i c h t . Ob d a h e r mit Vgl. auch Journ. f. Oasbel. 1913, S. 692, und Braunkohle 1918/19, S. 470 u. 479. ) So sind auch die in der Zeitschrift „Braunkohle", Jahrg. 17, Heft 41/42, wiedergegebenen Versuchsergebnisse nicht als einwandfrei zu betrachten, da sich unmögliche Wirkungsgradziffern ergeben. 3 ) „Sparsame Wärmewirtschaft" 1920, Heft 1, S. 47, Verlag d. V. d. I., Berlin. 2

VII. Vergasung.

181

der Aneinanderreihung einer größeren Anzahl von Einzelschächten diesem Bedürfnis Rechnung getragen werden kann, ohne die bisherigen Vorteile der billigen Anschaffungs- und Unterhaltungskosten preiszugeben, müssen wir der Weiterentwicklung dieser Generatorbauart überlassen. Bei den bisher besprochenen Gaserzeugern wird die Asche von Hand ausgetragen. Die zu bewältigenden großen Aschenmengen in größeren Anlagen und bei der Verarbeitung aschenreicher Brennstoffe legten den Gedanken an eine mechanische Entaschung nahe. Obwohl schon früher vielfach befürwortet, hat sie doch erst mit dem Gaserzeuger von Taylor, Abb. 57, in Amerika eine praktische Bedeutung erlangt.

Abb. 58.

Drehrostgaserzeuger von Kerpely.

Die Brennstoffsäule ruht bei diesem Gaserzeuger auf einem Teller, durch dessen Mitte die Windhaube emporsteigt. Bei der Drehung des Tellers mittels Handrades und Vorgeleges Wird die Asche durch zwei Abstreifer in einen am Boden befindlichen, verschließbaren Sammeltrichter gefördert. Dieser Gaserzeuger ist jetzt noch vielfach in Amerika sowie in Frankreich in Gebrauch. Die Drehung geschieht hier noch in Zeitabständen.

b) Drehrostgaserzeuger. Eine allgemeine Anwendung hat der Gaserzeuger mit mechanischer Aschenentfernung durch die Ausbildung des Drehrostgenerators v o n Kerpely i m Jahre 1904 erfahren, s. Abb. 58. Seine kennzeichnenden Merkmale sind die Ausbildung des Aschentroges als wassergefüllter Schüssel, die einen als Schürkörper wirkenden Rostaufbau trägt. Die auf Kugeln oder Rollen gelagerte Aschenschüssel wird mechanisch in dauernde Drehung versetzt und die Asche ununterbrochen mittels einer Stauschaufel über den Rand der Schüssel ausgetragen. Durch Regelung der Drehbewegung wird auf diese Weise im Gaserzeuger eine Aschenschicht von gleichmäßiger Stärke aufrechterhalten. Die Verteilung des Windes über den ganzen Schacht wird durch den großen freien Rostquerschnitt des turmartigen Rostaufbaues begünstigt. Um den

182

Zweites Kapitel. U m w a n d l u n g » - und V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n .

Wind wie auch den D a m p f m e h r von der M i t t e oder der S c h a c h t w a n d z u z u f ü h r e n , wird der R a u m u n t e r d e m Roste auch in der in A b b . 5 8 ersichtlichen Weise u n t e r t e i l t . D a der R o s t polygonale U m r i ß f o r m h a t oder exzentrisch a n g e o r d n e t ist, w e r d e n die nach d e m zwischen i h m und dem Mantel befindlichen R a u m gelangenden Schlackenstücke bei seiner D r e h u n g z e r q u e t s c h t . D u r c h die D r e h u n g des R o s t k ö r p e r s werden auch-die B r e n n stoffschichten der Gasbildungszone d a u e r n d in Bewegung e r h a l t e n , und d a m i t wird die Bildung größerer Aschenbrücken v e r m i e d e n . Die Feuerschicht ist von einem w a s s e r g e k ü h l t e n Mantel u m g e b e n , u m das A n setzen von Schlacken an der S c h a c h t w a n d zu v e r h ü t e n .

Es h a t selbstverständlich längerer E r f a h r u n g e n im praktischen Betriebe b e d u r f t , ehe der Drehrostgenerator so betriebssicher wurde, wie er es j e t z t ist. Um seine Anpassung an deutsche Steinkohlen haben sich insbesondere T h y s s e n & Co. in Mülheim a. d. Ruhr sowie E h r h a r d t & S e h m e r i n Saarbrücken f-—— bemüht. Eine A u s f ü h r u n g des Gaserzeugers von Ehr1 isT^t^-A h a r d t & Sehmer zeigt Abb. 59.

Abb. 59. D r e h r o s t g a s e r z e u g e r m i t selbsttätiger B e s c h i c k v o r r i c h t u n g n a c h Alorgan von E h r h a r d t & S e h m e r .

A b b

6Q _

Drehr0stgaserzeuger

v o n Hiiger.

Die Bestrebungen zur weiteren Verbesserung des Drehrostgenerators waren in der H a u p t s a c h e darauf gerichtet, die Schürwirkung des Rostkörpers und die Windverteilung zu verbessern. So e n t standen der Drehrostgaserzeuger von R e h m a n n , dessen Rostkörper aus mehreren durchbrochenen turmartigen Kegeln besteht, weiterhin die Drehrostgaserzeuger von d e F o n t a i n e und der B e r l i n A n h a l t i s c h e n M a s c h i n e n b a u - G e s e l l s c h a f t , der Gaserzeuger von K ü p p e r s u. a. m. Abweichend von diesen Drehrostgeneratoren mit turmartigen Rostkörpern besitzt der in der Industrie s t a r k verbreitete Hi 1 g e r - G a s e r z e u g e r , Abb. 60, einen flachen sternförmigen Rost. Sein U n t e r t e i l ist ein D r e h k ö r p e r , der sich n a c h oben kegelartig v e r j ü n g t u n d in einen s t e r n f ö r m i g e n A u f s a t z e n d i g t . Der A u f s a t z ist oben offen u n d t r ä g t eine H a u b e aus S t a h l g u ß , die ihn so ü b e r g r e i f t , d a ß zwischen A u f s a t z und H a u b e ein breiter S p a l t v e r b l e i b t . D u r c h diesen S p a l t g e l a n g t das L u f t - u n d D a m p f gemisch in den Gaserzeuger. Der R o s t a u f b a u ist so niedrig g e h a l t e n , d a ß die d u r c h die D r e h u n g des R o s t e s

VII. Vergasung.

183

hervorgerufene Zerkleinerung der Schlacken innerhalb des den Schacht nach unten abschließenden eisernen Ringes stattfindet. Am äußeren Rande des Schüsselbodens ist der Zahnkranz angeschraubt, in den die Antriebschnecke eingreift. Eigenartig ist auch die Bewegung des Rostes im sog. Pilgerschritt. Sie gestattet sowohl eine Vorwärts- wie Rückwärtsdrehung allein oder auch eine abwechselnde Vorwärts- und Rückwärtsdrehung mit oder ohne Vorlauf in der einen oder der andern Richtung. Bei fortlaufender rückläufiger Drehung hebt sich die in die Schüssel hineinragende Aschenschaufel selbsttätig aus, so daß keine Schlacke ausgeworfen wird. Bei Vorwärtsdrehung wird die Schaufel durch die Schlacke selbsttätig eingerückt. Die Austragung der Asche kann somit unabhängig von der Drehbewegung der Schüssel und der damit verbundenen Schürung der unteren Feuerschicht geregelt werden. Der Kraftverbrauch für den Antrieb der Aschenschüssel bei Drehrostgeneratoren beträgt 0,5 bis 1,5 PS. Die Drehschüssel ist entweder auf genau geschliffenen Stahlkugeln, die in blank gearbeiteten Stahlgußbahnen laufen, oder auf Rollen gelagert; in letzterem Falle sind besondere Rollen zur A u f nahme der seitlichen Drücke vorgesehen. Während anfänglich bei den Drehrostgeneratoren der untere Teil des Schachtes stets als Kühlmantel ausgeführt wurde, sieht man jetzt meist davon ab, da dadurch sowohl Anschaffungs- als Betriebskosten erhöht werden und die ständige Bewegung der Aschenschicht ein Ansetzen v o n Schlacken meist unmöglich und daher den Kühlmantel entbehrlich macht. Bei stark schlackenden Brennstoffen hat er sich jedoch sehr bewährt, obwohl die Vorteile vielfach bestritten wurden. Außer höheren Anschaffungskosten bedingt die Erwärmung des Kühlwassers einen Wärmeverbrauch, der mindestens auf 2 brs 3 % der vergasten Brennstoffmenge anzunehmen ist. Die Vorzüge, die der Drehrostgenerator vor den älteren Gaserzeugerbauarten besitzt, sind nun in der Hauptsache folgende: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

größere Durchsatzleistung, gleichmäßigeres Gas, besseres Ausbrennen der Asche, Fortfall der Löhne f ü r das Austragen der Asche, Möglichkeit der Anwendung billigerer Kohlensorten, ununterbrochener mehrmonatiger Betrieb bei geringeren Ausbesserarbeiten, geringerer Raumbedarf, Fortfall des Staubes beim Entschlacken.

Welche Vergasungsleistungen mit verschiedenen Brennstoffen bei Drehrostgeneratoren zu erzielen sind, geht aus nachstehender Zahlentafel 93 hervor, die von der Firma P o e t t e r für den von ihr ausgeführten Hilger-Generator mitgeteilt worden ist. - Z a h l e n t a f e l 93. Größe und Vergasungsleistung in 24 Std. der Hilger-Gaserzeuger für verschiedene Brennstoffe. Größe der Generatoren 2000 m m $

böhm. Braunkohle oder deutsche Rohbraunkohle . . . . rhein. oder andere ähnl. Braunkohlenbrikette . . . . gewaschene Nußkohle je nach Güte Förderkohle mit 20 bis 30% Staub Steinkohle mit 50% Staub Gaskoks, Hüttenkoks (ohne Staub) oder Anthrazit . . Koksasche von 0 bis 40 mm, wobei rd. 25% Staub (unter 10 mm) brikettierte Koksasche Saarkohle II. Sorte mit 15% Kokslösche

2200 m m 4>

2600 m m 4>

3000 m m 4>

16—18 16—18 10—12 9—11 8—10 12—14

18—22 18—22 11—15 10—14 9—11 15—17

26—30 26—30 16—20 15—19 13—15 21—24

35—38 35—38 22—26 21—24 17—19 28—32

9—11 12—14 8—9

11—13 14—16 10—11

15—17 19—23 14—15

20—22 26—30 18—19

Daß die vorgenannten Vorzüge tatsächlich zutreffen, kann am besten an den Betriebsergebnissen ermessen werden. In Zahlentafel 9 4 sind einige Vergasungsergebnisse von Kerpely-Drehrostgaserzeugern wiedergegeben und in Zahlentafel 95 eine tabellarische Zusammenstellung der Wirkungsgradziffern bei den verschiedenen Brennstoffen 1 ). *) Nach G o b i e t , Drehrostgeneratoren nach System Kerpely. Journ. f. Gasbel. 1912, Nr. 52.

184

Zweites K a p i t e l . U m w a n d l u t i g s - u n d V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n . Zahlentafel Zusammensetzung des Brennstoffes

A r t und H e r k o m m e n des B r e n n stoffes

H20 7.

C

% mitteldeutsche mulmige Braunkohle rhein. B r a u n k o h l e n b r i k e t t e . . westfälische s t a r k b a c k e n d e Steinkohle Abfallkohle des S a a r r e v i e r s . oberschlesische b a c k e n d e Steinkohle oberschlesische wenig b a c k e n d e Steinkohle o s t r a u e r Steinkohle ( s t a r k b a k kend) ostrauer Abfallkoks galizische Magerkohle . . . . ungarische S t e i n k o h l e . . . . ungarische B r a u n k o h l e . . . . böhmische Braunkohle . . . b ö h m i s c h e Steinkohle . . . . südfranzösischer A n t h r a z i t . . belgische Steinkohle (Möns) . englische Steink. (Yorkshire) . polnische Steink. ( D o m b r o w a ) .

DurchVermesser gasungsdes Ge- Teistung nera- i n 2 4 S t d . tors

10

%

Heizwert des Gases ohne Teer auf 1 cbm WEi

13,5 11,0

1,2 2,5

0,3 0,2

1260 1450

Durchschnittsanalyse des e r z e u g t e n Gases

WE

mm

kg

CO, 7„

CO

10

%

H2 7,

5,8 4,6

2300 4800

2600 2600

15 000 24 000

7,0 3,4

26,0 31,5

Asche

29,4 52,7 54,5 13,3

Heizwert der Kohle

94.

CH 4 - C,H. 0/

72,5 58,0

4,0 2,4

8,0 26,8

6700 5600

2600 3000

16 000 18 000

2,7 3,5

27,5 27,0

6,0 9,0

3,2 2,6

0,4 0,3

1310 1300

74,3

4,1

7,8

7000

2600

17 000

3,2

26,8

9,3

5,6

0,4

1540

71,9

3,3

9,5

6750

2600

20 000

1,8

30,4

12,6

3,4

—

1530

66,2 78,0 57,4

3,7 12,0 16,0

14,8 10,0 13,3

6100 5700 5200

2500 2000 2000 2000 2000 2000 2000 1550 3000 3000 2600

16 15 14 10 19 25 12 7 17 22 18

4,0 3,0 3,5 4,2 5,0 2,6 4,0

25,0 29,8 29,3 28,1 28,5 30,7 27,5

13,0. 9,1 11,8 9,0 14,6 14,0 10,0

2,5 0,8 1,0 2,2 3,2 2,1 2,2

—

3,5 4,0 1,4

27,5 29,0 31,0

11,6 10,0 12,4

3,2 3,5 2,2

0,2 0,2

—

—

—

5,2 16,9 11,9 23,5 5,0 6,2 11,5

54,0 18,0 43,2 25,0 62,5 8,0 71,8 3,3 —

—

7,8 8,5

—

63,2

—

5000 4100 6400 5800 6600 6400 5800

000 000 000 000 500 000 000 000 500 000 000

— —

— — —

—

—

1220 1200 1300 1260 1520 1440 1290 1100 1370 1450 1440

nicht backende polnische Steinkohle

63,2 3,92 1,05 10,4

starkbackende Steinkohle

68,65 4,08 0,93

4,43 0,78 15,55 1,28

522,4

90,5

3,26

632

607

96,0

3,74

686,5

595,4

89,1

25 2,8 30,5 2,0 14,0 m i t 19,4C

2,77

1,4 31,0 2,2 12,4

11,5 mit 8,2 C

7,45 12,35 4,5 25,4 3,33 8,6

8,7 mit 5,2 C

mittlere Zusammensetzung des Gases

H2O Asche CO,

7o

7o

7,17 13,1

1,43 11,5

5,62 0,92

Kohlenstoff aus dem Brennstoff bei Berücksicht i g u n g des Teeres

57,7

Kohlenstoff aus ! CO, CH, und Teer in j lern aus 1 kg Brennstoff erzeugten Gas I

steirische Braunkohle

s %

Kohlenstoffgehalt in 1 kg Brennstoff ¡

0 7»

577

aus 1 kg Brennstoff erzeugte Gasmenge )ei Berücksichtigung des Teeres

N 7o

7.

Teergehalt in 1 cbm Gas

H

7.

g

ro

C

7»

g

cbm

m i t t l e r e Z u s a m m e n s e t z u n g des B r e n n s t o ffes

8,5

7."

CO

7.

CH.

7o

H2

7o

1 1 1 |

Z a h l e n t a f e l 95.

D i e in d e r A s c h e e n t h a l t e n e n b r e n n b a r e n B e s t a n d t e i l e s o l l e n s e l b s t bei d e r V e r g a s u n g g e r i n g e r e r K o h l e n s o r t e n n i c h t ü b e r 1 % des G e s a m t k o h l e n s t o f f e s des B r e n n s t o f f e s u n d d e r t h e r m i s c h e W i r k u n g s g r a d d e r V e r g a s u n g a b z ü g l i c h d e r E i g e n w ä r m e d e s G a s e s bis z u 8 2 % b e t r a g e n . D a s i n d e r A s c h e n s c h ü s s e l b e f i n d l i c h e d e n F l ü s s i g k e i t s v e r s c h l u ß b i l d e n d e W a s s e r i s t u n t e r gew i s s e n V e r h ä l t n i s s e n s t ö r e n d . So i s t b e i m A r b e i t e n m i t h o h e m W i n d d r u c k , w i e e r b e i s p i e l s w e i s e z u r

VII. Vergasung.

185

Vergasung dichtliegender Brennstoffe (S. 201) angewendet wird, ein unverhältnismäßig hoher Schüsselrand erforderlich, der das Auswerfen der Asche behindert. Bei der Verarbeitung von Braunkohlen mit stark hygroskopischer Asche saugt diese bis in die Höhe des Turmrostes Wasser an und gibt so Anlaß, daß sich die Windschlitze mit der breiigen Asche verschmieren, in solchen Fällen wendet man Drehrostgaserzeuger mit trockener Austragung an, in ähnlicher Weise wie bei den Hochdruckgaserzeugern (vgl. Abb. 75). Man läßt den Wasserabschluß in den Drehschüsseln in Wegfall kommen oder verwendet flache Scheiben (ähnlich dem Gaserzeuger von Taylor, vgl. Abb. 57), von denen die Asche durch Staubleche abgestreift und hierauf durch seitliche Behälter ausgeschleust wird. Derartige Gaserzeuger werden u . a . von der K ö n i g - F r i e d r i c h - A u g u s t h ü t t e in Pottschappel, der B e r l i n - A n h a l t i s c h e n M a s c h i n e n b a u - G e s e l l s c h a f t , der G u t e h o f f n u n g s h ü t t e und J u l i u s P i n t s c h A.-G. gebaut. Man hat auch vereinzelt andere selbsttätige Aschenaustragungen erprobt. Zu erwähnen wäre hier der Kettenrost-Gaserzeuger von P i n t s c h , der namentlich für Rohbraunkohlen bestimmt ist. Er hat sich indessen wegen der raschen Abnutzung des Kettenrostes nicht bewährt. Bei den neuzeitlichen Großraum-Gaserzeugern von rechteckigem Querschnitt "werden selbsttätige Aschenaustragvorrichtungen erprobt, die aus hin- und hergehenden Platten oder Tischen bestehen. Die mit derartigen Einrichtungen gemachten Erfahrungen sollen erfolgversprechend sein; man wird jedoch auch hier mit einer raschen Abnutzung rechnen müssen und daher diesen Bauarten nur nach genügend langer Erprobung vertrauen dürfen; Bisher hat sich der Drehrost weitaus am besten bewährt; er läßt sich bei allen Gaserzeugern anwenden, die runde Schachtform haben. Da der rechteckige Querschnitt an sich ungünstigere Betriebsziffern gibt, dürfte sich daher der Drehrost nicht leicht übertreffen lassen. Hier sei auch noch die Druckluft-Aschenabführung erwähnt, die bisweilen bei solchen Gaserzeugern angewendet wird, die eine sehr feinkörnige Asche geben. c) Gaserzeuger mit mechanischem Rührwerk. Die Schürwirkung der Rosttürme der Drehrostgeneratoren erstreckt sich nur auf einen Teil der Höhe der Brennstoffsäule. Bei manchen Brennstoffen, wie backenden Steinkohlen, kommt es aber gerade darauf an, den Brennstoff in der Verkokungsschicht zu lockern und die Bildung von Kanälen zu verhüten. Es wurden daher vielfach, und zwar zumeist in den Vereinigten Staaten von Amerika, Gaserzeuger mit mechanischen Rührvorrichtungen ausgebildet. Letztere bestehen entweder aus Armen, die an einer durch die Schachtdecke geführten Welle sitzen, welche bei neueren Ausführungen auch in der Höhe verstellbar ist, damit die Arme in verschiedenen Höhen des Brennstoffbettes spielen können, oder es sind wassergekühlte Arme, die durch die Schachtdecke hineinragen und sowohl Aufund Abwärtsbewegungen, wie solche in radialer Richtung ausführen. Damit diese Schürarme allmählich auch den ganzen Querschnitt des Schachtes bestreichen können, sind sie exzentrisch auf der Schachtdecke angeordnet, und entweder diese oder der Schachtmantel erhält eine drehende Bewegung. Die Schürarme werden zumeist Abb. 61. Gaserzeuger mit drehbarem Schacht von Chapman. mittels einer Exzenterscheibe angetrieben. Von den verschiedenen in Amerika ausgebildeten Bauarten steht vor allen die von Hughes^ 1 ) in Anwendung, ferner sind noch die Ausführungen von F r a z e r - T a l b o t , F o r t e r - T r u m p , C h a p m a n 2 ) und der M o r g a n C o n s t r u c t i o n Co. hervorzuheben. x 2

) Vgl. Q u a s e b a r t , „Der Gaserzeuger von Hughes"; Feuerungstechnik 1912/13, S. 398. ) Vgl. D e n k , „Die Entwickelung der amerikanischen Oaserzeuger", Feuerungstechnik 1913/14, S 218.

186

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

Die d r e h b a r e A n o r d n u n g d e r S c h a c h t w a n d o d e r eines Teiles derselben zwecks Beseitigung s c h ä d licher H o h l r ä u m e in den oberen B r e n n s t o f f s c h i c h t e n i s t bei a m e r i k a n i s c h e n Gaserzeugern h ä u f i g zu f i n d e n . Bisweilen h a t m a n die S c h a c h t w a n d in m e h r e r e Teile / e r l e g t , die sich in e n t g e g e n g e s e t z t e n R i c h t u n g e n bewegen. Als Beispiel sei hier der C h a p m a n - G e n e r a t o r e r w ä h n t (Abb. 61). E i n e n u m l a u f e n d e n S c h a c h t b e s i t z t a u c h eine in d e n l e t z t e n J a h r e n v e r t r i e b e n e B a u a r t der M o r g a n g e s e l l s c h a f t in W o r c e s t e r , die wegen i h r e r v o l l s t ä n d i g maschinell d u r c h g e f ü h r t e n B e t r i e b s weise als G a s e r z e u g u n g s m a s c h i n e b e z e i c h n e t w i r d . D e r Gaserzeuger besitzt n e b e n einer m e c h a n i s c h e n Beschick- u n d einer E i n e b n u n g s v o r r i c h t u n g f ü r den B r e n n s t o f f eine m i t der S c h a c h t w a n d v e r b u n d e n e A s c h e n d r e h s c h ü s s e l . Ein G e n e r a t o r v o n 3 m D u r c h m e s s e r v e r g a s t bis zu 36 t S t e i n k o h l e in 24 S t d . Der K r a f t b e d a r f f ü r d e n A n t r i e b soll n u r % bis 1 y 2 P S b e t r a g e n 1 ) . Die G a s e r z e u g e r m i t m e c h a n i s c h e r S t o c h e i n r i c h t u n g h a t t e n bereits m e h r e r e J a h r e vor d e m K r i e g e in A m e r i k a eine s e h r weite V e r b r e i t u n g g e f u n d e n , die sich a u s d e m U m s t ä n d e e r k l ä r t , d a ß m a n d o r t m e h r als bei u n s auf die V e r g a s u n g b a c k e n d e r B r e n n s t o f f e angewiesen ist u n d die A r b e i t e r t r o t z h o h e r L ö h n e der schwierigen S t o c h a r b e i t a b g e n e i g t s i n d . Die E r s p a r n i s s e a n B e t r i e b s k o s t e n , die m a n in a m e r i k a n i s c h e n A n l a g e n m i t m e c h a n i s c h e r S t o c h e i n r i c h t u n g g e g e n ü b e r der H a n d a r b e i t erzielt, sollen r e c h t erheblich sein t r o t z der h ö h e r e n B a u - u n d I n s t a n d h a l t u n g s k o s t e n . U n t e r den d u r c h den Krieg u n d die politische U m w ä l z u n g in D e u t s c h l a n d g e s c h a f f e n e n V e r h ä l t nissen wird a u c h bei u n s die Frage d e r Z w e c k m ä ß i g k e i t einer weiteren M e c h a n i s i e r u n g des Gaserzeugerb e t r i e b e s eingehend zu p r ü f e n sein. F ü r die hier noch f a s t gänzlich u n g e b r ä u c h l i c h e V e r w e n d u n g maschineller S t o c h e i n r i c h t u n g e n wird a b e r v o r a u s s i c h t l i c h noch ein a n d e r e r U m s t a n d m i t s p r e c h e n . Die bisher i m G e n e r a t o r b e t r i e b e b e v o r z u g t e n weniger b a c k e n d e n S t e i n k o h l e n w e r d e n w a h r s c h e i n lich in s t e i g e n d e m Maße f ü r die U r t e e r g e w i n n u n g h e r a n g e z o g e n w e r d e n , so d a ß viele B e t r i e b e m e h r als bisher auf die V e r g a s u n g b a c k e n d e r K o h l e n .werden z u r ü c k g r e i f e n m ü s s e n .

d) Besdiickvorrichtungen, D e r frische B r e n n s t o f f m u ß so in d e n G a s e r z e u g e r e i n g e f ü h r t w e r d e n , d a ß w ä h r e n d des Beschickens w e d e r Gas e n t w e i c h e n , n o c h L u f t d u r c h die B e s c h i c k ö f f n u n g in den Gaserzeuger e i n d r i n g e n k a n n . D a z u dienen die B e s c h i c k t r i c h t e r m i t D o p p e l v e r s c h l u ß . H a t die B e s c h i c k u n g im T r i c h t e r eine g r ö ß e r e H ö h e , so k o m m t m a n a u c h m i t e i n e m e i n f a c h e n V e r s c h l u ß a u s . U m der V e r g a s u n g s l u f t s t e t s eine gleichmäßige S c h i c h t s t ä r k e des B r e n n s t o f f e s d a r z u b i e t e n , f ü h r t m a n d a s B e s c h i c k r o h r t i e f e r i n - d e n S c h a c h t h e r u n t e r u n d leitet d a s Gas d u r c h d e n zwischen S c h a c h t w a n d u n d B e s c h i c k r o h r gebildeten

Abb. 62.

Beschickvorrichtung von Poetter.

Abb. 63.

Beschickvorrichtung von Kerpely.

R i n g r a u m a b (vgl. d e n M o n d g a s e r z e u g e r , A b b . 77). E i n ä h n l i c h e r Zweck wird d a d u r c h e r r e i c h t , d a ß d a s Gas d u r c h ein v o n der S c h a c h t d e c k e h e r a b h ä n g e n d e s R o h r a b g e f ü h r t w i r d , wobei sich der d u r c h d e n R i n g r a u m e i n g e f ü h r t e B r e n n s t o f f u n t e r h a l b dieses R o h r e s a b b ö s c h t , s„ A b b . 72. Bei Gaserzeugern v o n g r o ß e m D u r c h m e s s e r ist eine g l e i c h m ä ß i g e S c h i c h t h ö h e in dieser Weise n i c h t zu erreichen. Man h a t d e s h a l b a u c h vielfach m e c h a n i s c h e B e s c h i c k v o r r i c h t u n g e n a n g e w e n d e t , d e r e n b e k a n n t e s t e A u s f ü h r u n g e n die von B i l d t , G e o r g e u n d M o r g a n sind 2 ). Der Brennstoff wird hierbei d u r c h einen u n t e r h a l b des F ü l l t r i c h t e r s u m l a u f e n d e n Verteiler ü b e r d e n S c h a c h t q u e r s c h n i t t v e r s t r e u t , vgl. A b b . 59. Bisweilen h a t m a n v o r d e m B r e n n s t o f f v e r t e i l e r a u c h ein B r e c h w e r k zur Zerk l e i n e r u n g größerer K o h l e n s t ü c k e a n g e o r d n e t . !) Iron Age 1915, S. 1161. ) K ö r t i n g , Über Gasgeneratoren, Stahl u. Eisen 1907, Heft 20.

2

VII. Vergasung.

187

Gegen die bisher auf d e n M a r k t g e b r a c h t e n s e l b s t t ä t i g e n B e s c h i c k u n g s v o r r i c h t u n g e n h a t m a n jedoch s p ä t e r g e l t e n d g e m a c h t , d a ß d e r G a s s t r o m die feineren Teile des s t e t i g u n d in geringen Mengen eingetragenen B e s c h i c k u n g s g u t e s m i t sich reißt, u n d d a ß die beweglichen Teile einem s t a r k e n Verschleiß unterliegen. Sie sind d a h e r bald wieder a u ß e r A n w e n d u n g g e k o m m e n u n d w e r d e n i m B e t r i e b nur vereinzelt g e f u n d e n . Bei der H a n d b e s c h i c k u n g s u c h t m a n eine bessere V e r t e i l u n g des B r e n n s t o f f e s ü b e r den S c h a c h t q u e r s c h n i t t d u r c h eine b e s o n d e r e G e s t a l t u n g des F ü l l t r i c h t e r s bzw. seiner V e r l ä n g e r u n g sowie d u r c h eine wechselnde V e r s t e l l u n g in der H ö h e zu erzielen. So hat beim Generator von Poetter der Trichterhals eine Kröpfung, die es ermöglicht, den Brennstoff an verschiedenen Stellen auszustreuen, indem er bei mittlerer Einstellung der Glocke gegen die Mitte, bei tiefster Einstellung nach dem Umfang des Schachtes fällt, Abb. 62. Bei der Einrichtung von Kerpely ist die untere Verschlußglocke in der aus Abb. 63 ersichtlichen Weise geteilt. Je nach der Einstellung der beiden Teile A und C mittels der Hebel B und D kann der Brennstoff nach dem Schachtumfange oder der Mitte allein oder gleichzeitig nach dem Umfange und der Schachtmitte aufgegeben werden.

e) Gaserzeuger für Kraftzwecke (Sauggasgeneratoren). Die bisher b e s p r o c h e n e n Gaserzeuger d i e n t e n v o r n e h m l i c h zur G e w i n n u n g von Heizgas. Obwohl sich dieses e b e n s o g u t a u c h z u m A n t r i e b e v o n G a s m a s c h i n e n eignet, b e d i n g t d o c h die f ü r diesen V e r w e n d u n g s z w e c k n o t w e n d i g e A b k ü h l u n g u n d R e i n i g u n g des Gases in m a n c h e r H i n s i c h t eine A b weichung v o m B a u u n d B e t r i e b der Heizgaserzeuger. F ü r die E n t w i c k l u n g der K r a f t g a s e r z e u g e r waren zwei H a u p t g e s i c h t s p u n k t e b e s t i m m e n d . E i n m a l w u r d e d a r a u f B e d a c h t g e n o m m e n , die A u s w e r t u n g des B r e n n s t o f f e s d u r c h V e r m e i d u n g der W ä r m e v e r l u s t e bei der K ü h l u n g n a c h Möglichkeit

zu steigern u n d a n d e r s e i t s die G e s t e h u n g s k o s t e n des Gases d u r c h eine e i n f a c h e N e b e n a p p a r a t u r tunlichst niedrig zu h a l t e n . Die ersten f ü r den p r a k t i s c h e n B e t r i e b geeigneten K r a f t g a s e r z e u g e r w u r d e n von D o w s o n a u s g e f ü h r t . Dowson e r k a n n t e , d a ß f ü r die K r a f t g a s h e r s t e l l u n g die D u r c h f ü h r u n g d e r Vergasung m i t einem g r ö ß e r e n W a s s e r d a m p f z u s a t z e sowohl v o m w ä r m e w i r t s c h a f t l i c h e n als a u c h v o m betriebstechnischen S t a n d p u n k t e v o r t e i l h a f t , u n d d a ß i m H i n b l i c k auf eine e i n f a c h e R e i n i g u n g die A n w e n d u n g g a s a r m e r B r e n n s t o f f e ( A n t h r a z i t , K o k s ) g e b o t e n sei. Die n a c h seinem Vorbilde a u s geführten D o w s o n g a s a n l a g e n besitzen i m allgemeinen a n N e b e n a p p a r a t e n einen V o r k ü h l e r , N a ß reiniger ( S k r u b b e r ) , Sägespänereiniger, G a s b e h ä l t e r sowie einen kleinen D a m p f k e s s e l f ü r h ö h e r gespannten D a m p f , der m i t t e l s S t r a h l g e b l ä s e s die V e r g a s u n g s l u f t u n t e r d e n R o s t b l ä s t . Der zur D a m p f erzeugung erforderliche B r e n n s t o f f b e t r ä g t e t w a 5 bis 8 % der i m G a s e r z e u g e r d u r c h g e s e t z t e n B r e n n -

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

188

stoffmenge. Die durchschnittliche Zusammensetzung Anthrazit als Brennstoff ist nach Dowson folgende: H2 =

18,50°/0,

CO =

25,25%,

CH 4 =

des Mischgases aus Druckgasanlagen

2,0%,

C02 =

5,25%,

N2 =

mit

52,0«/ 0 .

Der thermische Wirkungsgrad stellt sich unter Berücksichtigung des für die Dampferzeugung erforderlichen Brennstoffaufwandes bei diesen Druckgasanlagen selten höher als 70 bis 7 5 % , häufig aber noch niedriger. Einen wesentlichen Fortschritt brachte die Einführung der Sauggasanlagen. Sie unterscheiden sich von den Druckgasanlagen hauptsächlich: 1. durch den Fortfall des Gebläses und des besonders beheizten Dampfkessels, da der Motor auch das zur Gasbildung erforderliche Luftdampfgemisch durch einen Verdampfer ansaugt, der von der Abwärme des Gaserzeugers beheizt wird, 2. durch den Fortfall des Gasbehälters. Der Gaserzeuger besitzt eine im Gassammeiraum eingebaute Verdampferschale aus Guß- oder Schmiedeeisen, oder es wird besonders bei größeren Anlagen vorwiegend ein Röhrenverdampfer in die Gasleitung eingeschaltet (Abb. 6 4 ) . . Die zahlreichen auf den Markt gebrachten Sauggaserzeuger 1 ) unterscheiden sich vielfach nur unwesentlich voneinander. Ihr thermischer Wirkungsgrad beträgt bei guter Ausführung und Betriebsführung 80 bis 8 5 % . Mit diesen Sauggaserzeugern ist daher hinsichtlich der Brennstoffausnutzung wohl schon das Höchste erreicht. Versuchsergebnisse

e i n e r 250 P S - K r a f t g a s an l ä g e , B a u a r t P i n t s c h , von e l e k t r i s c h e m Strom.

zur

Erzeugung

Brennstoff: Gaskoks mit 11,24% Asche und einem unteren Heizwert von 6766 WE/kg, mittlere Gaszusammensetzung: 5,4% C0 2 , 26,4% CO, 13,2% H 2 , 0,2% CH 4 , unterer Heizwert des Gases: 1161 WE/cbm, Gasausbeute: 4,78cbm auf 1 kg Koks, aus 1 kg K°ks gewonnene Wärme: 5551 WE, Wirkungsgrad des Generators: 82%, •Brennstoffverbrauch pro PS-Std.: 0,395 kg. Am günstigsten arbeiten die Sauggasanlagen bei voller Belastung. Bei geringerer Belastung sinkt die Temperatur in der Vergasungszone und ändert sich häufig auch die Zusammensetzung des Dampfluftgemischei in der Weise, daß die Menge des Wasserdampfes zu groß wird. Die folgende Zahlentafel 9 6 gibt Aufschluß über die Änderung des Wirkungsgrades von Sauggaserzeugern bei Belastungsschwankungen, die bei Anthrazitsauggaserzeugern für 35 bis 4 0 P S festgestellt worden sind. Z a h l e n t a f e l 96. Sauggaserzeuger. Belastungsstufe etwa

Beanspruchung stündlich cbm Gas

unterer Heizwert des Gases WE/cbm

Gasausbeute aus 1 kg Anthrazit cbm

Wirkungsgrad des Generators %

81,6 43,6 30,9 24,9

1203 1188 1087 954

5,64 5,46 5,11 5,53

0,89 0,84 0,72 0,68

Beschaffenheit des Brennstoffes Anthrazit v o n :

1 V,

%

Vs

7715 W E 91,8°/0 Koks 2,2 °/0 Feuchtigkeit 2°/ 0 Destillationsprodukte

Für die Ausbildung der Sauggasanlagen waren die Verhältnisse in dem an gutem Anthrazit reichen England am günstigsten. In Frankreich hat man es sich angelegen sein lassen, die Sauggasanlagen insbesondere auch an magere Steinkohlen anzupassen. Es mußte daher einer stärkeren Schlackenbildung begegnet und der Forderung einerleichteren Entaschung Rechnung getragen werden. In letzterer Hinsicht kamen für mittlere und größere Leistungen Gaserzeuger mit Wasserverschluß in Aufnahme, und die Entaschung wird vielfach durch Drehteller vorgenommen, während der Verschlackung durch eine starke äußere Kühlung der Vergasungszone entgegengearbeitet wird. Um die Bedienung möglichst einfach zu gestalten, h a t man die Gaserzeuger mit großen Fülltrichtern ausgestattet, die es ermöglichen, daß erst in größeren Zeitabständen beschickt zu werden braucht. Über den älteren Bau derselben vgl. L i e c k f e l d „Die Sauggasanlagen" (München 1909).

VII.

Vergasung.

189

In D e u t s c h l a n d h a t s i c h die G a s m o t o r e n f a b r i k D e u t z bei d e r A u s f ü h r u n g v o n S a u g g a s a n l a g e n von ähnlichen Gesichtspunkten leiten lassen1). Zur V e r e i n f a c h u n g der Bedienung gelangt jetzt auch bei S a u g g a s a n l a g e n d e r D r e h r o s t g e n e r a t o r in A n w e n d u n g . Ein besonderes Augenmerk wendet man jetzt auch dem Bau von Sauggaserzeugern f ü r g a n z kleine L e i s t u n g e n z u . H i e r b e i k o m m t es v o r a l l e m auf n i e d r i g e A n l a g e k o s t e n , geringen Platzbedarf und einfache W a r t u n g a n . Bei d e r K l e i n g e n e r a toranlage von N i e b a u m & G u t e n b e r g in H e r f o r d 2 ) s i n d alle T e i l e , nämlich Generator, Wascher, Trokkenreiniger und Gassammler, in einem gemeinsamen Schacht unterg e b r a c h t u n d a u s e i n e m S t ü c k geg o s s e n . E i n 10 P S - M o t o r v e r b r a u c h t bei l O s t i i n d . A r b e i t s z e i t t ä g l i c h e t w a 50 k g A n t h r a z i t . A u c h bei d e m K l e i n generator der Gasmotorenfabrik Deutz („Liliput" - Gasanlage), der f ü r L e i s t u n g e n bis zu 4 P S h e r a b geb a u t w i r d , s i n d die N e b e n a p p a r a t e dicht an den Generator angeschlossen, w o b e i auf l e i c h t e Z u g ä n g l i c h k e i t aller Teile B e d a c h t g e n o m m e n i s t . D e r g e r ä u m i g e F ü l l t r i c h t e r f a ß t ein e n B r e n n s t o f f v o r r a t f ü r e i n e n 5 bis lOstündigen Betrieb. Der Schacht trägt u n t e n einen leicht zugänglichen tellerförmigen Treppenrost, dessen obere S t u f e d r e h b a r i s t . Dieser Kleing a s e r z e u g e r soll bei e i n f a c h e r W a r t u n g a u c h die V e r g a s u n g billigster kleinkörniger Brennstoffe gestatten.

f) Sauggaserzeuger für teerabgebende Brennstoffe. Der A n p a s s u n g des Sauggasbetriebes an t e e r a b g e b e n d e B r e n n stoffe, insbesondere an Steinkohlen, s t e l l t e n sich e r h e b l i c h e S c h w i e r i g keiten e n t g e g e n . F ü r D e u t s c h l a n d w a r es v o n B e d e u t u n g , d a ß die v o n verschiedenen Seiten auf d e n M a r k t gebrachten Sauggasanlagen für Braunkohlenbrikette und später auch f ü r Torf hinsichtlich eines einfachen u n d sicheren Betriebes den Anlagen f ü r A n t h r a z i t u n d K o k s nichts n a c h g a b e n . Zur Vergasung von B r a u n k o h l e n b r i k e t t e n dienen oberen F e u e r s c h i c h t u n d z w i s c h e n b e i d e n l i e g e n d e m Die A b b . 6 5 z e i g t e i n e G a s e r z e u g u n g s a n l a g e v o n v i e r e c k i g e n S c h a c h t b m i t F ü l l t r i c h t e r a, R o s t c u n d „ G l ü c k a u f " 1916, S. 420.

2

) Desgl.

Doppelfeuergeneratoren mit einer u n t e r e n u n d Gasabzuge. K ö r t i n g . Der Gaserzeuger besteht aus einem d e m m i t t l e r e n G a s a b z u g d. A n d i e s e n s c h l i e ß t

190

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

sich d e r Reiniger e a n . Z u r A b s c h e i d u n g der v o m Gase m i t g e f ü h r t e n W a s s e r t r o p f e n dienen der W a s s e r topf / u n d der Sägespänereiniger g. H i n t e r diesen ist der A n s a u g e b e h ä l t e r h g e s c h a l t e t , der z u m Ausgleich der von der Maschine h e r r ü h r e n d e n D r u c k s c h w a n k u n g e n d i e n t . Bei i wird d a s Gas zur Maschine g e s a u g t . Der V e n t i l a t o r k wird z u m A n f a c h e n des F e u e r s b e n u t z t . D u r c h d e n v o m oberen S c h a c h t r a u m e a b z w e i g e n d e n K a n a l l w e r d e n die w ä h r e n d des S t i l l s t a n d e s der Anlage e n t w i c k e l t e n Gase n a c h dem anschließenden Schornstein abgeleitet. Ist d a s F e u e r im G e n e r a t o r m i t t e l s des Gebläses k zur Hellglut e n t f a c h t , so wird die G a s m a s c h i n e angelassen, die n u n m e h r m i t j e d e m S a u g h u b e einerseits d u r c h Ö f f n u n g e n in d e m u n t e r e n F e u e r t u r m m, a n d e r s e i t s d u r c h den F ü l l t r i c h t e r a L u f t a n s a u g t . W ä h r e n d so der Brennstoff in d e m u n t e r e n F e u e r Wie in e i n e m gewöhnlichen m i t K o k s b e s c h i c k t e n G e n e r a t o r in a u f w ä r t s g e r i c h t e t e m Zuge v e r g a s t

Stoffen, d a s erst beim H i n d u r c h s t r e i c h e n d u r c h die tieferliegenden heißen K o k s s c h i c h t e n in die f ü r seine V e r w e n d u n g in d e r G a s m a s c h i n e geeignete B e s c h a f f e n h e i t ü b e r g e f ü h r t wird. An d e m g l ü h e n den Kohlenstoff des Kokses wird n ä m l i c h die K o h l e n s ä u r e u n d der W a s s e r d a m p f in K o h l e n o x y d u n d W a s s e r g a s , u n d die teerigen B e s t a n d t e i l e d e r Gase w e r d e n , soweit sie n i c h t bereits v o r h e r verb r a n n t sind, in b e s t ä n d i g e Gase u m g e s e t z t . I m m e r h i n ist die G a s b i l d u n g i m O b e r f e u e r ziemlich u n v o l l k o m m e n , wie a u s d e m h o h e n C O a - G e h a l t des Gases h e r v o r g e h t , der bei d e n m e i s t e n D o p p e l f e u e r g e n e r a t o r e n f ü r B r i k e t t e a u c h bei Vollast zwischen 8 u n d 1 2 % s c h w a n k t . Es h ä n g t dies m i t d e m h o h e n W a s s e r d a m p f g e h a l t der E n t g a s u n g s s t o f f e u n d m i t d e m hieraus sich e r g e b e n d e n v e r h ä l t n i s m ä ß i g k a l t e n G a n g des O b e r f e u e r s z u s a m m e n . Eine ä h n l i c h a r b e i t e n d e D o p p e l f e u e r - G e n e r a t o r a n l a g e n a c h P i n t s c h zeigt A b b . 66. Im G e g e n s a t z zu d e n A n t h r a z i t - u n d K o k s g a s e r z e u g e r n wird bei B r i k e t t g e n e r a t o r e n kein W a s s e r d a m p f z u g e f ü h r t . N u r der R a u m u n t e r h a l b des Rostes wird zur K ü h l u n g der R o s t s t ä b e m i t W a s s e r g e f ü l l t e r h a l t e n . Die A b m e s s u n g e n des B r i k e t t g e n e r a t o r s w e r d e n z w e c k m ä ß i g im V e r h ä l t n i s zur L e i s t u n g reichlich g e w ä h l t , u m die z u r G a s b i l d u n g u n u m g ä n g l i c h n o t w e n d i g e n T e m p e r a t u r e n n i c h t wesentlich zu ü b e r s c h r e i t e n . S c h l a c k e n b i l d u n g f i n d e t d a h e r n u r in s e h r geringem Maße s t a t t , u n d die R e i n i g u n g s a r b e i t b i e t e t keine Schwierigkeiten.

VII.

Vergasung.

191

I m K ö r t i n g s c h e n D o p p e l f e u e r g e n e r a t o r s t e l l t sich der B r i k e t t v e r b r a u c h j e P S - S t d . i m D u r c h s c h n i t t von 0 , 6 3 k g bei g r ö ß e r e n ( 2 5 0 P S ) bis zu 0 , 8 bei k l e i n e n ( 1 0 P S ) A n l a g e n . D i e S a u g g a s e r z e u g e r w e r d e n j e t z t n u r n o c h w e n i g g e b a u t , t r o t z d e m sie bei d e r a u ß e r o r d e n t l i c h e n S t e i g e r u n g d e r P r e i s e f ü r flüssige B r e n n s t o f f e f ü r k l e i n e r e n u n d m i t t l e r e n K r a f t b e d a r f w i e d e r eine g r ö ß e r e B e a c h t u n g v e r d i e n t e n . V o r k u r z e m i s t h i e r a u f a u c h von D r . - I n g . N e u m a n n h i n g e w i e s e n w o r d e n , d e r e i n g e h e n d e L e i s t u n g s v e r s u c h e an e i n e r 7 0 P S - S a u g g a s a n l a g e f ü r B r i k e t t e a n g e s t e l l t hat1). E r h e b l i c h g r ö ß e r e S c h w i e r i g k e i t e n als bei B r a u n k o h l e n b r i k e t t e n b i e t e t die V e r a r b e i t u n g v o n S t e i n k o h l e n i m S a u g g a s e r z e u g e r , s o f e r n die t e e r i g e n B e s t a n d t e i l e d e r E n t g a s u n g s s t o f f e innerh a l b der heißen Brennstoffschichten zersetzt werden sollen. F ü r wenig backende Steinkohlen wurden

bereits b r a u c h b a r e Sauggasanlagen g e b a u t (vgl. A b b . 6 7 , Gaserzeuger nach P i n t s c h für t e e r a b g e b e n d c B r e n n s t o f f e , wobei die t e e r h a l t i g e n D e s t i l l a t i o n s g a s e d e r o b e r e n S c h i c h t e n z u r Z e r s e t z u n g u n t e r d e m R o s t w i e d e r e i n g e f ü h r t w e r d e n ) . S i e v e r m o c h t e n sich j e d o c h in D e u t s c h l a n d n u r g a n z v e r e i n z e l t e i n z u f ü h r e n u n d h a b e n n a m e n t l i c h z u r J e t z t z e i t a n g e s i c h t s der a u f die T e e r g e w i n n u n g g e r i c h t e t e n Bestrebungen jegliche praktische B e d e u t u n g verloren. E i n e b e s s e r e Z u k u n f t d ü r f t e n o c h d e n S a u g g a s a n l a g e n f ü r T o r f b e v o r s t e h e n . V o n den b i s h e r auf den M a r k t g e b r a c h t e n B a u a r t e n i s t wohl die d e r G ö r l i t z e r M a s c h i n e n b a u g e s e l l s c h a f t a m b e s t e n d u r c h g e b i l d e t . B e i d i e s e m T o r f g e n e r a t o r wird die A b w ä r m e des G a s e r z e u g e r s u n d die f ü h l b a r e W ä r m e des G a s e s w e i t g e h e n d f ü r die T r o c k n u n g u n d E n t g a s u n g des B r e n n s t o f f e s n u t z b a r g e m a c h t . Der Gaserzeuger, Abb. 68, arbeitet mit einfacher umgekehrter Zugrichtung. Die Verg a s u n g s l u f t wird e i n e s t e i l s d u r c h ein m i t t l e r e s , i m u n t e r e n T e i l e v o n d e n h e i ß e n G a s e n u m s p ü l t e s R o h r a u n d den n a c h o b e n a n s c h l i e ß e n d e n , in d e r g a n z e n H ö h e der h e i ß e n Z o n e l i e g e n den Ü b e r h i t z e r b, a n d e r e n t e i l s d u r c h die F ü ß e des G a s e r z e u g e r s in den i h n u m g e b e n d e n D o p p e l m a n t e l ü b e r eine U m s c h a l t v o r r i c h t u n g c in d e n S c h a c h t a n g e s a u g t . D i e E n t z i e h u n g der E i g e n l

) Vgl. Zeitschr. des B a y e r . Revisions-Vereins 1917, S. 25 u. 36.

192

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und" Veredelungsverfahren.

wärme des Gases ist so vollständig, daß es beim E i n t r i t t in den Skrubber für gewöhnlich nur noch h a n d w a r m ist. Übersteigt der Wassergehalt des Brennstoffes einen gewissen Betrag, so wird das Ventil c so u m gestellt, daß es den L u f t z u t r i t t von oben schließt, dagegen den Abgasschornstein öffnet. Die im Mantel vorgewärmte Luft erhält durch das hierauf geöffnete Ventil d Zutritt zu einer tieferen Schicht des Brennstoffes, und es entsteht neben der durch das Saugen der Maschine erzielten abwärts gerichteten noch

A b b . 68.

G a s e r z e u g e r f ü r Torf d e r Görlitzer M a s c h i n e n b a u g e s e l l s c h a f t .

eine vom Schornsteinzug herbeigeführte nach der Beschickungsöffnung gerichtete Verbrennung. Die durch letztere entstehenden Gase durchstreichen den nassen Brennstoff und entweichen, mit Wasserdampf beladen, nach dem Schornstein. Dr. L. C. W o l f . f und Prof. B a e r haben an Sauggasanlagen für Torfvergasung der vorstehend beschriebenen Bauart eingehende Versuche angestellt, die in Zahlentafel 97 zusammengestellt sind. Z a h l e n t a f e l 97.

Sauggasanlage für Torf. I „

f C . . . % H, . . Zusammensetzung des Torfes • 0 2 . . t> Wasser j, . Asche . oberer Heizwert . . WE/kg unterer Heizwert * ' CH 4 . . % Zusammensetzung des Gases

CmHn •

tt

co2. . o2 . .

tt

H2 . . 1» •CO . . tt //

N2 . . unterer Heizwert (0°, 760 mm) . WE/cbin . . . cbm 1 kg Torf gibt Gas Wirkungsgrad 10 Maschinenleistung PS

29,06 3,06 19,56 45,54 2,51 2799 2360 0,86 0,18 19,25 14,96 14,74 0,28 49,73 1028 1,73 75,30 223,50

Ii

41,65 4,10 26,35 3,80 4,10 3949 3585 1,35 0,11 17,13 15,85 12,34 1,02 52,20 1120 2,59 80,90 314

193

V I I . Vergasung. B e i dem Versuch II wurde noch festgestellt: bei einer Leistung von ein Torfverbrauch für 1 PS-Std. von für 1 kW-Std. von

.

. PS

. .

•

kg

146

182,8

260

1,45 1,16

1,16 0,98

0,99 0,82

In England h a t die F i r m a C r p ß 1 e y g r ö ß e r e K r a f t g a s a n l a g e n für T o r f ausgeführt, bei denen d e r Gaserzeuger m i t aufwärtsgehendem Zuge betrieben und das Gas in Teerscheidern vom T e e r befreit wird, wobei dieser sowie u. U. auch A m m o n i a k als Nebenerzeugnisse gewonnen werden. Zur Vergasung gelangt auch T o r f von höherem W a s s e r g e h a l t . — Neueren B e r i c h t e n zufolge h a t man in England verschiedentlich K r a f t g a s a n l a g e n m i t t l e r e r Größe für die Vergasung von T o r f ausgeführt. Die Erzeugung von H e i z g a s a u s H o l z und Holzabfällen ist seit langem b e k a n n t . S e i t einiger Zeit i s t man auch b e s t r e b t , Holzabfälle und die in m a n c h e n Gewerbezweigen in großen Mengen vorhandenen pflanzlichen Abfallstoffe für die Gewinnung von K r a f t g a s n u t z b a r zu m a c h e n . Vielfach h a t m a n die Vergasung unter Zersetzung der E n t g a s u n g s s t o f f e in der F e u e r s c h i c h t durchgeführt. Man i s t hiervon j e d o c h m e h r und m e h r a b g e k o m m e n und h ä l t es j e t z t f ü r z w e c k m ä ß i g e r , den gewöhnlichen S c h a c h t g e n e r a t o r m i t aufwärts g e r i c h t e t e m Zuge anzuwenden. Derartige Gaserzeuger besitzen auch die K r a f t g a s a n l a g e n für Holz und Holzabfälle, die j e t z t von d e r - G a s m o t o r e n f a b r i k D e u t z g e b a u t werden. Die Anlagen bestehen aus dem S c h a c h t g e n e r a t o r mit P l a n r o s t und eingehängtem F ü l l t r i c h t e r , einem S t a u b a b s c h e i d e r , einem Teerabscheider, einem N a c h k ü h l e r und einem Nachreiniger. Das den Gaserzeuger verlassende Gas wird zunächst in dem S t a u b a b s c h e i d e r , einem s e n k r e c h t e n F a l l r o h r m i t unten anschließendem S t a u b - und S c h l a m m s a c k , der Einwirkung einer Wasserbrause ausgesetzt und von den gröbsten Verunreinigungen befreit. In dem Teerausscheider wird das Gas von T e e r und den sonstigen Verunreinigungen gereinigt. In dem N a c h k ü W y und I^achreiniger wird es endlich noch von dem W a s s e r g e h a l t und von den noch a n h a f t e n d e n Teerspüren befreit. D a s für den Teerausscheider benötigte W a s s e r wird teils wieder g e b r a u c h t , teils ist Frischwasser wie für den N a c h k ü h l e r erforderlich. F ü r den Umlauf des Wassers ist eine kleine P u m p e angeordnet. An Frischwasser werden j e P S - S t d . e t w a 10 1 g e b r a u c h t . Der K r a f t b e d a r f für den Teerausscheider b e t r ä g t etwa 5 % der Normalleistung des Motors. Diese Anlagen werden in Größe von 15 P S an aufwärts g e b a u t . Bei der Vergasung v o n Holzabfällen sind die Holzstücke möglichst gleichmäßig mit Hobeloder Sägespänen zu mischen, um etwaige Hohlräume in der B r e n n s t o f f s c h i c h t auszufüllen. Diese Anlagen sollen sich nach Mitteilung der Gesellschaft auch für T o r f und R o h b r a u n k o h l e gut bewährt haben. Mehrere englische F i r m e n h a b e n schon vor einigen J a h r e n die Ausführung von Sauggasanlagen für Holzabfälle, wie Sägespäne, Knüppel, R i n d e , Holzmull, ferner auch für Reisstroh, K a k a o s c h a l e n , S e e t a n g , Wasserpflanzen usw. in Angriff g e n o m m e n . Diese Gaserzeuger scheinen sich n a m e n t l i c h in den Kolonien einzuführen. Gute Ergebnisse sollen z. B . auch m i t den Schlinggewächsen des Nils, die, um die S c h i f f a h r t a u f r e c h t z u e r h a l t e n , aus dem F l u ß b e t t e herausgeschafft werden müssen, bei der Vergasung im Gaserzeuger erzielt worden sein. Die Gaserzeuger werden m i t aufwärts gericht e t e m Zuge betrieben und besitzen einen hohen, tief in den S c h a c h t hinabreichenden F ü l l s c h a c h t . Die Reinigung der Gase erfolgt durch S k r u b b e r oder Stoßreiniger mit anschließendem Teerscheider. An Nebenerzeugnissen werden bei größeren Anlagen (von etwa 3 0 0 P S a n ) T e e r sowie auch die als D ü n g e m i t t e l v e r w e r t b a r e Pflanzenasche gewonnen. Bei einer für Sägespäne und Holzspäne ausgeführten Anlage von 8 0 P S b e t r u g der B r e n n s t o f f verbrauch etwa 1,2 k g / P S - S t d . Die Gaszusammensetzung war folgende: C02 =

7,5 ° / 0 ,

02 =

0 , 5 °/o,

H2 =

12,9 ° / 0 ,

CO =

27,5%,

CH4 =

2,2 % ,

N2 =

49,3°/0.

D e r Heizwert b e t r u g 1 2 5 0 W E / c b m . Auch in Amerika h a t man der Verwertung von Holzabfällen und Sägespänen in Gaserzeugern für K r a f t z w e c k e in den letzten J a h r e n sein besonderes A u g e n m e r k zugewendet 2 ). F ü r sehr b i t u m i n ö s e B r e n n s t o f f e , n a m e n t l i c h auch für T o r f und Holzabfälle ist mehrfach auch der Doppelgenerator, B a u a r t R i e h e , ausgeführt worden. D e r rohe B r e n n s t o f f wird in dem !) B a r t h e i , „Torfkraft", S. 108. Vgl. Journ. of the Association of Engineering Societies, Aug. 1912, S. 35 und „Feuerungstechnik" 1919/20, S. 25. 2)

de G r a h l ,

Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe.

13

194

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

ersten Schachte vergast, und die Gase t r e t e n durch einen Verbindungskanal in den zweiten, m i t glühendem Koks gefüllten Reduktionsschacht, nachdem sienoch vorher mit wenig Luft vermischt worden sind. Zweifellos ist in dieser Weise eine gründliche Zersetzung der Teerbestandteile zu erzielen. Wegen der Wärmeverluste durch die A n w e n d u n g zweier Schächte kann aber der thermische W i r k u n g s g r a d der Vergasung nicht hoch sein. Derartige Gaserzeuger werden daher nur dort am Platze sein, wo große Mengen billiger Abfallstoffe zur V e r f ü g u n g stehen. Nach einem Berichte 1 ) sind Riehe-Generatoren in Verbindung mit G ü 1 d n e r - Motoren in R u ß l a n d mehrfach mit zufriedenstellendem Erfolg selbst f ü r Sägespäne, Stroh, S o n n e n b l u m e n s t r e u u. dgl. a u s g e f ü h r t worden.

g) Großraum- oder Hochleistungsgaserzeuger. Die Entwicklung der Vergasungstechnik war mit der zunehmenden A n w e n d u n g des G e n e r a t o r gases und dem Anwachsen der Brennstoffpreise in den letzten J a h r z e h n t e n darauf hingewiesen, die Herstellung des Gases durch Erniedrigung der Anlage- und Betriebskosten zu verbilligen. Bei größerem Gasbedarf einer F a b r i k e r k a n n t e man es mehr und mehr als vorteilhaft, die h ä u f i g noch zerstreut liegenden, den Feuerungen u n m i t t e l b a r vorgebauten Generatoren zu einer gemeinsamen Anlage zu vereinigen und das Gas aus einer gemeinsamen H a u p t l e i t u n g nach den Verbrauchsstellen zu verteilen. Hieraus ergab sich zunächst eine Vereinfachung in der A n f u h r und Verteilung des Brennstoffs sowie in der Beseitigung der Vergasungsrückstände, die auch die B e n u t z u n g mechanischer Hilfsvorrichtungen erleichterte. Hierzu k a m e n noch mancherlei Vorteile hinsichtlich der W a r t u n g der Anlage und der A u s n u t z u n g der Zubehörteile (Rohrleitungen, Gebläse, Reiniger usw.). Bei derartigen f ü r die Lieferung großer Gasmengen bestimmten Anlagen kam es besonders darauf an, Generatoren von möglichst großer Leistungsfähigkeit zu verwenden. Doch konnte man auch m i t den im Großbetriebe bald vorherrschenden Drehrostgeneratoren mit Rücksicht auf eine gleichmäßige Verteilung des Windes und die geregelte A u s t r a g u n g der Asche nicht über einen gewissen Schachtdurchmesser (etwa 3 m) hinausgehen. Bei viereckigem Schachtquerschnitt lag hingegen die Möglichkeit vor, durch Aneinanderreihung einer größeren Anzahl von Einzelschächten in e i n e r R i c h t u n g Gaserzeugereinheiten von beliebig großen Leistungen zu schaffen und dabei zugleich den Anforderungen hinsichtlich der Windverteilung, der Bekohlung und der Aschenaustragung Rechnung zu t r a g e n . Schon der Aneinanderbau der Einzelschächte ergibt eine Verkleinerung der wärmeausstrahlenden Flächen und eine Ersparnis an Baukosten durch gemeinsame Benutzung der Begrenzungswände. Im weiteren Verfolg dieses Gedankens gelangt man zur Fortlassung auch der T r e n n w ä n d e der Einzelk a m m e r n , wobei jedoch mit Rücksicht auf die Regelbarkeit der Luft- und D a m p f z u f u h r in die einzelnen Schachtabschnitte die Unterteilung des Rostraumes beibehalten wird. Ein Beispiel f ü r Großgeneratoranlagen mit Aneinanderschaltung von getrennten Vergasungsk a m m e r n sind die A u s f ü h r u n g e n der G e s e l l s c h a f t f ü r G e n e r a t o r e n b a u v o r m . G. A. C h e m n i t z in Berlin, deren Einzelschächte n a c h dem Prinzip des Heller-Generators in Höhe der durch die Längswände geführten Winddüsen s t a r k eingeschnürt sind. Für gewöhnlich sind hier 8 Einzelschächte zu einem Block f ü r eine Leistung bis e t w a 100 t Braunkohle z u s a m m e n g e f a ß t . Der Raumbedarf b e t r ä g t bei einer doppelreihigen A n o r d n u n g der Schächte 9,55 x 21,60 qm, ist demnach nicht günstiger als bei Drehrostgaserzeugern (s. S. 181). Auch von verschiedenen anderen Gesellschaften werden jetzt Großraumgeneratoren mit kammerartiger Unterteilung des Schachtes g e b a u t . Doch sind die meisten aus dem Versuchsstadium wohl noch nicht heraus. Bei diesen B a u a r t e n k o m m t es im besondern auch auf die S c h a f f u n g einfacher und sicher arbeitender Einrichtungen zur selbsttätigen A u s t r a g u n g der Asche an. Diese bot anfänglich Schwierigkeiten, die aber Berichten zufolge mehr und mehr überwunden worden sind. Die Gesellschaft Pintsch h a t es u n t e r n o m m e n , auch den Drehrostgenerator als Großraumgaserzeuger auszugestalten, indem sie den Vergasungsschacht ringförmig ausbildet (Abb. 69), und zwar x ) G ü l d n e r , „Verbrennungskraftmaschinen" 1914, S. 534.

VII.

195

Vergasung.

d e r a r t , d a ß die E n t f e r n u n g zwischen der inneren und der äußeren Schachtwand das f ü r Drehrostgeneratoren zulässige lichte Maß nicht überschreitet. Man erhält so je nach Wahl des Durchmessers s e h r große Schachtquerschnitte. Bei diesem Generator ist auch der Rostkörper ringförmig gestaltet 1 ). Eine f ü r die Vergasung von Steinkohle b e s t i m m t e Anlage mit einem Ringschachtgenerator von 7 5 qm Querschnitt ist im Bau begriffen. Sie soll nach dem Mondschen Verfahren betrieben werden u n d zur Vergasung einer minderwertigen Steinkohle (15,4% Asche, 17,6% Wasser, 0 , 7 2 % Stickstoff u n d 10 bis 25 mm Körnung) dienen. Die a u s f ü h r e n d e Gesellschaft e r w a r t e t einen stündlichen Durchs a t z von etwa 10 t, also die Leistung von 10 gewöhnlichen Drehrostgeneratoren von 3 m Durchmesser.

h) Abstichgeneratoren. Eine andere in letzter Zeit zielbewußt ausgebildete A r t der Hochleistungs-Gaserzeuger sind die sog. Abstichgeneratoren, deren hohe Vergasungsziffern auf der durch das Arbeiten bei höheren Temp e r a t u r e n ermöglichten raschen Gasbildung beruhen. Im J a h r e 1907 machte die französische Gesellschaft F i c h e t & H e u r t e y Mitteilungen über einen von ihr im Verein mit S e p u l c h r e entworfenen Gaserzeuger („S. F. H . - G e n e r a t o r " ) , der n a c h A r t eines kleinen Hochofens betrieben wurde und also an Stelle fester R ü c k s t ä n d e eine flüssige Schlacke ergab, die von Zeit zu Zeit abgestochen wurde 2 ), indem m a n auf die älteren K o n s t r u k t i o n e n von E b e l m a n (1841) und des W i t k o w i t z e r E i s e n w e r k e s zurückgriff. In den Generatoren wurden u . a . Braunkohlen mit einem Aschengehalt von über 4 0 % , und zwar auf 1 qm S c h a c h t q u e r s c h n i t t in Düsenhöhe gemessen, 800 bis 1000 kg stündlich vergast. Das Gas h a t t e im Mittel folgende Z u s a m m e n s e t z u n g : C 0 2 2 , 5 5 % , CO 29,47%, H 2 6 , 6 6 % , CH 4 3 , 2 2 % . Zur Erzielung einer leichtflüssigen Schlacke wurden der Beschickung Kalkstein und gekörnte Hochofenschlacke zugesetzt. Trotz der hohen Vergasungsleistungen h a t sich der S. F. H.-Generator in Frankreich keinen weiteren Eingang zu verschaffen gewußt, vermutlich deshalb, weil ein störungsloser Betrieb der Generatoren eine ständige Überwachung der Möllerung durch geschultes Personal erfordert, u n d f e r n e r weil bei verringerter A n s p a n n u n g die Schlacken im Herde leicht einfrieren 3 ). Auch die bald darauf in Deutschland angestellten Versuche ließen erkennen, d a ß sich die Betriebsweise des Hochofens nicht einfach auf den Generator übertragen läßt. Man e r k a n n t e , d a ß sich in den Brennstoffschichten oberhalb der Winddüsen durch halbgeschmolzene Schlacken leicht Brücken bilden, die das Nachrutschen in die Düsengegend behindern u n d d a m i t zu einem Emporsteigen der heißesten Schicht im Schachte Anlaß geben. Die j e t z t von oben h e r a b t r o p f e n d e Schlacke e r s t a r r t beim A u f t r e f f e n auf den kalten Wind und v e r s t o p f t den Herd. Nach mancherlei Fehlschlägen h a t t e zunächst die Luxemburger Firma, P a u l W ü r t h , Erfolg. Beim W ü r t h - G e n e r a t o r 4 ) heben sich, wie die A b b . 70 S. 196 zeigt, Gestell und Rast von dem oberen weiten Schachtteile deutlich ab. Der Wind wird aus einer Ringleitung durch 6 bis 8 in das Gestell m ü n d e n d e Düsen eingeblasen. Zur Vergasung gelangte bisher vorwiegend Kleinkoks von 10 bis 60 mm K ö r n u n g . Der jeweiligen durch den Fülltrichter eingetragenen Brennstoffmenge werden 10 bis 12% Zuschläge in Gestalt von Hochofenschlacken zugesetzt. Die Schlacke wird durch eins der beiden Abstichlöcher alle 1 bis 1 % Std. abgelassen. Mit der Schlacke wird auch etwas Roheisen ausgebracht. Das wesentliche Merkmal der Betriebsweise des W ü r t h - G e n e r a t o r s besteht n u n darin, d a ß zur Verhinderung des Entstehens von Schlackenbrücken in einem gewissen A b s t ä n d e oberhalb der W i n d formen durch eine Anzahl Düsen Wasserdampf eingeführt wird. Es werden auf diese Weise im Generator zwei s t a r k abgestufte Temperaturschichten geschaffen: die untere heiße der Luftgasbildung und die höhere der Wassergaserzeugung. Die Übergangsschicht k a n n auf diese Weise in solcher Nähe der Winddüsen gehalten werden, d a ß die Asche zur Bildung fester Brücken keine Zeit mehr f i n d e t und alsbald zum Schmelzen k o m m t . Von wesentlicher B e d e u t u n g ist es, die Menge des einzuführenden Wasserdampfes nur mit Rücksicht auf die erforderliche T e m p e r a t u r r e g e l u n g einzustellen. Sie darf nicht zu groß sein, weil alsdann eine unzulässige A b k ü h l u n g der Schmelzschicht eintreten k a n n . Auf diese Weise gelang es, auch u n t e r Fortfall der anfänglich vorgesehenen Beheizung des S c h a c h t u n t e r teils durch eine u n t e r dem Boden liegende Heizkammer, wie sie noch in der Abb. 70 angedeutet ist, im Gestell die f ü r die Verflüssigung der Schlacke erforderliche T e m p e r a t u r dauernd a u f r e c h t !) ) 3 ) 4 ) a

Vgl. D. R. P. 284264. „Stahl u. Eisen" 1910, S. 1003. Vgl. L e C h a t e l i e r , „Chauffage Industrielle" (1912), S. 361 u. 376. Vgl. den Bericht von H. M a r k g r a f in „ S t a h l u. Eisen" 1918, S. 649.

13*

196 zuerhalten. gegeben :

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren. Aus dem B e r i c h t von Markgraf seien die n a c h s t e h e n d e n

Betriebsergebnisse

wieder-

Die Zusammensetzung des aus Koks erzeugten Gases ist im Durchschnitt: C 0 2 = 2 % , CO = 3 2 % , H 2 = 7 , 5 % , CH 4 = 0 , 5 % , N 2 = 5 8 % ; der untere Heizwert des Gases beträgt 1210 W E , der obere Heizwert 1250 W E . Aus 1 kg Koks werden 4,42 cbm Gas erzeugt. Die Temperatur der abziehenden Gase beträgt 700°, der Gasdruck 50 mm, der Winddruck 600 mm W . - S . An Wasserdampf werden 0,23kg, an Kühlwasser 2,2 kg/1 kg K o k s verbraucht. Das Ausbringen an gebundener Wärme im Gase beträgt 7 4 , 3 % . Es würde nach dem Berichte noch um mehrere Prozent höher ausfallen, wenn es, worauf bereits hingearbeitet wird, gelingen sollte, die von den Gasen mitgeführten großen Staubmengen in einfacher Weise für die Vergasung nutzbar zu machen. Der Durchsatz betrug bei Vergasungsversuchen im Gestell je qm und Stunde 1150 kg, im Schacht je qm und Stunde 300 kg. Die Leistung eines Würth-Generators ist daher zwei bis dreimal so groß als die eines

Drehrostgenerators von gleichem Schachtdurchmesser. Der Durchsatz kann bis auf etwa die Hälfte der Höchstleistung erniedrigt werden, ohne daß hierdurch Betriebsstörungen hervorgerufen werden. Der Platzbedarf ist gering, da ein 100 t-Generator einen äußeren Manteldurchmesser von nur 3,8 m besitzt. Auch die G e o r g - M a r i e n h ü t t e hat einen Abstichgenerator in längerem Betriebe erprobt 1 ), der jedoch ohne jeden Wasserdampfzusatz arbeitet und daher reines Luftgas erzeugt. Die Bildung von Schlackenbrücken und Verstopfungen des Gestells durch erstarrende Schlacke wird vermieden durch die größere Menge und die Beschaffenheit der Zuschläge (ein stark eisenhaltiges Gemisch von Schlacke aus Vorfrischern und Martinschlacke), die sehr leicht in den flüssigen Zustand übergehen und die rasche Verflüssigung der Asche begünstigen. Für die Flüssigerhaltung der Schlacken im Gestell trägt vielleicht auch das im vorliegenden Falle in beträchtlicheren Mengen gebildete Roheisen bei, das wegen seines höheren Phosphorgehaltes leicht schmilzt und mit seinem Wärmeinhalt örtlichen Abkühlungen im Gestell entgegenarbeiten mag. Zur Vergasung dient Stückkoks. Das Gas zeichnet sich durch einen geringen Gehalt an Feuchtigkeit aus, da es lediglich den aus dem Koks ausgetriebenen Wasserdampf enthält, und ist deshalb für Schmelzzwecke besonders geeignet („Trockengas"). Die Zusammensetzung ist: C 0 2 = 0 , 6 % , CO = 3 3 , 4 % , H 2 = 0 , 9 % , CH 4 = 0 , 5 % , N 2 = 6 4 , 6 % . Der untere Heizwert beträgt 1085 W E , der obere 1095 W E . Die gebundene Gaswärme beträgt etwa 7 2 % der Brennstoffwärme. Das Gas wird daher vorteilhaft nur für Heizzwecke unter tunlichster Ausnutzung seiner fühlbaren Wärme Verwendung finden. Im Gegensatze zum Würth-Generator ~ J ) Stahl u. Eisen 1918, S. 186 u. 703.

VII. Vergasung.

197

ist bei dem Gaserzeuger der Georg-Marienhütte die Menge des von den Gasen mitgeführten groben Staubes sehr gering. Es wird dies auf die größere Stückform des Kokses und der Zuschläge sowie auf den weniger hohen Winddruck zurückzuführen sein. ' Den Bau von Abstichgeneratoren haben in den letzten Jahren noch andere deutsche Gesellschaften aufgenommen. Die Gesellschaft P i n t s c h in Berlin führte bisher zwei Typen aus, eine größere zur Erzeugung eines kohlenoxydreichen und-wasserstoffarmen Ersatzgases für Gichtgasmaschinen, und eine kleinere für die Gewinnung eines CO-reichen Gases als Ausgangsstoff für technisch-chemische Verwendungen. Bei der kleineren sammelt sieh die Schlacke in dem ausfahrbaren Herdunterteil an. Auch die Firma R e h m a n n in Düsseldorf führt zwei Formen des Abstichgenerators aus, und zwar eine für stückige und eine zweite für feinkörnige Brennstoffe. Nach ihren Mitteilungen gestattet der Abstichgenerator die Vergasung von Brennstoffen, die bis zu 50% Asche enthalten. Es ist dabei erforderlich, je nach der Zusammensetzung der Asche Zuschläge zu geben, damit sich die Asche leicht verflüssigt. Als Zuschläge können minderwertige Eisenerze verwendet werden. Bei Verarbeitung von Brennstoffen mit höherem Gehalt an Feinkorn ist in dem Abstichgenerator von Rehmann oben noch eine ringförmige Kammer angeordnet, die durch Scheidewände unterteilt ist. Der in der Kammer abgeschiedene Staub wird dem Vergasungsraume wieder zugeführt. Die Gesellschaft „ K o h l e u n d E r z " in Essen baut einen Abstichgenerator für Steinkohlen (Abb. 71), der einen besonderen Entgasungsschacht besitzt und für Urteer- und Ammoniakgewinnung eingerichtet ist (s. S. 211). Als Schlackenflußmittel dienen bei diesem Generator Kalkstein oder Sand. Allerdings hat man bei Steinkohlen die Durchsätze der mit Koks betriebenen Abstichgeneratoren wohl noch lange nicht erreicht.

Zusammenfassend kann man sagen, daß der Abstichgenerator dazu berufen erscheint, eine bedeutsame Rolle bei der wirtschaftlichen Verwertung unserer Brennstoffe zu spielen. Seine Vorzüge sind im wesentlichen folgende: 1. die hohe Durchsatzleistung, 2. vereinfachte Aschenaustragung, Fortfall der anstrengenden Schürarbeit, daher eine Verbilligung der Bedienung, 3. geringerer Platzbedarf, Hierzu kommen noch die Vorteile, die sich aus dem hohen CO- und dem niedrigen Wasserdampfgehalt des Gases ergeben und die für mancherlei Verwendungen ins Gewicht fallen 1 ). Anderseits erfahren diese Vorzüge durch folgende Umstände eine gewisse Beschränkung: Abb. 71. Äbstichgenerator der Gesell 1 schaft „Kohle und E r z " . 1. Die Ausnutzung der Brennstoffwärme ist infolge der höheren Abzugtemperaturen der Gase niedriger als beim gut geleiteten gewöhnlichen Mischgasbetriebe, insbesondere wenn das Gas vor seiner Verwendung stärker gekühlt wird. Die Ausnutzung der fühlbaren Gaswärme zur Windvorwärmung bietet zwar betriebstechnische Vorteile, indem sie die Aufrechterhaltung hoher Temperaturen im Gestell erleichtert, kommt aber für ein besseres Wärmeausbringen im Gase nur bei den mit Wasserdampfzusatz arbeitenden Abstichgeneratoren in B e t r a c h t . 2. Die Zuschläge erhöhen die Kosten für die Beschaffung der Rohstoffe und für die Abfuhr der Rückstände. Doch stehen diesem Posten gewisse Einnahmen aus dem erschmolzenen Eisen gegenüber. Auch ist eine Verwertung der Schlacken nicht ausgeschlossen. Die Anlagekosten von Abstichgeneratören sollen sich bei den ersten für den Dauerbetrieb erprobten Ausführungen erheblich höher gestellt haben als bei Drehrostgeneratoren von entsprechender Vergasungsleistung. Auch die Instandhaltungskosten sind sehr erheblich, da das Mauerwerk des Gestelles oft erneuert werden muß. Im Zusammenhang damit sind größere Reserven erforderlich. Anderseits sind die Betriebskosten wegen der hohen Durchsatzleistung geringer. Wenn sich daher trotz der vielen anfänglichen Mißerfolge und langsamen Entwicklung in letzter Zeit mehrere Betriebe zur Aufstellung solcher Abstichgeneratören entschlossen haben, so kann man wohl daraus folgern, daß diese bei der Vergasung von Koks eine mindest gleich gute Wirtschaftlichkeit !) „Stahl u. Eisen" 19t8, S. 706.

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

198

e r g e b e n wie D r e h r o s t g e n e r a t o r e n . Die W e i t e r e n t w i c k l u n g dieser B a u a r t ist d a h e r a u f m e r k s a m zu v e r f o l g e n , w e n n a u c h eine A n w e n d u n g f ü r g a s r e i c h e und b i t u m i n ö s e B r e n n s t o f f e allein a u s t h e o r e t i s c h e n E r w ä g u n g e n k a u m zu e r w a r t e n ist und die V e r g a s u n g s t a u b r e i c h e r u n d s e h r f e i n k ö r n i g e r B r e n n s t o f f e n a c h d e n b i s h e r i g e n E r f a h r u n g e n n i c h t in F r a g e k o m m t .

i) Generatoren für wasserreiche Brennstoffe. Zu den wasserreichen B r e n n s t o f f e n 1 ) gehören insbesondere T o r f und R o h b r a u n k o h l e n . W ä h r e n d d e r W a s s e r g e h a l t d e r l e t z t e r e n bei b e s s e r e n S o r t e n an 2 0 % b e t r ä g t , e r r e i c h t er bei d e n m i n d e r w e r t i g e n S o r t e n , zu d e n e n die d e u t s c h e n B r a u n k o h l e n ü b e r w i e g e n d z ä h l e n , 4 0 bis 6 0 % u n d b i s w e i l e n n o c h m e h r . D e r f r i s c h e S t i c h t o r f e n t h ä l t z w i s c h e n 8 0 u n d 9 0 % W a s s e r , l u f t t r o c k e n e r T o r f in t r o c k e n e n J a h r e n 2 0 bis 2 5 % , in n a s s e n J a h r e n 3 5 bis 4 0 % . V o n a n d e r e n w a s s e r h a l t i g e n S t o f f e n w e r d e n j e t z t insbesondere Holz und Holzabfälle, ferner mancherlei pflanzliche Abfallstoffe durch Vergasung n u t z bar gemacht. B e i d e r V e r g a s u n g d e r w a s s e r h a l t i g e n B r e n n s t o f f e i s t es v o n w e s e n t l i c h e r B e d e u t u n g , d a ß d a s W a s s e r v o r d e m E i n t r i t t des B r e n n s t o f f s in die V e r g a s u n g s z o n e v e r d a m p f t i s t , d a m i t die T e m p e r a t u r d e r h e i ß e n Z o n e i n f o l g e des bei der V e r d a m p f u n g s t a t t f i n d e n d e n W ä r m e v e r b r a u c h s n i c h t ü b e r m ä ß i g g e k ü h l t w i r d . J e g r ö ß e r die W ä r m e m e n g e i s t , die den a u s der V e r g a s u n g s z o n e a b s t r ö m e n d e n G a s e n d u r c h die V e r d a m p f u n g des W a s s e r s e n t z o g e n w i r d , d e s t o w e n i g e r W ä r m e wird v o n d e m f r i s c h e n B r e n n s t o f f der V e r g a s u n g s z o n e w i e d e r z u g e f ü h r t . M i t d e m W a s s e r g e h a l t des B r e n n s t o f f s d a r f m a n d a h e r n i c h t ü b e r eine g e w i s s e G r e n z e h i n a u s g e h e n , w e n n m a n eine E r n i e d r i g u n g des G a s h e i z w e r t e s v e r m e i d e n will. Die o b e r e G r e n z e f ü r d e n z u l ä s s i g e n o d e r z w e c k m ä ß i g e n W a s s e r g e h a l t h ä n g t a b e r a u c h v o m V e r h a l t e n des B r e n n s t o f f s bei der T r o c k n u n g a b . M a n c h e B r e n n s t o f f e z e r f a l l e n h i e r bei n ä m l i c h zu e i n e m f e i n e n K o r n , w o d u r c h die S t r ö m u n g der G a s e u n d die g l e i c h m ä ß i g e T e m p e r a t u r e i n s t e l l u n g in d e r V e r g a s u n g s z o n e b e h i n d e r t w i r d . In Z a h l e n t a f e l 9 8 sind einige E r g e b n i s s e bei d e r Vergasung wasserhaltiger Brennstoffe zusammengestellt. Zahjentafel

98.

Vergasung wasserreicher Brennstoffe normaler Zusammens. Gaserzeuger-Bauart

B r e n n s t o f f und H e r k u n f t

Holzgen., schwed.

Fichtenholz

Torfgen. d. Deutzer M.

Maschinentorf

„

d. Görlitzer M.

Mond-Gaserzeuger

Drehrostgaserzeuger versch. B a u a r t

»» >>

H20

Asche

V.

Heizwert WE

Korngröße.

Leistung kg/qm Schachtfläche

Gaszusammensetzung CO,

CO

CH,

Ha

7.

7.

7o

Heizwert WE

—

—

—

6,2

26,0

5,1

4,3

1330

32,3

3,3

—

—

5,7

30,6

8,1

6,1

1520

>>

23,8

4,1

3500

rd. 180 13,5

14,3

1,5

17,0

1000

t>

48,5

1,2

2800

100

18,4

11,4

3,3

23,3

1230

3400 2500 2600 3000 2200 3150 3000

270 85 90 100

3,0 7,0 7,9 7,0 8,0 7,0 9,5

30,0 25.0 24.1 25,0 24,0 22,6 15,0

2,2 1,5 2,1 3,0 2,0 2,8 1,2

14,5 11,0 9,4 9,0 13,0 13,2 12,0

1480 1170 1150 1250 1230 1270 870

—

lufttrock.

Braunkohle, böhm. . . ,, mitteld. „ v. Bitterfeld . „ v.Nachterstedt „ rheinische . . Lignit, mährischer . . . ^ Steinkohlenschlamm . .

25 53 50 45 57 40 35

17 6 4 6 2 9 30

140 105

T o r f g e n e r a t o r e n f ü r H e i z z w e c k e w a r e n s c h o n s e i t l a n g e m in D e u t s c h l a n d , i n S c h w e d e n u n d in a n d e r e n L ä n d e r n in G e b r a u c h . M e i s t w a r e n es S c h a c h t g e n e r a t o r e n , die n a c h u n t e n d u r c h einen P l a n - oder T r e p p e n r o s t a b g e s c h l o s s e n w a r e n 2 ) u n d m i t S c h o r n s t e i n z u g , v i e l f a c h a b e r a u c h m i t U n t e r w i n d g e b l ä s e n b e t r i e b e n w u r d e n . Die V e r g a s u n g b i e t e t bei T o r f , s o f e r n er n i c h t k r ü m e l i g w i r d , k e i n e S c h w i e r i g k e i t e n u n d g e h t r a s c h v o r s i c h . D i e s p e r r i g e S c h i c h t u n g des S o d e n t o r f s e r f o r d e r t j e d o c h e b e n s o wie bei S t ü c k h o l z u n d L i g n i t eine h o h e B r e n n s t o f f s c h i c h t , so d a ß d e r S c h a c h t eine b e d e u t e n d e H ö h e (bis zu 8 m ) e r h ä l t . Die T o r f g a s e r z e u g e r h a b e n f ü r H e i z z w e c k e eine v e r h ä l t n i s m ä ß i g g e r i n g e A n w e n d u n g g e f u n d e n . E s ist dies wohl in d e r H a u p t s a c h e d a r a u f z u r ü c k z u f ü h r e n , d a ß die G a s e , u m den h o h e n W a s s e r g e h a l t Vgl. zu diesem und den beiden folgenden A b s c h n i t t e n : T r e n k l e r , Nutzbarmachung minderwertiger Brennstoffe durch Vergasung. Sparsame Wärmewirtschaft, Heft 1. Springer 1920. 2 ) Vgl. A. H a u s d i n g , Handbuch der Torfverwertung 1917, S. 3 9 8 f f .

VIL

199

Vergasung.

abzuscheiden, gekühlt werden müssen, wodurch der thermische Wirkungsgrad der Vergasung h e r a b g e s e t z t w i r d . A u s d e m s e l b e n G r u n d e h a t a u c h die H e r s t e l l u n g v o n H e i z g a s a u s n a s s e n R o h b r a u n k o h l e n , H o l z a b f ä l l e n u s w . b i s h e r k e i n e g r ö ß e r e B e d e u t u n g e r l a n g t . F ü r die V e r a r b e i t u n g f e u c h t e r B r a u n k o h l e n , die s t a r k z u r S c h l a c k e n b i l d u n g neigen, h a b e n n u r die Gaserzeuger m i t a u s f a h r b a r e m R o s t n a c h B l e z i n g e r eine gewisse V e r b r e i t u n g g e f u n d e n . Der Rost ist in einem auf Rädern ruhenden Wagen untergebracht, Abb. 72*. Bei der Entschlackung wird an den unter dem Generator befindlichen Rostwagen ein zweiter, vorher entleerter Rostwagen angehängt, dessen Rost mit grobkörniger Asche bedeckt ist. Beim Nachrücken r 7 dieses Wagens wird die Aschenschicht \ ^ / abgeschnitten, ohne daß die Feuerzone \ / wesentlich verschoben wird. Dieser Gas\ / erzeuger hat sich namentlich bei deutschen Braunkohlen mit hohem Wassergehalt (40 bis 6 0 % ) und unangenehmer Schlackenbildung als brauchbar erwiesen. Der Dampfgehalt des Gases wird durch Kühlung mittels Brausen niedergeschlagen. Der U m s t a n d , d a ß die Gase zwecks Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes gekühlt werden müssen, l ä ß t es w i r t s c h a f t l i c h e r e r s c h e i n e n , m i t der K ü h l u n g eine G e w i n n u n g v o n Nebenerzeugnissen zu v e r b i n d e n . D o c h s i n d diese B e s t r e b u n g e n e r s t bei d e r a l l g e m e i n e r e n A n w e n d u n g des Generatorgases für Kraftzwecke h e r v o r g e t r e t e n . H i e r ü b e r wird noch w e i t e r u n t e n zu b e r i c h t e n s e i n .

k) Vergasung aschereicher Brennstoffe. Zu den aschereichen Brenns t o f f e n s i n d n i c h t n u r die m i t ein e m hohen Gehalt an mineralischen Verunreinigungen zu g e w i n n e n d e n K o h l e n , wie g e r i n g w e r t i g e B r a u n kohlen, Schieferkohlen, die ä r m e r e n Ölschiefer u. dgl., s o n d e r n a u c h die bei d e r S t e i n k o h l e n a u f b e r e i t u n g in großen Mengen anfallenden Waschund Leseberge, f e r n e r a u c h mancherlei B r e n n s t o f f a b f ä l l e , wie K o k s a s c h e , R a u c h k a m m e r l ö s c h e u . a . zu z ä h l e n . Die S c h w i e r i g k e i t e n d i e d e r V e r a r b e i -

j p

]__

| ~~

|

Abb. 72. Gaserzeuger mit ausfahrbarem Rost von Blezinger.

t u n g dieser Brennstoffe im Generator e n t g e g e n s t e h e n , liegen teils in d e m l e i c h t e n E i n t r e t e n v o n V e r s c h l a c k u n g e n d e s B r e n n s t o f f b e t t e s , teils s i n d sie in d e r g r o ß e n M e n g e d e r a u s d e m G e n e r a t o r a u s z u t r a g e n d e n u n d zu b e s e i t i g e n d e n R ü c k s t ä n d e b e g r ü n d e t . Die V e r s c h l a c k u n g l ä ß t s i c h in v i e l e n F ä l l e n d u r c h e i n e r e i c h l i c h e D a m p f z u f ü h r u n g v e r h i n d e r n ; in s o l c h e n F ä l l e n ü b t d e r W a s s e r d a m p f e i n e z e r s p r e n g e n d e W i r k u n g auf s i c h b i l d e n d e S c h l a c k e n k l u m p e n a u s . D e r e r f o r d e r l i c h e D a m p f z u s a t z ist j e d o c h m e i s t e r h e b l i c h , so d a ß e i n e r s e i t s d i e K o s t e n f ü r d i e D a m p f b e s c h a f f u n g , a n d e r s e i t s a u c h die v o n d e m in g r ö ß e r e n M e n g e n u n z e r s e t z t a b s t r ö m e n d e n W a s s e r d a m p f m i t g e f ü h r t e n W ä r m e m e n g e n f ü r die W i r t s c h a f t l i c h k e i t der V e r g a s u n g in B e t r a c h t zu z i e h e n s i n d . I m m e r h i n f a l l e n diese U m s t ä n d e f ü r g r ö ß e r e A n l a g e n n a m e n t l i c h d a n n n i c h t ins G e w i c h t , w e n n die V e r g a s u n g u n t e r l o h n e n d e r G e w i n n u n g v o n N e b e n e r z e u g n i s s e n d u r c h g e f ü h r t w e r d e n k a n n . So w e r d e n j e t z t n a c h d e m M o n d s c h e n V e r f a h r e n , d a s z u s e i n e r D u r c h f ü h r u n g

200

Zweites Kapitel. U m w a n d l u n g s - und Veredelungsverfahren.

a n sich s c h o n e i n e n h o h e n D a m p f z u s a t z e r f o r d e r t , K o h l e n v o n r e c h t b e t r ä c h t l i c h e m verwendet.

Aschengehalt

Unter den älteren G a s e r z e u g e r b a u a r t e n stellt wohl der Ringgenerator von J a h n s den einzigen i m g r o ß e n M a ß s t a b e d u r c h g e f ü h r t e n V e r s u c h d a r , s e l b s t A b f a l l k o h l e n m i t e i n e m A s c h e n g e h a l t bis z u 6 0 u n d 7 0 % zu v e r g a s e n 1 ) . D i e s e m G e n e r a t o r l i e g t d e r G e d a n k e z u g r u n d e , die V e r g a s u n g u n t e r r e i c h l i c h e m D a m p f z u s a t z z u r V e r g a s u n g s l u f t z w e c k s V e r h i n d e r u n g d e r V e r s c h l a c k u n g d u r c h z u f ü h r e n , die G a s b i l d u n g a b e r d a d u r c h zu v e r b e s s e r n , d a ß die G a s e eine B r e n n s t o f f s c h ü t t u n g v o n g r ö ß e r e r L ä n g e d u r c h s t r e i c h e n m ü s s e n . D e r G e n e r a t o r b e s t e h t a u s e i n e m R i n g v o n v i e r K a m m e r n , die e i n e n g e m e i n s a m e n s e n k r e c h t e n G a s k a n a l u m s c h l i e ß e n . Die K a m m e r n w e r d e n d e r R e i h e n a c h b e s c h i c k t , e n t z ü n d e t , a u s g e b r a n n t u n d v o n d e r A s c h e e n t l e e r t . Die G a s e je d r e i e r K a m m e r n w e r d e n d u r c h die h e i ß e B r e n n s t o f f s c h i c h t d e r a m l ä n g s t e n in G l u t b e f i n d l i c h e n K a m m e r g e l e i t e t , w o b e i a u c h d i e t e e r i g e n B e s t a n d t e i l e z e r s e t z t w e r d e n . Die D u r c h s a t z l e i s t u n g d i e s e r G e n e r a t o r e n i s t j e d o c h z i e m l i c h g e r i n g . So v e r g a s t d i e auf d e r G r u b e „ V o n d e r H e y d t " in B e t r i e b b e f i n d l i c h e A n l a g e v o n z e h n R i n g e n z u j e v i e r K a m m e r n t ä g l i c h 8 0 bis 90 t K l a u b e b e r g e m i t e i n e m H e i z w e r t v o n e t w a 2 2 0 0 W E / k g , v o n d e n e n r d . 1900 i m G a s e a u s g e b r a c h t w e r d e n . Die n u t z b a r e G a s m e n g e w i r d j e d o c h d a d u r c h w e s e n t l i c h v e r m i n d e r t , d a ß m e h r als die H ä l f t e d e s G a s e s f ü r die E r z e u g u n g d e s Z u s a t z d a m p f e s v e r b r a u c h t w i r d . Z i e h t m a n n o c h d i e A n l a g e k o s t e n u n d d i e k e i n e s w e g s e i n f a c h e B e d i e n u n g in B e t r a c h t , so w i r d m a n es e r k l ä r l i c h f i n d e n , w e n n dieser G e n e r a t o r n u r vereinzelt zur A u s f ü h r u n g gelangt ist. Die S c h w i e r i g k e i t e n , die sich a u s d e r E n t s c h l a c k u n g d e s G a s e r z e u g e r s bei h ö h e r e m A s c h e n g e h a l t e d e r B r e n n s t o f f e e r g e b e n , w u r d e n e r h e b l i c h g e m i n d e r t , als m i t d e m D r e h r o s t g e n e r a t o r v o n K e r p e l y eine p r a k t i s c h b r a u c h b a r e E i n r i c h t u n g zur s e l b s t t ä t i g e n E n t s c h l a c k u n g geschaffen w a r . S e i t d e m k o n n t e n a u c h diese B r e n n s t o f f e f ü r die V e r g a s u n g m e h r u n d m e h r h e r a n g e z o g e n w e r d e n , s o w e i t sie s i c h b e z ü g l i c h i h r e r N e i g u n g z u r S c h l a c k e n b i l d u n g n i c h t allzu u n g ü n s t i g v e r h i e l t e n . In d e r Z a h l e n t a f e l 9 9 s i n d B e t r i e b s e r g e b n i s s e w i e d e r g e g e b e n , d i e bei v e r s c h i e d e n e n G a s e r z e u g e r n m i t B r e n n s t o f f e n von verschiedenem Aschengehalt festgestellt worden sind. Z a h l e n t a f e l 99. V e r g a s u n g aschereicher B r e n n s t o f f e .

Gaserzeuger-Bauart

Brennstoff und H e r k u n f t

Zusammensetzung des Brennstoffs H.,0 °/o

Ringgenerator v. J a h n s

. Abfallkohle v. d. Saar . . .

—

Asche V»

25

Unt. Heizwert WE —

19,2 6070

Leistung kg/qm Schachtfläche

rd. 65

Gaszusammensetzung CO

13,6

8,2 3,6 21,9

5,0 26,0 0,2

WE

1120 1110

9,0 17,3 11,2 10,9 16,3 13,7 28,5

1320 1045 1215 1100 1210 1300 1226

11,6 3,8 24,4

1330

Rauchkammerlösche

. . . .

2,9

Drehrostgaserzeuger verschiedener B a u a r t

Abfallkohle v. d. Saar . . . Schieferkohle v. Oberschles. ,, v. S ü d s c h w . . minderwertiger A n t h r a z i t . Braunkohlenschiefer . . . . Lignitabfall v. Westerwald Waschberge v. Leseschiefer

2,4 7,0 10,0 3,3 15,9 18,6

5600 4000 3000 5800 4200 2600

110 115 125 155 220 rd. 150 rd.135

3,5 13,0 9,9 4.7 9,3 7.8 10,7

27.0 14.6 17.7 26.8 21,0 20.1 12,8

Mond-Gaserzeuger

Abfallkohle v.Oberschlesien

11,1 21,5 5900

rd. 90

16,0

27,0 37,0 45,0 23,5 19,7 36,7

%

12,0

Feinkohlengen, v. P i n t s c h

—

CH. V.

H.

CO, 7„

Unt. Heizwert

2,6 1,8 4,5 0,6 1,8 4,0

T r o t z der erheblichen E r l e i c h t e r u n g des Gaserzeugerbetriebes d u r c h die mechanische E n t s c h l a k k u n g h a t sich a u c h d e r D r e h r o s t g e n e r a t o r f ü r d i e V e r g a s u n g d e r m i n d e r w e r t i g e n B r e n n s t o f f e n i c h t a l l g e m e i n e r e i n z u f ü h r e n v e r m o c h t . E s l a g d i e s w o h l e b e n s o wie bei ftassen B r e n n s t o f f e n h a u p t s ä c h lich d a r a n , d a ß d i e D u r c h s a t z l e i s t u n g e n d e r G e n e r a t o r e n h ö c h s t e n s d e n bei d e r V e r a r b e i t u n g n o r m a l e r B r e n n s t o f f e e r z i e l t e n e n t s p r a c h e n , so d a ß a l s o m i t h ö h e r e n A n l a g e - u n d B e t r i e b s k o s t e n g e r e c h net werden mußte. D e r V e r g a s u n g a s c h e r e i c h e r B r e n n s t o f f e i s t n a t ü r l i c h a u c h in w ä r m e w i r t s c h a f t l i c h e r H i n s i c h t eine gewisse G r e n z e g e s t e c k t . D e n n m i t a n s t e i g e n d e m A s c h e n g e h a l t n i m m t a u c h die W ä r m e m e n g e Eine neuere Mitteilung über den J a h n s c h e n Ringgenerator f i n d e t sich in der Feuerungstechnik 1912/13, S. 225.

201

VII. Vergasung.

zu, die von der bei der Verbrennung des Brennstoffs entwickelten Gesamtwärme für die das Brennbare begleitenden Verunreinigungen zur Erhitzung auf die Temperatur der heißen Zone aufgewendet werden muß. Es ist auch zu berücksichtigen, daß sich die aus 1 kg Reinbrennstoff abgegebene Wärme auf einen größeren Raum verteilt als bei der Verarbeitung normaler Kohlen und dementsprechend die spezifischen Wärmeverluste durch Strahlung usw. größer werden. Es ist durch eine einfache Rechnung nachzuweisen, daß oberhalb eines Aschengehaltes von etwa 50% die Wärmelief erung für die Erfordernisse einer guten Gasbildung immer ungünstiger wird, so daß der Gehalt des Gases an Kohlensäure und an unzersetztem Wasserdampf entsprechend zunimmt. Man sollte deshalb darauf sehen, daß die in den Rückständen enthaltene Wärme, insbesondere durch die Vorwärmung des Luft- und Dampfgemisches tunlichst der Verbrennungszone wieder zugeführt wird. Im Anschlüsse hieran sei erwähnt, daß man neuerdings auch versucht hat, die in Deutschland weit verbreiteten Ölschiefer durch Schwelung und Vergasung im Gasgenerator nutzbar zu machen. Da der Gehalt dieser Schiefer an brennbaren Bestandteilen (Bitumen) meist 8 bis 10% nicht übersteigt, so ist aus den vorstehend erörterten Gründen bei einer lohnenden Ölerzeugung an die Gewinnung von Generatorgas nicht zu denken 1 ). 1) Vergasung feinkörniger Brennstoffe. Von feinkörnigen Brennstoffen kommen in großen Mengen einmal die Abfälle, der mechanischen Aufbereitung und der Kohlenentgasungsindustrien, wie Kohlenklein, Koksgrus, ferner die in Deutschland überwiegend gewonnenen Braunkohlen von erdiger und mulmiger Beschaffenheit in Betracht. Sie bieten der Vergasung zunächst deshalb Schwierigkeiten, weil ihre dichte Lagerung einem gleichmäßigen Durchdringen der Vergasungsluft durch die Brennstoffsäule hinderlich ist. Beim Arbeiten mit gewöhnlichem Winddruck ist man genötigt, niedrige Brennstoffschüttungen anzuwenden, um eine hinreichende Gasströmung zu erzielen. Ist der Brennstoff von gleichmäßiger Körnung und geringerer Neigung zur Schlackenbildung, wie z. B. Anthrazitgrus, so kann man in dieser Weise bei mäßigen Vergasungsleistungen ein gutes Durchschnittsgas erzielen. Im Schachtgenerator mit Plan- oder Drehrost ist es allerdings nicht leicht, eine stets gleichmäßige Brennstoffhöhe aufrechtzuerhalten. Bei den Treppenrostgeneratoren läßt sich die Stärke der auf der schrägen Fläche herabgleitenden Brennstoffschüttung leicht, z. B. durch Schiebereinstellung, erreichen. Vor etwa 12 Jahren wurden nun einige Bauarten von Treppenrostgeneratoren auf den Markt gebracht, die eine Nutzbarmachung der Brennstoffabfälle von kleinerer Körnung auch für die Kraftgasherstellung bezweckten. Eine gewisse Bedeutung hat von diesen Bauarten wohl nur der Feinkohlengenerator von P i n t s c h erlangt, der namentlieh für die Vergasung der* im Eisenbahnbetriebe abfallenden Rauchkammerlösche mehrfach ausgeführt worden ist 2 ). Der Brennstoff böscht sich bei diesem Gaserzeuger (Abb. 73), oberhalb des bei rundem Schachtquerschnitt trichterföimigen Treppenrostes an der Unterkante eines in die Schachtmitte eingebauten Schüttkegels ab, der den Gasabzug überdeckt.

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&'ntriftwnl]uff und Oom/jf 11 ^¿M-

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Einth/ff von Luff \\undDamfjf~

v^—g-ffi

Diese Feinkohlengeneratoren haben bei nicht zu hohem Gehalt des Brennstoffs an Staub und bei geringerer Schlackenbildung zufriedenstellend gearbeitet. Als aber Abb. 73. Treppenrostgaserzeuger für feinkörnige Brenndie Rauchkammerlösche infolge Verbesserungen der Lokostoffe von Pintsch. motivfeuerungen an Aschengehalt zunahm, zeigte es sich, daß über dem Roste Schlackenbildungen auftraten, die zum Entstehen von Gaskaminen Anlaß gaben, was bei den niedrigen Brennstoffscljüttungen leicht zu Durchbrüchen des Feuers nach oben und zum Stillstand der Maschine führte. Die ziemlich niedrigen Vergasungsleistungen der Treppenrostgeneratoren und die Entschlackung von Hand haben weiterhin zu der Erkenntnis beigetragen, daß man auf dem in Rede stehenden Wege zu einer wirtschaftlichen Verwertung der feinkörnigen Brennstoffe im großen schwerlich gelangen kann. Mehrfach ausgeführt wurde weiterhin ein von der Maschinenfabrik A u g s b ü r g - N ü r n b e r g gebauter Drehrostgenerator, dessen Rostkörper von einer hohen treppenförmig abgestuften Rosthaube überdeckt wird !) Vgl. Zeitschr. f. d. Berg-, Hütten- und Salinenwesen im Preuß. Staate, Jahrg. 1919, Heft 3. ) Journ. f. Gasbel. 1912, S. 73.

2

202

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

(Abb. 74). Es wird hier mit höheren Brennstoffschüttungen gearbeitet, die durch einen besonderen Einbau in gleichmäßiger Stärke erhalten werden. Die Gaserzeuger werden mit höherem Dampfzusatz und mit geringer Windgeschwindigkeit betrieben, um einer Schlackenbildung vorzubeugen und ein möglichst gutes und staubfreies Gas zu erhalten. Die Durchsätze waren deshalb auch nicht bedeutend. Doch haben diese Generatoren jetzt unter den hohen Preisen für die besseren Brennstoffe auch wirtschaftlich befriedigende Ergebnisse gezeitigt 1 ). Einen bedeutsameren Fortschritt f ü r die V e r g a s u n g f e i n k ö r n i g e r B r e n n s t o f f e b r a c h t e die A u s b i l d u n g der H o c h druckgeneratoren, deren erste Ausführung v o n K e r p e l y (Abb.75) herrührt. W e s e n t l i c h i s t f ü r sie bei k l e i n k ö r n i g e n Brennstoffen neben der Anwendung h ö h e r e r W i n d d r ü c k e ( v o n 4 0 0 bis 7 0 0 m m W . - S ) a u c h die Z e r t e i l u n g des W i n d s t r o m e s in zahlreiche feine Strahlen, die durch entsprechende feine D u r c h b o h r u n g e n des R o s t k ö r p e r s e r z i e l t w i r d . H i e r d u r c h soll d a s A r b e i t e n m i t e i n e r hohen Brennstoffschüttung ermöglicht u n d in d i e s e r eine d i e r a s c h e G a s b i l d u n g fördernde hohe Temperatur aufrechte r h a l t e n w e r d e n . Die h o h e S c h ü t t u n g i m Verein mit d e m hohen W i n d d r u c k u n d d e r A u f l ö s u n g d e s W i n d s t r o m e s in z a h l r e i c h e S t r a h l e n soll e i n e B e l ü f t u n g

A b b . 7 4 . ' Drehrostgaserzeuger f ü r Feinkohlen der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg.

Abb

-

75

"

, H o c h d r u c k g e n e r a t o r von K e r p e l y .

a l l e r Teile d e r B r e n n s t o f f s ä u l e b e g ü n s t i g e n . W ä h r e n d m a n also bei d e n ä l t e r e n F e i n k o h l e n g e n e r a t o r e n in einer l a n g s a m e n G a s s t r ö m u n g , geringem W i n d d r u c k e u n d mäßiger B r e n n s t o f f h ö h e , weiterhin auch i n e i n e r r e i c h l i c h e n D a m p f z u f ü h r u n g d i e f ü r d i e G a s b i l d u n g g ü n s t i g e n U m s t ä n d e s a h , also v o r s i c h t i g !) Glückauf 1919, S. 673.

VII. Vergasung.

203

arbeitete, sucht man beim Hochdruckgenerator die Gasbildung gleichsam zu erzwingen, indem man höhere Temperaturen anstrebt und damit rechnet, daß der fein zerteilte, hochgepreßte Wind innerhalb des Brennstoffbettes Wirbelungen verursacht, wodurch die Bildung von Gaskaminen verhindert wird. Die aus der ersten Zeit des Hochdruckgerierators von Kerpely bekanntgegebenen Versuchsergebnisse erschienen denn auch recht günstig. So wurden an einem Generator von 2 m Schachtdvirchmesser bei Koksasche mit 20,5% Asche, 11% Wasser, 52% Staub von 0 bis 5 mm Korngröße eine Durchsatzleistung von 118 kg je qm Schlachtiläche und Stunde erzielt. Der Gasheizwert belief sich auf 1332 WE, die Wärmeausnutzung auf 76,5% Ähnliche Ergebnisse wurden bei Staubkohlen, bosnischen Feinbraunkohlen sowie Gemischen von Koksasche und Kohlenlösche erzielt, wobei die Brennstoffe in allen Fällen über 50% Staub bis zu 5 mm enthielten. Der Dampfverbrauch betrug nur 0,15 bis 0,18 kg je 1 kg vergasten Brennstoff 1 ). Doch sind diese und ähnliche noch im Probebetriebe gewonnenen Zahlen mit Vorsicht aufzunehmen. Wie sich die Verhältnisse im gewöhnlichen Dauerbetriebe gestalten dürften, ist wohl zutreffender aus späteren Leistungsversuchen an einem 2,6 m Hochdruckgenerator des Budapester Gaswerks zu ersehen 2 ). Nach dem Berichte von Prof. P f e i f f e r wurde bei Vergasung von Koksgrus von 5 bis 10 mm Korngröße", der 69,9% C, 19,48% Asche und 7,56% Feuchtigkeit enthielt, ein Gas von folgender Zusammensetzung erzielt: C 0 2 5,10%, CO 26,26%, CH4 1,10%, H 2 10,82% und N 2 56,56%; H u 1771 WE. Aus 1 kg Brennstoff wurden 3,7 cbm Gas erhalten. Der Durchsatz in 24 Std. war 12156, stündlich also 508 kg, der Dampfverbrauch 0,484 kg je 1 kg Brennstoff. Die mit dieser Dampf menge zugeführte Wärmemenge ist 319 WE, und es betrug demnach die aus 1 kg vergasten Brennstoff dem Generator zugeführte Gesamtwärme 6396 WE. Die Wärmeverteilung stellt sich wie folgt: oberer Heizwert des Gases fühlbare Gaswärme (Gastemperatur 315°) Verlust in der Asche Verlust im Flugstaub . , Verluste durch Strahlung, Leitung usw

4333 355 427 27 989

WE „ „ „ „

67,75% 5,55% 6,68% 0,42% 15,46%

Sa. 6396 W E 100,00% Die Beanspruchung des Generators betrug stündlich etwa 9 6 k g / q m .

Vergleicht man diese Ergebnisse mit den aus früherer Zeit vorliegenden Zahlen der Kerpelygesellschaft, so sieht man, daß sie in dem Budapester Falle trotz Verwendung eines Koksgruses, von dem das Feinkorn bis zu 5 mm bereits abgesiebt war, nicht unerheblich ungünstiger sind. Trotzdem braucht man in die Zuverlässigkeit der der Erprobungszeit des Hochdruckgenerators von Kerpely entstammenden Zahlen keine Zweifel zu setzen. Denn spätere von anderer Seite gemachte Erfahrungen haben gezeigt, daß die Leistungen des Hochdruckgenerators wesentlich von seiner aufmerksamen Wartung abhängen. Im besonderen scheint es auf die Aufrechterhaltung einer richtigen Höhe der Aschenschicht anzukommen. Sinkt nämlich das Feuer bis in die Ebene der Rostspitze, so besteht für diese, wie auch sonst bei Drehrostgeneratoren die Gefahr des Verbrennens. Ist jeidoch die Aschenschicht zu hoch, so kann der Luftsauerstoff, ohne vom Kohlenstoff verzehrt zu werden, bis in die sich bildenden Gaskamine gelangen und nach den höheren Schichten durchschlagen. Abgesehen von der hiemit verbundenen Gasverschlechterung werden dann auch von dem Gasstrome große Mengen Staub mitgeführt, infolgedessen lästige Verstopfungen der Gasleitungen und Verschmutzungen der Reinigungseinrichtungen eintreten. In diesem Mitreißen des Staubes ist überhaupt ein großer Übelstand aller mit hohem Winddruck arbeitenden Gaserzeuger, also neben den in Rede stehenden Drehrostgeneratoren auch der mit Abführung der Asche als flüssiger Schlacke arbeitenden Abstichgeneratoren zu sehen. Auch beim Hochdruckgenerator wächst also die Schwierigkeit des Generatorbetriebes und n i m m t die Vergasungsleistung und damit die Wirtschaftlichkeit der Vergasung mit steigendem Feinkorngehalt des Brennstoffs zu. Übersteigt dieser ein gewisses Maß, so wird es meist zweckmäßiger sein, den Staub abzusieben und ihn zu Briketten zu verarbeiten, die sich auch im gewöhnlichen Drehrostgaserzeuger anstandslos vergasen lassen. Wegen der Beschränkung auf die Verarbeitung von nicht zu ungünstiger Korngröße dürfte der von Kerpely angegebene Hochdruckgenerator, an dessen Verbesserung jetzt auch andere Gesellschaften, wie J u l i u s P i n t s c h und die B e r l i n - A n h a l t i s c h e M a s c h i n e n b a u - G e s e l l s c h a f t arbeiten, noch für eine allgemeinere Anwendung bei d^r wirtschaftlichen Auswertung der minderwertigen Brennstoffe in Betracht kommen. Die Zahlentafel 100 enthält eine Zusammenstellung von Betriebsergebnissen bei der Vergasung feinkörniger Brennstoffe im Hochdruckgaserzeuger von Kerpely und in älteren Feinkohlengeneratoren. x 2

) Journ. f. Gasbel. 1912, S. 1273. ) Zeitschr. d. österr. Gasvereins 1915, S. 153.

204

Zweites Kapitel. U m w a n d l u n g s - und Veredelungsverfahren. Zahlentafel

100.

Vergasung feinkörniger Brennstoffe. GaserzeugerBauart

Zusammensetzg. u. H e i z w e r t d . Br. Brennstoff und H e r k u n f t

H , 0 Asche WE % V.

Gaserzeuger der Gas - G e n e r a toren G. m . b . H., Dresden

Böhm. B r a u n k . 0—10 m m 30 7 A n t h r a z i t . . 0 — 4 m m 13,5 16 Bitterfelder Förderkohle . 46,8 7

Feinkohlengener. Pintsch

Rauchkammerlösche

Hochdruckgenerator P a t . Kerpely

12 15 Staubkohle, oberschl. . . 9 ,, alpine . . . 33 ,, lignitische . 20 Anthrazitfeinkohle . . . 8 Koksasche, westf

. .

2,9

4500 5520 2750

Körnung d. Brennstoffes

GaszusammenStündl. setziing Leistg. H, — l 1—5 5 - 1 2 > 12 k g / q m CO, CO C H , % m m m m ; m m . m m Sch.-FI. 7» 7. 70

_ —

—

—

—

—

—

—

—

79 53 53

19,2 6070 17 15 15 14 12 20

5620 20 5570 34 5650 11 3250 8 4560 4 5800 6

Unt. Heizwert WE

5,1 25,2 2,3 16,5 1409 — — 4,8 22,3 — 10,5 22,7 1,7 12,7 1175 5,0 26,0 0,2 12,0 1110

41 50 50 46 71 44

30 16 34 41 23 29

9 —

5 5 2 21

110 105 130 125 105 170

2,4 5,9 5,2 7,0 10,0 4,3

32,5 26,1 26,7 27,4 21,9 28,3

0,6 0,6 1,9 2,5 2,0 0,3

12,3 11,3 15,0 18,3 22,2 11,0

1155 1130 1350 1520 1410 1160

A u c h in d e n A b s t i c h g e n e r a t o r e n , d i e s i c h in d e n l e t z t e n J a h r e n in D e u t s c h l a n d f ü r die V e r g a s u n g v o n S t ü c k k o k s u n d g r ö b e r e m K o k s g r u s e i n g e f ü h r t h a b e n ( v g l . S. 195) u n d s i c h d u r c h s e h r h o h e V e r g a s u n g s l e i s t u n g e n a u s z e i c h n e n , h a t m a n die V e r a r b e i t u n g v o n k l e i n k ö r n i g e n B r e n n s t o f f e n v e r s u c h t . D a in d i e s e n G e n e r a t o r e n , w i e b e r e i t s e r w ä h n t w u r d e , v o n d e n G a s e n e b e n f a l l s viel S t a u b m i t g e r i s s e n w i r d , i s t es e r f o r d e r l i c h , d i e A u s t r i t t g e s c h w i n d i g k e i t d e r G a s e d u r c h E r w e i t e r u n g des o b e r e n S c h a c h t r a u m e s zu v e r r i n g e r n . Bei d e m f ü r f e i n k ö r n i g e B r e n n s t o f f e b e s t i m m t e n A b s t i c h g e n e rato'r d e r F i r m a R e h m a n n ist o b e n n o c h eine r i n g f ö r m i g e K a m m e r a n g e o r d n e t , die d u r c h S c h e i d e w ä n d e u n t e r t e i l t ist. Der.in der K a m m e r abgeschiedene S t a u b wird d u r c h eine m e c h a n i s c h e Einricht u n g d e m Vergasungsraume wieder z u g e f ü h r t . Nähere Angaben über Betriebsergebnisse mit diesem G e n e r a t o r liegen j e d o c h n o c h n i c h t v o r . Z u d e n in g r o ß e n M e n g e n v o r h a n d e n e n f e i n k ö r n i g e n B r e n n s t o f f e n z ä h l e n a u c h die R o h b r a u n k o h l e n , s o f e r n sie, w a s f ü r d i e d e u t s c h e n V o r k o m m e n ü b e r w i e g e n d z u t r i f f t , m u l m i g o d e r e r d i g s i n d . Z u d e n S c h w i e r i g k e i t e n , die s i c h d e r V e r g a s u n g s o l c h e r R o h k o h l e n a u s i h r e m k l e i n k ö r n i g e n G e f ü g e e r g e b e n , t r e t e n n o c h d i e H e m m n i s s e h i n z u , die a u s d e m z u m e i s t h o h e n W a s s e r g e h a l t e r w a c h sen. Diese R o h b r a u n k o h l e n lassen sich zwar d u r c h T r o c k n u n g u n d n a c h f o l g e n d e B r i k e t t i e r u n g in e i n e n a u c h f ü r d e n V e r s a n d g e e i g n e t e n B r e n n s t o f f ü b e r f ü h r e n . D o c h e r f o r d e r t die B r i k e t t i e r u n g e r h e b l i c h e K o s t e n f ü r E i n r i c h t u n g e n u n d e i n e n g r o ß e n B r e n n s t o f f v e r b r a u c h . E s w ä r e d a h e r f ü r die d e u t s c h e V o l k s w i r t s c h a f t v o n h e r v o r r a g e n d e r B e d e u t u n g , w e n n es g e l ä n g e , a u c h d i e m i n d e r w e r t i g e n R o h b r a u n k o h l e n o h n e teure V o r b e h a n d l u n g mit befriedigendem N u t z e n zu vergasen. Gewisse Erfolge h a t m a n , sofern die R o h k o h l e einen n i c h t zu geringen Gehalt an gröberen B e s t a n d t e i l e n e n t h ä l t , a u ß e r in d e n D r e h r o s t g e n e r a t o r e n n o c h in S o n d e r b a u a r t e n , wie i m H e l l e r - G e n e r a t o r u n d in d e m G a s e r z e u g e r m i t a u s f a h r b a r e m R o s t v o n B l e z i n g e r (S. 199) e r z i e l t . D e r l e t z t e r e w u r d e a u c h f ü r f e u c h t e B r a u n k o h l e v o n ü b e r w i e g e n d e m F e i n k o r n g e h a l t a u s g e b i l d e t . O b w o h l diese G a s e r z e u g e r f ü r d i e B e h e i z u n g v o n Ö f e n in H ü t t e n w e r k e n s t e l l e n w e i s e a u s g e f ü h r t w o r d e n s i n d , k o m m e n sie bei d e n g e r i n g e r w e r t i g e n R o h k o h l e n w e g e n i h r e r v e r h ä l t n i s m ä ß i g n i e d r i g e n V e r g a s u n g s l e i s t u n g e n f ü r eine w i r t s c h a f t l i c h e V e r g a s u n g b i s h e r n i c h t in B e t r a c h t . A n V e r s u c h e n , a u c h f ü r d i e V e r g a s u n g d e r m i n d e r w e r t i g e n R o h b r a u n k o h l e n G a s e r z e u g e r von h o h e r L e i s t u n g s f ä h i g k e i t zu s c h a f f e n , h a t es n i c h t g e f e h l t . Bei d i e s e n B e s t r e b u n g e n s p i e l t die F r a g e einer V o r t r o c k n u n g des Brennstoffs mit der von der Vergasung zur V e r f ü g u n g stehenden W ä r m e e i n e w i c h t i g e R o l l e . D e n n d e r h o h e F e u c h t i g k e i t s g e h a l t b i l d e t n i c h t n u r in w ä r m e t e c h n i s c h e r H i n s i c h t ein H e m m n i s , s o n d e r n er e r s c h w e r t d i e V e r g a s u n g i m e i n f a c h e n S c h a c h t g e n e r a t o r d a d u r c h g a n z erh e b l i c h , d a ß sich d i e a u s d e r E n t g a s u n g s z o n e a u f s t e i g e n d e n T e e r d ä m p f e in d e n o b e r e n k a l t e n ur.d f e u c h t e n B r e n n s t o f f s c h i c h t e n n i e d e r s c h l a g e n , w o sie S c h w i t z z o n e n b i l d e n , d i e e i n e n g e r e g e l t e n D u r c h g a n g der Gase unmöglich m a c h e n . Die F i r m a P i n t s c h h a t n u n f ü r d i e V e r g a s u n g u n d T r o c k n u n g v o n f e i n k ö r n i g e r R o h b r a u n k o h l e einen Steilrostgenerator v e r s u c h t , dessen ringförmiger Vergasungs- u n d T r o c k n u n g s r a u m von hohen, s t e i l e n S c h r ä g r o s t e n u m s c h l o s s e n w a r 1 ) . E s e r g a b sich so f ü r d a s i m Q u e r s t r o m d u r c h d i e B r e n n s t o l f D. R. P. 300452.

VII. Vergasung.

205

säule geführte Luft- und Dampfgemisch eine sehr große Vergasungsfläche. Es zeigte sich jedoch, d a ß die Beschickung an manchen Stellen des Rostes hängen blieb und daß beim Nachstürzen heftige Kohlenstaubexplosionen auftraten. Die Versuche mit diesem Generator wurden deshalb wieder aufgegeben. Mehr Erfolg versprechen im vorliegenden Falle die durch Aneinanderreihung von Einzelkammern gebildeten Oroßraumgeneratoren. So hat die Maschinenfabrik E r h a r d t & S e h m e r jetzt zuf Vergasung erdiger Braunkohle Kammergeneratoren von rechteckigem Querschnitt erprobt, die mit mechanisch angetriebenen Rosten ausgestattet sind. Nach Mitteilung dieser Gesellschaft ermöglicht es die Ausführung des Gaserzeugers in Verbindung mit einer besonders gestalteten Beschickvorrichtung, das für so dicht gelagerte Brennstoffe höchst bedenkliche Randfeuer zu vermeiden und eine gleichmäßige Vergasung über den ganzen Schachtquerschnitt zu erzielen. Im Zusammenhang mit diesen Kammergeneratoren wird für Braunkohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt eine Einrichtung zur Vortrocknung gebaut, die sich über dem Generator befindet und mit überhitztem Dampf betrieben wird. Diese Kammergeneratoren kommen wegen der dazu gehörigen ziemlich umfangreichen Apparatur nur für große Anlagen in Frage, bei denen sich die Kammern unter Ersparnis von Raum, Rohrleitungen, Gebäuden usw. zu größeren Einheiten vereinigen lassen. Die Generatoren sollen auch zur Verarbeitung von Ölschiefern, Torf und anderen armen Brennstoffen geeignet sein. — Es besteht somit die begründete Aussicht, daß die Frage der Vergasung der minderwertigen Brennstoffe durch die weitere Vervollkommnung der Großraumgeneratoren zu einer auch wirtschaftlich befriedigenden Lösung geführt wird.

m) Gaserzeuger mit Gewinnung der Nebenerzeugnisse. Als Nebenerzeugnisse, die den aus dem Gaserzeuger abziehenden Gasen entzogen werden können, kommen T e e r und A m m o n i a k in Betracht. Beide treten bei der Entgasung der natürlichen Brennstoffe in größeren oder geringeren Mengen auf. Das Ammoniak bildet sich aus dem chemisch gebundenen Stickstoff, der in vielen Brennstoffen in Mengen von 1 bis 1 y 2 % vorhanden ist. Da aber bei der trocknen Destillation nur etwa 15 bis 25% des Stickstoffes als Ammoniak gewonnen werden, ist dieses in den Gasen, die in den üblichen Gaserzeugern erzeugt werden, nur in so stark verdünntem Zustande vorhanden, daß eine Ausscheidung nicht lohnen würde. Auf der Beobachtung fußend, daß man bei der Vergasung mittels Wasserdampfes auch einen Teil des in dem Koks verbliebenen Stickstoffes noch in Ammoniak überführen kann, arbeitete M o n d sein Vergasungsverfahren aus, bei dem die Zersetzung des Ammoniaks durch Einführung großer-Mengen von Wasserdampf verhindert wird. Indem Mond etwa 2 bis 2 y 2 1 Dampf auf 1 t vergasten Brennstoff mit der Gebläseluft einführte, erreichte er Ammoniakausbeut^n von 60 bis 70%. Wir sehen jedoch aus den Versuchen von B o n e und W h e e l e r , s. Zahlentafel 89, daß die Menge des den Generator unzersetzt verlassenden Wasserdatppfes mit steigendem Wasserdampfzusatze wächst, und daß sich damit der thermische Wirkungsgrad der Vergasung verschlechtert. Die nach dem Mondschen Verfahren erforderliche Wasserdampfmenge übersteigt jedoch noch beträchtlich diejenige der letzten Zahlenreihe der Zahlentafel." M o n d erkannte daher auch, daß eine wirtschaftliche Durchführung der Vergasung nur angängig ist, wenn die von den Rohgasen mitgeführten großen Wärmemengen dem Gaserzeuger nach Möglichkeit wieder zugeführt werden. Die M o n d s c h e n Anlagen für Gewinnung der Nebenerzeugnisse erfordern .daher neben den Gasreinigern noch eine umfangreiche Kühl- und Wärmeaustauschanlage, die wiederum die Anlage- und Betriebskosten sehr erhöht. Abb. 76 zeigt das Schema einer M o n d s c h e n Anlage der älteren Ausführung. An den Gaserzeuger a schließt sich der Winderhitzer oder Oegenstromkühler b und an diesen der Wäscher c an, in dem das Gas durch Schlägerwellen zerstäubtem Wasser ausgesetzt und auf 90 bis 100° abgekühlt wird, wobei es sich noch weiter mit Wasserdampf sättigt. Hierauf wird das Gemisch von Gas und Dampf in einem mit Steinen angefüllten Säureturm d der Einwirkung von schwefelsäurehaltiger Lauge ausgesetzt und hierbei das Ammoniak gebunden. Die im Laugegefäß l sich sammelnde wässerige Lösung wird zum großen Teil durch die Pumpe k wieder nach oben befördert, nachdem ihr frische Schwefelsäure aus dem Behälter m zugeführt worden ist. Ein Teil der Lösung wird, nach den Eindampfpfannen geleitet, in denen das schwefelsaure Ammoniak gewonnen wird. Aus dem Säureturm gelangt das Gas in den Gaskühler e, wo es fein verteiltem Kühlwasser entgegengeführt und der Dampfüberschuß niedergeschlagen wird. Das aus dem Kühler e abströmende Gas bedarf, wenn es zum Betriebe von Maschinen verwendet werden soll, noch einer Behandlung in Teerscheidern, damit auch die in ihm schwebenden Teernebel nieder-geschlagen werden. Um die von dem Rieselwasser im Kühlturm aufgenommene Wärme nutzbar zu machen, wird es in einen dritten Turm / gepumpt, in dem ihm die Vergasungsluft entgegengeführt wird. Diese erwärmt sich hierbei und wird mit Wasserdampf gesättigt.

206

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

Das kalte Wasser wird mittels Pumpe g auf den Kühlturm zurückgepumpt, die mit Wasserdampf gesättigte Gebläseluft strömt, nachdem ihr noch der erforderliche Zusatzdampf beigemischt worden ist, über den Erhitzer b und weiterhin durch einen den Gaserzeugerschacht umgebenden Hohlmantel nach dem Rostraume des Vergasers.

Abb. 7 6 .

Gaserzeugungsanlage nach Mond mit Gewinnung der Nebenerzeugnisse.

T r o t z dieser sinnreichen E i n r i c h t u n g zur Wiedergewinnung der A b w ä r m e b e t r ä g t die Menge des von außen zuzuführenden D a m p f e s noch e t w a 6 0 % der G e s a m t m e n g e des erforderlichen W a s s e r dampfes. Die Gestehungskosten für den Z ü s a t z d a m p f lassen sich durch Anwendung sonstigen zur Verfügung stehenden A b d a m p f e s (wie von D a m p f m a s c h i n e n , A b d a m p f p f a n n e n usw.) verringern. Die Z u s a m m e n s e t z u n g von Mondgas ist im D u r c h s c h n i t t e t w a folgende: 1 6 % C 0 2 , 1 2 % CO, 2 4 bis 2 6 % H 2 , 2 bis 3 , 5 % C H 4 . Die Anlagen zur Herstellung von Mondgas mit Gewinnung der Nebenerzeugnisse sind in E n g l a n d v o r n e h m lich von der P o w e r G a s C o r p o r a t i o n , ferner auch von D u f f sowie von C r o s s l e y ausgeführt worden. A b b . 77 zeigt diesen Gaserzeuger selbst in der Ausführung der zuerst g e n a n n t e n Gesellschaft. Bei den A n lagen von Crossley erscheint die Reinigeranlage in m a n c h e r Hinsicht v e r e i n f a c h t 1 ) . In Deutschland wird die E i n führung der Mondschen Anlagen durch die D e u t s c h e M o n d g a s g e s e l l s c h a f t betrieben, die sich anfangs in erster Linie m i t der Anwendung des Verfahrens auf die V e r gasung v o n T o r f b e f a ß t e , späterhin jedoch a u c h Anlagen zur V e r a r b e i t u n g von B r a u n k o h l e n und von Steinkohlen _in B e t r i e b gesetzt h a t . Die erste für deutsche Steinkohlen g e b a u t e Anlage wurde von E h r h a r d t & S e h m e r nach den E n t w ü r f e n von L y m n in W a l d h o f ausgeführt. Sie weist gegenüber den Mond-Anlagen insbesondere einen wesentlich gedrängteren A u f b a u a u f 2 ) . T r o t z des erheblichen Gewinnes, der aus den Nebenerzeugnissen zu erzielen Abb. 77. ' Mond-Gaserzeuger der Power GasCorporation.

!) Vgl. B r a m e , Fuel (London 1914), S. 260. ) Stahl u. Eisen 1914, S. 579.

2

VII. Vergasung.

207

ist, ist die Wirtschaftlichkeit der Mond-Anlagen von verschiedenen Umständen abhängig. Zunächst fallen hierfür die hohen Anlage- und Unterhaltungskosten schwer ins Gewicht. Sie bedingen zunächst, daß die Gewinnung der Nebenstoffe erst bei verhältnismäßig großen Anlagen lohnend werden k§nn. Auch erhöhen sie die Kosten der Vergasung um so mehr, je größer die Belastungsschwankungen der Anlage sind. Eine ausschlaggebende Rolle spielt weiterhin die Marktlage für die Brennstoffe und die Nebenerzeugnisse. Bei höheren Brennstoffpreisen sinkt die Wirtschaftlichkeit infolge des größeren Brennstoffaufwandes, der f ü r das Ausbringen bestimmter Wärmemengen im Gase gegenüber der einfachen Vergasung oder der direkten Verbrennung erforderlich wird 1 ). Infolge der außerordentlichen Verschiebung der Kohlenpreise seit dem Ausgang des Krieges dürften im Verein mit der Steigerung der Materialpreise und der Arbeiterlöhne die Verhältnisse für die Vergasung, mit Nebenerzeugnisgewinnung, soweit wenigstens die Verarbeitung der teureren Brennstoffe in Frage kommt, ungünstig beeinflußt werden. Man wird voraussichtlich bestrebt sein, die Vergasung auf die minderwertigen Brennstoffe zu beschränken und sie in der Nähe der Gewinnungsstätten vorzunehmen. Für die Vergasung nach dem Mondschen Verfahren eignen sich die verschiedenartigsten Brennstoffe, sofern sie einen die Gewinnung von Nebenerzeugnissen verlohnenden Gehalt an Stickstoff aufweisen. So hat man in England jetzt auch den schlecht verkäuflichen Kleinkoks der Gasanstalten zur Vergasung herangezogen und hiebei noch etwa 27 kg Ammoniumsulfat aus 1 t Brennstoff gewonnen. Für Deutschland verspricht nach den bereits gewonnenen Erfahrungen namentlich die Vergasung von Rohbraunkohlen und Torf erfolgreich zu werden, da der hohe Stickstoffgehalt vieler Torfvorkommen eine günstige Ammoniakausbeute erwarten läßt. Die Deutsche Mondgasgesellschaft führt daher die Vergasung des Torfes nach einer von F r a n k & C a r o ausgebildeten Arbeitsweise zwecks Ersparnis an Trocknungskosten mit'einem Wassergehalt von etwa 55% durch. Das Luft- u n d Dampfgemisch muß deshalb besonders stark überhitzt werden (auf mindestens 350°). Durch die Einführung großer Wärmemengen in den Gaserzeuger soll nicht nur die Verdampfung des im Torf enthaltenen Wassers ermöglicht, sondern es soll zugleich die Ammoniakbildung günstig beeinflußt werden.. N a c h T r e n k l e r 2 ) wurden in Anlagen der Deutschen Mondgasgesellschaft beim Betriebe mit verschiedenen Brennstoffen die in Zahlentafel 101 enthaltenen Ergebnisse erzielt. Der thermische Wirkungsgrad der Vergasung stellt sich jedoch niedriger, wenn man auch die mit dem Wasserdampf in, den Gaserzeuger eingeführte Wärmemenge berücksichtigt; er beträgt bei Berücksichtigung dieses Aufwandes nicht mehr als 50 bis 55%. Der große Dampfverbrauch und die Kosten der Wärnierückgewinnung beim Mond-Verfahren' haben mehrfach zu Versuchen Anlaß gegeben, die Gewinnung der Nebenstoffe im Gasgenerator mit einfacheren Einrichtungen und unter geringerem Dampfverbrauch durchzuführen. So wurde vor einigen Jahren ein von M o o r e entworfener Gaserzeuger in England ausgeprobt, der einem oberhalb' der Vergasungszone liegenden Schachtkühlmantel besaß und mit mäßigem Dampfzusatz zur Vergasungsluft betrieben wurde, so daß in der Vergasungszone eine 1000° nicht übersteigende Temperatur aufrechterhalten wurde. Die hier gebildeten Gase wurden beim Eintritt in die darüberliegenden von außen stark gekühlten Schichten rasch abgekühlt, um auf diese Weise eine Zersetzung des in der Vergasungszone gebildeten Ammoniaks zu vermeiden. Trotz der anfänglich günstigen Berichte 3 )' hat man später von diesem Generator nichts mehr gehört, so daß es zweifelhaft ist, ob auch im Dauerbetrieb befriedigende Ergebnisse erzielt worden sind. Nach dem Verfahren von Dr.-Ing. S a c h s (D.R.P. 274011) soll die Zersetzung des Ammoniaks dadurch vermieden werden, daß die Gase aus dem Innern der Brennstoffschicht nahe an der Erzeugungstelle abgeleitet werden, und zwar durch Rohre, die innen durch umlaufendes Wasser stark gekühlt werden. Trotz der bei kleineren Versuchsanlagen erzielten günstigen Ergebnisse hat auch dieses Verfahren noch zu keiner praktischen Anwendung im großen geführt. Endlich ist noch das sog. Z o n e n v e r f a h r e n zu erwähnen, das einige Jahre 4 ) vor dem Kriege vereinzelt ausgeführt wurde. Es bestand darin, daß die Destillationsgase getrennt von der Hauptmengeder Generatorgase abgeführt und nur aus den ersteren die Nebenstoffe gewonnen wurden. Die Arbeitsweise ähnelt sonach.derjenigen der für die Gewinnung von Urteer aus Steinkohlen eingerichteten Generatoren mit getrennter Absaugung der Schwelgase, die bei geeigneter Ausgestaltung des E n t gasungsraumes auch für die Ammoniakgewinnung in Betracht kommen (vgl. S. 211). Soweit das A m ! ) V g l . K l i n g e n b e r g , Z. d. V. d. I. 1918, S. l f f . 2 ) Z. V. d. I. 1918, S. 78. 3 ) „Engineer" vom 13. Mai 1914. 4 ) Vgl. R. S c h u l z , Stahl u. Eisen 1913, S. 1223.

208

Zweites Kapitel. Umwandlungs- und Veredelungsverfahren. Z a h l e n t a f e l 101.

Brennstoff

Torf

Analyse des rohen Brennstoffes: H20 % Asche ii flüchtige Bestandteile . . . ii Reinkoks » Stickstoff Heizwert des rohen Brennstoffes WE/kg Analyse der Reinkohle: C Vo H )) N >> S j] 0 >1 Stickstoffgehalt der Trockenkohle U mittlere Oasanalyse: CO, yt Cn Hm n 02 CO CH 4 j> H2 ü N2 >> brennbare Bestandteile. . . unterer Heizwert des Gases WE/cbm Kohlenstoffgehalt des Oases g/cbm „ g/lOOOWE Kohlenstoff auf 1 kg Rohkohle . g Kohlenstoffverlust auf 1 kg Rohkohle in Asche g Staub Teer »

\\

zusammen

g

vergaster Kohlenstoff auf 1 kg Rohkohle g berechnete Gasausbeute auf 1 t Rohkohle cbm berechnete Gasausbeute auf 1 t Trockenkohle gemessene Gasmenge auf 11 Rohkohle Temperatur an der Meßstelle . . °C gemessene Gasausbeute auf 1 t Trockenkohle 2 cbm wärmetechnischer Nutzeffekt des Generators 3 % berechnete Luftmenge auf 1 t Rohkohle cbm berechnete Dampfmenge auf 1 t Rohkohle kg Ausbeute an wasserfreiem Teer auf 1 t Trockenkohle . . . >) Ausbeute an Ammonsulfat auf 11 Rohkohle Ausbeute an Ammonsulfat auf 1 kg Kohlenstickstoff . . . >9 1

wurde schätzungsweise eingesetzt.

1

Braunkohle

Westfäl. anthrazitiSteinkohle

Oberschlesische Steinkohle

AbfallSteinkohle

jüngere Steinkohle

11,10 21,53

10,85 18,95

48,5 1,21 33,14 17,15 0,80

33,28 19,70 26,26 20,76 0,58

3,00 9,32 1,48

6,86 12,38 28,27 52,40 1,26

2790

2720

7710

60,50 7,48 1,59 0,06 30,01 1,55

65,53 5,56 1,23 4,75 22,93 0,87

18,40 0,25 0,10 11,40 3,30 23,30 43,05 38,15 1265 178,7 141,3 304,26

}20,0 1

backende Steinkohle

11,70 13,20

—

.—

—

—

0,94

1,61

1,04

6345

5900

5210

5415

90,04 4,43 1,69 2,13 1,71 1,53

81,72 5,43 1,56 2,02 9,27 1,35

80,46 5,33 1,26 2,51 10,44 0,98

76,88 5,69 2,39 2,92 12,12 1,80

76,21 5.58 1,39 2,96 13,86 1,18

17,22 0,12 0,50 12,11 4,42 26,53 39,10 43,18 1445 182,6 126,4 308,12

15,50 0,15 0,00 12,60 2,90 26,00 42,85 41,65 1320 167,0 126,1 789,47

16,00 0,20 0,10 11,80 3,30 24,50 44,10 39,80 1300 167,8 129,0 659,97

16,02 0,20 11,62 3,78 24,35 44,03 39,95 1333 169,5 127,1 598,38

18,10 0,66 0,32 9,90 4,07 25,50 41,45 40,13 1404 175,4 124,9 539,7

17,32 0,62 0,41 10,20 3,27 22,70 46,48 36,79 1265 168,4 133,1 572,3

12,6 } 53,94

nicht bestimmt, da sehr gering

19,18 38,19 33,53

19,56 16,97 35,10

15,23 38,45 54,98

10,25 20,65 42,08

53,14

66,54

65,0 1

90,90

71,63

108,66

72,98

251,12

241,58

724,47

569,07

526,75

431,04

499,32

1405

1323

4340

3390

3110

' 2460

2965

2730

1985

4470

3640

3240

2750

3355

1690 29

1720 47

4960 29

3990 41

3150 37

3340 20

2880

1970

4450

Meßapparate versagt

3340

2670

3465

33,14

65,5

69,9

— —

74,1

69,4

71,2

65,2

— —

70,3

928

655

2250

2070

1790

1450

1700

830

585

2400

2020

1675

1420

1870

85,8

94,8

—

51,5

50,1

77,1

52,5

24,0

19,7

45,2

40,1

28,7

51,2

31,4

3,006

3,397

für 0° und 7 6 0 m m Q . - S . .

3,067 3

3,183

3,053

3,180

3,010

für d a s Mittel a u s B e r e c h n u n g u n d M e s s u n g .

VII.

209

Vergasung.

moniak n u r aus dem Schwelgasstrome gewonnen wird, gibt man einen großen Teil des im Koks e n t haltenen Stickstoffs der Kohle preis, so d a ß also bei diesen Verfahren die Ausbeute an A m m o n i a k entsprechend geringer ausfällt.

n) Gaserzeuger mit Teergewinnung. Die Möglichkeit einer Gewinnung von Teer bei der Vergasung war bereits in den Anfängen e r k a n n t . Schon bei dem mit Kühlrohr a u s g e s t a t t e t e n ältesten Siemens-Gaserzeuger wurden Teerund Wasserabscheidungen festgestellt. Aber bei der damaligen Verwendung des Gases legte man keinen sonderlichen W e r t auf eine Teerabscheidung. Die ersten Anlagen zur Reinigung des Gases von Teer und kondensierbaren Kohlenwasserstoffen s t a m m e n von B e n s o n (1868) und S u t h e r l a n d (1874) sowie von T h w a i t e . Man h a t t e dabei lediglich die Absicht, die Ablagerung von Teer in den Kanälen und Leitungen zu verhindern. Den so gewonnenen Teer h a t man bereits vereinzelt u n t e r s u c h t 1 ) , b e t r a c h t e t e ihn aber doch n u r als lästigen Abfallstoff. Die E n t f e r n u n g des Teeres aus dem Gase gewann erhöhte B e d e u t u n g im Laufe der Zeit durch die E i n f ü h r u n g der Sauggaserzeugung. Obwohl m a n nach den ursprünglichen Vorschlägen von D o w s o n und T a n g y e nur Koks und A n t h r a z i t verwendete, so war doch eine Reinigung notwendig (vgl. S. 187). Es lag daher der Gedanke nahe, auch teerabgebende, bituminöse Brennstoffe zu verwenden und die Reinigungen entsprechend a u s z u b a u e n ; diese Versuche h a t t e n aber n u r geringen Erfolg. Im Gegenteil e r k a n n t e m a n bald, d a ß es zweckmäßiger sei, den Teer in p e r m a n e n t e Gase zu zerlegen, indem man ihn nochmals durch eine glühende Brennstoffschicht f ü h r t e . Aus diesem Grundgedanken entwickelte sich d a n n die in Abb. 67 wiedergegebene B a u a r t von S a u g g a s e r z e u g e r n f ü r b i t u m i n ö s e Brennstoffe, welche dadurch gekennzeichnet ist, d a ß durch einen mittleren Gasabzug teerfreies Gas u n d durch einen oberen Gasabzug teerhaltiges Schwelgas a b g e f ü h r t wird, welch letzteres mittels eines Strahlgebläses zusammen mit Dampf wieder u n t e r den Rost eingeblasen wird. Diese B a u a r t wurde besonders f ü r Steinkohlen verwendet, während man f ü r B r a u n k o h l e n b r i k e t t e die sog. Doppelfeuergeneratoren (s. S. 190) vorzog. In der ursprünglichen Weise der Teerabscheidung bildete eine weitere Entwicklung das Mondgasverfahren (s. S. 205). Da das Gas bei der beabsichtigten Gewinnung der Nebenstoffe einen sehr hohen Wassergehalt besitzt und die E n t f e r n u n g des A m m o n i a k s eine W a s c h u n g des Gases erfordert, so bildete in diesem Falle die Gewinnung des Teeres eine selbstverständliche Teilaufgabe. Es geschah dies derart, d a ß man in Waschern mit drehenden Flügeln den heißen Gasen vor E i n t r i t t in die Ammoniakwäscher die H a u p t m e n g e des Teeres entzog und im übrigen den gesamten Vorgang dem Kokereibetrieb a n p a ß t e . Für unsere spätere Betrachtungen ist noch eine d r i t t e Gruppe von Gaserzeugern erwähnenswert. Die Z u s a m m e n h ä n g e zwischen Backfähigkeit und Teerabgabe waren schon lange b e k a n n t . Man h a t t e d a h e r schon frühzeitig dahin gestrebt, die eine gleichmäßige Vergasung hinderliche Bildung von Koksbrücken und Hohlräumen im B r e n n s t o f f b e t t zu vermeiden, indem man den Brennstoff nicht u n m i t t e l b a r in den Vergasungsschacht gelangen ließ, sondern durch eingehängte Retorten f ü h r t e . In diesen sollte er entgast und auf diese Weise seine Backfähigkeit zerstört werden. E r w ä h n t mögen hier sein die Ausführungen von M ö l l e r (1878) und K r u p p (1880), der bereits an Stelle der einfachen ringförmige Entgasungsretorten vorschlug 2 ). Die Destillationsgase wurden entweder u n t e n durch die Retorte oder durch Öffnungen in dieser d e m anderen Gasstrom beigemengt. Wir finden hierin also bereits die baulichen Eigenheiten des Zonengaserzeugers, aber ohne den kennzeichnenden G r u n d g e d a n k e n . Diese Retorten entsprachen bei s t ä r k e r backenden Kohlen durchaus nicht, weil die Kohle in ihnen hängen blieb und viel Stocharbeit erforderte, mehr als beim gewöhnlichen Gaserzeuger. Deshalb kam L ü r m a n n (1883) auf den Gedanken 3 ), die V o r b e h a n d l u n g der Kohle in einer liegenden K a m m e r d u r c h z u f ü h r e n , durch die das Gas d u r c h s t r ö m t e und so die notwendige W ä r m e abgab, während die Kohle genügend R a u m zum Auftreiben h a t t e und auch f ü r leichte Zugänglichkeit gesorgt war. Diese B a u a r t h a t t e wesentliche Vorteile u n d wurde auch in jahrlangem Betrieb b e n u t z t ; allgemeine E i n f ü h r u n g h a t sie jedoch nicht g e f u n d e n . Durch die Erfolge des Mondschen Verfahrens einerseits u n d die Entwicklung der Sauggaserzeugung anderseits angeregt, w a n d t e man sich Ende der 90er J a h r e wieder dem Zonengaserzeuger zu. Der erste Vorschlag f ü r ein solches Verfahren r ü h r t nach Gwosdz von F. C. G l a s e r (1884) her und z. B. Teer von Sutherland-Oeneratoren durch W a t s o n S m i t h . J. Chem. Ind. 1884. ) Vgl. G w o s d z , Beitrag zur Entwicklungsgeschichte der Teergewinnung im Generatorbetrieb", Glückauf 1919, S. 154 ff. 3 ) Vgl. T r e n k l e r , Betrachtungen über Generatorbetrieb. F. II, S. 7. 2

d e G r a h l , W i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g der B r e n n s t o f f e .

14

210

Zweites Kapitel.

Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

b e t r i f f t eine Destillation von Torf. Wesentlich klarer erscheint der Grundgedanke aber in d e m D . R . P . 36431 (1885) der E u r o p ä i s c h e n W a s s e r g a s g e s e l l s c h a f t in D o r t m u n d ; denn n a t u r g e m ä ß fand der Zonengenerator sein Anwendungsgebiet grade vorzugsweise in Verbindung mit der Wassergasherstellung, um bei diesem Verfahren von der B e n u t z u n g von Koks u n a b h ä n g i g zu werden u n d billige bituminöse Steinkohle verwenden zu k ö n n e n . Eine der beachtenswertesten K o n s t r u k t i o n e n in dieser Gruppe ist diejenige von T h o m s o n 1 ) , der drei Zonen u n t e r s c h e i d e t ; die beiden oberen b e sitzen einen gemeinsamen, mittleren Gasabzug, während die Gase der unteren Zone die R e t o r t e u m s p ü l e n und durch ihre W ä r m e a b g a b e die Destillation der Kohle in dieser d u r c h f ü h r e n sollen. Es ist nich t bekannt, ob diese B a u a r t in der Praxis A n w e n d u n g gefunden h a t ; beinahe ist das Gegenteil a n z u n e h m e n , in gleicher Weise wie von der großen Zahl ähnlicher Vorschläge. Dies ist deshalb w a h r scheinlich, weil es im R a h m e n brauchbarer und leistungsfähiger Ausführungen unmöglich ist, die notwendige W ä r m e zu ü b e r t r a g e n ; nur bei der Wassergasherstellung, wo die heißen W a r m b l a s g a s e zur V e r f ü g u n g stehen, erscheint hierfür eine Möglichkeit. Hier h a t sich nach vielen Versuchen u n d Mühen der in diesem Sinne arbeitende Doppelgaserzeuger von S t r ä c h e Eingang v e r s c h a f f t (vgl. S. 218, Abb. 81). Vgl. hierzu auch das D . R . P . 115070 (1899) von B e s e m f e l d e r , der in seinen d a maligen Aufsätzen 2 ) als einer der Ersten darauf hinwies, d a ß man bei dieser Vergasung bei niedriger T e m p e r a t u r einen hellen, hochwertigen Teer erzeugen könne. Der Grundgedanke des Zonengaserzeugers wurde j a h r z e h n t e l a n g mit zäher Ausdauer v e r f o l g t , ohne d a ß er zu brauchbaren Ergebnissen f ü h r t e ; besonders f ü r die Nebenstoffgewinnung galt e r als das anzustrebende Ziel, indem man hoffte, d a d u r c h die zu reinigenden Gasmengen zu b e s c h r ä n k e n und wärmetechnische Vorteile zu erreichen. In dieser Beziehung sind die P a t e n t e von L y m n (1904 E. P. 9668) und N a e f (1900 E. P. 2888) b e a c h t e n s w e r t . Im Z u s a m m e n h a n g mit den Forschungen über die Destillationsvorgänge (s. S. 105) gewann mehr und mehr die Absicht R a u m , einen ölreichen Teer zu erzielen (vgl. A. P. 1 114979, G a r l a n d 1914 und E. P. 4572 L e w e s 1913); bei letzterer A u s f ü h r u n g ist die Verbindung einer Verschwelung mit nachgeschalteter Vergasung eines Teiles des R ü c k standes besonders augenfällig, ebenso wie bei der A u s f ü h r u n g von J a b s ( D . R . P . 206576, 1907 1 ). Bei den beiden letztgenannten B a u a r t e n sehen wir auch bereits die Oberflächenbeheizung ( R e t o r t e ) aufgegeben und durch eine Innenheizung mittels des heißen Gases ersetzt. Die Aufgabe einer planmäßigen Gewinnung hochwertigen Teeres erlangte überraschend große B e d e u t u n g während des Krieges. Nachdem H e c k e l (Thyssen & Co.) bereits 1914 die E i g n u n g des bei niedriger T e m p e r a t u r gewonnenen Mondgasteeres zur Herstellung von Schmierölen e r k a n n t und praktisch d u r c h g e f ü h r t h a t t e , wurde u n a b h ä n g i g davon 1916 auf Grund der im Kaiser-Wilhelm Institut f ü r Kohlenforschung, Mühlheim, gemachten Versuche von Prof. Fr. F i s c h e r die G e w i n n u n g von T i e f t e m p e r a t u r - (Ur-) Teer bei der Vergasung im größeren M a ß s t a b in die Wege geleitet. N a c h den Ergebnissen der Forschung kam es n u r darauf an, die Destillation so zu f ü h r e n , d a ß sie ohne (auch n u r stellenweise) Überschreitung einer T e m p e r a t u r von 500° beendigt wird, die gebildeten Gase schnell a b g e f ü h r t werden und vor nachträglichen Zersetzungen verschont bleiben. Nach älteren Erfahrungen d a u e r t die Schwelung u n t e r den Verhältnissen, wie sie im Gaserzeuger d u r c h g e f ü h r t werden kann, 5 bis 6 Std., und es war n a t u r g e m ä ß nicht leicht, an die S c h a f f u n g e n t sprechender Schwelräume im Gaserzeuger h e r a n z u t r e t e n . Zudem k a m noch die Frage der W ä r m e ü b e r t r a g u n g . Ausgehend von der B a u a r t der Gaswerksretorten hielt man die Außenheizung f ü r besonders zweckmäßig; man m u ß t e sich jedoch bald überzeugen, d a ß es unmöglich war, die n o t w e n digen Übertragungsflächen zu erreichen. Es blieb daher nur die Innenheizung, indem man den Gaserzeuger nach Art der Zonengaserzeuger ausbildete,- lediglich mit dem Unterschied, d a ß n i c h t das ganze Heizgas der unteren Schichten g e t r e n n t a b g e f ü h r t wurde, sondern ein Teil des Gases zwecks W ä r m e ü b e r t r a g u n g die Schwelglocke (der falsche Ausdruck Retorte ist möglichst zu vermeiden, da der Einfluß der Außenheizung verschwindend ist) d u r c h s t r ö m t e und zugleich mit dem Schwelgas a b g e f ü h r t wurde. Es war n u n möglich, entweder durch einen A u f b a u genügend große (für 5 bis 6 Std. berechnete) Schwelräume zu schaffen, oder E i n b a u t e n zu verwenden und durch geeignete Maßn a h m e n die Schwelzeit zu verkürzen 3 ). Es gelang dies dadurch, d a ß man die Brennstoffteilchen in der Glocke in ständiger Bewegung hielt, so d a ß die Bildung überhitzter oder zu kalter Stellen vermieden wird, und außerdem die Schwelgase möglichst schnell und ohne W i d e r s t a n d e n t f e r n t e . Die J

) Vgl. G w o s d z , B e i t r . z. Entwicklungsgesch.d.Teergewinnungi. Gasgenerator. „Glückauf" 1919, Nr.39/40. ) Journ. f. Gas bei. 1901, S. 664. 3 ) Vgl. hinsichtlich der E n t w i c k l u n g und Konstruktion verschiedener hierher gehöriger Gaserzeuger den Vortrag von Dr. F r i t z F r a n k am 29. 10. 1919 in der Brennkraft-technischen Gesellschaft, der wohl demnächst im Druck erscheinen wird. 2

VIL Vergasung.

211

Einbauten bieten gegenüber den Aufbauten bei entsprechend geringen Abmessungen eine bessere ZUgänglichkeit des Gaserzeugers und eine wesentlich leichtere Regelbarkeit. Bei Einbauten ist es auch möglich, die Beschickung im unteren Teil des Gaserzeugers völlig unabhängig von dem Schwelvorgang zu beeinflussen, d. h. den Gaserzeugergang zu regeln, so daß auch der Schwelvorgang wieder soweit als irgend möglich unabhängig und in geregelter Weise durchgeführt werden kann. Solche Einbauten kommen jedoch nur bei Steinkohle in Frage. Durch eine einfache Gleichung läßt sich die Gasmenge berechnen, die zur Wärmeübertragung notwendig ist. Aus dieser Rechnung ergibt sich aber mit voller Deutlichkeit, daß Einbauten oder Aufbauten bei den meisten Braunkohlen und ebenso bei Torf nicht notwendig sind. Bei Braunkohlenbriketten wird man sie in vielen Fällen mit Vorteil anwenden können, weil dann die zu reinigende Schwelgasmenge gegenüber der Gesamtgasmenge kleiner ausfällt. Vom Standpunkt der Teergewinnung allein wären Einbauten gleichfalls nicht erforderlich, denn es ist hierbei möglich, Gastemperaturen

Abb. 78. Gaserzeuger der A.-G. für Brennstoffvergasung mit Linckscher Glocke.

Abb. 79. Gaserzeuger der Deutschen Mondgas- und Nebenprodukten-Gesellschaft mit Schwelglocke.

von durchschnittlich 200 bis 250° zu halten; der dabei erzielte Teer ist nach mehreren Untersuchungen als gleichwertig mit solchem von Gaserzeugern mit Einbauten anzusprechen. Wenn man daher von den ursprünglichen fehlerhaften Ausführungen mit reinen Retorten (Gen.A. -G. 1 ) und ähnlichen absieht, so kann man die beiden angedeuteten Bauarten bei den in der Praxis erprobten Ausführungen deutlich unterscheiden. In die erste Gruppe gehört der Zonengaserzeuger von P i n t s c h , der aus dem Sauggaserzeuger (Abb. 67) heraus entwickelt wurde; der Unterteil ist mit Drehrost ausgerüstet, der obere Gasabzug f ü h r t das Gas zur Teergewinnungsanlage. Eine ähnliche Ausbildung zeigt der Gaserzeuger der Gesellschaft für „ K o h l e u n d E r z " 2 ) . Eine wesentlich umfangreichere Anwendung fanden die Gaserzeuger der zweiten Gruppe. Anfänglich hatte man der Bewegung der Brennstoffe in der Glocke nicht genügend Wert beigemessen; .aber durch die eingehende und hingebungsvolle Arbeit der wissenschaftlichen Abteilung der KriegsSchmieröl-Gesellschaft gelang es nach umfangreichen Versuchen, alle Schwierigkeiten zu überwinden und brauchbare Konstruktionen zu schaffen 3 ). Von diesen sei besonders die Lincksche Bauart der A.-G. für Brennstoffvergasung (Abb. 78) und die Bauart der Deutschen Mondgas-.und Nebenprodukten-Ges. m. b. H. (Abb. 79) erwähnt. Erstere besitzt eine vollständig abgeschlossene und vom x

) Vgl. B e y s c h l a g , Journ. f. Berg-, Hütten- und Salinenwesen 1919, S. 215, 217. ) Vgl. O w o s d z , Dinglers P. J., Jahrg. 1919, S. 267. 3 ) Vgl. den Vortrag von Dr. F r. F r a n k in der Sitzung d. Brennkrafttechnisch. Gesellschaft am 29.10.1919. 14* a

212

¡Zweites Kapitel. UmwandlungSr und Veredelungsverfahren.

Generatorschacht unabhängige Glocke, die im unteren Teil kammerartig geteilt ist und zwei drehbare Platten hat, so daß abwechselnd stets eine solche Kammer nach unten entleert wird, während das Gas durch die anderen eintritt und durch die ganze Glocke nach oben strömt. Durch die drehbaren Platten werden sich etwa bildende Kokskuchen zermalmt. Die zweite Bauart besitzt ein Rührwerk in der Glocke und einen Verteiler (nach einem Vorschlag von Dr. T e b r i c h der Kriegs-Schmieröl-Gesellschaft), um eine gleichmäßige Ausbreitung des abgeschwelten Brennstoffes über den ganzen Schachtquerschnitt zu gewährleisten. Außer diesen beiden Bauarten sind jedoch von zahlreichen anderen Seiten noch Vorschläge gemacht worden. Da hierfür aber noch keine Versuchsergebnisse vorliegen und das ganze Gebiet noch im Werden ist, soll von deren Aufnahme Abstand genommen werden. Über die mit den beiden letztgenannten Bauarten erzielten Teersorten, s. S. 242 ff. Wichtig ist nun noch die Frage nach dem Verhalten der Kohle. Durch die Bewegung des Brennstoffes in der Glocke wird eine Bildung von hinderlichen Kuchen und ein Anhängen vermieden, so lange die Kohle nicht stark backend ist oder eine besondere Erweichung durchmacht, wie dies bei manchen Flammkohlen der Fall ist. Man könnte naturgemäß versuchen, diesen Erscheinungen durch Änderung der Bauart beizukommen. Für diesen Fall erscheint es jedoch richtiger, auf eine getrennte Abschwelung zurückzugreifen. Selbst wenn man dabei einen gewissen Brennstoffmehrverbrauch in Kauf nehmen müßte, sc wird dies leicht dadurch aufgehoben, daß man sicher an Gewinnungslöhnen sparen kann, denn Halbkoks ist nach allen Erfahrungen für den Gaserzeuger ein vorzüglicher Brennstoff. Könnte man die Drehtrommel mit dem Gaserzeuger verbinden (ähnliche ältere Vorschläge sind ja bekannt), so wäre die Einheitlichkeit des gesamten Vorganges gewahrt, und dieser Weg ließe sich auch bei kleineren Anlagen anwenden. Bei größeren Anlagen wird man aber einer getrennten Schwelanlage den Vorzug geben und den aus dieser erhaltenen Halbkoks den Gaserzeugern zuführen (Verfahren von T h y s s e n & Co. mit Drehtrommelöfen).

o) Wassergas-Gaserzeuger. Die Zersetzung von Wasserdampf durch glühende Kohlen wurde schon seit dem Anfang des vorigen Jahrnunderts zur Herstellung eines brennbaren Gases, und zwar zunächst in der Weise benutzt, daß man Wasserdampf durch einige mit Kohlen beschickte eiserne Retorten leitete, die von außen beheizt wurden. Diese Arbeitsweise erwies sich jedoch als wenig wirtschaftlich, weil nur ein geringer Bruchteil der zur Beheizung aufgewendeten Wärmemenge durch die Retortenwände auf die Kohlen übertragen werden kann. Eine größere Bedeutung hat die Wassergaserzeugung erst erlangt, seitdem man die Erhitzung der Kohlen durch eine Verbrennung innerhalb des Brennstoffbettes selbst vornahm. Zur technischen Wassergaserzeugung dienen seither Schachtöfen, in denen gewöhnlich Koks von größerer Schichthöhe mittels eines Luftstromes auf eine hohe Temperatur erhitzt und hierauf nach Abstellen des Gebläses unter Hindurchführung von Wasserdampf vergast wird. Da die Temperatur des Brennstoffbettes infolge der Wärmebindung bei der Zersetzung des Wasserdampfes mehr und mehr sinkt, muß die Einführung des Wasserdampfes nach einiger Zeit unterbrochen und der Brennstoff von neuem heißgeblasen werden. Der Betrieb ist demnach aussetzend; Heißblaseund Gasungszeiten lösen einander a b . Die gasförmigen Erzeugnisse des Heißblasens bestehen aus den Sauerstoffverbindungen des Kohlenstoffes und aus Stickstoff. Beim Warmblasen wurde früher allgemein ein an Kohlenoxyd reiches Gas gewonnen, das ähnlich wie das mit Luft hergestellte Generatorgas zusammengesetzt war. Die Verhältnisse beim Warmblasen und Gasen waren etwa so, daß zur Gewinnung von 1 cbm Wassergas aus 0,25 kg Kohlenstoff die Verbrennung von 0,75 kg Kohlenstoff, die 4 cbm Generatorgas ergaben, erforderlich war. Nach S t r a c h e 1 ) war die Wärmeverteilung bei der Vergasung von 1 kg Kohlenstoff von 8080 W E folgende: 2508 WE = 3 1 , 0 % Verbrennungswärme von 1 cbm Wassergas 306 „ = 3,8 „ von 1 cbm Wassergas mitgeführt 3680 „ = 45,6 „ Verbrennungswärme von 4 cbm Generatorgas 1224 „ = 15,1 „ von 4 cbm Generatorgas mitgeführt vom unzersetzt durchstreichenden Dampf mitgeführt und 362 „ = 4,5 „ Strahlungsverluste der Apparate zusammen: 1

8080 W E =

) S t r a c h e , „Das Wassergas, seine Herstellung und Verwendbarkeit", 1896.

100%.

VII. Vergasung.

213

Die Ausbeute an Wassergas war demnach bei diesem Verfahren verhältnismäßig niedrig. Entsprechend der geringeren Wärmeentwicklung bei der Verbrennung des Kohlenstoffes zu Kohlenoxyd war auch die Zeit beim Warmblasen fast doppelt so lang wie beim Gasen. Die Ausnutzung der Gaserzeugeranlage war deshalb auch in Hinsicht auf die Wassergasgewinnung niedrig. Diese ungünstigen Verhältnisse wurden besonders dort fühlbar, wo die großen Mengen von Generatorgas nicht voll ausgenutzt werden konnten, so daß es häufig in den Schornstein geblasen wurde. Ein Umschwung t r a t hier erst nach der Einführung des Verfahrens von D e l l w i k ein. Schon vorher hatte man in Amerika, wo das mit Ölgas angereicherte Wassergas eine weitgehende Anwendung gefunden hat, erkannt, daß sich die Ausbeute an Wassergas steigern ließ, wenn man beim Heißblasen stärker blies, weil alsdann ein größerer Anteil des Kohlenstoffes s t a t t zu Kohlenoxyd zu Kohlensäure verbrannte, und man so im Gaserzeuger selber während des Heißblasens aus der gleichen Menge Kohlenstoff mehr Wärme entwickelte. Das Verdienst Dellwiks besteht nun darin, daß er diesen Gedanken zielbewußt ausgebaut und den Beweis erbracht hat, daß man durch scharfes Blasen selbst bis zur Erreichung hoher Temperaturen ein überwiegend aus Kohlensäure bestehendes Gas erhalten kann. Hatte man es in Amerika bereits bis zu einer Wassergasausbeute von etwa 1,5 cbm aus 1 kg Koks gebracht, so wurden nach dem Dellwikschen Verfahren 1,8 bis 2,3 cbm gewonnen. Das nach der Reaktion C - | - H 2 0 = C O + H 2 erzeugte „ideale" Wassergas würde aus 50 Vol.-% Kohlenoxyd und 50 Vol.% Wasserstoff bestehen. In der Praxis enthält es jedoch noch stets gewisse Mengen Wasserdampf, Kohlensäure und Stickstoff. Der letztere r ü h r t vornehmlich aus dem von den Blasezeiten in dem Gaserzeuger zurückgebliebenen Stickstoff der Luft her. Der Kohlensäuregehalt hängt insbesondere von der Dampfgeschwindigkeit und Schichthöhe, fernerhin aber auch von der Dauer der Gasungszeit ab, da mit der Länge der letzteren die Temperatur der heißen Zone sinkt und hiermit der Eintritt der Reaktion C - f - 2 H 2 0 = C 0 2 + 2 H 2 in den Vordergrund t r i t t . Die Zusammensetzung des Wassergases bewegt sich im allgemeinen in folgenden Grenzen: 0/

0/

/o /o H 2 = 44 bis 51 CO = 39 „ 44 CO/s /Pf7 /ff/S ms 1,57 kg v e r b r a n n t werden müssen (vgl. Abb. 93. Z u n e h m e n d e r Kohlenverbrauch durch Verschlechterung der Kohle, Unlust der Arbeiter usw. Abb. 93), so kommen auf 1 t geb. Stickstoff etwa 2 3 , 5 1 Staubkohle oder, auf gute Kohle von 7000 W E mit höherem Wirkungsgrad umgerechnet, mindestens 19,5 t. Zu diesen Kohlenmengen müssen wir nach Mitteilungen von Dr. B e s e m f e l d e r 2 ) f ü r den chemischen Prozeß, f ü r Elektroden, den g e b r a n n t e n Kalk usw. noch 4,42 t hinzurechnen, so d a ß uns das Frank-Carosche Verfahren rd. 24 t Kohlen f ü r 1 t geb. Stickstoffs kostet. Diese Ziffer f i n d e t sich durch Dr.-Ing. D o l c h 3 ) , H a l l i n g e r , sowie durch die eigenen Angaben von Prof. C a r o bestätigt 4 ). Aus dem S t r o m v e r b r a u c h der Reichsstickstoffwerke läßt sich der Schluß folgern, d a ß ein Ersatz des Kalkstickstoffverfahrens durch die Habersche Ammoniaksynthese schon eine gute Ersparnis von rund 200000 t Steinkohlen f ü r dieses Werk ergeben würde. Für den Fall, daß das Piesteritzer W e r k die dreifache Leistung als Chorzow haben sollte, würden die Ersparnisse schon auf 6 0 0 0 0 0 1 hinauslaufen. Freilich darf j e t z t bei den Friedensbetrachtungen nicht vergessen werden, d a ß alle Stickstoffverfahren uns im Kriege einen großen Dienst geleistet haben, der gar nicht hoch genug eingeschätzt werden kann. Gerade das Frank-Carosche Verfahren h a t den nicht zu unterschätzenden Vorteil mit sich

/

£

x

) ) 3 ) 4 ) 2

C h e m i e d e r B r e n n s t o f f e . V e r l a g v o n O t t o S p a m e r . L e i p z i g 1 9 1 9 , S. 39. D i e r a t i o n e l l e A u s n u t z u n g der K o h l e . C h e m i k e r - Z e i t u n g 1 9 1 9 , N r . 99. M o n t a n i s t i s c h e R u n d s c h a u , 16. F e b r u a r 1 9 1 9 , N r . 4. C h e m i k e r - Z e i t u n g 1 9 1 9 , S. 2 8 1 .

X.

261

Die Wirtschaftlichkeit der Gewinnung der Nebenerzeugnisse.

g e b r a c h t , d a ß es o h n e g r o ß e I n s t a l l a t i o n e n u n d K o s t e n s o f o r t v e r w i r k l i c h t w e r d e n k o n n t e . W ä h r e n d das H a b e r s c h e V e r f a h r e n m i t g r o ß e n S c h w i e r i g k e i t e n zu k ä m p f e n h a t t e u n d w e s e n t l i c h h ö h e r e " U m l a g e k o s t e n v e r u r s a c h t . A u c h wird der B e t r i e b der A m m o n i a k - S y n t h e s e s t e t s an die S c h u l u n g der A r b e i t s k r ä f t e s e h r h o h e A n f o r d e r u n g e n s t e l l e n , w a s e i n e r u m f a s s e n d e n A n w e n d u n g , b e s o n d e r s in a n d e r e n L ä n d e r n , h i n d e r l i c h e n t g e g e n s t e h t . D a s F r a n k - C a r o s c h e V e r f a h r e n wird a u c h n a c h wie v o r den V o r z u g v e r d i e n e n , w e n n z u r E r z e u g u n g d e r e l e k t r i s c h e n E n e r g i e W a s s e r k r ä f t e h e r a n g e z o g e n w e r d e n k ö n n e n , wie das bei den B a y e r i s c h e n S t i c k s t o f f w e r k e n in T r o s t b e r g g e s c h e h e n i s t . H i e r w e r den die s e h r s t a r k s c h w a n k e n d e n W a s s e r k r ä f t e der Alz a u f d a s z w e c k m ä ß i g s t e a u s g e n u t z t .

f) Leistung der Stickstoffwerke. Zahlentafel Verfahren

Werke

betriebsfähig

Leistung ( g e s c h ä t z t ) in t geb. S t i c k s t o f f s s

nach Haber

Leuna-Werk bei Merseburg Oppau b. Ludwigshafen

ja

rd. 150000

nach Frank-Caro

Chorzow Piesteritz Trostberg

nach K n a p s a k 1 (Akt.-Ges. für StickstoffDünger)

Knapsak bei Köln Gr. K a y n a b. Merseburg

AmmoniumsulfatErzeugung

Kokereien und Gasanstalten

1

108.

ein dem K a l k s t i c k s t o f f ähnliches V e r f a h r e n .

5

stillgesetzt, weil im besetzten Gebiet liegend desgl. ( ? )

„ „ „

ja ii |

„

12000 ( ? ) 50000 10000 30000

>>

zusammen mindestens:

„ 110000 350000 t

a u s g e b a u t e Leistung vorläufig noch nicht als normal zugrunde

gelegt.

H i e r n a c h w ü r d e n die f ü r die L a n d w i r t s c h a f t g e f o r d e r t e n 3 5 0 0 0 0 t S t i c k s t o f f m e n g e n s e l b s t bei e i n e m A u s f a l l von C h o r z o w g e d e c k t w e r d e n .

2. Vergasung oder Verbrennung ? a) Einleitung. F ü r die B e u r t e i l u n g u n s e r e r k ü n f t i g e n B r e n n s t o f f w i r t s c h a f t k a n n m . E . n i c h t die F r a g e a u s s c h l a g g e b e n d s e i n , o b die teilweise o d e r v ö l l i g e Ü b e r f ü h r u n g d e r B r e n n s t o f f e i n G a s u n t e r G e w i n n u n g der N e b e n e r z e u g n i s s e o d e r die u n m i t t e l b a r e V e r b r e n n u n g der B r e n n s t o f f e eine z w e c k m ä ß i g e r e S t r e c k u n g u n s e r e r h e i m i s c h e n K o h l e n v o r r ä t e b e d i n g e n , v i e l m e h r m ü s s e n wir u n s e r e Ü b e r l e g u n g e n n a c h d e r L a g e der v o l k s w i r t s c h a f t l i c h e n u n d s o z i a l e n , d e r B e t r i e b s - u n d T r a n s p o r t v e r h ä l t n i s s e t r e f f e n . In d i e s e r Beziehung versagt auch das vom R e i c h s s c h a t z a m t herausgegebene G u t a c h t e n 1 ) trotz seiner hervorr a g e n d e n G e d a n k e n f ü l l e l e d i g l i c h d e s h a l b , weil es v o n d e m e i n s e i t i g e n S t a n d p u n k t a u s g e h t , d a ß die V e r b r e n n u n g d e r K o h l e g e g e n ü b e r i h r e r V e r g a s u n g b i l l i g e r u n d d e s h a l b z u r K o h l e n s t r e c k u n g g e e i g n e t e r sei als die V e r g a s u n g des B r e n n s t o f f e s z w e c k s G e w i n n u n g d e r N e b e n e r z e u g n i s s e . A u c h dieser S t a n d p u n k t k a n n in d e r g e g e b e n e n F o r m n i c h t a l l g e m e i n v e r t r e t e n w e r d e n , wie wir u n t e n z e i g e n werden. N a c h d e m u n g l ü c k l i c h e n A u s g a n g e des K r i e g e s t r i t t an u n s z u n ä c h s t die A u f g a b e h e r a n , das G e l d k a p i t a l wieder in S a c h k a p i t a l u m z u w a n d e l n , d. h . die z u r D e c k u n g des b l o ß e n I n l a n d b e d a r f s n ö t i g e n R o h s t o f f e v o n d e n n e u t r a l e n L ä n d e r n h e r e i n z u b e k o m m e n u n d h i e r f ü r G e g e n w e r t e zu s c h a f f e n , die s c h o n u m u n s e r e Z a h l u n g s b i l a n z zu h e b e n , n i c h t in G e l d b e s t e h e n d ü r f e n . A n d e r s e i t s z w i n g e n uns die m i t d e n W a f f e n s t i l l s t a n d s b e d i n g u n g e n ü b e r n o m m e n e n L a s t e n , die K o h l e n f ö r d e r u n g n a c h M ö g l i c h k e i t zu s t e i g e r n , i m ü b r i g e n a b e r die g r ö ß t e S p a r s a m k e i t zu b e o b a c h t e n , u m d e n so sehnsüchtig erhofften Aufbau unserer W i r t s c h a f t anzubahnen. W e n n m a n s i c h die n a c h d e n b e k a n n t e n ä l t e r e n V e r f a h r e n i m J a h r e 1 9 1 2 g e w o n n e n e n N e b e n e r z e u g n i s s e v o r A u g e n f ü h r t , s. Z a h l e n t a f e l 1 0 9 , u n d e r m i t t e l t , w a s w i r h i e r v o n e i n - u n d a u s g e f ü h r t h a b e n ( l e t z t e S p a l t e d e r Z a h l e n t a f e l ) , so k o m m e n wir zu d e m s i c h e r e n E r g e b n i s , d a ß w i r f ü r u n s e r e n Die rationelle Ausnutzung der Kohle. Karl Heymanns Verlag. V g l . a . K l i n g e n b e r g : Wirtschaftlichkeit der Nebenprodukten-Anlagen für Kraftwerke. Berlin 1918, Julius Springer.

262

Zweites Kapitel. U m w a n d l u n g s - und Veredelungsverfahren.

Bedarf z . B . ~ 1,3 Mill, t an Benzin, Leuchtöl, Schmieröl u n d P a r a f f i n b e s c h a f f e n m ü ß t e n , das bei unserer niedrigen V a l u t a b e d e u t e t , möge m a n a n einigen Beispielen ermessen. Zahlentafel

Was

109.

Zusammenstellung Uber die bekannteren älteren Verfahren zur Ausnutzung der Brennstoffe. Verfahren zur Ausnutzung der B r e n n s t o f f e

Kokereien

Hauptzweck

Koks

Nebenerzeugnisse

Teer Benzol Schwefelsaures Ammonium Kokereigas

Geldwert

Menge

1912: 31,249 Mill, t 1 „ „ 0,135 „ „

Leucht(Brenn-)Gas Gaskoks Teer Ammoniumsulfat

Generatoren

im ganzen Mill. M a r k

1912: 16,2 M/t

1912: 506

22

„

148

„ 142

0,407 13000

cbm

1913: Gasanstalten

im einzelnen

2200 Mill, cbm 5,5 „ t 0,4 „ „ 0,024,,

„

246" „ l,5Pf/cbm 1913: 7 Pf/cbm 14,5 M/t

20

„

248

„

Überwog Ein- oder A u s f u h r ?

1912 übertraf die A u s f u h r v. Steinkohlenteer, -pech, Benzol und leichten Teerölen,Anthrazen, N a p h t h a lin, Phenol und Kresoldie E i n f u h r um 237 000 t = 16,6 Mill. M 1 .

200 1913: 1;"5

80

1912 überwog die E i n f u h r von A m m o n i u m s u l f a t einschließlich Chilisalpeter die A u s f u h r um 752000 t = 165 Mill. M.

14

Heiz( K r a f t - ) Gas Teer Ammoniak

BraunkohlenSchwelereien Teer (Koks)

Grudekoks Gas Dyes:

1912:

1912:

1912:

0,08 Mill, t 0,431 „ „

53 M/t

4,25 4,8

11

„

1912 betrug die E i n f u h r an Mineralöl-Erzeugnissen (Benzin, L e u c h t ö l , T r e i b öl, Schmieröl, P a r a f f i n ) 1,29 Mill. t = 160Mill. M 1 .

„ W ä r m e , Licht und K r a f t " 1918.

Teeröl b i e t e t m a n zurzeit ( D e z e m b e r 1919) zu 1800 M/t von einer sächsischen S t a t i o n an, Teer zu 450 M/t, Mineralöl zu 3200 M / t (Destillat) u n d 4500 M/t ( R a f f i n a t ) , P e t r o l e u m zu 4 M/1, Benzin zu 16 M/1. W o l l t e m a n diese Preise f ü r die B e s c h a f f u n g der uns f e h l e n d e n R o h s t o f f e z u g r u n d e legen, so w ü r d e m a n zu rd. 4,5 Milliarden M ( s t a t t 160 Mill. M im Frieden!), d. h. zu einem W e r t e gelangen, der jenen u n s e r e r im Frieden g e f ö r d e r t e n K o h l e n m e n g e n noch u m 1 Milliarde M übersteigen w ü r d e . Von diesem G e s i c h t s p u n k t e aus ist die W i r t s c h a f t l i c h k e i t der N e b e n p r o d u k t e n a n l a g e i n e r s t e r L i n i e z u b e u r t e i l e n . Liegt die B e d a r f s m e n g e der einzelnen S t o f f e vor, ist es ein Leichtes, jene K o h l e n m e n g e n a u s z u r e c h n e n , die f ü r unser W i r t s c h a f t s l e b e n z u n ä c h s t v e r g a s t werden m ü ß t e n ( U r t e e r g e w i n n u n g , vgl. S. 243), d a m i t der S t a a t n i c h t d e m B a n k e r o t t a n h e i m f ä l l t . K l i n g e n b e r g h a t die i m m e r wieder v o r g e b r a c h t e B e h a u p t u n g , „die u n m i t t e l b a r e V e r t e u e r u n g der Kohle u n t e r Verzicht auf die G e w i n n u n g d e r N e b e n s t o f f e stelle eine u n g e h e u r e V e r s c h w e n d u n g von B r e n n s t o f f e n u n d von N a t i o n a l v e r m ö g e n d a r " , als i r r e f ü h r e n d bezeichnet. Er m u ß t e zu diesem G u t a c h t e n k o m m e n , weil seine Vergleichsgrundlage Lücken h a t t e . Bei solchen schwerwiegenden G u t a c h t e n , die u n t e r U m s t ä n d e n ü b e r d a s W o h l u n d W e h e eines ganzen Volkes entscheiden k ö n n e n , darf z u n ä c h s t n i c h t a u ß e r a c h t gelassen w e r d e n , d a ß a u c h die S y n t h e s e des A m m o n i a k s Kohle k o s t e t , u n d d a ß in d e m T e e r eine g a n z b e s t i m m t e W ä r m e e n e r g i e l a t e n t ist. Die t h e r m i s c h e B e u r t e i l u n g einer N e b e n s t o f f a n l ä g e ist d e s h a l b ohne h i e r f ü r e i n z u s e t z e n d e K o h l e n ä q u i v a l e n t e ein Ding der Unmöglichkeit, ebenso wie m a n d a h e r n i c h t die Nutzgas-, sondern G e s a m t g a s m e n g e n bei der w ä r m e t e c h n i s c h e n Vergleichs-Auswertung der Betriebsergebnisse b e r ü c k s i c h t i g e n m u ß 1 ) . Freilich wird m a n i m m e r von Fall zu Fall festzustellen h a b e n , wie K l i n g e n b e r g weiter d u r c h a u s richtig folgert, „ o b u n d in welchem Maße sich die G e w i n n u n g d e r Nebenerzeugnisse w i r t s c h a f t l i c h r e c h t f e r t i g e n l ä ß t u n d wie die B e t r i e b e g e s t a l t e t werden m ü s s e n , d a m i t ihre A u s n u t z u n g l o h n e n d w i r d " . D e n n ist erst einmal der I n n e n b e d a r f an den wichtigen S t o f f e n wie Leucht-, Treib- u n d S c h m i e r m i t t e l n g e d e c k t , Vgl. a. T r e n k l e r , Sitzungsberichte der Bezirksvereine.

Z. d. V. d. I. 1918, S. 108.

263

X . Die Wirtschaftlichkeit der Gewinnung der. Nebenerzeugnisse.

so l ä ß t sich auch die weitere Vergasung der B r e n n s t o f f e n u r dann rechtfertigen, wenn wir in dem Ü b e r s c h u ß an Nebenerzeugnissen eine vom Auslände begehrte T a u s c h w a r e besitzen. A b e r die Verg a s u n g der Kohle kann, ganz abgesehen hiervon, auch aus p r i v a t w i r t s c h a f t l i c h e n und sozialen Gründen, j a sogar wegen bestehender T r a n s p o r t s c h w i e r i g k e i t e n , der V e r b r e n n u n g der Kohle vorgezogen werden. Ein Beispiel aus der P r a x i s möge hier als B e l e g dafür a n g e f ü h r t werden 1 ). Bei der Verfeuerung von R o h b r a u n k o h l e auf Muldenrosten m i t seitlich angeordneten K o h l e n bunkern l ä ß t sich ein D a m p f k e s s e l b e t r i e b ohne Schwierigkeiten a u f r e c h t e r h a l t e n , wenn eine ausreichende Reserve an Kesseln vorhanden ist. W e l c h e gesteigerten Anforderungen a b e r an die Arbeitskräfte, insonderheit die Gesundheit der Arbeiter, bei der u n m i t t e l b a r e n V e r b r e n n u n g dieses Rohstoffes gegenüber der Gasfeuerung gestellt werden müssen, wolle der geschätzte Leser aus folgender Gegenüberstellung e r s e h e n :

b) Vorteile der Gasfeuerung gegenüber der unmittelbaren Verbrennung von Rohbraunkohle. Unmittelbare Verfeuerung von Rohbraunkohle

Gasfeuerung

1. Beim Abschlacken sinkt der Dampfdruck zusehends, wodurch ein Mehrverbrauch an Brennstoff verursacht wird. 2. öfteres Schüren des Feuers zur Beseitigung von Löchern 1 auf dem Rost bewirkt Abkühlung der Gewölbe und Durchfall von Brennstoff durch die Rostspalten. 3. a) Kessel müssen nachts bei schwachem Zuge unter Feuer bleiben, weil die Braunkohlenfeuer sich nicht wie die der Steinkohlen abdecken lassen. Die Rohbraunkohle schwelt beim Reservefeuer ohne Nutzen ab und vermehrt dadurch den Brennstoffverbrauch. b) Ein Stillsetzen und erneutes Anheizen der Kessel ist anderseits nicht angängig, weil bis zur Dampfbildung zu viel Zeit vergeht und der aufgewandte Kohlenverbrauch größer als bei a) ist. 4. Große Wärmeverluste in der Flugasche, die sich in den Feuerzügen ansammelt und weiterschwelt. Sie bildet hier gewissermaßen Qinen Generator, dessen Gas den Aschen- und Schürgang anfüllt und Krankheitserscheinungen hervorruft. Bildung von Ruß (Glanzruß) und Kohlenoxyd in den Feuerzügen, das leicht zu Explosionen beim Anheizen neigt und den Ruß in großen Blättern aus dem Schornstein wirft. Belästigung der Anwohner durch Aschenregen. 5. Die Reinigung der Feuerzüge gehört zu den schwersten, gesundheitsschädlichen Arbeiten, die kein Heizer übernehmen will. 6. Häufige Zerstörung der Schamotteeinbauten; daher dauernde Reparaturbedürftigkeit der Feuerungen. Abnutzung des Schürgeräts. 7. Große Ausgaben für Kohlenzufuhr und Aschenaustragung. Bei 7 bis 8 im Betriebe befindlichen Kesseln (Winterzeit) von je 53,3 qm Heizfläche erfordern allein das Auftragen der Kohle auf die Feuer und die Beseitigung der Asche 12 bis 15 weibliche und 3 bis 4 männliche Arbeitskräfte.

1

Abschlacken fallen fort.

und

dessen

nachteilige

fällt fort.

Mit Hilfe der Gasfeuerung lassen sich die Kessel in verhältnismäßig kurzer Zeit anheizen, so daß ein Reservefeuer während der Nacht nicht unterhalten zu werden braucht. Es wird also Brennstoff gespart.

fällt fort.

fällt fort. Schonung der Einmauerung durch gleichmäßige Temperatur, Ersparnis an Mauerwerk und Schürgerät. Die Beschickung der Feuer und die Aschenaustragung fallen fort. Starke Verminderung des Bedienungspersonals. Die Zuführung' der gasförmigen Brennstoffenergie in einer Rohrleitung bringt große Annehmlichkeiten mit sich. Eine weiter unten sich anschließende Ertragsberechnung soll diese Frage näher beleuchten, um irrtümlichen Kalkulationen vorzubeugen.

Hierdurch entsteht Luftüberschuß bei der Verbrennung und Mehrverbrauch an Brertnstoff.

' ) Vgl. a. d e G r a h l , Glasers Annalen

Folgen

Bd. 83, Heft 12 (Abb. 13); desgl. Bd. 84, Nr. 997.

Zweites Kapitel. U m w a n d l u n g s - u n d Veredelungsverfahren.

264

c) Transportverhältnisse. Im A n s c h l u ß h i e r a n m ö g e n d i e T r a n s p o r t v e r h ä l t n i s s e z u r B e u r t e i l u n g d e r e i n s c h l ä g i g e n V e r hältnisse herangezogen werden. Die a u s 10 D a m p f k e s s e l n b e s t e h e n d e s t a a t l i c h e A n l a g e b e f i n d e t s i c h 3 % k m v o n d e r G r u b e . Die K o h l e w u r d e v o r d e m K r i e g e d u r c h F u h r w e r k a n g e f a h r e n , d a s je n a c h B e d a r f a u c h d i e A s c h e n m e n g e n z u r P l a n i e r u n g d e r Felder m i t n a h m , sobald die Hölzer der Stollen g e r a u b t u n d d e r B r u c h g e s c h l a g e n w a r . M i t d e m K r i e g e s t i e g e n die K o s t e n d e r K o h l e u n d d e s F u h r w e r k s u n d n a h m e n s c h l i e ß lich i m J a h r e 1919 eine H ö h e a n , d i e d i e K o h l e n k o s t e n a u f d a s 11 f a c h e s t e i g e r t e (vgl. Z a h l e n t a f e l 110). Zahlentafel

110.

Kosten der Kohle. 1913 M/t

1. 2. 3. 4.

Preis der Kohle an der Grube A n f u h r der Kohle Einbringen ins Kesselhaus Aschenförderung und A b f u h r

1918 M/t

zusammen: .M „

27,00

7,20 6,00 0,35 1,00

| 3,20

oder f ü r eine Kohlenmenge von 28 800 t Kosten von 1 t Dampf

1919 M/t

} 7,00 1,25

3,20

14,55

35,25

92160 1,90

419040 8,70

1015200 21,10

Die A u f s t e l l u n g ist s e h r l e h r r e i c h ; d e n n sie z e i g t , d a ß die A u s g a b e n f ü r d e n T r a n s p o r t d e r K o h l e u n d die A s c h e n a u s t r a g u n g i m J a h r e 1918 1 0 0 % des B e s c h a f f u n g s w e r t e s d e r K o h l e b e t r u g e n . I m J a h r e 1919 ä n d e r t e sich d a s V e r h ä l t n i s d u r c h d i e u n g e h e u r e P r e i s s t e i g e r u n g d e r K o h l e .

d) Ersparnisse bei der Gasfeuerung. F ü r d i e V e r g a s u n g d e r K o h l e k a n n e i n e u m 1 5 % g e r i n g e r e G e w i c h t s m e n g e , d . s. 2 4 4 8 0 s t a t t 2 8 8 0 0 t , z u g r u n d e g e l e g t w e r d e n , die sich t e i l w e i s e a u s B e o b a c h t u n g i m B e t r i e b e , t e i l w e i s e d u r c h S c h ä t z u n g e r m i t t e l n ließ. Die E r s p a r n i s s e d e r G a s 3200t f e u e r u n g gegenüber der u n m i t t e l b a r e n V e r b r e n n u n g d e r R o h k o h l e e r g a b e n f ü r (vgl. S. 263) 1. u n d 2. d e r G e g e n ü b e r s t e l l u n g 5 % * ) , 3 4 Ii 21/> ,, J* 4. 6„

Aug. Jept. O/tt. Nor. Dez Jon. febr Mörz Apr. Mai Juni Juli A b b . 94.

K o h l e n v e r b r a u c h f ü r die einzelnen M o n a t e einer großen Klinik.

Aug. in

Die Z i f f e r n s i n d e h e r z u g u n s t e n d e r V e r b r e n n u n g , d. h . n i e d r i g e r als in W i r k l i c h k e i t , abgeschätzt worden. Die i m B e t r i e b e in d e n e i n z e l n e n M o n a t e n v e r f e u e r t e n K o h l e n m e n g e n sind aus A b b . 9 4 z u e n t n e h m e n . D a n a c h b e t r ä g t die S p i t z e n l e i s t u n g i m J a n u a r a ) bei d e r V e r b r e n n u n g 3 2 0 0 tl o d e r 1 / 9 v o m G e s a m t b ) ,, „ Vergasung 2720 t j kohlenverbrauch.

B e r e c h n u n g d e r zu e r z e u g e n d e n 1. 2. 3. 4.

Jährlicher Kohlenverbrauch Heizwert der Kohle Kesselwirkungsgrad bei u n m i t t e l b a r e r Feuerung im Kessel n u t z b a r g e m a c h t e W ä r m e

Gas mengen. t WE . % Mill. W E

24480 2500 603) 36720

Hier ist auch der E i n f l u ß der m a t t e n V e r b r e n n u n g bei Aschenablagerung in den Feuerzügen mit berücksichtigt worden. 2 ) Das Reservefeuer erheischt einschl. Anheizen, Reinigen des Rostes rd. 1000 kg Kohle je Kessel und Nachtschicht. 3 ) Als D u r c h s c h n i t t f ü r alle Kessel eher zu hoch eingesetzt; er ist eher n u r 5 5 % . J e d e n f a l l s h a t Verfasser d u r c h V e r d a m p f u n g s v e r s u c h e festgestellt, d a ß W i r k u n g s g r a d e von 6 0 % n u r bei gereinigten Kesseln nachzuweisen sind, d a ß sie aber bei veraschten Feuerzügen bis auf 4 2 % herabsinken.

265

X . Die W i r t s c h a f t l i c h k e i t der G e w i n n u n g der Nebenerzeugnisse. 5. 6. 7. 8. 9.

bei V e r g a s u n g der Kohle je kg gewonnenes Gas H e i z w e r t des Gases Vergasungswirkungsgrad W i r k u n g s g r a d bei der V e r b r e n n u n g des Gases erforderliche Gasmenge a m V e r b r a u c h s o r t e 36720000000, 1250 - 0,80 6)

=

cbm WE % ,,

1,4 1250 70 80

3 6 7 2 0 0 ( ) 0

8)

zuzüglich 2 % f ü r U n d i c h t h e i t e n 10. f ü r den M o n a t J a n u a r 7 » = 11. D u r c h s c h n i t t s v e r b r a u c h auf 1 T a g 12. D u r c h s c h n i t t s v e r b r a u c h auf 1 Std indes wegen B e t r i e b s s c h w a n k u n g e n 1 )

Mill. c b m ~ 37,5 ,, 4,16 c b m 134200 „ 5600 „ 10000.

Die Vergasungsanlage ist d a h e r so zu bemessen, d a ß sie f ü r eine s t ü n d l i c h e Gasleistung von 10000 c b m a u s r e i c h t . Die j ä h r l i c h e B r e n n s t o f f m e n g e wird jedoch je n a c h dem V e r g a s u n g s v e r f a h r e n verschieden sein. Der V e r g a s u n g s w i r k u n g s g r a d (nach 7) wird zwar bei jeder V e r g a s u n g 7 0 % s e ' n > solange keine a u ß e r o r d e n t l i c h große T e e r a u s b e u t e in F r a g e k o m m t . Dagegen ist bei der gleichzeitigen G e w i n n u n g von A m m o n i a k (nach Mond) f ü r den D a m p f v e r b r a u c h eine A b g a b e von e t w a 3 0 % des e r z e u g t e n Gases zu b e r ü c k s i c h t i g e n . Wir k o m m e n d a n n zu folgender G e g e n ü b e r s t e l l u n g : m i t Teergew. mit Ammoniakgew. 13. K o h l e n d u r c h s a t z z u r E r z e u g u n g von 37,5 Mill. c b m in G a s f o r m u n t e r der V o r a u s s e t z u n g , d a ß A b d a m p f , 7 t i n n n ( ¥ 1 Q7*nnnnn nicht z u r V e r f ü g u n g s t e h t 26785 t ^ ¡ ¡ ^ = 38 265 t 14. 15. 16. 17.

Tagesleistung im J a n u a r S t u n d e n l e i s t u n g beim h ö c h s t e n Bedarf . . . . höchste T a g e s l e i s t u n g bei 30 t n o r m a l e m D u r c h s a t z der Gaserzeuger in 24 S t d . e r g i b t sich u n t e r B e r ü c k s i c h t i g u n g d e r n o t w e n d i g e n Reserve die G e n e r a t o r z a h l . . . . 18. f ü r die L e i t u n g des Gases zur Verbrauchsstelle in 3600 m E n t f e r n u n g e r g i b t sich in beiden Fällen f ü r 200 m m W.-S. D r u c k g e f ä l l e ein R o h r s t r a n g von 700 m m 0 ( 1 0 0 0 0 c b m / S t d . 2 )

rd. 96 rd. 7 rd. 170

rd. 136 t rd. 10 t rd. 240 t

7

9

Die Anlagekosten u n d W i r t s c h a f t l i c h k e i t s r e c h n u n g sollen n u n f ü r beide Fälle der G a s e r z e u g u n g u n d f ü r verschiedene Zeiten a u f g e s t e l l t w e r d e n , u m die E n t w i c k l u n g u n d die Einflüsse g e n a u p r ü f e n zu k ö n n e n . 1914 M

1918 M

A p r i l 1919 M

19. Die f ü r die E r z e u g u n g des Gases, die N e b e n stoffgewinnung und z u m Ausgleich der A b nahmeschwankungen notwendigen Einrichtungen u n t e r teiiweiser V e r w e n d u n g der auf der G r u b e befindlichen D a m p f e r z e u g e r (für die Mondanlage), maschinellen E i n r i c h t u n g e n und G e b ä u d e , jedoch einschl. G a s b e h ä l t e r von 10000 cbm m i t S t a t i o n s uhr, kosten n a c h vorsichtiger S c h ä t z u n g an H a n d von V o r a n s c h l ä g e n : a) f ü r V e r g a s u n g mit T e e r g e w i n n u n g b) f ü r M o n d g a s a n l a g e

240000

520000

1000000

500000

1100000

2100000

J ) W ü r d e hiervon a b g e s e h e n , m ü ß t e m a n zum Ausgleich der S c h w a n k u n g e n einen kostspieligen G a s o m e t e r von 2 4 - 5 6 0 0 = 135000 c b m F a s s u n g einschalten, der im Frieden schon 1,2 bis 1,3 Mill. M g e k o s t e t h ä t t e . 2 ) Die A n w e n d u n g eines höheren Druckgefälles zu d e m Zweck, m i t einem geringeren R o h r d u r c h m e s s e r a u s z u k o m m e n , w ü r d e im vorliegenden Falle bei der u n b e d e u t e n d e n Länge der L e i t u n g keine E r s p a r n i s s e m i t sich bringen, v i e l m e h r eine E r h ö h u n g d e r T r a n s p o r t k o s t e n n a c h sich ziehen. Eine L e i t u n g von 300 m m 1. 0 w ü r d e vielleicht n u r 3 5 0 0 0 0 M k o s t e n , dagegen ein Druckgefälle von ~ 3 m W . - S . u n d h i e r f ü r 2 m i t E l e k t r o m o t o r e n g e k u p p e l t e K a p s e l - oder T u r b o g e b l ä s e (von je ~ 300 P S ) einschl. G e b ä u d e und Z u b e h ö r im Betrage von ~ 2 5 0 0 0 0 M e r f o r d e r n . D a d u r c h w ü r d e a b e r der B e t r i e b n i c h t allein d u r c h K a p i t a l d i e n s t , s o n d e r n auch noch d u r c h S t r o m k o s t e n d a u e r n d belastet w e r d e n .

266

Zweites K a p i t e l . U m w a n d l u n g s - u n d V e r e d e l u n g s v e r f a h r e n . 1914 M

20. die L e i t u n g n a c h 18

1918 M

April 1919 M

190000

400000

850000

64500 103500

138000 225000

277500 442500

1,00 1,10

1,80 2,00

4,50 5,00

21. f ü r Verzinsung, T i l g u n g und A b s c h r e i b u n g sollen 12 % des A n l a g e k a p i t a l s , f ü r U n t e r h a l t u n g u n d Ü b e r w a c h u n g 3 % eingesetzt werden, s o m i t i n s g e s a m t 1 5 % , d. i. a) f ü r Vergasung mit Teergewinnung b) f ü r M o n d g a s a n l a g e 22. an G e h ä l t e r n , schem Strom, je t

L ö h n e n , B e t r i e b s s t o f f e n , elektri-] kurz Vergasungskosten entfallen

a) f ü r V e r g a s u n g m i t T e e r g e w i n n u n g b) f ü r M o n d g a s a n l a g e . somit jährlich a) f ü r Vergasung mit Teergewinnung b) f ü r M o n d g a s a n l a g e 24. f ü r die G a s a b g a b e sollen die Geldwerte eingesetzt w e r d e n , die jeweils f ü r das K o h l e n k o n t o v e r a u s g a b t w u r d e n u n t e r V e r n a c h l ä s s i g u n g der bei Gasf e u e r u n g möglichen E r s p a r n i s an A r b e i t s l ö h n e n , Roststäben und Kesselmauerwerk, somit . . . .

26785 42092

48213 76530

120533 191325

92160

419040

1015200

. . .

35

100

750

26. als Erlös aus d e m A m m o n s u l f a t a b z ü g l . der Schwef e l s ä u r e k o s t e n je t

220

300

900

25. als Teerpreise sollen e i n g e f ü h r t w e r d e n je t

27. die T e e r m e n g e sei 5 % des K o h l e d u r c h s a t z e s , somit bei a) bei b)

1340 t 1900 t

28. die Menge an A m m o n s u l f a t sei bei 0 , 3 % N 8 kg je t, d. i

300 t .

29. Als Ausgaben müssen schließlich noch die B r e n n s t o f f k o s t e n erscheinen. Wollte m a n die Verkaufspreise einsetzen, so w ü r d e m a n so den Mehr- oder Mindergewinn e r m i t t e l n . Um jedoch die W i r t s c h a f t l i c h k e i t r i c h t i g zu b e u r t e i l e n , sei der Verkauf der Kohle m i t d e m Verkauf des Gases in beiden Fällen in Parallele g e s e t z t ; d a n n müssen die Selbstkosten des B r e n n s t o f f e s e i n g e f ü h r t w e r d e n . Diese werden f ü r das J a h r 1914 bei 2 M/t e t w a 1,40 b e t r a g e n h a b e n , wie Verf. n a c h i h m gewordenen I n f o r m a t i o n e n a n n e h m e n k a n n . Schwierig ist dagegen die S c h ä t z u n g f ü r 1918 u n d 1919, w o f ü r Verf. Ziffern nicht e r h a l t e n k o n n t e . Verf. will dieselben bei 7,20 M Verkaufspreis zu 5,80 (1918) und bei 27 M Verkaufspreis zu 2 3 M (1919) a n n e h m e n . Die G e g e n ü b e r s t e l l u n g e r g i b t sich d a n n z u s a m m e n f a s s e n d wie f o l g t : Zahlentafel

111.

Herstellungskosten und Gewinn. mit Teergewinnung

nach M o n d - V e r f a h r e n

1914

1918

1919

1918

1919

E i n n a h m e n : Gas n a c h 24. . . .M T e e r „ 25./27. . . „ S u l f a t , , 26./28. . . „

92 160 46 900

419 040 134 000

1 0 1 5 200 1 005 000

92 160 66 500 66 000

419 040 190 000 90 000

1 015 200 1 425 000 270 000

Summe:

139 060

553 040

2 020 200

224 660

699 040

2 710 200

n a c h 21 M „ 23 f. Brennstoff n a c h 2 9 . , ,

64500 26 785 37 499

138 000 48 213 155 353

277 500 120 533 616 055

103 500 42 092 5 3 571

225 000 76 530 221 937

442 500 191 325 880 095

Summe:

128 784

341 566

1 014088

199 163

5 2 3 467

1 513 920

10 276 0,384 0,60

211 474 7,90 1,40

1 006 112 37,50 4,00

25 497 0,666 0,60

175 573 4,58 1,40

1 196 280 31,20 4,00

Ausgaben:

Gewinn Gewinn je t Kohle „ ,, ,, „ bei Verkauf

M . „

1914

X.

267

Die Wirtschaftlichkeit der Gewinnung der Nebenerzeugnisse.

Diese Ziffern zeigen besonders in der bildlichen Darstellung nach Abb. 95 den Einfluß der Nebenproduktengewinnung. Im Frieden konnte die Teergewinnung allein den Betrieb nicht wirtschaftlich machen; zusammen mit der Ammoniakgewinnung brachte sie einen geringen Verdienst. Auf Grund dieser Zahlen kommt Klingenberg zu seinen bekannten Schlüssen. Zu dem Zeitpunkt aber, wo der Teer in unserem Wirtschaftsleben Bedeutung erlangte, (nach dem Eintritt Rumäniens in den Krieg) ändert sich das Bild, und die Teergewinnung liefert die größeren ^ ^ ^ Erträgnisse. Der Umstand, daß die Linie a etwa 1917 die Linie b 3S überschneidet und dauernd höher liegen bleibt, m a c h t wahrscheinlich, daß die Ammoniakgewinnung bei den geltenden 34*. 1, Preisen und dem angenommenen Brennstoff nicht mehr wirt1 30. schaftlich ist. t e)

Das Kohleäquivalent f ü r das gebildete Ammoniak bei dem Mondschen Verfahren und ähnlichen kennen wir; es ist etwa 30% des Brennstoffes unabhängig vom Stickstoffgehalt selbst, und aus diesem Grunde ist es naheliegend, daß es bei jedem Brennstoff und den jeweiligen Sulfatpreisen auch einen Brennstoffpreis gibt, über den hinaus die Ammoniakgewinnung unlohnend ist. Ausgehend von der von T r e n k l e r 1 ) gegebenen Formel f ü r den relativen Brennstoffwert k o m m t Verf. zu folgendem A n s a t z : 0,3 { K + V ) = - j — , worin

K V S s

der die der die

!

26.

Kohle-Äquivalent für Teer und Ammonsulfat.

/s.

1 , t

to t

1),

Kohlepreis je t Vergasungsunkosten je , 1 , in M Sulfaterlös je t Sulfatausbeute je t Brennstoff in kg ist.

*

22.

7

m

h r

'

m m ms W7/ f&s GeHmniie/'nfe/'/raufde/'A'oA/e

A b b . 95. R e n t a b i l i t ä t s k u r v e n bei Gewinn u n g v o n Nebenerzeugnissen.

Für V gibt Trenkler 0,08 Pf je 1000 W E im Gas a n ; ist nun W der Heizwert von 1 kg Brennstoff, so kann man für heutige Verhältnisse bei 3,5fachen Löhnen seither (1917) schreiben: 1000-0,0008- W - 0 , 7 - 3 , 5 = 1000

0,002 W

2)

und 0,3 (K + 0,002 W) = und der Grenzwert f ü r K ist K =

s S — 0,6 300

s S 1000

W

Für die oben gewählten Verhältnisse mit s = 8 und S = 9 0 0 ,

3),

4). W = 2500 wird der Grenzwert

K = 19,00 M. Die vorstehende Formel 3) kann unter entsprechender Berücksichtigung der jeweils in Frage kommenden Vergasungsunkosten zur kritischen P r ü f u n g der Ammoniakgewinnung bei der Vergasung gute Anwendung finden. Sie erlaubt jedoch nur eine P r ü f u n g vom wirtschaftlichen S t a n d p u n k t aus, während anderseits für die Beurteilung der Vergasung ü b e r h a u p t eine wärmewirtschaftliche Prüfung von Wichtigkeit ist. Der nach 7., S. 265, angegebene Vergasungswirkungsgrad von 70°/ o bezieht sich lediglich auf die Wärmemenge, welche man in dem kalten gereinigten Gas findet. Will man daher wärmetechnisch die Vergasung mit Nebenstoffgewinnung in ihrer Gesamtheit beurteilen, so muß man das Wärmeäquivalent für den Teer und auch das Wärmeäquivalent für das Ammoniak — letzteres aber nicht nach vorstehendem — einführen. Das Wärmeäquivalent für den Teer ergibt sich ohne weiteres aus dem Verhältnis der Heizwerte. Wenn wir den Heizwert des Braunkohlenteeres infolge seines höheren Sauerstoffgehaltes mit etwa 7500 einführen und die Teerausbeute 5°/ 0 beträgt, so entspricht sein Wärmewert demZ. d. V. d. I. 1918, S . 8 5 .

268

Zweites Kapitel.

Umwandlungs- und Veredelungsverfahren.

n a c h 15 °/ 0 des H e i z w e r t e s d e r K o h l e . Bei einem K o h l e d u r c h s a t z von 3 8 0 0 0 t sind d a h e r den g e w o n n e n e n 1900 t T e e r 5 7 0 0 t R o h b r a u u k o h l e ä q u i v a l e n t ; beim K o h l e d u r c h s a t z von 2 6 7 8 5 t sind den g e w o n n e n e n 1340 t T e e r 4 0 2 0 t h i e r f ü r g u t z u s c h r e i b e n . D a s K o h l e ä q u i v a l e n t f ü r den Stickstoff k a n n , wie bereits e r w ä h n t , n i c h t n a c h den V e r h ä l t nissen bei d e r V e r g a s u n g b e u r t e i l t w e r d e n , s o n d e r n m a n m u ß das Ä q u i v a l e n t n a c h d e m Verf a h r e n r e c h n e n , welches den g e r i n g s t e n B r e n n s t o f f v e r b r a u c h b e s i t z t . Eine T o n n e g e b u n d e n e r Stickstoff bei d e r H a b e r s c h e n A m m o n i a k s y n t h e s e , als d e r w i r t s c h a f t l i c h s t e n , k o s t e t 9 t Steinkohle o d e r e t w a 27 t R o h b r a u n k o h l e . Die e r z e u g t e n 300 t A m m o n s u l f a t w ü r d e n d e m n a c h 8100 t R o h b r a u n k o h l e e r f o r d e r t h a b e n . F ü r die V e r g a s u n g m i t T e e r g e w i n n u n g stellt sich d a h e r d e r f ü r die B e f e u e r u n g d e r Kessel in A n s a t z zu b r i n g e n d e B r e n n s t o f f auf 2 6 7 8 5 — 4 0 2 0 = 2 2 7 6 5 t . G e g e n ü b e r d e m V e r b r a u c h von 2 8 8 0 0 t bei d e r u n m i t t e l b a r e n V e r f e u e r u n g b e d e u t e t dies eine E r s p a r n i s v o n r d . 6000 t, d . i. 2 0 , 8 % . F ü r die V e r g a s u n g m i t v o l l s t ä n d i g e r N e b e n s t o f f g e w i n n u n g stellt sich der f ü r die B e f e u e r u n g d e r Kessel in A n s a t z zu b r i n g e n d e B r e n n s t o f f auf 3 8 2 6 5 — ( 5 7 0 0 + 8 1 0 0 ) = 2 4 4 6 5 t . G e g e n ü b e r d e m V e r b r a u c h v o n 28 800 t bei d e r u n m i t t e l b a r e n V e r f e u e r u n g b e d e u t e t dies eine Ersparnis von rd. 4 3 0 0 t , d . i . 14,9%. Mit der V e r g a s u n g des B r e n n s t o f f e s zwecks B e f e u e r u n g von D a m p f k e s s e l n b r a u c h t a l s o d u r c h a u s n i c h t in a l l e n F ä l l e n e i n e V e r s c h w e n d u n g unserer K o h l e n v o r r ä t e v e r b u n d e n z u s e i n . Dieses E r g e b n i s w ü r d e noch wesentlich g ü n s t i g e r sein, w e n n f ü r die A m m o n i a k g e w i n n u n g A b d a m p f z u r V e r f ü g u n g s t ä n d e . Die V e r g a s u n g d e r Kohle d ü r f t e a b e r in Z u k u n f t noch viel m e h r B e a c h t u n g v e r d i e n e n , w e n n es O s t w a l d gelänge, auf G r u n d des Riedeischen P a t e n t e s 2 ) eine d e m M o n d g a s v e r f a h r e n e n t s p r e c h e n d e , ja sogar darüber hinausgehende Ammoniakausbeute ohne erhöhten Dampfzusatz durch Beimengung v o n w a s s e r b i n d e n d e n Chloriden zu erzielen. E s w ü r d e d a n n o h n e w e i t e r e s möglich sein, selbst mit d e r H a b e r s c h e n A m m o n i a k s y n t h e s e in den W e t t s t r e i t zu t r e t e n .

2

Vgl. Chemie der B r e n n s t o f f e ( T r e n k l e r ) , ) D . R . P . Nr. 2 9 8 6 0 3 .

S p a m e r 1918 1 und Prof. C a r o , C h e m . - Z t g . 1919, S. 282.

Drittes Kapitel.

Verbrennung der Brennstoffe. I. Vollkommene Verbrennung. Ingenieur-Chemiker E r n s t L ä s z l ö , B u d a p e s t , w i e s s c h o n 1908 1 ) darauf hin, d a ß die R o h ö l e r z e u g nisse infolge des k o n s t a n t e n Verhältnisses ihrer B e s t a n d t e i l e a u c h n a c h der V e r b r e n n u n g ein bes t i m m t e s V e r h ä l t n i s u n t e r den V e r b r e n n u n g s g a s e n a u f w e i s e n , so d a ß m a n diese wie den j e w e i l i g e n L u f t ü b e r s c h u ß a u s F o r m e l n e r m i t t e l n kann. Die w e i t e r e n Arbeiten Läszlös f ü h r t e n d a n n w e i t e r zu der E r k e n n t n i s , d a ß n i c h t n u r d i e f l ü s s i g e n s o n d e r n a u c h f e s t e n u n d g a s f ö r m i g e n B r e n n s t o f f e d e n s e l b e n G e s e t z e n u n t e r w o r f e n sind, d. h. ihre V e r b r e n n u n g s g a s e bei v o l l k o m m e n e r V e r b r e n n u n g m i t d e m L u f t ü b e r s c h u ß ein dreifaches H y p e r b e l s y s t e m bilden. D a s d r e i f a c h e H y p e r b e l s y s t e m läßt sich bei e i n e m b e k a n n t e n B r e n n s t o f f bereits auf Grund einer e i n z i g e n C 0 2 - B e s t i m m u n g a u f z e i c h n e n u n d hiernach a u c h die W i r t s c h a f t l i c h k e i t der V e r b r e n n u n g v e r f o l g e n 2 ) . A b e r a u c h bei u n b e k a n n t e m B r e n n s t o f f i s t das H y p e r b e l s y s t e m konstruierbar, w e n n m a n über eine e i n z i g e v o l l s t ä n d i g e G a s a n a l y s e v e r f ü g t . F ü r die f o l g e n d e n A u s f ü h r u n g e n g e l t e n n a c h s t e h e n d e B e z e i c h n u n g e n : v L u f t ü b e r s c h u ß z a h l , d. h. Verhältnis der v e r b r a u c h t e n L u f t m e n g e zur theoretisch erforderlichen, Cm Volumen des in 1 kg Brennstoff enthaltenen Kohlenstoffs ( = m Vol.C), H l m Volumen des in 1 kg Brennstoff e n t h a l t e n e n Wasserstoffs ( = / - m V o l . H ) , C Gewichtsprozent an Kohlenstoff in 1 kg Brennstoff, H Gewichtsprozent an Wasserstoff in 1 kg Brennstoff, Rv Volumen der trockenen Rauchgase aus 1 kg Brennstoff in cbm, Rv' Volumen der nassen Rauchgase aus 1 kg Brennstoff in cbm, Kv Kohlensäurevolumen f ü r 1 kg Brennstoff in cbm, Ov Sauerstoffvolumen f ü r 1 kg Brennstoff in cbm, Nv S t i c k s t o f f v o l u m e n f ü r 1 kg Brennstoff n cbm, Nk S t i c k s t o f f v o l u m e n , welches zu dem zur Bildung von C 0 2 zugeführten Sauerstoff gehört, in c b m , Nd S t i c k s t o f f v o l u m e n , welches zu dem zur Bildung von CO zugeführten Sauerstoff gehört, in cbm, Nh StickStoffvolumen, welches zu d e m zur Bildung von H 2 0 zugeführten Sauerstoff gehört, in cbm, N0 Stickstoffvolumen, welches zu dem Sauerstoffvolumen Ov der Rauchgase gehört, in cbm, W v W a s s e r d a m p f v o l u m e n auf 1 kg Brennstoff in c b m , 79 N d S t i c k s t o f f - S a u e r s t o f f v e r h ä l t n i s der L u f t ^f = q > k o rt d

Volumprozent der Volumprozent der Volumprozent der Volumprozent der Falls nur Kohlenstoff

Rauchgase an Kohlensäure, Rauchgase an Sauerstoff, Rauchgase an Stickstoff, Rauchgase an Kohlenoxyd. v e r b r a n n t wird, ist f ü r v = 1 der Kohlensäuregehalt k der Verbrennungsgase = 21 21 für v = 2 h a t man k = - y , f ü r v = 3 ergibt sich k zu y usw. oder allgemein

kv — 21 e n t s p r i c h t der Hyperbelgleichung xy = 2

a.

Vgl. ö s t e r r . Chemiker-Zeitung, Bd. 11, S. 202 u n d 1911 S. 994. ) S. Betriebsüberwachung, S. 395.

21;

270

Drittes K a p i t e l .

V e r b r e n n u n g der B r e n n s t o f f e .

Ist der B r e n n s t o f f in seiner Zusammensetzung allgemein durch die F o r m e l „Cm Hl. m" g e k e n n z e i c h n e t , so soll d a m i t ausgedrückt werden, d a ß 1 kg des Brennstoffes Cm V o l u m i n a Kohlenstoff und l mal soviel V o lumina W a s s e r s t o f f , d. h. Hl. m e n t h a l t e . Es gehören also zu einem Volumen C l Volumina H, so d a ß n a c h E i n führung der A t o m g e w i c h t e ( 1 1 , 9 7 für C und 1 für H ) 11,97 ist. "

'>

H a t der B r e n n s t o f f die Zusammensetzung C 1 H i = i und ergibt die E l e m e n t a r a n a l y s e C =

e t S i C h

07-4 ^ Q 7 = 0 , 2 3 3 9 , d. h. H =

H =

Ist umgekehrt C =

8 5 , 2 3 und H =

2 3 , 3 9 und C =

0 , 7 kg, so berech-

70%.

13,08 gegeben, so berechnet sich l aus 1) zu

11,97-13,08 85~23

=

,

1

OÄ

>°4-

Wird ein B r e n n s t o f f der erwähnten Zusammensetzung v e r b r a n n t , so verlangt er zur vollständigen Verbrennung 2mO + / y O und g i b t

2m C 0

Die Volumina Rv' Kohlensäure,

S p r e C h e n d

2

+ / • m H 2 0 Verbrennungsgase.

eines Rauchgases sollen sich — unter Vernachlässigung der schwefligen S ä u r e — aus

S a u e r s t o f f , Wasserdampf und

Stickstoff

zusammensetzen;

für

trockene

Gase

gelte

ent-

N

worin N„ = ^ ( K o h l e n s ä u r e ) + N 0 (Sauerstoff) + Nh (Wasserstoff) ist. Setzen wir das Verhältnis Q - d e r L u f t gleich ö, so lassen sich folgende Gleichungen a b l e i t e n :

I) Ov+Nv = Rv — Kv-, II) Nv — 80v-Nk + Nh; III)

0

IV)

v

=

R v - K

v

—

N

1+ 8

k

- N

.

h

S(RV-Kv)

N , =

\t\ Nk V) R^ Kv Nfr

+ Nk + Nh 1+8 x k

, Kv = Rv 2m y Im

200'

4 81

Nh _ Kv Rv Rv

,H 4

k

81

100 '

4

81 VII)

° 100

Rv

viii)

2

1+

= -A. = 100

' Rv

Ii +

271

I. Vollkommene Verbrennung.

Die Formeln 2) bis 4) b e k u n d e n , d a ß einerseits zwischen k bzw. o bzw. n, anderseits zwischen v ein Z u s a m m e n h a n g zweiter O r d n u n g besteht. Durch weitere U m f o r m u n g ergibt sich, d a ß eine jede der drei K u r v e n eine Hyperbel ist, deren A s y m p t o t e n parallel zu den K o o r d i n a t e n a c h s e n verlaufen. Bezeichnen t]0 die E n t f e r n u n g der zu der Abszissenachse parallelen A s y m p t o t e von der Abszissenachse, ferner £ 0 die E n t f e r n u n g der zur Ordinatenachse parallelen A s y m p t o t e von der Ordinatenachse, so ist f ü r die Hyperbel k: r¡0 = Hyperbel o: r¡0 = H y p e r b e l n : r¡0 =

I (1 + â ) (4 + /)

;.f. = o /

I (l+ô) =

4

y

nnm 0,5363 d Rv 2 kd—

2m m— 2 p — h+

w

(1 8 H - 0

+ S)

und 0

5

= 1,43003 w

Rv

und schließlich R

v

0 , 8 / V - f 2 , 6 3 ( 8 H - 0 + S) 100 — 4,762 (fc + o) — 2,881 d + 2,762 (m + p) + 0,881 h — s

Ist Rv nach 17) e r m i t t e l t , läßt sich nach Feststellung von r' der Fehler F unserer Wärmebilanzen nach 5) e r m i t t e l n ; wir müßten schreiben: R

0,01 c —

=

0,5363

+ F

und erhalten F =

Rv

_ 0,5363 " + ä + >n+llL

10U

_

19).

x ) F u c h s weist in „ G e n e r a t o r - K r a f t g a s - und D a m p f k e s s e l b e t r i e b " darauf hin, d a ß der Sauerstoffbedarf f ü r S wegen der Oxydierung des Eisens l , 3 7 5 f a c h ist. Da ein Teil des S in der Schlacke verbleibt, ist hier der F a k t o r 1 beibehalten.

d e G V a h l , W i r t s c h a f t l i c h e Verwertung der Brennstoffe.

ah

30

30

,,/,

30 S.KM

im M/ffe!

'

Versuche 1 und 2

Versuche m i t B r a u n k o h l e n b r i k e t t e n „ I l s e " und Gas

Tafel X (Seite 279).

c y a s p r o oe 1 5

fO

15

Versuche 3 und

20

25

30

32

4

ind G a s k o k s ü b e r den Verbleib der W ä r m e e n e r g i e Druck und Verlag von R

LMdenDourg, M ü n c h e n u n d

Berlin

IV. Ermittlung des Restgliedes in der Wärmebilanz.

279

IV. Ermittlung des Restgliedes in der Wärmebilanz. 1. Geschichtliches. W e n n m a n die W ä r m e b i l a n z d e r V e r s u c h e a n n e u z e i t l i c h e n D a m p f k e s s e l n m i t j e n e r d e r V e r s u c h e a n ä l t e r e n A n l a g e n v e r g l e i c h t , so f ä l l t die K l e i n h e i t d e s R e s t g l i e d e s g e g e n ü b e r d e n f r ü h e r e n E r g e b nissen auf. W ä h r e n d m a n f ü r letztere 1 0 % oder gar m e h r erhielt, h a b e n wir j e t z t n u r e t w a die H ä l f t e . Die U r s a c h e l i e g t , s o w e i t m a n sich a u f n e u e r e V e r s u c h e s t ü t z e n k a n n , in d e r V e r m e i d u n g e i n e r u n v o l l k o m m e n e n V e r b r e n n u n g u n d i h r e r n a c h t e i l i g e n W i r k u n g , d i e sich d u r c h h o h e V e r l u s t e a n u n v e r b r a n n t e m K o h l e n s t o f f ( R u ß ) in d e r F l u g a s c h e k e n n , zeichnet. V e r f a s s e r h a t s c h o n i m J a h r e 1894 1 ), f r e i l i c h auf G r u n d von Versuchen mit einfachen Mitteln, darauf hingewiesen, d a ß die V e r l u s t e a n R u ß bei Q u a l m w e i t h ö h e r s i n d , als b i s h e r a n g e n o m m e n w u r d e ( h ö c h s t e n s 1 % ) . E r f a n d z. B. bei o b e r s c h l e s i s c h e r K o h l e „ K ö n i g i n L u i s e " 7 , 1 8 % , bei Braunkohle „Agnes T i e f b a u " 4 , 2 2 % vom Heizwert der! Kohle.

7

1909 h a b e n d a n n C o n s t a m & S c h l ä p f e r e i n e n bemerkenswerten Beitrag geliefert2), aus dem hervorgeht, daß bei H a n d b e s c h i c k u n g e i n e s Z w e i f l a m m r o h r k e s s e l s die Verl u s t e a n R u ß bei R u h r f l a m m k o h l e n d e r G r u b e D a h l b u s c h 4 , 6 % u n d bei S a a r f l a m m k o h l e d e r G r u b e P ü t t l i n g e n 5 , 3 % betrugen. F u c h s veröffentlichte 19053) seine beachtenswerten V e r s u c h s e r g e b n i s s e ü b e r e n d o t h e r m i s c h e R e a k t i o n e n , die ,2a u f l e b h a f t e n W i d e r s p r u c h s t i e ß e n 4 ) , o h n e d a ß eine v o l l s t ä n - 1 dige K l ä r u n g d u r c h d e n M e i n u n g s a u s t a u s c h erzielt w u r d e . " Diese und ähnliche F r a g e n v e r a n l a ß t e n den Verfasser, weitere Versuche an einem stehenden Feuerbuchs - Röhrenkessel, A b b . 98, a n z u s t e l l e n , z u m a l d e r b e k a n n t e F e u e r u n g s t e c h n i k e i F e r d . F i s c h e r d i e B i l d u n g s w ä r m e v o n C 2 H 2 zu — 5 1 5 W E , diejenige von C 2 H 4 zu — 8 0 a n g i b t . E i n e R ü c k f r a g e bei Dr. A u f h ä u s e r , H a m b u r g , ergab noch höhere Ziffern. U m d e n N a c h w e i s f ü r d e n V e r b l e i b d e r in d e m B r e n n s t o f f a u f g e s p e i c h e r t e n W ä r m e e n e r g i e e r b r i n g e n zu k ö n n e n , w u r d e z u e r s t die W ä r m e a b g a b e des g e n a n n t e n FeuerbuchsRöhrenkessels d u r c h Abkühlungsversuche festgestellt5) unc d a n n eine A n z a h l von V e r s u c h e n a u s g e f ü h r t , wobei sowohlj B r a u n k o h l e n b r i k e t t e „ I l s e " als a u c h G a s k o k s v o n d e n s t ä d t i j s e h e n G a s a n s t a l t e n B e r l i n s als B r e n n s t o f f d i e n t e n . Die Ver-j b r e n n u n g der B r a u n k o h l e n b r i k e t t e wurde ohne und mit n u i i Abb. 98. Versuchskessel. t e i l w e i s e s e k u n d ä r e r L u f t z u f ü h r u n g bei m ä ß i g e n S c h o r n s t e i n z u g v e r h ä l t n i s s e n d u r c h g e f ü h r t , u m m ö g l i c h s t viel u n v e r b r a n n t e G a s e z u e r z e u g e n . Ü b e r d i e z u e r s t a u s g e f ü h r t e n V e r s u c h e 1 bis 3 v e r a n s c h a u l i c h e n d i e g r a p h i s c h e n D a r s t e l l u n g e n a u f T a f e l X d e n V e r l a u f d e r V e r b r e n n u n g , w ä h r e n d Z a h l e n t a f e l 114 die W ä r m e b i l a n z e n e n t h ä l t . A u s Z a h l e n t a f e l 114 e r s e h e n w i r , d a ß b e i m V e r s u c h 1 m i t I l s e b r i k e t t e n d e r V e r l u s t a n u n v e r b r a n n t e n G a s e n w e g e n f e h l e n d e r s e k u n d ä r e r L u f t z u f ü h r u n g ein V i e l f a c h e s d e s K a m i n v e r l u s t e s b e t r ä g t . B e i m V e r s u c h 2 m i t g l e i c h e m B r e n n s t o f f w a r d i e F e u e r t ü r u m e i n e g e r i n g e S p a l t e n w e i t e ( e t w a 10 m m ) g e ö f f n e t . Der E i n f l u ß zeigt sich bereits in der V e r r i n g e r u n g d e r u n v e r b r a n n t e n Gase. Selbst beim Ver1

) ) 3 ) 4 ) 5 ) 2

Mitteilungen aus der Praxis des Dampf- und Dampfmaschinenbetriebes 1903, S. 155. Z. d. V. d. I. 1909, S. 1884. Z. d. V. d. I. 1905, S. 1515. Zeitschr. f. Dampfk. u. Maschinenbetr. 1907, S. 76. Vgl. de O r a h l , „Wirtschaftlichkeit der Zentralheizung", S. 70. R.Oldenbourg, München 1911.

280

Drittes Kapitel. Verbrennung der Brennstoffe. Zahlentafei

114. l

2

Ilse-Brikette

Ilse-Brikette

3 Gaskoks

nutzbar gemacht in % des Heizwertes Verlust in den Herdrückständen in % des Heizwertes Kaminverlust in % des Heizwertes . Verlust aus unverbr. Gasen in % des Heizwertes Verlust durch den Kessel als Heizkörper in °/0 des Heizwertes . . . Verlust durch Wasserdampf in den Gasen in % des Heizwertes

32,70

34,85

53,60

1,04 14,68

1,23 15,67

0,65 27,12

37,49

28,80

4,83

2,09

2,24

2,50

1,09

1,40

1,39

Restglied °/ 0

10,91

15,81

9,91

Versuch N r . : Brennstoff:

such 3 mit Gaskoks war bei gleicher Spaltenbreite für den Luftzutritt der Verlust an unverbrannten Gasen unvermeidlich. Das Restglied ergibt sich beim Versuch 1 zu 10,91% >> 2 ,, 15,81 ,, fy uQ QJ Q1JI

>>

»»

tr

i ttt

ohne daß zunächst eine Erklärung hierfür vorhanden war. Es liegen also ähnliche Verhältnisse vor, wie sie seinerzeit F u c h s feststellen konnte. Obgleich beim Versuch 1 schwere Kohlenwasserstoffe in geringem Maße auftraten, beim Versuch 2 sich nur Spuren davon zeigten, war der Restverlust beim Versuch 2 5 0 % größer als beim Versuch 1. Daraus geht zunächst hervor, daß ein Verlust durch endothermische Reaktion wohl kaum gerechtfertigt werden kann. Beim Versuch 2 wurde, wie aus der Darstellung, Tafel X, hervorgeht, anfänglich mit kräftigem Schornsteinzug gearbeitet, so daß ein größerer Verlust an Flugasche angenommen werden muß. Jedenfalls ergab die Prüfung der während des 8stündigen Versuches gewonnenen Aschen- und Schlackenrückstände, daß diese geringer waren, als nach der Elementaranalyse zu erwarten stand; dasselbe gilt auch für Versuch 3 mit Koks als Brennstoff. Es mußte infolgedessen ein Mitreißen von Lösche oder Flugasche oder ein sonstiger Fehler angenommen werden, der nur durch einen nochmaligen Kontrollversuch unter besonderen Vorsichtsmaßregeln festgestellt werden konnte. Die Zuführung von Oberluft durch den Türspalt wurde indes auch bei diesem Versuch beibehalten. Insbesondere erstreckte sich die nochmalige Prüfung auf folgende Posten der Wärmeverteilung:

2. Kontrolle der nutzbar gemachten Wärmemenge. Die Vermutung, daß im Dampfraum bei den hohen Abgangstemperaturen des Kessels eine Überhitzung des Dampfes stattfindet, führte zum Einbau eines Thermometers t', vgl. Tafel X I . Es zeigte

300"

SOO° 600° WO" Temp im Fuchs Hz)+fflemmentemp.(taJ-T A b b . 99.

E i n f l u ß der Abzugsgase auf die Ü b e r h i t z u n g .

sich auch tatsächlich eine Überhitzung in Abhängigkeit von den Abgangstemperaturen T, Abb. 99, die für eine genaue Wärmebilanz nicht vernachlässigt werden konnte; denn die nutzbar gemachte Wärme erhöht sich dadurch um etwa 1%.

de G r a h l , Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe.

Versuchsanor

:hsanordnung. pruck und Verlag von R. Oldenbourg, München und Berlin.

IV. Ermittlung des Restgliedes in der Wärmebilanz.

281

3. Der Verlust an Herdrückständen. Für das Anheizen wurde wiederum, wie bei dem Versuch 1, dieselbe Holz- und Brikettmenge zugrunde gelegt. Sobald d«r Versuch begann, wurde der Aschenfall von den Herdrückständen befreit, u m jene während der Versuchsdauer a u f f a n g e n und durch W ä g u n g feststellen zu können. Die Herdrückstände wurden, ebenso wie die Brikette, der Thermochemischen Prüfungs- und Versuchsanstalt von Dr. Aufhäuser, H a m b u r g , zur näheren U n t e r s u c h u n g eingesandt.

4. Kaminverlust. Der Kaminverlust m u ß t e ebenfalls eine Berichtigung erfahren, die ungefähr 1% ausmachte, weil in dem Versuchsraum die L u f t t e m p e r a t u r oben an der Decke gegenüber derjenigen am Fußboden

A b b . 100.

W ä r m e a b g a b e des Versuchskessels.

A b b . 101.

B ü r e t t e n a c h de G r a h l .

um 25° und mehr verschieden war, vgl. Abb. 100. Die T e m p e r a t u r an der Decke von rd. 40° beeinflußte die K l e m m e n t e m p e r a t u r des Le Chatelierschen Pyrometers, das durch ein hochgradiges Quecksilberthermometer, sofern die Skala ausreichte, kontrolliert wurde. Es zeigte sich, wie Tafel X I in der Mitte unten ersehen läßt, ein Unterschied zwischen beiden P y r o m e t e r n von rd. 10°, der keinen großen Einfluß ausüben k a n n . Für die Ausrechnung wurde die höhere Angabe des Thermoelements zugrunde gelegt. F ü r die Verbrennungsluft galt die T e m p e r a t u r in Höhe des Fußbodens.

5. Verlust an unverbrannten Gasen. Die Analysen wurden wiederum, wie bei den anderen Versuchen, doppelt a u s g e f ü h r t , und zwar von Gasproben, die regelmäßig alle 15 Minuten genommen wurden. Da CO, H 2 und CH 4 durch V e r b r e n n u n g festgestellt wurden, vgl. Zahlentafel 115 und 116, ist k a u m ein nennenswerter Fehler a n z u n e h m e n 1 ) . Um die Genauigkeit der Ablesungen zu verdreifachen, wurde der untere Teil der Gasbürette (Abb. 101) Für den Fall, daß die Absorptionsröhre nicht genau kalibriert ist, bedürfen die Ablesungen einer Berichtigung. So erhielten wir z. B. bei der nach Abb. 101 veränderten Absorptionsröhre bei den Absorptionen stets über 21 %. Da der untere Teil der Bürette die unmittelbare Ablesung oberhalb 21 nicht gestattet, müssen

282

Drittes Kapitel. V e r b r e n n u n g der Brennstoffe.

i m D u r c h m e s s e r kleiner g e h a l t e n u n d d a f ü r der mittlere, für die A b l e s u n g e n n i c h t in Frage k o m m e n d e Teil, s t a r k e r w e i t e r t . Zahlentafel

115.

( A n a l y s e Nr. 14j Versuch Nr. 4 auf Tafel X.) Absorption:

C02: SKW: 02: CO:

Verbrennung:

k — 6,7 p = 0 o =11,0 dl1= 3,8 — —

a n g e w a n d t e Qasmenge zugeführte Luft Verbrennung von H 2 und CO

b = 30 70 c = 0,7 Gas-

Se. 2 1 , 5

Zusammensetzung

c2= 0,2 • • 0,6 d = 0.8

CH 4 -Verbrennung C0 2 -Absorption

Gasrest a = 78,5

n tOr * = f { d 02

_

*

2 j

f

+ V

« L_3, d

~

b\

\

c

2

4 = 0,80 / o

C 0 : &

6,7% 0 „ 11,0,, 5,1 „ 0,8, 76 ]

l _ , 30/

'

/«^f-'^/o

m=~--ct

C02: SKW: 02:

••

Se. 1 0 0 , 0 %

= 0,3 % Zahlentafel

116.

( A n a l y s e Nr. IS; Versuch Nr. 4 auf Tafel X . ) Absorption:

C02: SKW: 02: CO:

k p o dt

Verbrennung:

= 7,0 = 0 — 10,8 = 4,2

b = 30 70 c = 0,8

angewandte Gasmenge zugeführte L u f t Verbrennung von H , u n d CO

se. 22,0 Gasrest a = 78,0

CH 4 -Verbrennung C0 2 -Absorption h

_

b\ a

d2= m =

( 1

2

a

+

3

ö-f2

c2 = 0,3 . 0,5 d = 0,8 , l _ i 10/ ~ 1,1 /o

l c2V = 0,9°/O ' = 0,4%

Zusammensetzung 7>Q

SKW: 0 „° 02: 10,8,, CO: 5,1 „ H 2= 0,9 „ CH 4 : 0,4 „ N2: 75,8 „ Se. 1 0 0 , 0 %

U m die Gase v o r der P r o b e e n t n a h m e besser zu m i s c h e n , war in d e m eisernen A b z u g s r o h r des Kessels eine trichterförmige E r w e i t e r u n g m i t e i n e m Kreisschieber a n g e b r a c h t . Die Gase s o l l t e n dadurch wir zur Feststellung des Gasrestes (75 bis 7 9 % ) den oberen Teil der Bürette zu Hilfe n e h m e n . Ist das Ergebnis der Absorptionen „ 2 2 " , so müssen wir im oberen Teil der B ü r e t t e „30 + 30 + 1 8 = 7 8 " messen und 78 + 22 = 100 erhalten. In Wirklichkeit ergab d a h e r diese Messung „30 + 30 + 19 = 79", d. h. 1 % zu viel. Höchst wahrscheinlich wird der obere Teil der B ü r e t t e s t a t t 30 e t w a 3 0 , 4 % fassen, so d a ß durch m e h r m a liges Messen „ 3 0 , 4 + 30,4 + 18,2 = 7 9 " erhalten wird. Hinsichtlich der V e r b r e n n u n g ist der Fehler z u vernachlässigen; denn wenn auch der zur Verbrennung b e n u t z t e Gasrest in Wirklichkeit nicht 30, sondern 30,4 b e t r ä g t , so ergibt dies bei den Ausrechnungen der Formeln f ü r H 2 und CH 4 n u r einen ganz unwesentlichen Fehler. Denn der in den Formeln (Zahlentafel 116) vora 78 78 k o m m e n d e Wert wäre im obigen Beispiel nicht 3Q = 2,6, sondern ^^ ^ = 2,57. Dieser W e r t wird aber, um die Prozentzahl f ü r H 2 und CH 4 zu erhalten, m i t einer Zahl kleiner als 1 multipliziert. Wäre letztere Zahl z. B. 0,6, so würde sich ergeben 2,6 -0,6 = 1,56, w ä h r e n d in Wirklichkeit 2,57 ' 0 , 6 = 1,54 sein würde, also

2

ein Unterschied von n u r ^QQ ! Bei den Skalenablesungen müssen wir sogar mit Beobachtungsfehlern von j q % rechnen. Bei der Feststellung von u n v e r b r a n n t e n Gasen handelt es sich h ä u f i g n u r um Spuren. Der Gehalt wurde nur dann ziffernmäßig angegeben, wenn er 0 , 2 % betrug. Angaben v o n ' 0 , 1 % wurden nicht notiert, weil diese Größe schon dem Beobachtungsfehler bei der Ablesung der Skalenteile gleichkommt. Bei der Absorption des CO haben wir beobachtet, d a ß die Kupferchlorürlösung bei der Anwesenheit großer CO-Mengen auffallend nachließ, ein Zeichen, daß sich diese Lösung leicht s ä t t i g t . Es wurde deshalb zur Sicherheit der Restteil des CO d u r c h Verbrennung in der Platinkapillare e r m i t t e l t .

d e G r a h l , W i r t s c h a f t l i c h e Verwertung der B r e n n s t o f f e .

Z a h l e n t a f e l a. Bestimmung der W ä r m e s t r a h l u n g des Kessels.

at

8™

3(1 45

Q00 15 30 45

10u0 15 30

•15

11™ 16

30 45 ]2

oo 15 30 45

joo 15 30 45

2«o 15 30 45 3

00 lü 30 45

4«o

Speisewasse rtemp.

Temperatur auf der Oberfläche T4

Kesseldruck

vordere Seite t, »C

f's

•c

t\

hintere Seite tu ': t\ »C • "C

f.

»c

t\ "C

»c

v,

81,5

49

83,1

49

tp »C

Temperatur der Abgase

Temperatur im Kesselhause T, Zeit U. «C

tI E

x: 0 1

c5? • c/i 3 -4-» 3 -ti a> « T J ^ S - g - o O) S D 2 — ^ •*-• J3 „Ca) . C/3

3

g" S a) f-

ï; E O o. ' a.

o.

422

Fünftes Kapitel. Kritik der FeuerungstechniK.

g e f ü h r t werden, desto langsamer steigt die T e m p e r a t u r in dem zu beheizenden Raum, während auf der anderen Seite die Nachwirkung der Erwärmung um so nachhaltiger ist. Je schwächer die W ä n d e eines Ofens sind, desto schneller steigt die R a u m t e m p e r a t u r , desto geringer ist aber seine nachhaltige Wärmewirkung. Prof. Dr. B r a b b e e bezeichnet in der Einleitung zur 24. Mitteilung der ihm unterstellten Prüfanstalt jenen Ofen als schlecht, der den Raum gerade während der Benutzungszeit kalt läßt. Dem m u ß vollständig zugestimmt werden; denn wenn man das Bedürfnis nach einem warmen Zimmer hat, will man nicht erst mehrere Stunden darauf warten und das um so mehr, wenn man an eine sitzende Beschäftigung gebunden ist. Der Ofen soll möglichst große Mengen Luft erwärmen, und zwar nicht durch Wärmeleitung und Strahlung, sondern durch Konvektion. Wo dieses nicht der Fall ist, erhält man große Unterschiede nicht nur in der Nähe der Fenster, sondern auch am Fußboden und der Decke, so daß trotz Überhitzung der Räume in Kopfhöhe eine behagliche Wärme vermißt wird. Der Ofen soll ferner eine gewisse Anpassungsfähigkeit an Witterungsschwankungen besitzen. Die Rationierung der Hausbrandkohle nach Zimmerzahl unter Zugrundelegung einer Brennstoffeinschränkung von 5 0 % hat die Einwohner in der Wahl der Brennstoffe keineswegs mehr wählerisch gemacht. Der Ofen muß f ü r die Z u k u n f t so gebaut sein, daß er jeden Brennstoff ohne Ausn a h m e gebrauchen kann. Von den neueren Ofenbauarten sind der sog. Einheitofen, dessen weiterer Ausbau in der Prüfanstalt für Heiz- und Lüftungsanlagen der Technischen Hochschule Berlin erfolgt ist 1 ), und der Mott-Ofen, Bauart S c h u p p m a n n 2 ) , zu nennen, dessen Untersuchung vom Verfasser vorgenommen wurde. Der Mott-Ofen eignet sich sowohl f ü r Dauer- als auch f ü r unterbrochenen Betrieb. Er hat den Vorzug, den Raum in kaum 2 Std. nach Beginn des Anheizens auf die Höchsttemperatur zu bringen und dabei nach Abschluß der Feuertür die W ä r m e auf eine Reihe von Stunden aufzuspeichern. Da der Kaminverlust wegen der geringen Abgangstemperaturen selbst bei Dauerheizung keine höhere Temperatur als rd. 140° erreicht — dem Berliner Kachelofen gegenüber also kaum die Hälfte —, ist der Mott-Ofen nicht nur sparsam, sondern auch äußerst anpassungsfähig, vor allem f ü r jeden Brennstoff geeignet, eine Forderung, die f ü r Siedelungszwecke von außerordentlicher Bedeutung ist 3 ). Das schnelle Anheizen des Raumes ist ein Vorzug gegenüber dem Berliner Kachelofen, der hierfür 8 bis 9 Std. Zeit erfordert 4 ). Der Mott-Ofen hat, wie in der Zusammenstellung 140, f angegeben, ferner den Vorzug billiger Herstellung und leichter Aufstellung, was mit Rücksicht auf d a j heutige Arbeiterpersonal von besonderem Werte sein dürfte. c) Richtlinien für Stubenöfen. Von den Richtlinien f ü r Stubenöfen mit Rücksicht auf die Zeitverhältnisse mögen jene der B r e n n k r a f t t e c h n i s c h e n G e s e l l s c h a f t 5 ) aufgeführt werden: „Der Schomsteinzug muß so stark sein, daß er bei normalen Witterungsverhältnissen eine rationelle Verbrennung des Brennstoffes gewährleistet. Die Schornsteinrohre müssen in allen Etagen verschließbare Öffnungen zur Anlegung eines Lockfeuers erhalten, um das Herausqualmen der Gase beim Anheizen der Öfen — sei es bei ungünstigen Witterungsverhältnissen, sei es nach längerem Nichtgebrauch der Schornsteine — beseitigen zu können. Die Länge der Feuerzüge muß 3,5 bis 4 m sein, um den Abwärmeverlust (Abzug der heißen Gase in den Schornstein) auf das zulässige Maß zu beschränken. Längere Züge können unvollkommenere Verbrennung nach sich ziehen. Die Ofenwände sind weniger stark vorzufüttern, damit das Hochheizen des Raumes schnell vor sich geht und nicht erst nach 8 bis 9 Std. erfolgt. Die Öfen müssen der Raumluft möglichst viel Berührungsfläche bieten; sie sollen deshalb mehr frei stehen und nicht in die Ecken des Raumes hineingepfercht werden. Die heißeste Ofenfläche soll möglichst tief liegen, damit die kalte Luft über dem Fußboden erwärmt wird und noch steigen kann. Der Verschluß des Ofens J

) Nach anderen Mitteilungen, die dem Verfasser hierüber zugegangen sind, ähnelt der Ofen dem sog. Gleiwitzer Ofen (vgl. Näheres über die Entstehung des Ofens, »Der Kachelofen« Nr. 7, 1920). 2 ) M o t t - O f e n , G. m. b. H., Berlin W 10. 3 ) Besondere Bauarten von Hausbrandfeuerungen für Holzabfälle sind nicht zu nennen, in Frage k o m m t ein von Rudolf S c h e l l e r in Meiringen (Schweiz) angegebener Ofen (schweiz. Pat. 4 6 6 8 0 vom Jahre 1909) für Brennstoffabfälle, z. B. Sägespäne, Kohlengrus od. dgl. Der Ofen zeigt einen Füllraum, aus dem ein drehbar gelagerter Haspel die Abfälle auf den Rost fördert. 4 ) Über den B r a b b e e s c h e n Einheitofen sind zurzeit Versuchsergebnisse noch nicht veröffentlicht, indes soll er ähnliche Vorzüge aufweisen. 6 ) Unter Mitwirkung des Verfassers und des Ofensetzer-Gewerbes für Kachelöfen aufgestellt.

VI.

R a u m h e i z u n g und Warmwasserbereitung.

423

m u ß ein g u t e s A b d i c h t e n e r m ö g l i c h e n , u m ein A u s s t r ö m e n der H i t z e n a c h d e m S c h o r n s t e i n zu v e r h ü t e n . Als Material der Öfen darf w e g e n der Lage der k e r a m i s c h e n Industrie nur S c h m e l z ware und E i s e n z u g r u n d e g e l e g t w e r d e n . Die A n l a g e der F e u e r z ü g e und der g a n z e A u f b a u der Öfen m ü s s e n so e i n f a c h sein, d a ß die M o n t a g e der Öfen o h n e H i n z u z i e h u n g v o n S p e z i a l f a c h l e u t e n erfolgen k a n n . Die Öfen m ü s s e n f ü r jeden B r e n n s t o f f g e e i g n e t s e i n . "

d) Richtlinien für sparsamen Brennstoffverbrauch. Zwecks sparsamen Brennstoffverbrauchs in der bürgerlichen Wirtschaft hat der M a g i s t r a t B e r l i n (Deputation für Kohlenversorgung) ein Merkblatt herausgegeben, von dem folgendes für die vorliegenden Zwecke entnommen werden soll: „ V o r A n h e i z e n k a l t e A s c h e a u s d e m F e u e r r a u m e n t f e r n e n , g l ü h e n d e A s c h e aber h a l t e n . Bei H e i z u n g m i t P r e ß k o h l e n (Öfen o h n e R o s t ) diese n i c h t l e s t g e g e n e i n a n d e r s c h i c h t e n , s o n d e r n lose a u f b a u e n ; d a v o r oder d a r u n t e r t r o c k e n e s H o l z legen und a n z ü n d e n ; d a n n T ü r m i t den kleinen Zuglöchern a n l e g e n . S o b a l d s ä m t l i c h e K o h l e n g l ü h e n , S c h r a u b t ü r l u f t d i c h t s c h l i e ß e n , d a b e i bea c h t e n , d a ß T ü r f a l z aschenfrei. Bei K o k s - oder S t e i n k o h l e n h e i z u n g (Öfen m i t R o s t ) t ä g l i c h S c h l a c k e n b e s e i t i g e n ; bei Glut des B r e n n s t o f f e s F e u e r t ü r und A s c h e n t ü r f e s t s c h l i e ß e n und n u r m i t R o s e t t e L u f t z u f u h r regeln. Bei K o c h m a s c h i n e n V e r w e n d u n g halber P r e ß k o h l e n n ü t z l i c h , also B r i k e t t e üblicher Größe teilen. Zu reichlicher Ersparnis v o n P r e ß k o h l e n bei K a c h e l ö f e n m i t P l a n r o s t d i e s e n unter Z u z i e h u n g des T ö p f e r s m i t L e h m und D a c h s t e i n e n so w e i t z u m a u e r n , d a ß v o r n n u r R o s t f l ä c h e v o n 10 bis 15 c m T i e f e bei O f e n t ü r b r e i t e v e r b l e i b t ; in gleicher W e i s e a u c h R o s t in K o c h m a s c h i n e n , s o w e i t P r e ß k o h l e n v e r f e u e r t w e r d e n , bis zur H ä l f t e der bisherigen Größe a b d e c k e n . Bei F ü l l f e u e r u n g (eiserne Ö f e n ) m i t K o h l e , Brennstoff v o n o b e n ; m i t K o k s , B r e n n s t o f f v o n u n t e n anzünden."

3. Grudeheizung. Der G r u d e - K ü c h e n h e r d , der sich schon in einfachster Form in der Provinz Sachsen und in Mitteldeutschland großer Beliebtheit erfreut, wird sich mit Rücksicht auf unsere ganze Wirtschaftslage hoffentlich bald weiter einführen. Die Grude (Braunkohlenkoks) ermöglicht einen Dauerbrand ohne Flammen und Ruß bei großer Hitzeentwicklung. Als Träger des glühenden Feuers dient für gewöhnlich eine Aschenschicht 1 ), die man auch zur Dämpfung der Glut auf die Brennschicht geben kann, falls eine Einschränkung der Wärmeentwicklung erwünscht sein sollte. Während die meisten Bauarten den Feuerkasten mit einer Schieblade verbinden, die bei ihrem Herausziehen die Raumluft durch Staub und Dunst unter Umständen verunreinigt, sieht das Immerbrandofenwerk P a u l F r i e d r i c h in J a u e r (Bzk. Liegnitz) eine Vorrichtung vor, die es gestattet, das Schüren und Beschicken des Feuerherdes im Ofen selbst vorzunehmen. Zu diesem Zwecke wird mit Hilfe eines außen gelegenen Hebels der Träger des Grudekokses von dem Aschenfall entsprechend hochgehoben und dadurch der für die Bearbeitung des Feuers erforderliche Spielraum geschaffen. Für die R a u m h e i z u n g dienen Feuerherde mit einem Heizluft-Röhrensystem, deren Röhren schräg angeordnet sind. Die Luft tritt bei einem gegen eine kalte Umfassungswand gestellten Ofen von der Wandseite in die von außen erhitzten Röhren ein und nach ihrer Erwärmung an der Vorderseite des Ofens wieder-aus. Ein durchlochtes Zierblech deckt die Austrittsöffnungen. Die Heizfläche ist außerordentlich wirksam, die Ausnutzung die denkbar günstigste. Die durch die schräge Lage der Rohre hervorgerufene lebhafte Bewegung der Luft verhindert ein Ansammeln und damit eine Verbrennung des Staubes auf den Heizflächen. Der Grudekoks kostet zurzeit 24 M/50 kg frei Bahnhof Berlin. 4. Elektrische R a u m h e i z u n g . Geht durch einen Leiter vom Widerstand R ein Strom J, so entstehen 0,000239 J2R WE/Sek. Elektrische W i d e r s t a n d s h e i z k ö r p e r sind in den verschiedensten Formen auf den Markt gekommen. Zu erwähnen ist hier der R a d i o p h o r von H. F r a n k , der dem Radiator einer Zentralheizung ähnelt, und die W i d e r s t a n d s g i t t e r der Firma C. S c h n i e w i n d t in Neuenrade i. Westf., die zur Vermeidung von Kurzschlüssen bei der meist zur Anwendung kommenden Spiralwicklung ein Gewebe aufweisen, deren Kette aus chemisch reinen Asbestfäden, deren Schuß aus den Wider-

Berlin

Vgl. a. E b e l i n g , „ S i t z u n g s b e r i c h t e des A r b e i t s a u s s c h u s s e s " , H e f t 5 u. 6. Verlag v o n Rudolf Mosse, 1919.

424

Fünftes Kapitel. Kritik der Feuerungstechnik.

s t a n d s d r ä h t e n b e s t e h t . D a die A s b e s t f ä d e n h y g r o s k o p i s c h sind, w e r d e n sie m i t einer P o r z e l l a n m a s s e ü b e r z o g e n . Die W i d e r s t a n d s d r ä h t e sind a u s einer C h r o m n i c k e l l e g i e r u n g h e r g e s t e l l t , das einer Bet r i e b s t e m p e r a t u r von ca. 1100° d a u e r n d w i d e r s t e h e n k a n n . O f t w e r d e n G l ü h l a m p e n als H e i z k ö r p e r v e r w e n d e t . Ihre W ä r m e a b g a b e b e t r ä g t f ü r 1 W a t t L i c h t s t ä r k e in Kerzen

bei Metallampen bei Kohlenfadenlampen

16

.

kW cv WE/Std.

25

0,016 13,8 41

0,025 I 21,5 | 64

50

0,05 43 130

Z u r z e i t ist a b e r der e l e k t r i s c h e S t r o m n o c h s e h r t e u e r . R e c h n e n wir m i t D r . D e i n 1 e i n *) n u r m i t 10 Pf f ü r die k W - S t d . , so e r g e b e n sich n a c h i h m folgende, f ü r M ü n c h e n v o r d e m Kriege geltenden W ä r m e p r e i s e ( = 100000 W E ) : E l e k t r . Heizung

11,60 M Verhältnis 29

, Leuchtgas

Koks

Steinkohle

3,00 M 7,5

0,7 M 1,75

0,4 M 1

D a n a c h ist die elektrische H e i z u n g 2 9 m a l so t e u e r als die R a u m h e i z u n g m i t S t e i n k o h l e n . Hierbei sind n u r die in Kauf zu n e h m e n d e n V e r l u s t e bei der U m s e t z u n g d e r B r e n n s t o f f w ä r m e in R a u m w ä r m e , n i c h t a b e r d e r F o r t f a l l des R o s t v e r s c h l e i ß e s , der S c h l a c k e n a b f u h r u n d sonstiger Ann e h m l i c h k e i t e n (z. B. bei d e n e r s t e n b e i d e n H e i z a r t e n ) b e r ü c k s i c h t i g t w o r d e n . F ü r K o h l e n f a d e n l a m p e n e r g i b t sich r u n d d e r d r e i f a c h e W ä r m e b e t r a g . Ist d e r W ä r m e v e r l u s t eines Z i m m e r s v o n 1300 W E zu d e c k e n , so w ü r d e h i e r n a c h m i t der E i n s c h a l t u n g v o n 10 f ü n f z i g kerzigen K o h l e n f a d e n l a m p e n a u c h die R a u m h e i z u n g gleich m i t b e s o r g t w e r d e n . In dieser B e t r a c h t u n g liegt schon eine R i c h t s c h n u r f ü r die V e r b i l l i g u n g der e l e k t r i s c h e n H e i z u n g . Sie darf n i c h t H a u p t z w e c k , s o n d e r n N e b e n z w e c k sein, d . h . m a n m u ß also g e w i s s e r m a ß e n die R a u m h e i z u n g als A b w ä r m e v e r w e r t u n g der e l e k t r i s c h e n E n e r g i e e r z e u g u n g a u f f a s s e n . In Z u k u n f t wird sich desh a l b a u c h f ü r die E l e k t r i z i t ä t s w e r k e n u r eine A u s s i c h t auf E i n f ü h r u n g d e r e l e k t r i s c h e n R a u m h e i z u n g e r ö f f n e n , w e n n d u r c h A b w ä r m e v e r w e r t u n g i h r e r K r a f t a n l a g e n die Möglichkeit d e r E r z e u g u n g b i l l i g e r e l e k t r i s c h e r Energie g e g e b e n ist. In welcher Weise hierbei der Kreislauf zu w ä h l e n sein wird, m u ß die P r a x i s v o n Fall zu Fall e n t s c h e i d e n . Zu weit g e t r i e b e n e F e r n l e i t u n g des D a m p f e s k a n n ebenso u n w i r t s c h a f t l i c h w e r d e n wie die U m s e t z u n g d e r D a m p f w ä r m e in H e i ß w a s s e r , die a n sich neben der W e i t e r f ö r d e r u n g des W ä r m e t r ä g e r s m i t E n e r g i e v e r l u s t e n v e r k n ü p f t i s t . U n d d e n n o c h k a n n die L ö s u n g d u r c h e i n e n W e c h s e l b e t r i e b e r r e i c h t w e r d e n , e t w a d e r a r t , d a ß t a g s ü b e r eine G e g e n d r u c k t u r b i n e Schulen u n d a n d e r e ö f f e n t l i c h e G e b ä u d e wie V o l k s b ä d e r , Gerichte usw. u n m i t t e l b a r m i t W ä r m e v e r s o r g t , a b e n d s dagegen d u r c h K u p p l u n g m i t einer A b d a m p f t u r b i n e e l e k t r i s c h e Energie f ü r Heizungszwecke liefert (vgl. V I des s i e b e n t e n K a p i t e l s ) . Mit d e m E i n s c h a l t e n d e r e l e k t r i s c h e n B e l e u c h t u n g erfolgt die Z u s a t z h e i z u n g , die die T u r b i n e e n t l a s t e t . U m w i r t s c h a f t l i c h e r zu a r b e i t e n , m ü ß t e die e l e k t r i s c h e H e i z u n g m i t s e l b s t t ä t i g e n T e m p e r a t u r r e g l e r n a u s g e s t a t t e t werden, u m einer E n e r g i e v e r s c h w e n d u n g v o r z u b e u g e n .

5. Die Wirtschaftlichkeit der Warmwasserbereitungs-Anlagen. a) Allgemeines. Bei den A r c h i t e k t e n v e r b r e i t e t sich die M e i n u n g , d a ß eine W a r m w a s s e r b e r e i t u n g s a n l a g e wegen ihres t e u r e n B e t r i e b e s ein L u x u s g e g e n s t a n d sei. Der t e u r e B e t r i e b ist n i c h t in A b r e d e zu stellen. Die a u s d e r V e r b r e n n u n g des Kokses im Heizkessel g e w o n n e n e N u t z w ä r m e wird auf d e n W ä r m e s p e i c h e r (Boiler) d u r c h eine Heizschlange übert r a g e n u n d v o n hier a u s m i t Hilfe von U m l a u f l e i t u n g e n bis zu den Z a p f h ä h n e n geleitet. Die U m l a u f l e i t u n g e n stellen eine regelrechte W a r m w a s s e r h e i z u n g d a r , m i t d e r W ä r m e v e r l u s t e v e r b u n d e n s i n d ; ebenso bilden d e r Kessel ( u n t e r U m s t ä n d e n a u c h d a s A u s d e h n u n g s g e f ä ß ) , die A n s c h l u ß l e i t u n g a n die Schlange, d e r W ä r m e s p e i c h e r u n d die g a n z e übrige R o h r a n o r d n u n g eine Quelle w e i t e r e r Verl u s t e , die a b e r d u r c h B e a c h t u n g einer R e i h e p r a k t i s c h e r E r f a h r u n g e n schon b e d e u t e n d h e r a b g e m i n d e r t w e r d e n k ö n n e n . Diese m ö g e n in f o l g e n d e m z u s a m m e n g e f a ß t w e r d e n ; * ) Z . d. Bayer. Rev.-Ver. v, 31. März r918, S. 45.

425

VI. Raumheizung und Warmwasserbereitung.

b) Zusammenstellung von Versuchsergebnissen. Die L e i s t u n g e i n e s H e i z k e s s e l s ist nicht höher zu veranschlagen, als sie die Praxis t a t sächlich aufweist. Jedenfalls dürfen wir f ü r Kleinkessel nur Durchschnittsleistungen von 11000, f ü r gußeiserne Gliederkessel nur rd. 7500 W E / S t d . zugrunde legen. Bei der B e r e c h n u n g d e s W a s s e r i n h a l t s v o n W ä r m e s p e i c h e r n ( B o i l e r n ) handelt es sich nicht um Aufspeicherung von Wärmeeinheiten schlechthin, sondern um einen Wärmesammler, der nur bis zu einer gewissen niedrigsten T e m p e r a t u r in Anspruch genommen werden kann. Will man über Bäder von 40° C verfügen, so kann man den W ä r m e i n h a l t J des Wärmespeichers in W E nicht mit J ( 8 0 — 10°) sondern n u r mit J (80 — 40°) in Rechnung stellen, denn das Wasser unter 40° gibt kein Bad mehr. Ein weiterer Irrtum r ü h r t daher, d a ß man die A n z e i g e d e s a m W ä r m e s p e i c h e r b e f i n d l i c h e n T h e r m o m e t e r s auf die mittlere T e m p e r a t u r des Wassers bezieht. Das kalte Wasser t r i t t t'~9V,S'

t2'7S,S[ 712 =t'

Abb. 196. Verlauf der Temperaturen in der Heizschlange und im Wärmespeicher bei Gegenstrom.

auf der einen Seite ein, auf der anderen Seite aus. Es findet demnach eine E r w ä r m u n g nach einem bestimmten Gesetze s t a t t , die sich in der Schichtung des Wassers kennzeichnet. H a t man die Kurve f ü r die T e m p e r a t u r z u n a h m e im Außenstrom durch Versuche festgestellt, so ist es nicht schwer, planimetrisch oder rechnerisch die mittlere T e m p e r a t u r zu finden. Abb. 196 zeigt beispielsweise den Verlauf der Temperaturen zwischen den Enden der Wasserheizschlange und des Außenstromes bei Anwendung von Gegenstrom, Abb. 197 bei Parallelstrom (Gleichstrom), beides 2 % Std. nach dem Anheizen des Heizkessels beobachtet. Die tatsächliche mittlere T e m p e r a t u r wird an der Stelle b angezeigt, während a die jetzt vielfach übliche Stelle f ü r das Thermometer bezeichnet. Das Mittel der T e m p e r a t u r e n in den Stromkreisen der Abb. 197 ist bekanntlich nicht ^ ± 8 ^ 1 ^ 9 2 , 0 5 0 bzw. 85 2

'

sondern 89,57° und 78,97°,

+

45

'9=66,5°'

426

Fünftes Kapitel.

Kritik der F e u e r u n g s t e c h n i k .

Der Unterschied zwischen den T e m p e r a t u r e n beider Stromkreise tm ist demnach nicht (92,05 — 66,5) = 25,55°, sondern 10,6°. Hieraus müssen sich also rechnerisch falschc Koeffizienten f ü r die W ä r m e ü b e r t r a g u n g und nicht zutreffende Leistungen der Anlagen ergeben. Für die H ö c h s t t e m p e r a t u r i m W ä r m e s p e i c h e r reichen 60° nicht a u s ; nach den Versuchen von H. V e t t e r , Berlin, sind schon 65° f ü r Küchen erforderlich, um Talg von den Tellern zu entfernen. Danach müssen wir also im Wärmespeicher annähernd 70° an der Stelle b (Abb. 196 u. 197) halten und nicht etwa nur an der Stelle a. Die Beobachtung in der Praxis, d a ß bei verhältnismäßig geringer E n t n a h m e von Heizwasser das T h e r m o m e t e r bei a schon sichtbar fällt, beweist eben, wie wenig W ä r m e in dem Wärmespeicher tatsächlich aufgespeichert ist. Daß der rechnerisch geforderte Inhalt im Behälter nach Abzug der Rohrschlange vorhanden

Bei Warmwasserbereitungs-Anlagen handelt es sich um eine V e r b i n d u n g v o n H e i z k e s s e l u n d R o h r s c h l a n g e . Was der Heizkessel an W ä r m e zu erzeugen imstande ist, kann durch die Heizschlange nicht abgegeben werden. Hier herrscht keineswegs ein Gleichgewicht zwischen Soll und Haben. W e n n die Heizschlange infolge eines bestimmten Wertes tm ihre W ä r m e a b g a b e verringert, d a u e r t die W ä r m e e n t w i c k l u n g im Heizkessel weiter f o r t ; durch sie wird die Ein- und Aust r i t t s t e m p e r a t u r in der Heizschlange zwar gesteigert, aber es findet keine ausreichende Verwendung der gelieferten W ä r m e s t a t t . Der Temperaturunterschied am Ein- und A u s t r i t t der Heizschlange verringert sich stetig, so d a ß der Heizkessel schließlich überkocht oder durch den Temperaturregler in seiner Leistung verringert werden m u ß . P a r a l l e l - o d e r G e g e n s t r o m ? Um die Schichtung des Wassers im Wärmespeicher zu verhüten und d a m i t gleichzeitig eine zweckmäßige Regelung der W a r m w a s s e r t e m p e r a t u r zu erzielen, ist die Anwendung des Parallelstromes vorzuziehen. Die Rohrschlangen zeigen eine h ö h e r e W ä r m e ü b e r t r a g u n g , u n d d e r W ä r m e i n h a l t d e s W ä r m e s p e i c h e r s i s t g r ö ß e r . Ein Blick auf Abb. 197 zeigt uns, d a ß selbst beim Anheizen mit Hilfe des Parallelstromes tm bedeutend kleiner ausfällt als beim Gegenstrom. Wir haben also in der Wahl des Parallelstromes unter U m s t ä n d e n

VI. R a u m h e i z u n g und Warmwasserbereitung.

427

ein M i t t e l , u n s e r e A n l a g e w i r t s c h a f t l i c h e r zu m a c h e n . Die W a s s e r h e i z s c h l a n g e w e i s t b e i m A n h e i z e n f ü r P a r a l l e l s t r o m e i n e W ä r m e d u r c h g a n g s z i f f e r k a u f , die d o p p e l t so g r o ß ist wie b e i m G e g e n s t r o m ; bei E n t n a h m e w a r m e n W a s s e r s (voller B e t r i e b ) b l e i b t d e r P a r a l l e l s t r o m i m m e r n o c h u m 2 0 % g ü n s t i g e r als d e r G e g e n s t r o m , w e n n m a n gleiche T e m p e r a t u r u n t e r s c h i e d e in d e r H e i z s c h l a n g e v o r a u s s e t z t . k w i r d a l l g e m e i n viel zu h o c h a n g e n o m m e n . Bei einem 10 stündigen Betrieb mit den zu billigenden T e m p e r a t u r s c h w a n k u n g e n , die selbst bei der besten Anlage a u f t r e t e n können, ergab sich k bei Gegenstrom zu 350 W E f ü r 1° T e m p e r a t u r unterschied, 1 qm e i s e r n e W a s s e r - R o h r s c h l a n g e n - O b e r f l ä c h e und 1 Std. (bei k u p f e r n e m Rohr f a n d Verfasser n u r rd. 12% bessere Wirkung). Bei den Versuchen schwankte t' (Vorlauf) zwischen 52° und 74° und b e t r u g i. M. 65,4°, während f ü r den Rücklauf t" als Mittel von 40,8 und 60° eine T e m p e r a t u r von 50,3° festgestellt wurde. Es ergibt sich d a n a c h ( t ' — t " ) zu 15,1°. Der Inhalt des Wärmespeichers b e t r u g 1500 1, die Rohrschlangenoberfläche 3,2 qm, die stündliche Wärmeabgabe i. M. 17150 W E , desgl. auf 1 qm und 1° T e m p e r a t u r u n t e r s c h i e d

3 j ^ f s f ~ ^50 W E .

Die g e r i n g e W ä r m e ü b e r t r a g u n g r ü h r t in e r s t e r Linie v o n d e n s c h w a n k e n d e n u n d n i e d r i g e n V o r l a u f t e m p e r a t u r e n her, v e r u r s a c h t d u r c h den Kleinkessel, der mit d e m W ä r m e s p e i c h e r g e k u p p e l t w a r . Die h ä u f i g v o n S a c h v e r s t ä n d i g e n v e r t r e t e n e A n s i c h t d i e s e r L ö s u n g h a t V e r f a s s e r s t e t s b e k ä m p f t u n d s t a t t des Klcinkessels m i t bestem Erfolg größere Gliederkessel m i t T e m p e r a t u r r e g l e r n a n e m p f o h l e n . W a s s e r r o h r s c h l a n g e n k ö n n e n n u r bei h o h e r V o r l a u f t e m p e r a t u r w i r k s a m sein, u n d d a n n n o c h w i r d d a s E r g e b n i s d u r c h die B e a n s p r u c h u n g des W ä r m e s p e i c h e r s , d . h . d u r c h d e n B e d a r f a n W a r m w a s s e r d e r a r t b e e i n f l u ß t , d a ß alle Z i f f e r n , die f ü r die W ä r m e a b g a b e g e g e b e n w e r d e n , n u r bedingten W e r t h a b e n . W o regelmäßig w a r m e s W a s s e r a b g e z a p f t wird, g e s t a l t e t sich der Betrieb n a t ü r l i c h w e i t w i r t s c h a f t l i c h e r als in H ä u s e r n m i t s t a r k w e c h s e l n d e m W a r m w a s s e r b e d a r f . Die beste Lösung bleibt der selbsttätig wirkende G a s - W a r m w a s s e r a p p a r a t f ü r jede W o h n u n g , vorausgesetzt, d a ß auf d a u e r n d e L i e f e r u n g ausreichenden u n d heizkräftigen Gases g e r e c h n e t w e r d e n k a n n . Die W ä r m e l e i s t u n g v o n 1 q m K e s s e l h e i z f l ä c h e i s t d u r c h die W ä r m e a b g a b e d e r H e i z s c h l a n g e b e d i n g t ; b e i m A n h e i z e n ist d i e L e i s t u n g , s o f e r n P a r a l l e l s t r o m a n g e w a n d t w i r d , g l e i c h j e n e r i m v o l l e n B e t r i e b e , w ä h r e n d bei G e g e n s t r o m die W ä r m e l e i s t u n g b e i m A n h e i z e n n u r g l e i c h d e r H ä l f t e d e r L e i s t u n g i m v o l l e n B e t r i e b e zu s e t z e n i s t . W ä r m c v e r l u s t d u r c h A b k ü h l u n g d e r A n l a g e . E i n e W a r m w a s s e r b e r e i t u n g s - A n l a g e , die mit einer T e m p e r a t u r von 70° im Behälter außer Betrieb gesetzt wird, zeigt nach 9sttindiger Abk ü h l u n g e i n e n W ä r m e v e r l u s t v o n e t w a 4 0 % des a n f ä n g l i c h e n W ä r m e i n h a l t s . H i e r a u s f o l g t , d a ß die G r ö ß e d e s H e i z k e s s e l s zu d e r d e s W ä r m e s p e i c h e r s in e i n e m g e w i s s e n V e r h ä l t n i s s t e h e n m u ß , u m d i e W ä r m e v e r l u s t e d u r c h A b k ü h l u n g zu v e r r i n g e r n . W ä h r e n d m a n f r ü h e r k l e i n e H e i z k e s s e l u n d g r o ß e W ä r m e s p e i c h e r w ä h l t e , g e w ä h r t ein u m g e k e h r t e s V e r h ä l t n i s die M ö g l i c h k e i t , d e n n i e d r i g e n G e s a m t w i r k u n g s g r a d v o n 3 5 % auf 65%, zu e r h ö h e n . Z u m Beweise sollen d i e V e r s u c h s e r g e b nisse in Z a h l e n t a f e l 141 w i e d e r g e g e b e n w e r d e n . Zahlentafel

141.

G e s a m t v e r l u s t bei v e r s c h i e d e n e r W a h l des H e i z k e s s e l s und W ä r m e s p e i c h e r s . B i s h e r i g e A n o r d n u n g : Abb. 198. Kleinkessel Wärmespeicher mittlere W a s s e r t e m p e r a t u r w ä h r e n d des Betriebes . stündlicher W ä r m e v e r l u s t der isolierten Leitung:

7,3

(8Q

_

2Q)1) =

desgl. der isolierten Anschlußleitung f ü r die Rohrschlange: 0,53 • 3,2" (80 — 26) = desgl. der n a c k t e n L e i t u n g : 4,2

1 7 5

+(82°0-41'5l (80-41,5)^

desgl. der Wärmespeicher-Oberfläche: 3,77 • 2,2 (80 — 26) zusammen auf dem Rost erzeugt in 1 Std

l,5qm 1500 I 80° 17]g

92

W E

entsprechend

1370 W E

„

1730,, 448

N e u e r V o r s c h l a g : A b b . 199. Oliederkessel 6 qm Wärmespeicher 11501 70°

„

3985 W E 29 000 „

1300 „ 365

„

3110 W E 71 200 „

Die Formeln h a t Verfasser im Gesundheits-Ing. 1912, Nr. 20 vom 18. Mai ausführlich entwickelt.

428

F ü n f t e s K a p i t e l . Kritik der Feuerungstechnik. Z a h l e n t a f e l 141 (Fortsetzung). Bisherige A n o r d n u n g :

N e u e r Vorschlag:

Verhältnis des Wärmeverlustes zur erzeugten W ä r m e : 3 9 8 5

•100 29 000 W ä r m e v e r l u s t e bei Erzeugung der W ä r m e . . . . zusammen d e m n a c h nutzbar 46,89%= A b k ü h l u n g während einer 9 stündigen Ruhepause . 8 0 • 1500 • 4 3 , 4

100 desgl., auf einen l ö s t ü n d i g e n Betrieb verteilt: 5 2 0 8 0 • 100 1 5 - 2 9 000 d e m n a c h Gesamt-Wirkungsgrad der O e s a m t a n l a g e : 1 0 0 — ( 5 3 , 1 1 + 12) =

3 1 1 0 - 100 71 200

13,75 • / . ;

27,84%

39,36 53,11% 13602 WE; 43,4%

67,78 % = oder 7 0 - 1150 39,3

31 637 W E

_ ~

2,97 %

100 — ( 3 2 , 2 2 + 2,97) =

64,81 % .

100 31 637 • 100 1 5 - 7 1 200

12%; 34,89%;

13,7S% Verlust durch Fort Zeitung der ^ Warme

_

32 22 % 48 260 W E 39,3 %

—

52 080 W E ;

Heizbetrieb

»- Abstellung des Heizbetriebes bei des

3,vs%Sfrah/ungsyer/ustt

1Z°/o* Verlust Unterbrechung Heizbetriebes

Fehlerquelle

M 13,26% Ver/ust an unrerbrannten

Abb. 198.

4,38 °/ 0

Gasen

W ä r m e d i a g r a m m beim Kleinkessel.

Der Strahlungsverlust des Heizkessels ist bei Bestimmung der Ausnutzung des Brennstoffes bereits berücksichtigt worden, fällt deshalb f ü r den löstündigen Betrieb außer acht. Soll der S t r a h lungsverlust des Wärmespeichers verringert werden, müssen wir von einer n i e d r i g e r e n Temp e r a t u r ausgehen. Für 80° T e m p e r a t u r im Behälter h a t t e der Gliederkessel 5 qm Heizfläche, während der Behälterinhalt 1000 1 betrug. Um 70° bei einem Speicherinhalt von 1150 1 zu halten, m u ß schon ein Gliederkessel von 6 qm genommen werden. Der Verlauf der Wärmeverluste ist in Abb. 198 und 199 bildlich dargestellt; sie zeigen, welche Vorteile die Verbindung mit dem Gliederkessel mit sich bringt. Die Verhältnisse lassen sich durch Isolieren s ä m t l i c h e r Leitungen und durch Einschränkung der Verluste durch u n v e r b r a n n t e Gase (Feuer nicht totwerfen, O b e r l u f t z u f ü h r u n g kurz nach der Beschickung usw.) oder durch andere Anordnungen noch weiter verbessern. R o l a n d k e s s e l . EinJJlick auf Abb. 200 und T a f e l X I I I l ä ß t erkennen, d a ß die getrennte Anordn u n g zwischen Wärmespeicher und Kessel unvermeidliche Verluste mit sich bringt. W ü r d e man den

d e G r a h l , Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe.

Jnhaft

Warm

rvasse

r-

Aus/auf

Oe/gefäß

Schwenkhahn

Versuchsanordnung und Temperaturdiag

Tafel X I I I (zu Seite 429).

iturdiagramm bei einem Rolandkessel. D r u c k u n d Verlag von R . O l d e n b o u r g , M ü n c h e n u n d Berlin.

VI. Raumheizung und Warmwasserbereitung.

429

Kessel in den Behälter einbauen, wie es die Firma F r a n z L o e w e n s t e i n , Berlin-Lichtenberg, bei ihrem R o l a n d k e s s e l , tatsächlich ausgeführt hat, so ließe sich zunächst der Strahlungsverlust des Kessels, dann aber ein Teil des Kaminverlustes nutzbar machen. Verfasser hat mit einem solchen Kessel Versuche angestellt und trotz starker Anstrengung eine gute Ausnutzung bei hoher Wärmeentwicklung erreicht. Die Versuche wurden sowohl mit Gas- als auch mit Koksfeuerung durchgeführt. Das kalte Wasser trat bei t" ein und bei t' erwärmt aus, vgl. Tafel X I I I . Aus der Gewichtsmenge des ausfließenden Warmwassers und dessen Temperaturunterschied (/' und t") war der Wirkungsgrad leicht zu bestimmen. Die Gasfeuerung diente insbesondere zur Bestimmung des Strahlungsverlustes des Behälters, weil sie für den Abkühlungsversuch schnell abgestellt werden konnte. Der Wirkungsgrad des Kessels ergab sich bei e i n e m s c h l e c h t e n G a s k o k s , der einen Heizwert von 6128 W E aufwies, zu 68%. f betrug hierbei 71,5°, t" 10,4° C. Da 12,5 kg/Std. Koks verfeuert wurden, betrug die Leistung 52000 WE/Std. Heizbetrieb -—i—Abstellung des I Heizbetriebes bei Unterbrechung

V,3S% /ertust durch Fort/eitung der Warme Zuleitungsrohrefu Rohrschlange.

USOl Jnha/t

Nutzeffekt

6,16% \rtaminverlust y

6V,st % Netto*Nutzeffekt

3, 19 % Strah/ungs Verlust / Fehlerquelle •fgi/t nurfür KesselJ _ 18,59 % Verlust an unrerbrannten Gasen

•700% Heizfläche

[Abb. 199. Wärimdiagramm beim Strebel Gliederkessel.

Diese Wärmemenge wurde geliefert 1. von 2,15 qm Kesselheizfläche, 2. „ 0,33 „ Abzugsrohrheizfläche. 2,48 qm. Um den Anteil beider Heizflächen zu ermitteln, wurden die Temperaturen T a und T a gemessen, vgl. T a f e l X I I I . Bei einem Kaminverlust mit T 2 = 427° gingen rd. 21700 WE, bei einem Kaminverlust mit 7 \ = 527° dagegen 26750 W E stündlich verloren. Dem 700 mm langen Abzugsrohr (Kesselheizfläche zu 2.) entspricht also eine Wärmeleistung von rd. 5000 WE/Std., der Kesselheizfläche zu 1. dagegen eine solche von 47000 WE/Std. Das gibt auf 1 qm Heizfläche eine spezifische Leistung für 1. von 22000 WE/Std. „ 2. „ 15000 „ oder, auf die Gesamtheizfläche von 2,48 qm bezogen, im Mittel eine Leistung von 21000 WE/Std.

430

Fünftes Kapitel.

Kritik der Feuerungstechnik.

Vergleicht man diese Leistung mit jenen der Anordnungen Abb. 198 und 199, so ergibt sich folgende bemerkenswerte Zusammenstellung: Zahlentafel

142.

Anordnung

Kesselheizfläche spezifische Kesselleistungen . Kesselwirkungsgrad

.

.

.

WE/Std.

A b b . 198

A b b . 199

A b b . 200

1,5 11 700 60,64

5,7 9 000 72,26

2,48 21 000 68

Bei gleichem Wirkungsgrad h a t also der Rolandkessel ungefähr die doppelte Leistung wie die A n o r d n u n g nach A b b . 198. Der Strahlungsverlust eines der eingebauten Kesselgröße entsprechenden Kleinkessels wurde zu 1209 W E stündlich ermittelt. Bei einer mittleren W a s s e r t e m p e r a t u r von 70° betrug die Oberf l ä c h e n t e m p e r a t u r T t = 60°, die T e m p e r a t u r der umgebenden Luft T 5 rd. 15°. Für den T e m p e r a t u r u n t e r s c h i e d 6 0 — 1 5 = 45° ergab sich die Wärmeübergangsziffer zu 12,5, so daß bei einer Mantelfläche von 2,15 qm 45 • 12,5 • 2,15 =

1209 W E stündlich

oder, auf die Gesamtleistung des Rolandkessels bezogen, 1209-100 = 2,3% 52000 durch den Einbau erspart werden. Hierzu k o m m t der Unterschied im Kaminverlust (6,67%) hinzu, so d a ß rd. 9 % durch die neue B a u a r t gegenüber der üblichen A n o r d n u n g selbst bei starker und wechselnder Anstrengung gewonnen werden. Der Kessel wurde ähnlich den Betriebsverhältnissen in der A b b . 200. W ä r m e d i a g r a m m beim R o l a n d Praxis wechselnd beansprucht, d. h. die durchfließenden Wasserkessel. mengen durch Drosselung des Zuflußhahnes v e r ä n d e r t . Man sieht den Einfluß dieser schwankenden Beanspruchung in dem T e m p e r a t u r d i a g r a m m auf Tafel X I I I (rechts u n t e n ) ; der Kaminverlust steigt mit wachsender Zugstärke, mit abnehmender Zugstärke wird er dagegen geringer. Die Ersparnisse in dem Kaminverlust, die dem Wirkungsgrad der ganzen Anlage zugute kommen, sind durch die schraffierten Flächen gekennzeichnet; je kleiner die Zugstärke ist, desto größer ist auch die Ersparnis. Es gilt also auch f ü r diesen Kessel die Vorschrift, ihn nicht über ein gewisses Maß hinaus zu beanspruchen. Der Rolandkessel war durch einen Blechmantel vor W ä r m e s t r a h l u n g geschützt. Die durchschnittliche Manteltemperatur ergab sich zu 27,8°, die L u f t t e m p e r a t u r zu 18°. Als W ä r m e ü b e r gangsziffer hierfür wurde die Zahl 17,7 ermittelt. Der Rolandkessel gab demnach mit seiner 9 qm großen Außenfläche 9 • 17,7 (27,8—18) = 1560 W E stündlich oder 1560-100 : 2 , 0 3 % ab. 12,5-6128 A b w ä r m e v e r w e r t u n g 1 ) . Der Rolandkessel gewährt schon ein Beispiel der teilweise durchgeführten Abwärmeverwertung. Aber während hier die W ä r m e immer noch auf einem besonderen Rost erzeugt werden muß, stehen in der Praxis ungeheure W ä r m e m e n g e n kostenlos zur Verfügung. Man denke nur an die hohen A b g a n g s t e m p e r a t u r e n von Glüh-, Glas-, Trockenöfen, Porzellanöfen, Martinöfen usw. Zu ihnen gesellen sich die k a u m berechenbaren W ä r m e m e n g e n , die der Abdampf von Dampfmaschinen und -turbinen, P u m p e n usw. oder das Kühlwasser u n d die Auspuffgase von Verbrennungsmaschinen meist nutzlos mit sich f o r t f ü h r e n . Wo die T e m p e r a t u r e n hoch sind (400 bis 700°) kann m a n Vorwärmer oder Kessel einbauen, um Gas oder L u f t vorzuwärmen, D a m p f - oder Warmwasser zu erzeugen oder Heizungsanlagen zu betreiben. Welche Mengen an Abwärme zur Verfügung stehen, ist bereits im 1. Kapitel, IV, S. 87, auf die hier des Platzmangels wegen leider *) Welche Möglichkeiten in dieser Beziehung in Frage kommen, ersieht man am besten aus den Prospekten der einschlägigen Firmen, wie der G e s e l l s c h a f t f ü r A b w ä r m e v e r w e r t u n g , Berlin-Reinickendorf.

VI.

431

R a u m h e i z u n g und W a r m w a s s e r b e r e i t u n g .

n i c h t n ä h e r e i n g e g a n g e n w e r d e n k a n n , e r l ä u t e r t . W i r k ö n n e n u n s h i e r d a r a u f b e s c h r ä n k e n , ein Beispiel a n z u f ü h r e n . Bei D i e s e l m o t o r e n h a b e n wir n a c h S a u p e 1 ) e t w a 15 1 K ü h l w a s s e r auf 1 P S - S t d . zu r e c h n e n , d a s v o n 10° auf 50° (gegebenenfalls a u c h h ö h e r ) e r w ä r m t w i r d . Bei w e i t e r e r E r w ä r m u n g des W a s s e r s f ü r die b e s o n d e r e n Z w e c k e sind V o r w ä r m e r i m G e b r a u c h , die d u r c h die A b g a s e d e r M o t o r e n (400 bis 440°) g e h e i z t w e r d e n u n d s t ü n d l i c h 10 1 W a s s e r v o n 50° auf 74° T e m p e r a t u r b r i n g e n . U m ein E r g l ü h e n d e r R o h r w a n d u n g e n der Z u l e i t u n g zu v e r m e i d e n , ist eine B e i m i s c h u n g v o n L u f t u n t e r U m s t ä n d e n e r f o r d e r l i c h , indes m i t d e r E i n s c h r ä n k u n g , d a ß keine K o n d e n s a t i o n d e r L u f t f e u c h t i g k e i t s t a t t f i n d e n d a r f , d e n n d a n n w ü r d e n die W a n d u n g e n r o s t e n . D a s e r w ä r m t e W a s s e r f l i e ß t frei zu B e h ä l t e r n , v o n d e n e n es d e n V e r w e n d u n g s s t e l l e n m i t t e l s P u m p e n z u g e f ü h r t w i r d . D a die A n l a g e 700 P S l i e f e r t , w ä r m t sie bei n o r m a l e m B e t r i e b e 25 • 7 0 0 = 1 7 5 0 0 1/Std. W a s s e r v o n 10° auf 50° v o r . Diese W ä r m e m e n g e r e i c h t vollauf aus, u m eine B a d e a n s t a l t m i t zwei S c h w i m m b e h ä l t e r n v o n z u s a m m e n 840 c b m I n h a l t , 4 5 W a r m b ä d e r n , einer A n z a h l B r a u s e n , e i n e m r ö m i s c h e n Bad u n d einer W ä s c h e r e i m i t einem H ö c h s t b e d a r f v o n 3 9 0 0 0 1/Std. zu b e t r e i b e n . D a s 2 2 0 0 m lange L e i t u n g s n e t z b e s t e h t aus d e n b e w ä h r t e n C r o t o g i n o r o h r e n , die i n n e n m i t Holz a u s g e f ü t t e r t sind u n d d a h e r eine gute Wärmeisolierung gewährleisten. Der U m b a u d e r f r ü h e r m i t H o c h d r u c k k e s s e l n a u s g e r ü s t e t e n A n l a g e e r f o r d e r t e einen K o s t e n a u f w a n d v o n 9 3 7 0 0 M, wobei b e s o n d e r e N i e d e r d r u c k d a m p f k e s s e l a u f g e s t e l l t w u r d e n ; die H o c h d r u c k k e s s e l d i e n t e n z u r A u s h i l f e . E i n e W i r t s c h a f t l i c h k e i t s b e r e c h n u n g f ü r 1913 e r g a b folgendes B i l d : Ersparnisse gegenüber dem Betriebe.

früheren

Mehrausgaben M

Ersparnis v o n 2 0 0 0 0 Zentnern K o h l e n i m J a h r zu 1,295 M K o s t e n der B e s c h i c k u n g s a n l a g e für den H o c h druckkessel Schlackenabfuhr Kesselreinigung Ausbesserungen Löhne

25900 200 300 120 200 1 200 27980 — 5020

Ersparnisse i m J a h r Gesundhcits-Ing.

22960 1914, Nr. 3 0 , S. 5 7 5 .

nach der

Abänderung. M

F ö r d e r u n g des w a r m e n Wassers 1000 K o h l e n der A u s h i l f s k e s s e l a n l a g e w ä h r e n d des S t i l l s t a n d e s der D i e s e l m o t o r e n . . . . 3750 Löhne für die B e d i e n u n g , A u s b e s s e r u n g und Neuanschaffung 270 5020

Sechstes Kapitel.

Städtewirtschaft. I. Abwärmeverwertung. 1. Allgemeines. Die S t ä d t e h a b e n ihre E l e k t r i z i t ä t s - , Gas- u n d W a s s e r w e r k e . E s liegt d a h e r die F r a g e n a h e , w a r u m m a n n i c h t a u c h d a z u ü b e r g e h e n sollte, u n t e r A u s n u t z u n g d e r A b w ä r m e der M a s c h i n e n die H ä u s e r i m W i n t e r zu heizen u n d im S o m m e r zu k ü h l e n , wie dies in e t w a 250 S t ä d t e n A m e r i k a s d e r Fall i s t . Der G r u n d , w e s h a l b sich bisher in D e u t s c h l a n d F e r n h e i z u n g e n f ü r P r i v a t h ä u s e r n o c h n i c h t e i n g e f ü h r t h a b e n , d ü r f t e z u n ä c h s t e i n m a l d a r i n zu s u c h e n sein, d a ß die E l e k t r i z i t ä t s w e r k e f ü r die W ä r m e v e r t e i l u n g u n g ü n s t i g gelegen sind, a n d e r s e i t s die B e t r i e b s l e i t e r dieser W e r k e keine N e i g u n g h a b e n , sich i h r e n . B e t r i e b d u r c h f ü r sie u n t e r g e o r d n e t e N e b e n z w e c k e v e r w i c k e l t e r zu ges t a l t e n . Man zeigt m e h r Vorliebe f ü r die A b n a h m e von E l e k t r i z i t ä t als f ü r die A b g a b e d e r A b w ä r m e , weil l e t z t e r e U n b e q u e m l i c h k e i t e n zu v e r u r s a c h e n s c h e i n t , die in k e i n e m V e r h ä l t n i s z u m erreichbaren Nutzen stehen. Die h o h e n S p a n n u n g e n bei d e r F o r t l e i t u n g des e l e k t r i s c h e n S t r o m e s b r i n g e n die Möglichkeit m i t sich, gewisse E n t f e r n u n g e n o h n e wesentliche B e e i n t r ä c h t i g u n g d e r W i r t s c h a f t l i c h k e i t zu ü b e r w i n d e n . Infolgedessen legt m a n bei u n s die E l e k t r i z i t ä t s w e r k e a n d e n U m f a n g der G r o ß s t ä d t e , a n die H ä f e n u n d in die I n d u s t r i e b e z i r k e , in d e n e n meist die B e d i n g u n g e n f ü r eine A u s n u t z u n g d e r A b w ä r m e zu Heizzwecken z u r z e i t noch d e n k b a r u n g ü n s t i g s i n d . Der erste kleinere Versuch, P r i v a t h ä u s e r an ein K r a f t w e r k a n z u s c h l i e ß e n , ist in D r e s d e n beim s t a a t l i c h e n F e r n h e i z w e r k g e m a c h t w o r d e n , i n d e m die A b w ä r m e d e r D a m p f m a s c h i n e n an einen U n t e r n e h m e r zu einer P a u s c h a l s u m m e v e r k a u f t w o r d e n ist. Der U n t e r n e h m e r v e r k a u f t seinerseits w i e d e r die W ä r m e a n v e r s c h i e d e n e in d e r N ä h e des P o s t p l a t z e s w o h n e n d e H a u s b e s i t z e r . So g ü n s t i g e V e r h ä l t n i s s e , wie sie i m F e r n h e i z w e r k D r e s d e n v o r l i e g e n , wo ein g r o ß e s K r a f t w e r k i n m i t t e n einer G r u p p e v o n h e r v o r r a g e n d e n ö f f e n t l i c h e n u n d p r i v a t e n G e b ä u d e n liegt, o d e r wie in M ü n c h e n , wo die örtlichen V e r h ä l t n i s s e die E r r i c h t u n g eines f ü r die Zwecke d e r K r a f t v e r s o r g u n g des b e t r e f f e n d e n S t a d t t e i l s e r f o r d e r l i c h e n K r a f t w e r k e s in u n m i t t e l b a r e r N ä h e des n e u e n K r a n k e n h a u s e s g e s t a t t e t e n , d ü r f t e n wohl zu d e n S e l t e n h e i t e n g e h ö r e n .

2. Bewährung von Fernheizwerken. Die F e r n h e i z w e r k e sind w i r t s c h a f t l i c h , w e n n sie u n a b h ä n g i g v o m W ä r m e b e d a r f d e r zu b e h e i z e n d e n G e b ä u d e g r u p p e d a u e r n d i h r e M a s c h i n e n g l e i c h m ä ß i g b e l a s t e n u n d die o h n e R ü c k s i c h t auf den B e d a r f an A b w ä r m e e r z e u g t e L e i s t u n g an a n d e r weitige S t r o m v e r b r a u c h e r , etwa an das Netz eines großen E l e k t r i z i t ä t s w e r k e s , abg e b e n k ö n n e n . B e s o n d e r s w i c h t i g ist hierbei d e r S t r o m b e d a r f f ü r S t r a ß e n b a h n e n , d e r f ü r d e n W ä r m e v o r r a t u. U. gleichbleibende V e r h ä l t n i s s e s c h a f f t . D a b e i w i r d die V e r e i n i g u n g m e h r e r e r B e t r i e b s s t e l l e n derselben G e m e i n d e n u r v o r t e i l h a f t sein, u m einerseits einen Ausgleich f ü r die gleichm ä ß i g e B e l a s t u n g , a n d e r s e i t s eine bessere W i r t s c h a f t l i c h k e i t zu erzielen. In dieser B e z i e h u n g w i r d die Sozialisierung d e r E l e k t r i z i t ä t s w e r k e einen g ü n s t i g e n E i n f l u ß auf u n s e r e g e s a m t e B r e n n s t o f f w i r t s c h a f t a u s ü b e n , weil m i t d e m Z u s a m m e n s c h l u ß d e r g r o ß e n K r a f t w e r k e u n d d e r V e r t e i l u n g d e r e l e k t r i s c h e n Energie ü b e r Landesteile d e r B e l a s t u n g s f a k t o r e r h e b l i c h g e s t e i g e r t w e r d e n d ü r f t e . Mit d e r L i e f e r u n g billiger e l e k t r i s c h e r E n e r g i e w i r d der E l e k t r o m o t o r den K l e i n m o t o r ü b e r f l ü g e l n

d e G r a h l , Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe.

t Kohle, Heizwert

2500

cai/k

\

\

a> ~Nutzwarmwasser(dus ganze Jahr im ßet Nutzdampf » « » £- Dampfheizung tat (vom t.Sept. bis 7s Warmwasserheizung » " » » >/

-die schraffierte Fläche kommt fur die Ausnutzun des Turbinen-Abdampfes in frage

Aug Sept. Okt. Nov. Dez. Jan. Eebr NarzAp.r Mai Juni Juli Aug.

jährliche

Betriebskosten

atte Anlage vom st à dt. ElektrizitätskW-h M M werk an Energie fürLichtzrecke 17500 75200>22500 Oampfmasc/itnenan/age (zur Nutzdampfantage b gehörig) 650kg Dampf/h ^ '

neue Anla Bemerku

20000 Vutzwarmwasseranlage a. erfordert einen

Dynamo 6S Vo/t, 200Amp. 13kW

1150006500 im Betrieb:365Tage

Kosten für von 50

zum Antrieb der Wäscfierei-Einriehtungt • - 7260 kg Dampf,7h 8500 732000 (forieb:300Tage à 72$.^ zum Betrieb des Aschenaufuges 220kffüampf/h

| Warmwasserheizungsanta^e ~d. -meng, w2001 10 kg/h

Umwälzwasst

13300 Summa;

\6at

zur Erwe von PVa von 77,5°

53100

mittl. tag/. Leistung 13kty ¡Ersparnis 31100 M gewählt 50kW \Dampfheizungsanlage ç\ \ Nutzdampfanlage b\ tat zur Abgabe direkten Dampfes

Wirkungsgrad der Kessei= 0,65 bis 0,60 BrennstoffiFörderjbraunkohle,. Heiztyert:2500ca/, Preis für 10000 kg*M

Beispiel einer A b d a m p f v e r w e r t u n g in

offe.

Tafel X I V (zu Seite 433).

'Zusatzwasser aus der städt Leitung

T

ahr im Betrieb) ^Neuan/age GL. |

iept. bis 75. Mai im Betrieb)

Umwäizwassermenge

a - 35000

kg/h

TT I I I I I I l I I I i l M i l l

ic/je >nutzung impfes

• '35 m. J/k i5°C

Wärmererbrauch und, Zapfwasser

Turbogenerator

eue Anlage

kW PSe Dampf kg/h

Bemerkungen

50 63 65

«

ZOO252

72S0

Grenzleistung

3000

Normalleistung

Turbogenerator

'agang

Bemerkungen 25vHderNormalleisturkl

1050

3S000(75°-55")

200te IV 252 PS ? '

Gleichstromdgnamo MOifott S0kW.63PSc ~~

Umwälzpumpe mit Motorantrieb Ifikty WPSe

zur Erwärmung von Wasser ron 7t,5°auf7S°C

Stei/rohrAesseJ 72 at. 3000kg Dampf

lVärmespeicher\ (wit Koh/e heizbar)

1,60,

70 Hesse/ zu je S2qm Heizfläche

t u n g in e i n e r

Universitätsklinik.

D r u c k u n d Verlag von R» Oldenbourg, München u n d Berlin

1. Abwärmeverwertung.

433

u n d a u c h i m G a s m o t o r e n b e t r i e b e Sieger b l e i b e n . M a n w i r d d a z u s c h r e i t e n , k l e i n e E l e k t r i z i t ä t s w e r k e s t i l l z u s e t z e n , falls sie f ü r d i e E r z e u g u n g des e l e k t r i s c h e n L i c h t s m e h r B r e n n s t o f f v e r b r a u c h e n , als w e n n sie v o n e i n e m G r o ß k r a f t w e r k v e r s o r g t w ü r d e n . So hat man z. B. in Berlin die Absicht gehabt 1 ), eine Hochspannungsleitung für 20000 kW von dem Außenkraftwerk Rummelsburg bis zu der 16 km entfernten Zentrale Moabit mit einem Gesamtkostenaufwand von 10 Mill. M zu legen, weil sich die über die Zentrale Rummelsburg aus dem Großkraftwerk GolpaTschornowitz bezogene elektrische Energie billiger als in der Zentrale Moabit stellen würde. Als man dagegen eine A b w ä r m e v e r w e r t u n g des städtischen Elektrizitätswerkes zugrunde legte, da entschied die Rechnung zugunsten der Zentrale Moabit aus folgenden Gründen: 1. Billigere Stromerzeugung. 2. Vermeidung eines doppelten Brennstoffverbrauches: a) für die Erzeugung der elektrischen Energie, b) für den Betrieb der später durch Abwärme versorgten Badeanstalten usw. 3. Fortfall der Kapitalanlage, die sich bei Ausführung des Hochspannungskabels noch bedeutend gesteigert hätte. 4. Schonung unserer Braunkohlenvorkommen, die sich bei der Sozialisierung der Elektrizitätswerke eher erschöpfen dürften, als uns vielleicht lieb wäre. F r e i l i c h s t e h t d i e s e n V o r t e i l e n bei d e r A b w ä r m e v e r w e r t u n g die B e s c h a f f u n g d e r s e h r k o s t s p i e l i g e n A b d a m p f t u r b i n e n e t c . e n t g e g e n , d e r e n L i e f e r u n g u . U. u n t e r d e n h e u t i g e n V e r h ä l t n i s s e n Jahre dauern kann. A u c h i s t d a s A b f a h r e n d e r S c h l a c k e u n d A s c h e als N a c h i e i l zu b e t r a c h t e n , w o f ü r im i n n e r e n S t a d t k r e i s B e r l i n , j e t z t s c h o n K o s t e n v o n 0 , 7 5 M / Z t r . u n d m e h r zu b u c h e n s i n d . H a t dagegen das K r a f t w e r k n u r den S t r o m v e r b r a u c h der zu beheizenden G e b ä u d e g r u p p e , also e t w a e i n e r K r a n k e n a n s t a l t o d e r e i n e r G r u p p e v o n W o h n h ä u s e r n o d e r ö f f e n t l i c h e n G e b ä u d e n zu d e c k e n , so e r g e b e n sich m e i s t a u ß e r o r d e n t l i c h e u n g ü n s t i g e V e r h ä l t n i s s e f ü r d a s H e i z u n g s k r a f t w e r k , weil d i e sich a u s d e r S t r o m e r z e u g u n g f ü r eine G r u p p e v o n W o h n g e b ä u d e n e r g e b e n d e M e n g e a n A b w ä r m e in k e i n e m V e r h ä l t n i s zu d e r f ü r d i e Z w e c k e d e r H e i z u n g u n d W a r m w a s s e r b e r e i t u n g t a t s ä c h lich e r f o r d e r l i c h e n W ä r m e m e n g e s t e h t .

3. Wärmebedarf an Heizung und Warmwasser. T r ä g t m a n sich b e i s p i e l s w e i s e u n t e r Z u g r u n d e l e g u n g v o n A u s p u f f m a s c h i n e n die m o n a t l i c h e r z e u g t e n u n d v e r b r a u c h t e n D a m p f m e n g e n f ü r eine L a n d e s a n s t a l t z e i c h n e r i s c h a u f , so w i r d m a n s c h o n h i e r e r k e n n e n , d a ß z w a r die Z e i t d e s g r ö ß t e n L i c h t b e d a r f e s m i t d e r j e n i g e n d e s g r ö ß t e n W ä r m e bedarfes der Heizung z u s a m m e n f ä l l t , d a ß aber der W ä r m e b e d a r f der Heizung und W a r m w a s s e r b e r e i t u n g u n t e r U m s t ä n d e n z w e i - bis d r e i m a l so g r o ß wie die A b d a m p f e r z e u g u n g d e r D a m p f m a s c h i n e n des E l e k t r i z i t ä t s w e r k e s i s t . W ä h r e n d m a n d e n D a m p f b e d a r f d e r W a r m w a s s e r b e r e i t u n g s a n l a g e d u r c h A n o r d n u n g von Warmwasserspeichern ausgleichen kann, ist man gezwungen, den Fehlbedarf an D a m p f f ü r H e i z z w e c k e — h a u p t s ä c h l i c h v o r m i t t a g s — d u r c h F r i s c h d a m p f z u s a t z zu d e c k e n . A b e r t r o t z d e m z i e h t d i e V e r b i n d u n g d e s K r a f t - u n d H e i z b e t r i e b e s in L a n d e s a n s t a l t e n w e g e n d e r a l l g e m e i n g e g e b e n e n A u s g l e i c h m ö g l i c h k e i t ein w i r t s c h a f t l i c h e s E r g e b n i s n a c h s i c h .

4. Aufstellung eines Turbogenerators als Beispiel für eine Abwärmeverwertung. Die A b w ä r m e v e r w e r t u n g g e h ö r t z u d e n s c h w i e r i g s t e n I n g e n i e u r a r b e i t e n , die viel Ü b e r l e g u n g voraussetzt. Aus diesem G r u n d e wird d e m Wißbegierigen d u r c h allgemeine Hinweise k a u m gedient u n d d e s h a l b ein Beispiel a n d i e s e r Stelle v o n g r ö ß e r e m N u t z e n s e i n . Die Universitätskliniken einer größeren Stadt gebrauchen: a) Nutzwarmwasser, b) Nutzdampf, c) Dampfheizung, d) Warmwasserheizung. Die Wärme liefern 10 Zweiflammrohrkessel mit zusammen 520 qm Heizfläche, die mit Förderbraunkohle von rd. 2500 WE/kg Heizwert gefeuert werden. Da von diesen Kesseln immer einige zur Ausbesserung des Mauerwerks, Reinigung von Flugasche usw. außer Betrieb sind, so reichen im Winter 7 bis 8 Kessel kaum aus, den Bedarf an Dampf zu decken. Die Anlagen a ) und b) sind das ganze Jahr hindurch in Betrieb, jene von c) und d) vom 1. September bis 15. Mai. Zur Nutzdampfanlage gehören u. a. 3 Dampfmaschinen veralteten Systems, von denen die 1. zum Antrieb einer Dynamomaschine von 13 kW, ,, 2. ,, ,, der Wäschereieinrichtung, ,, 3. „ „ des Aschenaufzuges Vgl. Dr. L u d w i g D i e t z , „Gesundheits-Ing." Nr. 32, 1919. d e O r a h l , W i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g der B r e n n s t o f f e .

28

434

Sechstes Kapitel.

Städtewirtschaft.

dient. Da 1. nicht mehr d e m tatsächlichen Bedürfnis entspricht, m u ß t e n 1916 von dem städtischen Elektrizitätswerk 17500 k W - S t d . f ü r Lichtzwecke und 75200 k W - S t d . f ü r K r a f t z w e c k e bezogen werden. Mit Rücksicht auf die s t ä n d i g zunehmende A u s d e h n u n g der Kliniken wollen wir noch 20000 k W - S t d . sicherheitshalber hinzurechnen, so d a ß im ganzen 112700 k W - S t d . mit 22500 M (dem damaligen Preise) in Ansatz zu bringen sind. Die Nutzwarmwasseranlage a) erfordert einen K o h l e n v e r b r a u c h von 3400 t im Betrage von die Dampfmaschine 1 115000 2 132000 3 13300

„ „ „

373000 k W - S t d .

„ „ „

14600 6500 8500 1000

„ „ „ „

mit 53 100 M.

Das gäbe d e m n a c h eine mittlere tägliche Leistung von 0"70 n n n

= 43 k W oder rund 50 k W ,

die wir gleich 2 5 % der Normalleistung des aufzustellenden Turbogenerators setzen. Wir könnten d e m n a c h die D a m p f k r a f t a n l a g e durch Erzeugung ausreichender elektrischer Energie in einem T u r b o g e n e r a t o r von 200 k W ( = 252 PSe) nicht nur ersetzen, sondern a u c h dessen Abdampf zur E r w ä r m u n g der Umwälzwassermengen der Anlage a) und d) benutzen. Die Umwälzwassermengen a) betragen . . . . 35000 k g / S t d . d) „ . . . . 200000 „ i. M. Das aus der Anlage a) abgezapfte Wasser m u ß durch Zusatzwasser aus der städtischen Leitung ersetzt werden und k o m m t i. M. mit 50° C zurück. Es wird durch eine kleine U m w ä l z p u m p e durch einen Kessel gedrückt und hier durch den a u s t r e t e n d e n Dampf des Turbogenerators bei einer Leistung von 65 k W gerade auf 75° C e r w ä r m t ; denn bei dieser Grenzleistung h a t der T u r b o g e n e r a t o r den h i e r f ü r erforderlichen D a m p f verbrauch von 1250 k g / S t d . Ist die Leistung des Turbogenerators, wie auf der Tafel X I V a n g e n o m m e n , n u r 50 kW, würde das umzuwälzende Wasser theoretisch nur auf 7iy2°C e r w ä r m t werden, so daß wir d u r c h Kohlenfeuer in einem der beiden als Wärmespeicher dienenden Kessel eine N a c h e r w ä r m u n g auf 75° vorzunehmen h ä t t e n . Diese Arbeitsweise stellt also den ungünstigsten Fall dar, f ü r den die Erzeugung von 50 k W die E r w ä r m u n g des Wassers von 71,5° auf 75° . . . . zusammen

16000 M, 3 0 0 0 ,, 19000 M.

kostet. Auf der Tafel X I V sind die Verhältnisse graphisch wiedergegeben. Aus der Zahlentafel in der Mitte ergibt sich u n t e r Z u g r u n d e l e g u n g s e l b s t d i e s e s u n g ü n s t i g s t e n F a l l e s eine Ersparnis von 34000 M / J a h r , gültig f ü r 1916. Die A b w ä r m e v e r w e r t u n g in dem gedachten Sinne verlangt außer dem T u r b o g e n e r a t o r und dem Abdampfkessel die Aufstellung eines Steilrohrkessels von 12 a t f ü r 3000 kg/Std. D a m p f . Stellt man d a g e g e n diesen Verhältnissen jene eines F e r n h e i z w e r k e s für P r i v a t h ä u s e r g e g e n über, so fehlt m e i s t der die W i r t s c h a f t l i c h k e i t b e d i n g e n d e B e l a s t u n g s f a k t o r . Die W a r m w a s s e r b e r e i t u n g arbeitet S o m m e r und W i n t e r , der Bedarf an elektrischer Energie ist v e r s c h w i n d e n d klein; die Eiserzeugung, die m a n z u m A u s g l e i c h h e r a n z i e h e n k ö n n t e , s t e h t in gar k e i n e m Verhältnis z u m Heizbetrieb, so d a ß für das erzeugte Eis das A b s a t z g e b i e t f e h l e n w ü r d e ; für flüssige L u f t und K o h l e n säure endlich f e h l t die N a c h f r a g e . Nach S c h i e l e 1 ) h a t t e seine Firma ( R u d . O t t o Meyer) schon 1895 eine A n l a g e für Licht, W ä r m e und K r a f t für eine größere, auf sozialer Grundlage zu errichtende S t a d t v o n 1000 W o h n h ä u s e r n (für 6 0 0 0 0 E i n w o h n e r ) zu e n t w e r f e n , aber sie s c h e i t e r t e an d e m K o s t e n a u f w a n d . Die B e r e c h n u n g e n f ü h r t e n zu e i n e m G e w i n n e v o n 2 0 % , der m ö g l i c h e r w e i s e in W i r k lichkeit auf 1 0 % s i n k e n k o n n t e . W e r wird aber s o l c h e n g e r i n g e n A u s s i c h t e n g e g e n ü b e r K a p i t a l opfern ? Jeder andere E n t w u r f g i b t andere G e s i c h t s p u n k t e . Bei der B e u r t e i l u n g der W i r t s c h a f t l i c h k e i t eines U n t e r n e h m e n s s p r e c h e n die Lage der W e r k e , die B e s c h a f f u n g des B r e n n s t o f f e s , v o r allem aber die Frage mit, o b v o r h a n d e n e oder n e u a n z u l e g e n d e G e b ä u d e g r u p p e n versorgt werden sollen.

5. Hilfsdampfmaschinen mit Abwärmeverwertung. Anders d a g e g e n liegen die Verhältnisse, w o ein H e i z u n g s k r a f t w e r k u n a b h ä n g i g v o m W ä r m e bedarf der G e b ä u d e g r u p p e d a u e r n d seine M a s c h i n e n g l e i c h m ä ß i g b e l a s t e n k a n n . E i n solcher Fall liegt beispielsweise in M ü n c h e n v o r und soll hier erörtert w e r d e n . Hier ist a u ß e r h a l b der n e u e n Mitgeteilt auf d e m Internationalen Kongreß f ü r Wohnungshygiene 1912 in Dresden.

de Gr a h i , Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe.

Oasproduktion In lOOOcbm Ofenanlagen

Städte

Nr.

1913/1914 Kohlegas

19

Wassergas Zusammen

Kohlegas

W

36540 1 ) 333544

249 149

7

2

Charlotten bürg

57712

1 662 1 )

59374

46161

1

3

Dresden

58177

6515

64692

51 497

1

297 004

1 gemischte OfenAnlagen

4

57 657

—

57657

57 044

5

Breslau

55085

1545

56630

56468

6

Cöln a. Rh

55516

496

56012

52221

7

Stuttgart

|

35859

2188

38047

45852

8

Kopenhagen

J

retorten

71497

44369

1

Vertikal-

|

retorten

9 10

Chemnitz Magdeburg

11

Düsseldorf

12

Nürnberg

13

Cassel...

14

München

1

15

Hamburg

J

16

Königsberg

17

Berlin-Lichtenberg . . .

Horizontal-

Schrägretorten

. . .

70508

25685

32 475

20328

20536

38643

1067

39 710

36485

27099

9847

36946

, 36945

11976

13575

44924

53645

22795 19671

11 976

Schrägkammer- . 44629 Öfen

I Horizontall kammeröfen mit 1 Verbundheizung

989 1 )

112 420 28241 24065")

2890 657 1 )

—

295

2 747 1 ) 121333») 315

1

1

1

71368

28556

22960

24065")

28789

*)-karbu

«)• die K

' ) nur fi 4)

auf ti

s)

einscl

•) scheir

') abzüg

Wassergaszusatz in */e des abgegebenen

lOcbm

Oases

1917/1918 gas

Wassergas

Oberer H e i z w e r t des

Zusammen

1913/14

WE

1917/18. |

1913/14

1 49

7 5 2 3 1

3 2 4 3 8 0

10,9*)

23,2

61

16504

6 2 6 6 5

2.81)

26,3

197

13967

6 5 9 6 4

10,1

1

—

4500

324

345

¡ 310

313

342

5575

4400

299

321

1 274

347

359

4643

320

363

j 359

353

372

5100

3122) (325)

3032) i 3052) (328) 1 (317)

3022) (318)

2832) (310)

1 321

341

344

373

386

61

320

2,7

7,9

5428

4300

312

328

16,3

5103

4150

371')

37M

¡ 354

57504)

5240

319

338

I 321

310

317

5600

4700

318

320

j 323

336

369

1 | 354

—

1 0 1 5 9

6 2 3 8 0

0,9

352

3 7 8 4

4 9 6 3 6

5,75

369

13682

58051

1.4 )

938 205

485

7

934

1

3 3 4 1 3 1

)

bis

—

221

1

17/18

044

4 8 5 2

536

16/17

57

168

475

aus 1 t Vergasungsmaterial

1913/14 1 14/15 • 15/16 !

5300

—

21,3

| 1917/18

5480

M 4

Gasausbeute aus 1 t K o h l e in cbm

abgegebenen Gases in

21741

11,2 ,

3,21)

5855

7,6 23,5

1

336

352

324«)

3056)

1 342

350

383

370

364

387

323

i 329 i¡

309

319

2,8

5225

4850

325

359

5,5*)

5277

5023

349 5 )

317") ; 320")

4505

34) einschließlich 36 323000cbm Erdgas, das ist 3 3 , 4 % ; 10 ) u

Durchschnitt einschließlich Erdgaszusatz;

) wegen Verwendung von Generatorgas zur Unterfeuerung kleiner als tatsächlich;

12J

Produktionswerte für 1914/15, da erst in diesem Jahre Kammerofenanlage im Betrieb;

13 )

bei 15° berechnet, daher etwa 5450 W E entsprechend;

14 )

sonstiger Selbstvertrauen, in Unterfeuerungsverbrauch scheinbar einbezogen.

Tafel X V (zu Seite 435).

in kg auf

Ammoniakausbeute in kg auf 1 t Koh e

Teerausbeute in kg auf 11 Kohle

17

17/18

1913/14

14/15

15/16

16/17

17/18

7

222

43

42

35

42

37

2,57

5

169

47

44

41

42

38

2,57

Ì

130

53

54

56

57

53

5

46

50

49

50

47

1913/14

-

45

2,32

14/15

Benzolgewinnung in g/cbm Mischgas

15/16

16/17

17/18

1915/16

2,50

2,30

2,27

2,28

22,9

27,3

2,45

2,52

2,25

1,83

38,0

35,0

26,0

26,0

—

—

2,11

—

16/17 | 17/18 1 i

— — 23,3

2,25

2,08

1,50

—

—

1 < 30,2

2,73

2,61

2,60

30,5

_

'

_

5")

114

56

57

58

54

49

2,64

3

155

50

50

50

50

41

2,70 )

2,56 )

2,57

2,62

2,14

35,0

27,72

22,0

3

60

47

46

47

43

42

2,64

2,55

2,73

2,49

2,46

36,0

7

38,70

—

89

59

58

61

54

49

2,53

2,61

2,51

2,28

1,93

—

3

165

57

58

62

57

54

2,52

2,75

2,91

2,42

2,51

3

106

45

42

39

48

40

2,22

1,77

2,16

2,15

1,84

2

100

43

44

44

43

38

2,84

2,76

2,68

2,49

2,33

37,0

36,0

i

171

67

64

64

64

63

1,94

1,95

1,88

1,70

1,70

52,0

—

—

1

143

53

44

49

45

37

2,10

2,15

1,15

—

—

—

i

53

52

59

63

59

58

2,09

2,01

1,78

1,66

1,56

38,0

37,0

3

36

45

47

44

42

37

2,89

2,81

2,80

2,93

2,45

36,9

—

Ì

130

39

37

26

32

33

2,36

1,84

1,32

2,14

2,19

45

26

37

26

1,92

2,22

2,36

1,96

1

5

2,87 3

—

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—

39,74

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36,0

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¡trieb;

Druck und Verlag von R . Oldenboure. München und Berlin.

35,0

435

II. Die Gas Wirtschaft.

K r a n k e n a n s t a l t ein K r a f t w e r k des städtischen Elektrizitätswerkes errichtet, das das f ü r 1200 Kranke b e s t i m m t e K r a n k e n h a u s mit W ä r m e und K r a f t versorgt. Wenn auch in München die elektrische K r a f t durch A u s n u t z u n g der W a s s e r k r ä f t e gewonnen wird, so treten dennoch im W i n t e r oder in besonderen Fällen Hilfsdampfmaschinen in Tätigkeit. Jedenfalls laufen dann aber die im Werk Schwabing aufgestellten Maschinen mit einer dem ganzen Heizbedürfnis der Anstalt angepaßten Belastung, so d a ß jeweils der ganze Abdampf der elektrischen Maschinen ausgenutzt werden kann. In solchem Falle betrugen die reinen Kohlenkosten 1913 f ü r die k W - S t d . nur etwas mehr als y2 Pf. Die a n g e f ü h r t e n Beispiele mögen genügen, um zu zeigen, d a ß die bisher beobachteten langsamen F o r t s c h r i t t e in der E i n f ü h r u n g der Heizungskraftwerke nicht an dem ungenügenden Verständnis des Heizungsingenieurs, auch nicht an dem Widerstreben und dem Bureaukratismus der beteiligten behördlichen Stellen ihre Ursache haben, wie u . a . S t a d t b a u i n s p e k t o r B e c k h a u s auf dem Kongreß f ü r Heizung und L ü f t u n g 1913 in Köln ausführte, sondern lediglich in den ungünstigen Verhältnissen begründet sind, die eine wirtschaftliche Ausnutzung der Abwärme nicht ges t a t t e n . Es ist d e m n a c h weder die Heizung als Anhängsel einer Dampfmaschine, noch u m g e k e h r t die D a m p f m a s c h i n e als Anhängsel einer Heizung zu betrachten, sondern beide müssen als gleichberechtigte Teile eines wirtschaftlichen Ganzen zur Geltung kommen.

II. Die G a s w i r t s c h a f t . 1. Die Herstellungskosten des Leuchtgases. Die A u s n u t z u n g des Brennstoffes bei der Leuchtgaserzeugung richtet sich in erster Linie nach dem Umfange der Gaswerke, weil große Anstalten erheblich billiger arbeiten können als kleinere. In zweiter Linie haben städtische Verwaltungen es verstanden, ihre Gaswerke den Erfordernissen der Neuzeit anzupassen, um durch Ersparnisse an Unterfeuerung das Koksausbringen zu erhöhen, sei es durch E i n f ü h r u n g neuzeitlicher Öfen mit Regenerativwirkung, sei es durch Aufstellung einer Zentral-Generatorenanlage zur Beheizung der Öfen oder durch E i n f ü h r u n g der restlosen Vergasung der Kohle (Doppelgas- oder Trigas-Verfahren). Auf der anderen Seite finden sich Vertreter bes t i m m t e r Ofenarten, die durch herabsetzende Darstellung der Lage der Gasindustrie einen ihren Vorteil fördernden E i n d r u c k bei dem Zuhörer hervorzurufen beabsichtigen und sich k r a m p f h a f t an die alten Anlagen mit hohem Unterfeuerungsverbrauch klammern. In dieser Beziehung mag auf die Mitteilungen der Zentrale f ü r Gasverwertung über „die Schwankungen in der Gaserzeugung in den Deutschen Gasanstalten im Kriege" 1 ) hingewiesen werden, die diese Stimmungsmache ohne weiteres widerlegen. Es ist n a t u r g e m ä ß äußerst schwer, den Einfluß des Krieges auf die Gasanstalten festzustellen und daraus Schlüsse zu ziehen. Auf Tafel X V ist aus den statistischen J a h r b ü c h e r n des Deutschen Vereins von Gas- und W a s s e r f a c h m ä n n e r n ein kleiner Auszug wiedergegeben, der wenigstens einen Überblick geben mag. Aber es ist wie bei allen statistischen Unterlagen zu bedenken, d a ß n u r summarische W e r t e gegeben werden und die Grundlagen fast in allen Fällen wechseln. Die Werke sind nur in seltenen Fällen einheitlich a u f g e b a u t , meist sind die verschiedensten Ofenarten und sonstigen technischen Einrichtungen vorhanden. Auch die Betriebsweise schwankt wesentlich, insbesondere lassen die Zahlen schon in Friedenszeiten die zwei H a u p t g r u p p e n — trockener und nasser Betrieb — erkennen. W ä h r e n d des Krieges ist man bei der Mehrheit der Anlagen, wenigstens teilweise, zu letzterem übergegangen, um die Brennstoffmengen zu strecken. Dadurch sind aber die Ausbeutezahlen an Gas und Koks nicht mehr vergleichbar. W ä h r e n d erstere steigt, sinkt letztere, auch wird der Selbstverbrauch von Koks f ü r die Erzeugung von Dampf erheblich größer. Ob auch Einflüsse auf die Erzeugung von Nebenerzeugnissen vorhanden sind, läßt sich nicht nachweisen. In der Zahlentafel sind u n t e r 1 bis 6 einige größere Werke, welche mehrere Einzelanlagen u m fassen, als gemischte Werke vorangestellt, während in den anderen Gruppen solche Werke a n g e f ü h r t werden, welche wenigstens vorzugsweise als einheitlich bezeichnet werden können. 7 und 8 sind solche mit W a g e r e c h t r e t o r t e n , 9 bis 11 solche mit Senkrechtretorten, 12 und 13 solche mit Schrägretorten, während 14 und 15 hauptsächlich Schrägkammeröfen, 16 und 17 W a g e r e c h t k a m m e r ö f e n mit Verbundheizung besitzen. W e r k 8 ist ein ausländisches und wurde gerade deshalb aufgenommen, um Parallelen zu ziehen. W a s zunächst die Entwicklung der Gasabgabe betrifft, so zeigen die meisten deutschen S t ä d t e eine Z u n a h m e mit Ausnahme von Königsberg und H a m b u r g , woran die örtlichen Verhältnisse Schuld t r a g e n ; Berlin zeigt eine unwesentliche Minderung. Wie sehr dagegen die S t ä d t e Journ. f. Oasbel. 1919, S. 668.

28*

436

Sechstes Kapitel.

Städtewirtschaft.

des n e u t r a l e n A u s l a n d e s u n t e r d e r S c h w i e r i g k e i t d e r B r e n n s t o f f b e s c h a f f u n g l i t t e n , z e i g t K o p e n h a g e n . Zu b e a c h t e n ist h i e r z u , d a ß a l l e r d i n g s d i e k a l o r i s c h e M i n d e r u n g des H e i z w e r t e s d i e M e n g e n s t e i g e r u n g m e h r als a u f w i e g t . Die i m G a s a n d i e B e v ö l k e r u n g a b g e g e b e n e W ä r m e d ü r f t e in a l l e n F ä l l e n g e r i n g e r s e i n , d e n n die S t e i g e r u n g d e s G a s v e r b r a u c h s ist v i e l f a c h a u c h auf i n d u s t r i e l l e B e n u t z u n g z u r ü c k zuführen. F a s t bei s ä m t l i c h e n W e r k e n s e h e n w i r e i n e n g e s t e i g e r t e n W a s s e r g a s z u s a t z . T r o t z d e m g e b e n diese Z a h l e n kein Bild ü b e r d i e V e r s c h i e b u n g d e r t e c h n i s c h e n G r u n d l a g e n , weil t a t s ä c h l i c h ein w e i t h ö h e r e r Z u s a t z v o n W a s s e r g a s g e m a c h t w u r d e , i n d e m , wie b e r e i t s e r w ä h n t , d e r n a s s e B e t r i e b e i n geführt wurde. Bei d i e s e m V e r f a h r e n w i r d d i e W a s s e r g a s e r z e u g u n g in die E n t g a s u n g s r e t o r t e , und zwar gegen Ende der Garungszeit, verlegt. Die K o h l e n g a s m e n g e wird d u r c h das e n t s t e h e n d e Wassergas v e r m e h r t u n d i m Heizwert v e r m i n d e r t ; eine T r e n n u n g oder r e c h n u n g s m ä ß i g e Teilung d e r b e i d e n P r o z e s s e l ä ß t sich d a h e r n i c h t d u r c h f ü h r e n . A n s t a t t d e r g e w ö h n l i c h e n G a s a u s b e u t e v o n 3 0 0 bis 3 3 0 c b m / t s t e i g t sie t r o t z d e r t e i l w e i s e v e r m i n d e r t e n G ü t e d e r K o h l e bis auf 390, die S t a t i s t i k w e i s t s o g a r Z i f f e r n bis 4 2 5 c b m a u f . D e r W a s s e r g a s z u s a t z , o b w o h l n i c h t s t a t i s t i s c h in die E r s c h e i n u n g t r e t e n d , s t i e g s o m i t bis ü b e r 30, in s e l t e n e n F ä l l e n bis n a h e r d . 4 0 % . D e m g e m ä ß s a n k d e r o b e r e H e i z w e r t v o n d u r c h s c h n i t t l i c h 5 4 0 0 bis a u f w e n i g ü b e r 4 0 0 0 W E . T r o t z d e s n a s s e n B e t r i e b e s u n d d e r s c h l e c h t e r e n K o h l e - u n d K o k s b e s c h a f f e n h e i t ist d e r V e r b r a u c h f ü r U n t e r f e u e r u n g nur unwesentlich, e t w a 1 0 % gestiegen; dagegen zeigt der sonstige S e l b s t v e r b r a u c h eine wesentliche S t e i g e r u n g , die a u f die n o t w e n d i g e D a m p f b e s c h a f f u n g z u r ü c k z u f ü h r e n i s t . T r o t z d e s —• i n f o l g e des h ö h e r e n A s c h e g e h a l t e s d e r K o h l e — f a s t e i n h e i t l i c h v e r g r ö ß e r t e n K o k s a u s b r i n g e n s ist d a h e r die M e n g e a n v e r k ä u f l i c h e m K o k s bei a l l e n W e r k e n g e s u n k e n m i t A u s n a h m e d e r j e n i g e n , die d u r c h B e h e i z u n g i h r e r Ö f e n m i t G e n e r a t o r g a s a u s z e n t r a l e n A n l a g e n in d e r L a g e w a r e n , d i e K o k s e r z e u g u n g in v o l l e m U m f a n g d e m V e r k a u f z u z u f ü h r e n u n d d a f ü r m i n d e r w e r t i g e B r e n n s t o f f e in d e n G a s e r z e u g e r n v e r g a s t e n (vgl. B e r l i n - L i c h t e n b e r g ) . N i e d r i g e r e A u s b e u t e n a n T e e r u n d A m m o n i a k s i n d b e g r e i f l i c h e r w e i s e bei d e r v e r m i n d e r t e n B r e n n s t o f f b e s c h a f f e n h e i t z u e r w a r t e n ; d o c h b r a u c h t s i c h a u c h diese n i c h t ü b e r 1 0 % zu e r s t r e c k e n , wie m a n c h e Beispiele e r k e n n e n l a s s e n . E i n e B e t r a c h t u n g d e r d i e s b e z ü g l i c h e n Z a h l e n l ä ß t v i e l m e h r v e r m u t e n , d a ß die t e i l w e i s e a u f f a l l e n d n i e d r i g e n Z a h l e n a u f a n d e r e G r ü n d e z u r ü c k z u f ü h r e n s i n d . In e r s t e r Linie s p r i c h t h i e r w o h l d e r M a n g e l a n g e s c h u l t e n K r ä f t e n m i t , d e n n d i e Z a h l e n s i n k e n 1 9 1 4 / 1 5 s o f o r t u n d v e r b e s s e r n sich s p ä t e r m e i s t w i e d e r e t w a s , in d e m M a ß e , als die E i n a r b e i t u n g neuer Kräfte durchgreift. E i n e n g r o ß e n E i n f l u ß in d e m l e t z t e n J a h r d ü r f t e die U n r e g e l m ä ß i g k e i t d e r K o h l e z u f u h r u n d d e r d a d u r c h b e d i n g t e u n g l e i c h m ä ß i g e , u n v o r t e i l h a f t e B e t r i e b g e h a b t h a b e n . H i e r z e i g t sich a b e r so r e c h t die W i c h t i g k e i t e i n e r s a c h g e m ä ß e n L e i t u n g ; . d e n n w a r u m zeigen m a n c h e W e r k e k e i n e o d e r keine n e n n e n s w e r t e E i n b u ß e , w ä h r e n d a n d e r e u m 15 bis 2 0 % z u r ü c k g e g a n g e n s i n d ? A m u n v o r t e i l h a f t e s t e n s i n d h i n s i c h t l i c h d e r T e e r a u s b e u t e die W a g e r e c h t - K a m m e r ö f e n . Bei d e n Z a h l e n ü b e r A m m o n i a k a u s b e u t e i s t n o c h ein a n d e r e r G e s i c h t s p u n k t s e h r zu b e a c h t e n . I m F r i e d e n w a r e n die m e i s t e n W e r k e auf die G e w i n n u n g v o n A m m o n s u l f a t ü b e r g e g a n g e n ; i m K r i e g e w u r d e die E r z e u g u n g eines v e r d i c h t e t e n A m m o n i a k w a s s e r s v e r l a n g t . Diese e r f o r d e r t e n i c h t n u r n e u e B e t r i e b s e i n r i c h t u n g e n , s o n d e r n a u c h eine a n d e r e B e t r i e b s f ü h r u n g . Die s t a r k e n M i n d e r u n g e n s c h e i n e n o f t a u f ein n i c h t s a c h g e m ä ß e s A r b e i t e n d i e s e r Teile z u r ü c k z u f ü h r e n s e i n . H i e r z e i g t sich f e r n e r in v i e l e n F ä l l e n ein A u f - u n d A b s c h w a n k e n , w a s n u r d u r c h V e r s a g e n d e r E i n r i c h t u n g e n zu e r k l ä r e n i s t , d a s d e n steigenden M a t e r i a l m a n g e l , insbesondere an S p a r m e t a l l e n , die f ü r die A m m o n s u l f a t g e w i n n u n g u n bedingt notwendig sind, beleuchtet. Auch der Mangel an Schwefelsäure d ü r f t e a m E n d e der Kriegszeit e i n e n s c h w e r w i e g e n d e n E i n f l u ß g e h a b t h a b e n . Bei einer s o v i e l f a c h b e e i n f l u ß t e n B e t r i e b s l a g e w i r d es a u ß e r o r d e n t l i c h s c h w e r s e i n , die g e r e c h t f e r t i g t e n M i n d e r u n g e n z i f f e r n m ä ß i g o d e r g a r n o r m e n m ä ß i g z u f a s s e n , wie es d i e L a g e z u r Z e i t e r f o r d e r t . M i t d e n s t e i g e n d e n B r e n n s t o f f p r e i s e n ist e i n e E r h ö h u n g d e r G a s p r e i s e d u r c h a u s g e r e c h t f e r t i g t ; die h i e r f ü r a u f g e s t e l l t e n R i c h t l i n i e n 1 ) m ü s s e n j e d o c h als in m a n c h e r B e z i e h u n g m a n g e l h a f t b e z e i c h n e t w e r d e n , u n d die d a r a u s e n t w i c k e l t e H a n d h a b u n g d e r s c h i e d s r i c h t e r l i c h e n E n t s c h e i d u n g , w e l c h e d u r c h a u s z u u n g u n s t e n der A b n e h m e r , also der breiten Masse ist, erscheint geeignet, die E n t w i c k l u n g d e r G a s w e r k e d a u e r n d z u s c h ä d i g e n 2 ) . Die G e s t a l t u n g d e r B e t r i e b s v e r h ä l t n i s s e auf e i n z e l n e n W e r k e n !) Journ. f. Qasbel. 1919, S. 180. 2 ) K ö r t i n g , „Die Not der Gasindustrie". Journ. f. Gasbel. 1919, S. 744 (vgl. a. Diskussion zum Vortrag B u n t e auf der Jahresversammlung in Baden-Baden am 25./26. Sept. 1919, Journ. f. Gasbel. 1919, S. 652—654.

II. Die Oaswirtschaft.

437

w ä h r e n d d e s K r i e g e s k a n n n i c h t als R i c h t s c h n u r bei s o l c h e n E n t s c h e i d u n g e n d i e n e n ; f a c h m ä n n i s c h e Kritik m u ß im weitesten U m f a n g zugebilligt werden. E s m u ß e n t s c h i e d e n als ein k a u f m ä n n i s c h e r F e h l e r b e z e i c h n e t w e r d e n , w e n n die z u r z e i t h e r r s c h e n d e n P r e i s e f ü r die N e b e n e r z e u g n i s s e so w e n i g z u r V e r b i l l i g u n g d e r G a s p r e i s e h e r a n g e z o g e n w e r d e n . V e r f a s s e r h a t als S a c h v e r s t ä n d i g e r in e i n e m S c h i e d s s p r u c h d a g e g e n E i n s p r u c h e r h o b e n , d a ß v o m P u b l i k u m d i e I n n e h a l t u n g e i n e r K o h l e n k l a u s e l 1 ) v e r l a n g t w i r d , die d e n G a s p r e i s l e d i g l i c h von d e m Kohlenpreis a b h ä n g i g m a c h t , w ä h r e n d die A u s n u t z u n g d e r K o n j u n k t u r e n beim Erlös der N e b e n e r z e u g n i s s e so w e n i g v o n d e n G a s w e r k e n zu G u n s t e n d e r B ü r g e r a u s g e n u t z t w i r d , v i e l m e h r sich d i e G a s w e r k e i h r e n L i e f e r a n t e n g e g e n ü b e r a n P r e i s e v o n N e b e n e r z e u g n i s s e n g e g e n alle k a u f m ä n n i s c h e G e p f l o g e n h e i t auf l ä n g e r e Z e i t g e b u n d e n e r k l ä r e n . S o l a n g e es sich u m s t ä d t i s c h e G a s w e r k e h a n d e l t , die f ü r j e d e G e m e i n d e eine E i n n a h m e q u e l l e d a r s t e l l e n , s p i e l t diese G e p f l o g e n h e i t s e l b s t v e r s t ä n d l i c h eine g e r i n g e r e R o l l e . A n d e r s d a g e g e n , w e n n es sich u m P r i v a t g e s e l l s c h a f t e n h a n delt, von deren E i n n a h m e n der Gemeinde keine n e n n e n s w e r t e n Vorteile erwachsen. Die V e r h ä l t n i s s e k o m m e n n o c h k r a s s e r b e i m K o k s z u m V o r s c h e i n . D e r K o k s w i r d in B e r l i n zu d e m s e l b e n P r e i s e v e r k a u f t wie w e s t f ä l i s c h e r S c h m e l z k o k s , d e r m i t d e r K o h l e n s t e u e r u n d d e n F r a c h t k o s t e n b e l a s t e t i s t . D a die G a s w e r k e die K o h l e n s t e u e r a u f d a s G a s a b w ä l z e n , m u ß d e r B ü r g e r die S t e u e r g e w i s s e r m a ß e n d o p p e l t b e z a h l e n . S i e h t m a n s i c h a b e r d i e E n t w i c k l u n g d e r P r e i s l a g e a n , so f i n d e t m a n z w i s c h e n d e m K o h l e - u n d K o k s p r e i s n i c h t m e h r die s o n s t ü b l i c h e S p a n n u n g v o n 4 : 5, s o n d e r n w e s e n t l i c h m e h r (4 : 6 u n d d a r ü b e r ) . E s i s t l e h r r e i c h , h i e r zwei Z a h l e n t a f e l n 143 u n d 145 f o l g e n zu l a s s e n , v o n d e n e n die e i n e d i e R i c h t p r e i s e d e s K o h l e n s y n d i k a t s , d i e a n d e r e die s e i t d e m 1. F e b r u a r 1920 g ü l t i g e n A u f s c h l ä g e zu d e n R i c h t p r e i s e n in M / t w i e d e r g i b t . D a d e r K o k s p r e i s a u c h in Z u k u n f t s c h n e l l e r s t e i g e n w i r d als d e r d e r K o h l e , k a n n d e r n a s s e B e t r i e b d e r G a s a n s t a l t e n n i c h t m e h r die e r h o f f t e n E r s p a r n i s s e b r i n g e n , die i h m f r ü h e r n a c h g e s a g t w u r d e n . S e l b s t D r . G e i p e r t 2 ) , d e r V e r f e c h t e r d e s n a s s e n B e t r i e b e s , h a t sich zu d i e s e r A n s i c h t b e kehren müssen. D i e W a s s e r g a s e r z e u g u n g i m E n t g a s u n g s r a u m ist n a c h K o p p e r s 3 ) w e g e n d e r u n v o l l k o m m e n e n Z e r s e t z u n g des W a s s e r d a m p f e s h ö c h s t u n w i r t s c h a f t l i c h ; a u c h m u ß b e r ü c k s i c h t i g t w e r d e n , d a ß d i e auf die g e r i n g e W a s s e r g a s l e i t u n g e n t f a l l e n d e Z e i t f ü r d i e g r ö ß e r e S t e i n k o h l e n g a s e r z e u g u n g v e r l o r e n g e h t . E s ist a n z u n e h m e n , d a ß d i e L e i s t u n g e i n e r O f e n a n l a g e d u r c h d e n n a s s e n B e t r i e b e h e r v e r m i n d e r t als e r h ö h t w i r d , e b e n s o wie d e r U n t e r f e u e r u n g s v e r b r a u c h v e r m e h r t w i r d . W i r d eine V e r d ü n n u n g des L e u c h t g a s e s b e a b s i c h t i g t , d a n n ist es w i r t s c h a f t l i c h e r , d a s b e i z u m i s c h e n d e W a s s e r g a s in e i g e n e r W a s s e r g a s a n l a g e 4 ) zu e r z e u g e n . E i n e n w e s e n t l i c h e n E i n f l u ß a u f die B e t r i e b s k o s t e n ü b e n d i e A r b e i t s l ö h n e a u s , die w i e d e r d u r c h die t e c h n i s c h e n E i n r i c h t u n g e n b e d i n g t s i n d . W e n n m a n die E n t w i c k l u n g d e r G a s p r e i s e 5 ) v e r f o l g t , wird m a n f e s t s t e l l e n k ö n n e n , d a ß sich die G a s p r e i s e in v ö l l i g e n t g e g e n g e s e t z t e r R i c h t u n g zu d e n a b s o l u t e n K o s t e n f ü r R o h s t o f f e , A r b e i t s l ö h n e u n d A n l a g e w e r t e b e w e g e n . Die U r s a c h e l i e g t in d e r E r z e u g u n g s m e n g e u n d diese w i e d e r u m in d e r M e c h a n i s i e r u n g d e s B e t r i e b e s b e g r ü n d e t . D e r g r ö ß e r e Gasbedarf verlangt größere, leistungsfähigere Ofenanlagen, sozialpolitische Erwägungen f ü h r e n zur E i n s c h r ä n k u n g d e r H a n d a r b e i t . Die Folge d i e s e r Ü b e r l e g u n g e n b e d i n g t e s e l b s t bei ä l t e r e n G a s w e r k e n die V o r n a h m e v o n N e u e i n r i c h t u n g e n . A n Stelle d e s g e w ö h n l i c h e n 7 e r O f e n s m i t H a n d b e t r i e b t r a t z. B. d e r s e n k r e c h t e R e t o r t e n o f e n m i t K o h l e n - u n d T r a n s p o r t r i n n e n , d e s s e n U n t e r f e u e r u n g s v e r b r a u c h sich a b e r n a c h d e r S t a t i s t i k h ö h e r s t e l l t , als die b i s h e r i g e n V e r ö f f e n t l i c h u n g e n e r w a r t e n l i e ß e n . K o p p e r s 6 ) f ü h r t e in e i n e m V o r t r a g i m M ä r k i s c h e n V e r e i n a u s , d a ß j e d e G a s e r z e u g u n g in g r o ß e n Gaswerken u n t e r V e r w e n d u n g kleiner E n t g a s u n g s r ä u m e , mögen dieselben wagerecht, schräg oder s e n k r e c h t l i e g e n , e i n e n „ T e e l ö f f e l b e t r i e b " d a r s t e l l t ; d e n n b e k a n n t l i c h h a t sich w ä h r e n d d e s K r i e g e s gezeigt, d a ß die s e n k r e c h t e n Öfen infolge d e r n a c h l ä n g e r e m B e t r i e b e a u f t r e t e n d e n Schwierigkeiten bei d e r E n t f e r n u n g d e r K o k s k u c h e n g e n a u soviel, v i e l l e i c h t a u c h n o c h m e h r H a n d a r b e i t e r f o r d e r n wie w a g e r e c h t e o d e r s c h r ä g e R e t o r t e n m i t L a d e - u n d E n t l a d e e i n r i c h t u n g . E i n e w e s e n t l i c h e E r s p a r n i s e r g i b t n u r ein G r o ß r a u m o f e n .

2

) 3 ) 4 ) 5 ) 6 )

Vgl. Fußnote S. 445 (Preissteigerung der Kohle um 1 M/t erhöht Gaspreis um 0,5 Pf/cbm). Jpurn. f. Gas bei. Nr. 44, S. 655." Heft 10 d. Mitteilg. der Firma H e i n r i c h K o p p e r s . S. S. 212. G o f f i n , Journ. f. Gasbel. 1919, S. 357. 27. April 1919; Journ. f. Gasbel. 1919, Nr. 29/30.

438

Sechstes K a p i t e l .

Städtewirtschaft.

Zahlentafel

143.

Richtpreise in M/t des Kohlensyndikates. 1906

1907

1908

1909

1910

1911

1912

Kokskohlen . . . . 9,50 10,50 12,25 12,25 11,00 11,25 Gasflammförderkohlen 10,00 10,75 11,75 11,75 11,25 11,25 G a s f ö r d e r k o h l e n . . 12,00 12,50 13,50 13,50 13,00 13,00 t/5 B r e c h k o k s I ££ o ü b e r 5 0 m m . . 17,50 18,00 20,50 20,50 19,50 18,50 c B r e c h k o k s II

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Alle drei Posten sind f ü r den Bürger Gutschriften, müssen demnach von den Kohlenkosten der Gaserzeugung abgezogen werden. Eine weitere Gutschrift wäre f ü r die Cyanmasse zu machen, die mit 15 P f / c b m Gas zu veranschlagen ist. Dagegen ist die S p a n n u n g zwischen Erlös und Selbstkosten dem Gaspreise zu belasten (6 Pf/cbm). Es ergibt sich daher folgende Klausel f ü r den Gaspreis G in P f :

V K - W - Z l •• l

) Erstattet Januar

1920,

-

—

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3 1 0 —

WL 0 15

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+

6

'

II. Die Oaswirtschaft.

441

V e r z i c h t e t m a n a u f d i e E n t s c h ä d i g u n g f ü r A m m o n i a k u n d C y a n , weil u n t e r d e n h e u t i g e n P r e i s v e r h ä l t n i s s e n v o n g e r i n g e m E i n f l u ß , so g e h t die F o r m e l in die e i n f a c h e r e F o r m ü b e r :

In d e r K o h l e n k l a u s e l ist a u f d i e B e n z o l g e w i n n u n g in d e n G a s w e r k e n k e i n e R ü c k s i c h t g e n o m m e n , weil sie n a c h d e m Z u s a m m e n b r u c h , z u m Teil s c h o n v o r h e r , e i n g e s t e l l t w o r d e n i s t . D e r G r u n d h i e r f ü r liegt e i n e r s e i t s in d e r g e r i n g e n B e l i e f e r u n g d e r W e r k e m i t K o h l e , a n d e r s e i t s w o l l t e m a n d a s G a s d u r c h B e n z o l e n t z i e h ü n g n i c h t n o c h w e i t e r v e r s c h l e c h t e r n . I n d e s r i c h t e t sich j e t z t w i e d e r eine R e i h e v o n k l e i n e r e n G a s a n s t a l t e n m i t B e h e l f s a n l a g e n f ü r B e n z o l g e w i n n u n g e i n . In Z a h l e n t a f e l 146 s i n d die nach obiger F o r m e l b e r e c h n e t e n Gaspreise e i n g e t r a g e n . W i r s i n d u n s b e w u ß t , d a ß d i e o b i g e n A u s f ü h r u n g e n auf W i d e r s p r u c h s t o ß e n w e r d e n . A b e r s o w e i t a l l g e m e i n e G e s i c h t s p u n k t e in F r a g e k o m m e n , d ü r f t e es bei d e r M e h r h e i t d e r g e s c h ä t z t e n Leser als n ü t z l i c h e r k a n n t w e r d e n , d e n S t a d t v e r w a l t u n g e n v o n Z e i t zu Z e i t n a h e z u l e g e n , i h r e B e triebe den technischen F o r t s c h r i t t e n anzupassen. Es k a n n deshalb auch nichts schaden, wenn im e i n z e l n e n v i e l l e i c h t z u v i e l g e f o r d e r t u n d v e r h e i ß e n w i r d . Bei d e r b e k a n n t e n u n d o f t b e k l a g t e n S c h w e r f ä l l i g k e i t g e r a d e d e r s t ä d t i s c h e n V e r w a l t u n g e n w ü r d e j a o h n e d i e s ü b e r h a u p t kein F o r t s c h r i t t d u r c h s e t z b a r sein, u n d m i t d e r a n s c h e i n e n d u n a u f h a l t b a r e n K o m m u n a l i s i e r u n g a u c h d e r l e t z t e n privaten Gaswerke Deutschlands w ü r d e bald jede Möglichkeit fortfallen, wichtige Neuerungen p r a k t i s c h zu e r p r o b e n . Auf T a f e l V I I (vgl. S. 6 4 ) i s t ein V e r b u n d o f e n m i t W a s s e r g a s - b z w . G e n e r a t o r g a s - E r z e u g e r g e k u p p e l t g e d a c h t . Die b i s h e r v i e l f a c h v e r t r e t e n e A n s i c h t d e r G a s f a c h l e u t e , d a ß d e r Ü b e r g a n g z u m z e i t w e i s e n K o k e r e i b e t r i e b , wie e r in K ö n i g s b e r g , P o s e n , W i e n u n d e i n i g e n a n d e r e n S t ä d t e n v e r w i r k l i c h t i s t , k a u m e i n e n b e t r i e b s t e c h n i s c h e n u n d w i r t s c h a f t l i c h e n F o r t s c h r i t t b e d e u t e t , ist d u r c h die Z e i t ü b e r h o l t w o r d e n . Die G a s a n s t a l t e n w e r d e n sich w o h l o d e r ü b e l auf K o k e r e i b e t r i e b u m s t e l l e n m ü s s e n , weil die f e s t e n B r e n n s t o f f e i m m e r k n a p p e r w e r d e n u n d d a h e r v e r l o c k e n d e P r e i s e f ü r K o k s d e n A n r e i z g e b e n 1 ) . F r e i l i c h ist m i t d e r A u f s t e l l u n g v o n K o p p e r s c h e n V e r b u n d ö f e n d i e F e s t l e g u n g eines g r ö ß e r e n K a p i t a l s u n t e r U m s t ä n d e n ein H i n d e r n i s , w ä h r e n d d i e G a s t e c h n i k e r in d e r n e u e n B e t r i e b s w e i s e eine E r s c h w e r u n g e r b l i c k e n , o h n e d a ß w i r t s c h a f t l i c h bessere E r g e b n i s s e s i c h e r g e w ä h r l e i s t e t s e i e n . M e i s t e r u n d F e u e r l e u t e h a b e n e i n e gewisse A b n e i g u n g gegen d e n ö f t e r e n W e c h s e l d e r B e t r i e b s w e i s e u n d d i e U m s t e l l u n g d e r E i n r i c h t u n g e n , w a s a u c h die g e r i n g e B e n u t z u n g d e r z u s ä t z l i c h e n W a s s e r g a s a n l a g e n e r k l ä r t , s o f e r n n i c h t d i e N o t als G e b i e t e r i n e n t s c h e i d e n d e i n g e g r i f f e n h ä t t e . D e r G a s f a c h m a n n b e v o r z u g t i m H i n b l i c k auf die so s c h ä t z b a r e E i n h e i t l i c h k e i t d e s A p p a r a t e s u n d G l e i c h f ö r m i g k e i t d e r B e t r i e b s w e i s e l i e b e r dre M i s c h g a s e r z e u g u n g n a c h B e s e m f e l d e r 2 ) , S t r a c h e o d e r n a c h d e m T r i g a s v e r f a h r e n 3 ) als d i e A n g l i e d e r u n g v o n W a s s e r g a s a n l a g e n an R e t o r t e n ö f e n . In d e r D i s k u s s i o n z u m V o r t r a g e B u n t e s w a n d t e sich die M e h r z a h l d e r G a s t e c h n i k e r g e g e n d i e M i n d e r w e r t i g k e i t d e s M i s c h g a s e s ; sie e r b l i c k t e n i c h t in d e r V e r d ü n n u n g , s o n d e r n in d e r G e w i n n u n g i m m e r b e s s e r e n G a s e s die w i c h t i g s t e A u f g a b e d e r G a s t e c h n i k .

2. Verhältnis der Zusatzbelastung zur Vollbelastung, a) Übernahme der winterlichen Raumheizung. Die F r a g e d e r b e s s e r e n A u s n u t z u n g d e s s t ä d t i s c h e n G a s r o h r n e t z e s w a r v i e l f a c h G e g e n s t a n d einer l e b h a f t e n B e s p r e c h u n g . A u s d e n i m A b s c h n i t t 2 d e r „ F e r n g a s v e r s o r g u n g " g e g e b e n e n B e d i n g u n g e n f ü r die A b m e s s u n g d e r R o h r l e i t u n g m u ß l e i d e r d e r S c h l u ß g e z o g e n w e r d e n , d a ß die Ü b e r n a h m e a u c h n u r e i n e s T e i l e s d e r w i n t e r l i c h e n R a u m h e i z u n g g a n z u n z u l ä n g l i c h i s t . Die R o h r n e t z e sind vor J a h r z e h n t e n ausschließlich z u r B e w ä l t i g u n g der L i c h t v e r s o r g u n g auf den S t r a ß e n u n d in d e n H ä u s e r n a n g e l e g t w o r d e n , s o d a ß s i c h in d e n V e r ä s t e l u n g e n n u r g e r i n g e Q u e r s c h n i t t e v o r f i n d e n ; in d e n A l t s t ä d t e n d ü r f t e d e r g r ö ß t e Teil n u r l i c h t e W e i t e n v o n 4 0 bis 5 0 m m b e s i t z e n . A l l e n falls h a t ein w e i t s c h a u e n d e r G a s f a c h m a n n a u s p r a k t i s c h e n E r w ä g u n g e n h e r a u s in n e u e r e n S t r a ß e n 60 bis 80 m m als k l e i n s t e l i c h t e W e i t e f e s t g e l e g t , weil er b e o b a c h t e t h a t t e , d a ß s c h o n d e r A n s c h l u ß einiger m i t t l e r e r G a s b a c k ö f e n a n e i n e 5 0 m m - H a u p t l e i t u n g die v o n d i e s e r g e s p e i s t e n L e u c h t f l a m m e n beeinträchtigte. F ü r solche Fälle einschließlich K ü c h e n f e u e r u n g e n reicht der S t r a ß e n r o h r d u r c h m e s s e r ») Vgl. Dr. K a r l B u n t e , Journ. f. Qasbel. 1919, Nr. 43, S. 629. 2 ) D . R . P . 115070 vom 4. Juni 1899 (vgl. S. 216 und 217). 3 ) D e l l w i k - F l e i s c h e r , Wassergas-G. m. b. H. (vgl. S. 219).

442

Sechstes Kapitel.

Städtewirtschaft.

von 80 mm erfahrungsmäßig eben noch aus, dagegen versagt er schon f ü r die winterliche Raumbeheizung mehrgeschossiger Reihenhäuser oder gar f ü r die Befeuerung mittelgroßer Zentralheizkessel und den Anschluß mehrerer Bäckereiöfen in derselben S t r a ß e . Man k a n n an dem Gasmesser beobachten, d a ß schon der gleichzeitige Betrieb einiger Gasheizöfen und der Heizwasserautomaten in einem Hause eine reichlich f ü n f m a l so große Leistungsfähigkeit der Gaszuleitung bedingt als die reichliche festliche Beleuchtung aller Räume des Hauses. Dieses u n v e r m u t e t ungünstigen Verhältnisses wegen, das sich übrigens in noch schärferem Maße bei der B e n u t z u n g elektrischen Stromes zur Beleuchtung und zum Kochen, Backen und Braten wiederfindet, ist der auch vom Verfasser f r ü h e r vertretene Gedanke 1 ), die Beleuchtung künftig ausschließlich den Elektrizitätswerken zu überlassen und dafür die Raumbeheizung durch Gas zu bewirken, sowohl im ganzen wie auch im einzelnen in der Regel u n d u r c h f ü h r b a r , wenigstens mit den aus älterer Zeit s t a m m e n d e n Rohrnetzen. Selbst da, wo ein ganz neues Rohrnetz zu schaffen ist und dies den Anforderungen einer wesentlich stärkeren Wärmeverteilung angepaßt werden kann, ergibt sich f ü r die Verwendung von Steinkohlengas zur Rauinbeheizung eine so enge Grenze durch das ungünstige Verhältnis der Zusatzbelastung zur Vorbelastung, d a ß man auch da im besten Falle n u r e i n e n m ä ß i g e n A n t e i l an der Wärmelieferung f ü r Wohnund Geschäftsräume übernehmen kann, ohne den f ü r die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens ausschlaggebenden A u s n u t z u n g s q u o t i e n t e n herabzudrücken. Daneben muß auch im Auge behalten werden, daß die Wettbewerbsfähigkeit des Steinkohlengases auf diesem Gebiete nur durch einen n i e d r i g e n S o n d e r t a r i f herbeigeführt werden könnte, d a ß also der hier hinzutretende Gasa b s a t z einen geringeren Gewinn bringen würde als der übrige. Aus all d i e s e n E r w ä g u n g e n h e r a u s m u ß die B e f e u e r u n g der Z e n t r a l h e i z k e s s e l d u r c h G a s , die an sich t e c h n i s c h g a r k e i n e S c h w i e r i g k e i t e n b e r e i t e n w ü r d e , als e i n e n u r i n A u s n a h m e f ä l l e n d u r c h f ü h r b a r e M a ß n a h m e b e z e i c h n e t w e r d e n . Wohl k ö n n t e man in jeder S t a d t eine kleinere Anzahl solcher Heizungsanlagen mittleren und kleineren Umfanges, in Gebäuden an Straßen mit Hauptspeise- oder Fernleitungen, mit Gas befeuern, allerdings nur solchc, bei denen der Preis des Brennstoffes nicht die ausschlaggebende Rolle spielt; aber der Anschluß aller oder auch n u r der Mehrzahl der vorhandenen und zukünftigen Zentralheizungen einer S t a d t , auch diejenigen größeren Umfanges, an ein Rohrnetz f ü r Gas anzuschließen und ausschließlich d a m i t zu betreiben, ist einstweilen w i r t s c h a f t l i c h u n m ö g l i c h . Eine etwas bescheidenere, aber doch keineswegs unwichtige Aufgabe ist hingegen mit den vorhandenen Rohrnetzen in erheblicherem Maße, als es bisher geschah, und mit neuen Rohrnetzen nahezu restlos lösbar, nämlich die S c h a f f u n g e i n e r a u s h e l f e n d e n u n d e r g ä n z e n d e n G a s h e i z u n g n e b e n v o r h a n d e n e n Z e n t r a l - (und auch Einzel-) h e i z u n g e n . D a f ü r treten weitschauende Gasfachleute seit J a h r und Tag mit allem Nachdruck, aber leider noch immer sehr geringem Erfolg ein. Es sollte aber — und wird hoffentlich auch — zur Regel werden, d a ß in jedem mit Zentralheizung versehenen Gebäude nachträglich noch und in jedem d a m i t a u s z u s t a t t e n d e n Neubau von vornherein in der einen oder anderen Weise die Gasheizung als Ergänzung und Notbehelf dienstbar gemacht wird. Das geschieht, was hinsichtlich der Anlagekosten das Vorteilhafteste, hinsichtlich der Leistungsfähigkeit allerdings das Minderwertigste ist, entweder in Form eines in den Kessel einschiebbaren großen Gasbrenners oder in Form eines besonderen, neben dem Hauptkessel aufzustellenden und mit dessen Rohrsystem im Nebenschluß zu verbindenden gasbeheizten Dampf- oder Warmwasserkessels — wie solche von der Z e n t r a l w e r k s t a t t Dessau seit etwa 10 J a h r e n gebaut werden — oder, was die ansehnlichste, im Betrieb billigste, zuverlässigste und z'ugleich die höchste Annehmlichkeit bietende Lösung ist, in Form e i n i g e r s e l b s t ä n d i g e r G a s h e i z ö f e n i n d e n w i c h t i g s t e n R ä u m e n d e r G e b ä u d e . In dieser zuletzt erwähnten Form gew ä h r t die ergänzende Gasheizung geradezu unschätzbare Dienste, nicht nur bei Mängeln oder Versagen der Zentralheizung, sondern n a m e n t l i c h auch in den Ü b e r g a n g s z e i t e n , bei plötzlichem Witterungsumschlag oder kalenderwidrigem Frost. Die f ü r die Zentralheizung hereingebrochenen ungünstigen Verhältnisse werden hoffentlich dazu beitragen, unsere Baumeister von ihrer Schwerfälligkeit und unsere Heizungsfirmen von ihrer Engherzigkeit zu befreien, so d a ß auf diesem Gebiete unvergleichlich mehr als bisher noch erreicht werden d ü r f t e . B r e n n s t o f f k n a p p h e i t und Personalnot werden dazu beitragen, Besitzer und Bewohner zur Anschaffung ergänzender Gasheizungen der einen oder anderen Art zu veranlassen. D a d u r c h wird der Anteil der Gaswerke an der winterlichen Raumbeheizung zwar seinem heutigen A u s m a ß gegenüber beträchtlich vermehrt werden, aber doch Städte-Zeitung, 1. Aug. 1917. Verfasser verdankt seine geänderte Auffassung dem Ergebnis einer Diskussion mit Herrn Ober-lng. S c h ä f e r , Dessau.

III.

Ferngasversorgung.

443

im Verhältnis zum gesamten Wärmebedarf auf diesem Gebiete immer noch bescheiden bleiben. Um so mehr werden sich die Gasfachmänner d a n n bemühen müssen, ihr Nebenerzeugnis Koks als Brennstoff f ü r die Raumbeheizung einzubürgern. D a s G a s f ü r d i e R a u m b e h e i z u n g b i l l i g e r a b z u g e b e n als etwa das Kochgas, wäre innerlich u n b e g r ü n d e t , da diese Verwendungsart ja keineswegs eine bessere A u s n u t z u n g der vorh a n d e n e n (und bei auch nur einigermaßen l e b h a f t e m Zugang derartiger Heizungsanlagen bald zu erweiternden) Gaswerkseinrichtungen herbeizuführen vermag, sondern eher das Gegenteil bewirken würde.

b) Gas für gewerbliche und industrielle Zwecke. Anders gestaltet sich diese Seite der Frage f ü r das zu g e w e r b l i c h e n u n d i n d u s t r i e l l e n H e i z z w e c k e n benutzte Gas, von dem durch die an einzelnen Orten schon recht weitreichenden E r f a h r u n g e n erwiesen ist, d a ß es sich sehr gleichmäßig über das J a h r verteilt. Hierfür kann — und sollte! — man also unbedenklich einen niedrigeren Sonderpreis gewähren. Damit würden die Gaswerke nicht nur ansehnliche Anschlußwerte und Absatzmengen gewinnen, sondern auch die größten E r f o l g e erzielen. Es ist da n u r notwendig, die Inhaber, Leiter und Meister der W e r k s t ä t t e n und Fabriken gründlich darüber zu belehren, ihnen nicht nur zu sagen, d a ß sie mit Vorteil f ü r all ihre kleinen und mittleren F e u e r s t ä t t e n Gas als Brennstoff verwenden können, sondern ihnen auch zu zeigen, w i e sie es zu machen haben, um die besonderen Eigenschaften und Fähigkeiten des gasförmigen Brennstoffes auch voll auszunutzen 1 ). Dr. H i l l i g e r 2 ) h a t die Gasfeuerung f ü r Waschbetriebeempfohlen, die meistens mit stehenden Heizröhrenkesseln unter ungünstigen Verhältnissen arbeiten. Mit Rücksicht darauf, d a ß diese Betriebe in jeder großen S t a d t mehr oder weniger gleichmäßig verteilt sind, ist eine ungünstige Bel a s t u n g des Rohrnetzes durch den Anschluß dieser wirtschaftlich schlecht arbeitenden Betriebe n i c h t zu gewärtigen.

c) Pumpenbetrieb mit städtischem Gas. In der ersten Auflage dieses Werkes ist auch diesem Gedanken R a u m gegeben worden. Da die Gaswerke im Sommer weniger beschäftigt sind als im Winter, glaubte man, wirtschaftlicher zu arbeiten, wenn in den Monaten geringerer Gasabgabe der Gasmotorenbetrieb der P u m p w e r k e ausgleichend eingreifen würde. Die E r f a h r u n g h a t aber gelehrt, d a ß hier nicht allein der höhere thermische Wirkungsgrad der Gasmotoren, sondern die Kosten des Betriebes den Ausschlag geben. Nach langjährigen Erfahrungen T e t t e - n b o r n s m u ß t e n die Gasmotoren in den letzten 8 bis 10 J a h r e n aus dem W e t t b e w e r b im Pumpenbetriebe ausscheiden. T. h a t t e als erster in Berlin 4 Körtingsche 300pferdige Doppelzweitakt-Motoren mit u n m i t t e l b a r gekuppelten Kolbenpumpen aufgestellt und dabei feststellen müssen, daß der Betrieb hiermit zwei- bis dreimal so teuer als der D a m p f b e t r i e b und erheblich teurer als der Dieselmotorbetrieb ausfiel. Die Beschaffungskosten waren dabei sehr hoch. Bei der Aufstellung bestand die Absicht f ü r einen Ausgleichsfaktor im Gasverbrauch während der S o m m e r m o n a t e keineswegs, vielmehr war die Überlegung ausschlaggebend, schnell in Betrieb zu setzende P u m p e n zu haben, um bei plötzlich eintretenden Regenfällen mehr Wasser fördern zu können. Seit 10 J a h r e n sind an Stelle der Gasmotoren Elektromotoren und Dieselmotoren bes c h a f f t worden, von denen die letzteren wegen der teuren Treibmittel zurzeit u n b e n u t z t s i n d ; sie bilden n u r eine Maschinenreserve. Große wie kleine Gasmotoren sind seit einigen J a h r e n den Elektromotoren unterlegen und durch diese v e r d r ä n g t . Sie d ü r f t e n erst wieder zeitgemäß werden, wenn wir über billigere Kraftgase (Schwachgase) verfügen werden. Die Kleinmotoren fristen nur noch da ein Dasein, wo elektromotorische K r a f t nicht zur Verfügung steht, oder als Aushilfsmotoren, um die rationierte k W - S t d . Zahl nicht zu überschreiten.

III. Ferngasversorgung. 1. Allgemeines über Gasversorgung. Wir haben im zweiten Kapitel, VI die E n t w i c k l u n g der Kokereitechnik und der Leuchtgasindustrie geschildert und gesehen, wie diese beiden Industrien zunächst getrennt vorgingen und getrennt, jede in ihrer Art, eine gewisse Höhe der technischen Vervollkommnung erreichten. Es In dieser Beziehung wird auf die sehr lehrreichen Broschüren S c h ä f e r s „Das Gas als Heizmittel in Gewerbe und Industrie" und „Die Gasflamme als Werkzeug und Maschinenelement" hingewiesen. 2 ) Z. d. V. d. I. 1919, S. 590.

444

Sechstes Kapitel.

Städtewirtschaft.

l i e ß s i c h a b e r a u c h f e s t s t e l l e n , d a ß sich in d e n l e t z t e n J a h r e n e i n e b e m e r k e n s w e r t e A n n ä h e r u n g zwischen diesen beiden A r t e n der K o h l e n v e r w e r t u n g gezeigt h a t , u n d d a ß h e u t e zwischen einer g r o ß e n L e u c h t g a s a n s t a l t u n d e i n e r K o k e r e i in d e r A r t d e r E r z e u g u n g d e s G a s e s g r u n d l e g e n d e U n t e r s c h i e d e k a u m n o c h b e s t e h e n . Bei d e n G a s a n s t a l t e n w a r d e r G r u n d zu d i e s e r E n t w i c k l u n g in d e m S t r e b e n zu s e h e n , die E n t g a s u n g d e r K o h l e bei d e m i m m e r s t ä r k e r a u f t r e t e n d e n G a s b e d a r f in g r ö ß e r e n M e n g e n , also in G r o ß r a u m ö f e n , v o r z u n e h m e n . Bei d e r K o k e r e i t e c h n i k w u r d e m a n d a z u d u r c h die M ö g l i c h k e i t g e f ü h r t , d a s h o c h w e r t i g e K o k s o f e n g a s f ü r a n d e r e Z w e c k e a b g e b e n zu k ö n n e n u n d die Ö f e n s e l b s t m i t i r g e n d e i n e m S c h w a c h g a s zu b e t r e i b e n 1 ) . E s g i b t a b e r a u c h b e i m B e t r i e b d e r Ö f e n m i t K o k s o f e n g a s , wie w i r g e s e h e n h a b e n , eine M e n g e Ü b e r s c h u ß g a s , d a s m a n a n d e r w ä r t s viel g ü n s t i g e r v e r w e r t e n k a n n , als dies v o r w e n i g e n J a h r e n d u r c h w e g g e s c h a h , n ä m l i c h f ü r die Z w e c k e d e r F e r n g a s v e r s o r g u n g f ü r Licht-, Heiz- u n d K r a f t z w e c k e von S t ä d t e n u n d Gemeinden. Hier m u ß d a r a n e r i n n e r t w e r d e n , d a ß b e r e i t s i m J a h r e 1893 d e r N e s t o r d e s G a s w e s e n s , P r o f e s s o r D r . H . B u n t e in K a r l s r u h e , d a f ü r e i n t r a t , d a s G a s in K a m m e r ö f e n zu e r z e u g e n . E s h a t s e h r l a n g e g e d a u e r t , bis sich diese A r t d e r G a s g e w i n n u n g in D e u t s c h l a n d E i n g a n g v e r s c h a f f e n k o n n t e . S e h r f ö r d e r l i c h f ü r d i e E i n f ü h r u n g d e s K o k s o f e n g a s e s f ü r s t ä d t i s c h e Z w e c k e w a r die E r f i n d u n g d e s G a s g l ü h l i c h t s . D a bei d i e s e r A r t d e r B e l e u c h t u n g die A n f o r d e r u n g e n a n die L e u c h t k r a f t d e s G a s e s s e h r h e r a b g e s c h r a u b t w o r d e n s i n d , u n d es e i g e n t l i c h n u r auf e i n e n m ö g l i c h s t h o h e n H e i z w e r t a n k o m m t , d a s K o k s o f e n g a s a b e r e t w a 5 0 0 0 W E h a t , e i g n e t es s i c h f ü r G a s g l ü h l i c h t r e c h t g u t . A m e r i k a , d a s , wie w i r b e r e i t s o b e n d a r g e l e g t h a b e n , in d e r w i r t s c h a f t l i c h e n A u s b e u t u n g d e r B r e n n s t o f f e im allgemeinen noch r e c h t weit z u r ü c k ist, ist uns auf d e m Gebiet d e r F e r n g a s v e r s o r g u n g v o r a u s , u n d z w a r n i c h t n u r in d e r F e r n l e i t u n g v o n E r d g a s , s o n d e r n g e r a d e a u c h in d e r V e r w e r t u n g v o n K o k e r e i g a s f ü r s t ä d t i s c h e Z w e c k e . D o r t w a r es v o r a l l e m D r . S c h n i e w i n d , ein g e b o r e n e r B o c h u m e r , d e r s e i t J a h r e n e i f r i g f ü r d i e G a s v e r w e r t u n g k ä m p f t e . S e i n e n B e m ü h u n g e n i s t es zu v e r d a n k e n , d a ß in A m e r i k a s c h o n v o n d e r M i t t e d e r n e u n z i g e r J a h r e d e s v o r i g e n J a h r h u n d e r t s a n K o k s ö f e n g e b a u t w u r d e n , d i e d e r G a s v e r s o r g u n g v o n S t ä d t e n d i e n t e n , bis h e u t e e t w a 2200. E i n e d e r e r s t e n d i e s e r A n l a g e n ist die v o n E v e r e t t bei B r i t o n , die z u r V e r s o r g u n g d i e s e r S t a d t d i e n t u n d 4 0 0 Ö f e n in 8 B a t t e r i e n u m f a ß t . A m e r i k a h a t h i e r d e n V o r t e i l g e h a b t , d a ß es, n a c h d e m es a n d e r t e c h n i s c h e n E n t w i c k l u n g d e s K o k e r e i b e t r i e b e s l a n g e J a h r e a c h t l o s v o r b e i g e g a n g e n i s t , d i e s e , als sie a u f d e r H ö h e a n g e l a n g t w a r , a u f f a s s e n u n d a u s n u t z e n k o n n t e , o h n e i h r e K i n d e r k r a n k h e i t e n m i t m a c h e n zu m ü s s e n . — Die e r s t e A n l a g e in E u r o p a ist in S t . M a r g a r e t e n in d e r S c h w e i z i m J a h r e 1900 e r r i c h t e t w o r d e n 2 ) . D o r t w e r d e n j e t z t b e r e i t s 17 O r t e m i t m e h r als 3 9 0 0 0 E i n w o h n e r n m i t G a s v e r s o r g t . In D e u t s c h l a n d w a r e n i m J a h r e 1913 18 H o c h d r u c k a n l a g e n m i t B e h ä l t e r n u n d 15 o h n e B e h ä l t e r i m B e t r i e b . Die e r s t e F e r n v e r s o r g u n g o h n e B e h ä l t e r w u r d e bei H e i d e l b e r g g e b a u t u n d ließ sich bei e i n e r R o h r l ä n g e v o n 12 k m o h n e S c h w i e r i g k e i t e n b e t r e i b e n . F ü n f G e m e i n d e n in d e r N ä h e v o n H e i d e l b e r g , die b e r e i t s e l e k t r i s c h e Ü b e r l a n d k r a f t w e r k e h a t t e n , v e r l a n g t e n d e r billigeren B e l e u c h t u n g u n d des K o c h g a s e s w e g e n t r o t z d e m G a s v e r s o r g u n g , ein Z e i c h e n d a f ü r , w e l c h e n A n k l a n g die F e r n v e r s o r g u n g bei d e n L a n d g e m e i n d e n f i n d e t 3 ) . W i r erörtern z u n ä c h s t die F r a g e der W i r t s c h a f t l i c h k e i t u n d d e r technischen L ö s u n g v o n F e r n g a s a n l a g e n v o m S t a n d p u n k t d e r A b n e h m e r , also d e r S t ä d t e u s w . , w o r ü b e r S c h w a b n e r in e i n e m V o r t r a g vor d e m Verein f ü r T e c h n i k u n d Industrie einige b e m e r k e n s w e r t e A u s f ü h r u n g e n g e m a c h t h a t 4 ) . A u c h eine m i t d e n n e u e s t e n E i n r i c h t u n g e n a r b e i t e n d e g r o ß e s t ä d t i s c h e G a s a n s t a l t i s t k a u m in d e r L a g e , bei n o c h so s o r g f ä l t i g e r B e r e c h n u n g auf so billige G e s t e h u n g s p r e i s e zu k o m m e n , wie es bei d e r G e w i n n u n g i m K o h l e n b e z i r k u n d bei d e r V e r w e n d u n g d e r A b g a s e v o n K o k e r e i e n e r m ö g l i c h t w o r d e n i s t . In d e r e r s t e n Z e i t d e r F e r n g a s v e r s o r g u n g w u r d e n h ä u f i g Z w e i f e l l a u t b e t r e f f s d e r S i c h e r h e i t d e r B e t r i e b e , i n s b e s o n d e r e bei S t r e i k e n i m K o h l e n b e z i r k . E s w u r d e v i e l f a c h g e l t e n d g e m a c h t , d a ß d i e S t a d t d u r c h d e n B e z u g v o n K o k s o f e n g a s in eine u n e r w ü n s c h t e A b h ä n g i g k e i t v o n d e r P r i v a t i n d u s t r i e k o m m e n k ö n n e u n d d a ß i m F a l l e eines S t r e i k s a u f d e r G r u b e k e i n e A u s h i l f e v o r h a n d e n w ä r e . D e m ist a b e r e n t g e g e n z u h a l t e n , d a ß die K o k e r e i e i n e r G r u b e , d i e G a s e f ü r ö f f e n t l i c h e Z w e c k e a b g i b t , a n d e r s d a s t e h t als eine l e d i g l i c h f ü r P r i v a t z w e c k e a r b e i t e n d e , d a ß i h r n ä m l i c h in S t r e i k Wenn die Kokereien allgemein dazu übergehen würden, ihre Öfen statt mit Starkgas mit Schwachgas aus minderwertigen Brennstoffen zu beheizen, würden wir mindestens 1400 Mill. cbm (vgl. W i t z e k , Handbuch der Gastechnik, 4. Aufl. 1919, Bd. 9, S. 36) gewinnen, d. h. 50% mehr als die Erzeugung sämtlicher Oasanstalten beträgt. 2 ) Einen beachtenswerten Vorschlag für die Ferngasversorgung Berlins hat W. O e c h e l h a e u s e r bereits in der 70er Jahren des vorigen Jahrhunderts gemacht. ») Handbuch der Gastechnik, Bd. VI, S. 128, R. Oldenbourg, München. ) Am 23. Mai 1912.

III.

Ferngasversorgung.

445

f ä l l e n ein w e i t g e h e n d e r ö f f e n t l i c h e r S c h u t z z u r V e r f ü g u n g g e s t e l l t w e r d e n w i r d . Die E r z e u g u n g v o n W a s s e r g a s , d i e o h n e h i n bei a l l e n g r o ß e n G a s a n s t a l t e n z u r A u s h i l f e u n d f ü r d i e Z e i t e n s t ä r k e r e n G a s b e d a r f s b e s t e h t u n d die m a n a u c h n a c h E i n f ü h r u n g der F e r n g a s v e r s o r g u n g b e s t e h e n lassen wird, b i e t e t i m m e r d i e M ö g l i c h k e i t , g r ö ß e r e S t ö r u n g e n a u s z u g l e i c h e n . E i n e S t a d t w i r d sich l e i c h t e i n e d a u e r n d g u t e B e s c h a f f e n h e i t d e s G a s e s v e r t r a g l i c h s i c h e r n k ö n n e n , u n d eine s o l c h e i s t a u c h bei e i n e r n e u z e i t l i c h e n K o k s o f e n a n l a g e u n s c h w e r zu g e w ä h r l e i s t e n , w ä h r e n d die G a s a n s t a l t e n z u r S t r e k k u n g des Gases zu einem hohen P r o z e n t g e h a l t W a s s e r g a s schreiten müssen, w o d u r c h der Heizwert s c h o n auf ein k a u m z u l ä s s i g e s M a ß h e r a b g e d r ü c k t w i r d . S e h r z u b e a c h t e n i s t d i e F r a g e d e r d u r c h d i e h o h e n L ö h n e , K o h l e n s t e u e r u n d F r a c h t e n g e s t e i g e r t e n K o h l e n p r e i s e , die in d e m v o m K o h l e n s y n d i k a t jährlich festgesetzten Preise zum A u s d r u c k k o m m e n müssen1). E i n e F r a g e v o n n i c h t g e r i n g e r B e d e u t u n g ist d i e E n t w e r t u n g d e r N a c h b a r g r u n d s t ü c k e e i n e r G a s a n s t a l t u n d die A u s s i c h t auf P r o z e s s e , die ins U n g e m e s s e n e g e h e n k ö n n e n . M a n h a t in s e h r vielen S t ä d t e n beim B a u der G a s a n s t a l t e n die E n t w i c k l u n g der S t a d t n i c h t g e n ü g e n d berücksicht i g t , so d a ß die A n s t a l t e n h e u t e v i e l f a c h i n m i t t e n e n g b e b a u t e r G e g e n d e n s t e h e n . H i e r sei a n die G a s w e r k e in S t r a ß b u r g , a n die a l t e G a s a n s t a l t in K a r l s r u h e i. B., a b e r a u c h a n die v i e l e n k l e i n e n , u n v o l l k o m m e n e n G a s b e t r i e b e a n d e r R i v i e r a ( S a n R e m o u s w . ) e r i n n e r t , die d e n e r h o l u n g s b e d ü r f tigen l u n g e n k r a n k e n M e n s c h e n d e n A u f e n t h a l t v e r l e i d e n k ö n n e n . G e r a d e bei d e n ä l t e r e n G a s w e r k e n ist es u n v e r m e i d l i c h , d a ß B e l ä s t i g u n g e n d e r u m l i e g e n d e n H ä u s e r v o r k o m m e n , u n d diese k ö n n e n d a n n l e i c h t zu d e n o b e n b e s p r o c h e n e n S c h w i e r i g k e i t e n f ü h r e n . A u ß e r d e m k a n n m a n ein s o l c h e s W e r k n i c h t e r w e i t e r n , s o n d e r n m u ß es d a n n e n t w e d e r s t i l l e g e n o d e r a u ß e r h a l b d e r S t a d t G r u n d s t ü c k e k ä u f l i c h d a z u e r w e r b e n , u n d h a t d a n n d e n u n a n g e n e h m e n Z u s t a n d , a n zwei S t e l l e n t e u e r arbeiten zu müssen. Beim Ü b e r g a n g zur Gasfernversorgung k a n n aber gerade der hier geschilderte Mißstand der Lage des W e r k e s i n n e r h a l b der S t a d t zu einem Vorteil werden, n ä m l i c h d a d u r c h , d a ß d a s G r u n d s t ü c k , a u f d e m sich die G a s a n s t a l t b e f i n d e t , in d e n m e i s t e n F ä l l e n i m L a u f e d e r Z e i t e i n e n g r o ß e n W e r t z u w a c h s e r f a h r e n h a t u n d n u n m i t g r o ß e m N u t z e n , w e n i g s t e n s z u m g r ö ß e r e n Teil, a n d e r w e i t i g v e r w a n d t w e r d e n k a n n . H i n z u k o m m t , d a ß d i e m e i s t e n O r t e , die G a s a n s t a l t e n b e s i t z e n , g e r a d e j e t z t auf d e m S t a n d p u n k t a n g e k o m m e n s i n d , u m b a u e n z u m ü s s e n . H e r b s t t e i l t die S t ä d t e bei d e r P r ü f u n g d e r F r a g e d e r G a s v e r s o r g u n g in 3 K l a s s e n ein, n ä m l i c h 2 ) 1. s o l c h e , d i e m i t t e n in e i n e m G r u b e n - u n d H ü t t e n b e z i r k l i e g e n , 2. s o l c h e , die v o n e i n e m G r u b e n - o d e r H ü t t e n b e z i r k a u s d u r c h eine F e r n g a s l e i t u n g v e r s o r g t werden können, und 3. s o l c h e , d i e , w e n n sie z u m K o k s o f e n g a s ü b e r g e h e n wollen, e i n e eigene K o k e r e i e i n z u r i c h t e n genötigt sind. F ü r d i e e r s t e G r u p p e k a n n m a n o h n e w e i t e r e s a n n e h m e n , d a ß die V e r s o r g u n g v o n e i n e r Z e c h e n k o k e r e i d a s G e g e b e n e i s t . Die z w e i t e G r u p p e w i r d sich w a h r s c h e i n l i c h a u c h z u r F e r n g a s v e r s o r g u n g entschließen, n a m e n t l i c h d a n n , w e n n ihre Anlage neueren A n f o r d e r u n g e n nicht m e h r genügt und sie d u r c h eine n e u e A n l a g e die G e g e n w a r t allzu h o c h m i t Z i n s - u n d T i l g u n g s b e t r ä g e n b e l a s t e n w ü r d e . Die S t ä d t e d e r d r i t t e n G r u p p e w e r d e n w o h l m e i s t d e n g o l d e n e n M i t t e l w e g w ä h l e n , i n d e m sie G r o ß r a u m ö f e n a u f s t e l l e n , d i e i m G r u n d e j a a u c h w e i t e r n i c h t s d a r s t e l l e n als eine K o k e r e i . Es g i b t S t ä d t e , f ü r d i e F e r n v e r s o r g u n g m i t K o k s o f e n g a s k a u m in B e t r a c h t k o m m e n w i r d , d a sie v o n d e m e i g e n t l i c h e n I n d u s t r i e b e z i r k zu w e i t a b l i e g e n ; sie k ö n n e n s i c h i h r G a s billiger in G r o ß r a u m ö f e n s e l b s t h e r s t e l l e n , als es i h n e n , d u r c h d i e h o h e n L e i t u n g s - u n d K o m p r e s s i o n s k o s t e n v e r t e u e r t , v o n a u s w ä r t s g e l i e f e r t w e r d e n k ö n n t e . H ä u f i g b e g e g n e t m a n d e m E i n w a n d , d a ß in S t ä d t e n d e r G e w i n n a n d e n f r ü h e r s e l b s t e r z e u g t e n N e b e n s t o f f e n v e r l o r e n g e h e u n d d a ß die Z e c h e n v e r w a l t u n g e n d e n K o k s , d e r f ü r H e i z - u n d a n d e r e Z w e c k e in S t ä d t e n in g r o ß e n M e n g e n v e r b r a u c h t w i r d , e r h e b lich v e r t e u e r n k ö n n e n . D e m i s t a b e r e n t g e g e n z u h a l t e n , d a ß sich d i e S t ä d t e j a v e r t r a g l i c h d u r c h den P r e i s , d e n sie f ü r d a s G a s z a h l e n , f ü r d i e s e n A u s f a l l e n t s c h ä d i g e n k ö n n e n . A u c h ein b e s t i m m t e r Kokspreis kann vertraglich festgesetzt werden. Die Oasanstalten suchen den schwankenden Kohlenpreisen durch eine Kohlenklausel zu begegnen. Von dem z. B. in Berlin geltenden Einheitspreis von 37 Pf für einen Kohlenpreis von 60 M/t frei Gaswerk ausgehend, wird für jede Preissteigerung der Kohle um 2 M/t der Qaspreis um 1 Pf/cbm erhöht und bei fallendem Kohlenpreis um diesen Betrag verringert. Daß diese Berechnung bei den, vorläufig wenigstens, immer steigenden Preisen für Nebenerzeugnisse willkürlich ist, wurde bereits im Abschnitt „Die Gaswirtschaft*' behandelt (vgl. S. 437). 2

) H e r b s t , „Über die neue Entwicklung der Kokerei", Stahl u. Eisen 1910, Nr. 35 u. f.

446

Sechstes Kapitel.

Städtewirtschaft.

Es ist allerdings eine landläufige und in mancher Hinsicht geradezu selbstverständliche Annahme, d a ß mit zunehmender Erzeugung die Gestehungskosten z u r ü c k g e h e n ; indes gewinnt man durch Einblick in die Betriebsausweise zahlreicher p r i v a t e r u n d städtischer Gaswerke die Überzeugung, d a ß die Steigerung des Absatzes beim einzelnen Gaswerk n u r bis zu einer gewissen Grenze und nur u n t e r einer ganz bestimmten Voraussetzung (wenn nämlich der Zuwachs den Ausnutzungsquotienten OOorsten 4

= Versorgte 3/öd/e

unci Gemeinden

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( j * Vorgesehene Anschtüssefür zuMüri/t/ge _ _ ,, , /T-ktc. Kompressoren - ofaf/onen -- FJV£. • Zechen

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A b b . 201.

F e r n g a s l e i t u n g f ü r die G a s f e r n v e r s o r g u n g E s s e n - S ü d .

nicht herabsetzt) eine Verbilligung der Erzeugungskosten mit sich bringen k a n n , d a r ü b e r hinaus aber eher das Gegenteil bewirkt. Beispielsweise betrugen im letzten Friedensjahre nach Mitteilung von S c h ä f e r die reinen Erzeugungskosten bis zum Gasbehälter (ausschließlich Kapitaldienst) bei einem kleinen Gaswerk von noch nicht 200000 cbm Jahresleistung nicht ganz 6,5 P f / c b m , bei einem benachbarten mittleren W e r k von rd. 1400000 cbm Jahresabgabe 4,12 Pf, bei einem dieselbe Kohle verarbeitenden W e r k mit über 9000000 cbm Jahresleistung 3,96 P f / c b m . Der Vorsprung des großen Werkes gegenüber dem mittleren b e t r u g also nur e i n e n B r u c h t e i l v o n e i n e m P f e n n i g , und dies bildet auch beim Vergleich von großstädtischen Riesenwerken mit den Betrieben

III.

447

Ferngasversorgung.

in m i t t l e r e n S t ä d t e n d i e R e g e l . V o n l e t z t e r e n g i b t es e i n e g a n z e R e i h e , die i h r G a s e h e r n o c h e t w a s billiger h e r s t e l l e n als b e i s p i e l s w e i s e d i e s t ä d t i s c h e n G a s w e r k e v o n B e r l i n . A u s s c h l a g g e b e n d ist v o n e i n e r g e w i s s e n G r e n z e a u f w ä r t s w e n i g e r d i e G r ö ß e als die E i n r i c h t u n g u n d B e t r i e b s f ü h r u n g d e r G a s w e r k e . S i n d d i e s e b e i d e n F a k t o r e n a u f d e r H ö h e , so k a n n , wie s c h a r f e B e r e c h n u n g e n f ü r Düsseldorf, Elberfeld, Hagen, Köln und andere rheinische und westfälische (auch für sächsische und schlesische) S t ä d t e bewiesen h a b e n , selbst das K o k e r e i g a s das Steinkohlengas n i c h t verdrängen. Als A u s h i l f e , d i e e i n e S t a d t b e i m A n s c h l u ß a n e i n e F e r n g a s l e i t u n g h a o e n m u ß , k o m m t z u n ä c h s t die W a s s e r g a s a n l a g e in B e t r a c h t . F e r n e r h a t z. B. d i e S t a d t B a r m e n , die i h r G a s v o n d e r F i r m a T h y s s e n & Co., M ü l h e i m a . R u h r , b e z i e h t , n o c h e i n e V e r b i n d u n g m i t d e r H a u p t r o h r l e i t u n g d e s R h e i n i s c h - W e s t f ä l i s c h e n E l e k t r i z i t ä t s w e r k s v o r g e s e h e n , so d a ß i m F a l l e e i n e r S t ö r u n g in d e r e i g e n t l i c h e n H a u p t l e i t u n g d a s G a s d i e s e r a n d e r e n L e i t u n g e n t n o m m e n w e r d e n k a n n . In A b b . 201 s i n d die R o h r d u r c h m e s s e r des g r ö ß t e n R o h r n e t z p l a n e s d e s R h e i n i s c h - W e s t f ä l i s c h e n E l e k t r i z i t ä t s w e r k e s , d e r G a s f e r n v e r s o r g u n g E s s e n - S ü d , a n g e g e b e n . In j e d e r G e m e i n d e , d i e G a s a u s d e r G a s f e r n l e i t u n g b e z i e h t , m u ß s i c h ein G a s b e h ä l t e r b e f i n d e n , d e s s e n n u t z b a r e r I n h a l t n i c h t u n t e r 6 0 bis 7 5 % d e r jeweilig höchsten T a g e s a b g a b e b e t r ä g t . D u r c h das dargestellte R o h r n e t z w e r d e n zurzeit j ä h r l i c h 50 Mill. c b m G a s v o n e i n e m o b e r e n H e i z w e r t v o n 5 2 0 0 W E g e s c h i c k t . Die L e i t u n g ist f ü r 2 a t Ü b e r d r u c k g e b a u t . Bei d e r B e u r t e i l u n g d e r P r e i s e , d i e e i n e S t a d t f ü r F e r n l e i t u n g s g a s z a h l t , m u ß m a n b e r ü c k s i c h t i g e n , wie sie d a s G a s b e k o m m t . B o c h u m z. B. e r h i e l t sein G a s a m 1. J a n u a r 1911 von der Kokerei der K r u p p s c h e n Zeche H a n n o v e r I I I / I V f ü r 2 y 2 P f / c b m u n d Essen sogar f ü r 2 % PfAndere S t ä d t e z a h l t e n erheblich m e h r . Dieser Unterschied k o m m t d a d u r c h zustande, d a ß B o c h u m u n d E s s e n a n s c h e i n e n d die e n t g a n g e n e n G e w i n n e a n N e b e n p r o d u k t e n n i c h t m i t in A n s c h l a g g e b r a c h t u n d a u ß e r d e m die K o s t e n d e r E n t s c h w e f l u n g s e l b s t zu t r a g e n h a b e n . V o r a l l e m k o m m t n o c h f ü r B a r m e n h i n z u , d a ß d i e Z u l e i t u n g s k o s t e n f ü r d i e 5 2 k m l a n g e F e r n l e i t u n g h ö h e r s i n d als z. B . f ü r E s s e n , d a s sein G a s v o n n a h e l i e g e n d e n Z e c h e n b e z i e h t . W i r m ü s s e n es u n s v e r s a g e n , w e i t e r e A n g a b e n zu m a c h e n , weil die n a c h d e m K r i e g e e i n g e t r e t e n e n a u ß e r g e w ö h n l i c h e n V e r h ä l t n i s s e d i e G e l d a u s g a b e n d e r a r t b e e i n f l u s s e n , d a ß sie kein r i c h t i g e s Bild f ü r a l l g e m e i n e V e r g l e i c h s r e c h n u n g e n g e b e n . I n d e s m ö g e n o c h e r w ä h n t w e r d e n , d a ß die S t a d t E s s e n d e n G a s p r e i s bis z u m D e z e m b e r 1919 s t u f e n w e i s e a u f 3 3 , 5 P f / c b m e r h ö h t h a t . — Die h a u p t s ä c h l i c h s t e n L i e f e r a n t e n v o n K o k e r e i g a s in R h e i n l a n d - W e s t f a l e n s i n d T h y s s e n & Co., d a s R h e i n i s c h - W e s t f ä l i s c h e E l e k t r i z i t ä t s w e r k in E s s e n u n d die G e l s e n k i r c h e n e r B e r g w e r k s - G e s e l l s c h a f t . Die L i e f e r u n g a n die e i n z e l n e n S t ä d t e v e r t e i l t s i c h n a c h f o l g e n d e r B e z e i c h n u n g d e r W e r k e , die F e r n g a s l i e f e r n

Übersicht:

B e z e i c h n u n g der S t ä d t e und G e m e i n d e n , die F e r n g a s beziehen

Thyssen & Co., Mülheim-Ruhr. Zeche: Deutscher Kaiser IV.

Hamborn, Walsum, Dinslaken, Voerde, Wesel, Bocholt, Oberhausen, Mülheim-Ruhr (teilweise), Mintard, Kettwig, Werden, Laupendahl, Heiligenhaus, Velbert, Neviges, Barmen.

Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk, Essen-Ruhr. Zechen: Carolus Magnus, Prosper I, Rheinelbe I/II, Matthias Stinnes III/IV, Karl, König Wilhelm und Osterfeld.

Sterkrade, Osterfeld, Dorsten, Gladbeck, HorstEmscher, Borbeck, Karnap, Altenessen, Katernberg, Rotthausen, Schonnebeck, Frillendorf, Kray, Stoppenberg, Steele, Königsstede, Freisenbruch, Horst-Ruhr, Eiberg, Kupferdreh, Langenberg, Wülfrath, Dornap, Mettmann, Rutingen, Langerfeld, Schwelm, Milspe, Vörde, Gevelsberg, Lüttringhausen, Lennep, Remscheid, Solingen, Kronenberg, Wald, Höhscheid, Leichlingen.

Gelsenkirchener Bergwerks-Gesellschaft. Zechen: Rheinelbe I/II, Germania I/IV.

Gelsenkirchen, Wanne, Eickel, Röhlinghausen, Hordel, Günnigfeld, Wattenscheid, Marten, Oespel, Kley und Kirchlinde.

Zechen: Carolus Magnus, König Wilhelm, Helene, Friedrich Ernestine und Gustav

Essen-Ruhr und Bredeney.

Zeche Hannover III/IV

Bochum, Riemke, Altenbochum, Laer und Weitmar.

448

Sechstes Kapitel. Bezeichnung der W e r k e , die F e r n g a s liefern

Städtewirtschaft. B e z e i c h n u n g der S t ä d t e und Gemeinden die F e r n g a s beziehen

Zeche Lothringen IV

Herne, Herten, Langendreer, Werne, Witten, Heven und Annen

Zeche König Ludwig I/II

Recklinghausen

Zeche Graf Schwerin

Castrop, Rauxel und Habinghort

Zeche Dorstfeld 1/1V

Dorstfeld

Zeche Rheinpreußen II Friedrich Wilhelmshütte

Homberg und Essenberg Mülheim-Ruhr (teilweise)

Das Gesamtversorgungsgebiet des obengenannten Bezirkes u m f a ß t e Ende 1913 117200 ha gegen nicht ganz 6000 ha im J a h r e 1905 und etwa 50000 ha im J a h r e 1911. Die Einwohnerzahl des versorgten Gebietes betrug Ende 1913 2457000 gegen 1600000 im J a h r e 1911. Die Gesamtlänge der Gasfernleitung betrug Ende 1913 396,2 km mit Durchmessern von 80 bis 500 mm. Im J a h r e 1905 waren es 18 km und 1911 noch nicht 180 km. Die Gasabgabe auf den Kopf der Bevölkerung betrug Ende 1913 bei einer Gesamtabgabe von 128,4 Mill. cbm, 52,2 cbm. Die Gesamtabgabe im J a h r e 1905 betrug noch nicht 1 Mill. cbm und im J a h r e 1911 etwa 75 Mill. cbm. Bis auf die zuletzt a u f g e f ü h r t e Versorgung der S t a d t Mülheim-Ruhr, die ihr Gas von der Friedrich-Wilhelmshütte bezieht, kommen hauptsächlich Zechenkokereien in Betracht. Daß die Gasfernversorgung aber auch unter Umständen außerhalb des eigentlichen Industriebezirkes mit Erfolg benutzt werden kann, zeigt z. B. Lübeck. Seit dem 26. Oktober 1912 bezieht diese S t a d t Koksofengas von der Kokerei des Hochofenwerkes Lübeck. Es wurden e n t n o m m e n in der Zeit vom 26. Oktober 1912 bis 31. März 1913 890335 cbm, in der Zeit vom 1. April 1913 bis 31. März 1914 2981901 cbm, was 26,5% der Gesamtabgabe entspricht. Die Hauptbezugsleitung f ü h r t vom Hochofenwerk nach dem Behälter des Gaswerkes II in Lübeck und h a t bei einer Länge von 16580 m einen Durchmesser von 200 m m ; sie besteht aus Mannesmann-Muffenrohren mit starrer Verbindung. Bei einem Anfangsdruck von höchstens 1000 mm W.-S. werden etwa 60 cbm stündlich übergeführt. Auf eine Rundfrage, die f ü r den vorliegenden Zweck an eine Anzahl von S t ä d t e n , die Koksgas beziehen, und an Kokereien, die S t ä d t e mit Koksgas versorgen, gerichtet wurde, ist überall die Auskunft erteilt, d a ß Lieferanten wie Abnehmer zufrieden mit dieser Neuerung sind. Das Gas wird im allgemeinen in die alten Behälter der S t a d t g e d r ü c k t und von hier weiter verteilt. Man hielt dabei in den Verbrauchsleitungen denselben Druck, der in den Stadtnetzen üblich ist, um Änderungen an Brennern und Kochern zu vermeiden. Der Druck in den Leitungen bis zum Gasbehälter richtet sich nach ihrer Länge und schwankt zwischen den oben angegebenen Zahlen. Verwendet man Drücke von mehr als 1 at, so m u ß man sich dabei genieteter oder geschweißter Druckkessel als Gasbehälter bedienen; die eigentliche Versorgung der Abnehmer geschieht aber auch in diesem Fall u n t e r dem üblichen Niederdruck. Zur U m w a n d l u n g dienen Druckregler. Als Leitungen kommen in Deutschland hauptsächlich Mannesmannrohre in Betracht, die meist durch Muffendichtungen verbunden sind. Die schmiedeeisernen Rohre werden durch Überzüge vor Feuchtigkeit geschützt. Der Druck f ü r die Fernversorgung wird durch Kapselgebläse, Kolben- oder Turbokompressoren erzeugt, die meist im Maschinenhaus des Gaswerkes aufgestellt und mit den dort verfügbaren K r a f t m i t t e l n betrieben werden. Als Schutz vor Betriebsstörungen werden Ringleitungen mit Absperrschiebern gebaut, so d a ß gegebenenfalls ein S t r a n g an Stelle des anderen v e r w a n d t werden kann. Nicht allgemein bekannt ist es, d a ß die Gaswerke der S t a d t Berlin an eine große Gasfernversorgung angeschlossen sind. Sie versorgen im Norden und Südosten der S t a d t mit einer Druckleitung von mehr als 80 km Länge ein Gebiet von etwa 30000 ha. Im J a h r e 1912 wurden an 32 Orte in einem Umkreis von 60 km mehr als 20 Mill. cbm Gas abgegeben. Die meisten befragten Kokereien h a t t e n a u ß e r dem abgegebenen Gas noch größere Gasmengen für Kessel und Gasmaschinen übrig. Die H ü t t e n w e r k e heizten ihre Koksöfen mit dem zur Verfügung stehenden Hochofengas. Die Überwachung der Leitungen liegt teils den Gemeinden, teils den liefernden Werken ob. Beschwerden über das Gas sind in den S t ä d t e n nicht b e k a n n t geworden. Zur Erzeugung des Gases wurden in der H a u p t s a c h e Regenerativöfen von Koppers, Dr. C. Otto

111.

Ferngasversorgung.

449

Und Collin v e r w a n d t . B e s o n d e r e U m b a u t e n w a r e n d a f ü r n i c h t n ö t i g . T e i l w e i s e w a r e n d i e Ö f e n m i t d o p p e l t e n V o r l a g e n v e r s e h e n . Die E n t s c h w e f l u n g u n d die M e s s u n g des G a s e s w u r d e in d e n m e i s t e n F ä l l e n in d e n S t ä d t e n v o r g e n o m m e n , d a diese j a f a s t s t e t s s c h o n i m B e s i t z e e i n e s G a s m e s s e r s u n d e i n e r E n t s c h w e f l u n g s a n l a g e w a r e n . Die L i e f e r u n g des G a s e s w a r in d e n m e i s t e n F ä l l e n u n t e r Z u g r u n d e l e g u n g des Heizwertes abgeschlossen. Schädigungen des B a u m w u c h s e s sind nirgends b e k a n n t g e w o r d e n . U m U n d i c h t h e i t e n u n d S t ö r u n g e n e r k e n n t l i c h zu m a c h e n , h a t m a n a n d e n Verbindungsstellen meist Riechrohre angebracht. G e g e n die E i n f ü h r u n g d e r F e r n g a s v e r s o r g u n g i s t o f t in d e r P r e s s e d u r c h die V e r t r e t e r d e s M i t t e l s t a n d e s g e l t e n d g e m a c h t w o r d e n , d a ß die S t ä d t e a b h ä n g i g u n d d a ß die I n s t a l l a t e u r e u n d H a n d w e r k e r b e n a c h t e i l i g t w ü r d e n . Diese E i n w ä n d e s i n d h i n f ä l l i g , d e n n die S t ä d t e b l e i b e n im e i g e n e n B e z i r k v o l l s t ä n d i g s e l b s t ä n d i g u n d k ö n n e n die I n s t a l l a t i o n s a r b e i t e n w e i t e r h i n g e n a u so v e r g e b e n , wie es f r ü h e r bei d e r G a s e r z e u g u n g i m e i g e n e n B e t r i e b e ü b l i c h w a r . Im G e g e n t e i l w e r d e n sich die V e r h ä l t n i s s e j e t z t im a l l g e m e i n e n g ü n s t i g e r g e s t a l t e n , d a j a die S t ä d t e , w e n n sie i h r e G a s w e r k e s t i l l e g e n , die M e h r z a h l i h r e r G a s a n s t a l t s b e a m t e n u n d A r b e i t e r e n t l a s s e n w e r d e n u n d d a n n g a r n i c h t m e h r in d e r L a g e s i n d , diese A r b e i t e n s e l b s t a u s z u f ü h r e n . Die V e r m i n d e r u n g d e r A r b e i t e r z a h l u n d die d a d u r c h b e d i n g t e n E n t l a s s u n g e n w e r d e n d e n G e m e i n d e n a u c h h ä u f i g v e r ü b e l t . E s w i r d s i c h a b e r s i c h e r in j e d e r S t a d t G e l e g e n h e i t f i n d e n , die l ä n g e r e Z e i t b e s c h ä f t i g t e n A r b e i t e r a n d e r w e i t i g u n t e r z u b r i n g e n , w ä h r e n d m a n d i e a l t e n L e u t e , die a n d e r n o r t s n i c h t m e h r v e r w a n d t w e r d e n k ö n n e n , u n s c h w e r m i t e i n e m g e r i n g e n Teil d e s G e w i n n e s , d e n die S t a d t a u s d e r n e u e n A r t d e r G a s v e r s o r g u n g z i e h t , z u r R u h e s e t z e n k a n n . S e h r w i c h t i g f ü r d i e S t a d t i s t es, s i c h die V e r s o r g u n g i h r e s H i n t e r l a n d e s m i t G a s zu s i c h e r n .

2. Einfluß der Gasbeschaffenheit auf die Wirtschaftlichkeit der Ferngasleitung. Die F r a g e d e r E i g n u n g v o n S c h w a c h g a s ist viel u m s t r i t t e n 1 ) u n d m i t d e r S t i c k s t o f f f r a g e z u s a m m e n h ä u f i g e r ö r t e r t . Mit R ü c k s i c h t auf die i n z w i s c h e n auf ein V i e l f a c h e s g e s t i e g e n e n B a u kosten der Rohrleitung m u ß z u n ä c h s t das Schwachgas f ü r Fernleitungen ausgeschlossen erscheinen. I n d e s soll n i c h t u n v e r s u c h t g e l a s s e n w e r d e n , die B e d i n g u n g e n f e s t z u s t e l l e n , u n t e r d e n e n s e l b s t d i e S c h w a c h g a s e m i t E r f o l g in d e n W e t t s t r e i t t r e t e n k ö n n e n .

a) Einfluß von Fördermenge, Rohrdurchmesser, Druckgefälle und spez. Gewicht. Die B a u k o s t e n der Fernleitungen h ä n g e n von der Größe ihres lichten Durchmessers ab, der sich n a c h A n n a h m e eines D r u c k g e f ä l l e s f ü r d i e s t ü n d l i c h zu f ö r d e r n d e h ö c h s t e G a s m e n g e b e r e c h n e n l ä ß t 2 ) . W ä h l e n w i r in d e r v o n d J ä g e r e r w e i t e r t e n P o l e s c h e n cm F o r m e l 3 ) Qe = 9 4 0 0 c b m / S t d . und einen H e i z w e r t des Gases von 900 W E / c b m , das abs. Druckgefälle am Anfange und a m E n d e d e r L e i t u n g zu 2 0 0 m m W . - S . , d . h. z. B. H a = 1 0 5 8 0 u n d He = 1 0 3 8 0 , l = 3 6 0 0 m u n d d a s s p e z . G e w i c h t se = 0 , 4 2 , so e r g i b t sich 1175

1380

3m

W28

*700

S6fO

7050

3WO

Qe incbm/h Abb. 202.

Abhängigkeit des Leitungsdurchmessers d von der Gasmenge Q< bei

Bei g r ö ß e r e n G a s m e n g e n , gleichem D r u c k g e f ä l l e . aber gleichbleibendem Druckg e f ä l l e s e h e n w i r , d a ß d e r D u r c h m e s s e r cl ( A b b . 2 0 2 ) m i t z u n e h m e n d e m Qe n u r v e r h ä l t n i s m ä ß i g w e n i g w ä c h s t , u n d k ö n n e n d a r a u s d e n S c h l u ß z i e h e n , d a ß ein R o h r n e t z in s e i n e n H a u p t s t r ä n g e n w e s e n t l i c h g r ö ß e r e B e l a s t u n g e n v e r t r a g e n k a n n als in s e i n e n V e r ä s t e l u n g e n , d . h . in d e n H a u s !) Vgl. die Kriegsaufsätze in der Chem.-Ztg. 1915, S.713, 925, 1916 bis 1919; S c h ä f e r , Journ.f. Qasbel. 1917, S. 74; 1919, S. 161 ; T r e n kl e r, ebd. 1919, S. 600. 2 ) Vortrag des Verfassers im Verein dt. Masch.-Ing., Berlin, 17. Sept. 1918. 3 ) „Hütte", 20. Aufl., Bd. III, S. 739. d e O r a h l , W i r t s c h a f t l i c h e Verwertung der B r e n n s t o f f e .

29

450

Sechstes Kapitel.

anschlüssen, wo das Anstecken nachteilig beeinflussen kann.

e i n e s B a d e o f e n s d i e L i c h t s t ä r k e d e r L e u c h t f l a m m e n u . U. s c h o n

d cm

8000

Mit l

nur ~

dem usw.

höheren In

Städtewirtschaft.

H e i z w e r t des G a s e s f ä l l t Qe, d . h . bei

A b b . 203

sind

die

1800 W E

gegenseitigen Verhältnisse

haben

dargestellt:

wir Mit

s t e i g e n d e m H e i z w e r t f a l l e n die R o h r d u r c h m e s s e r u n d d a m i t d i e K o s t e n d e r F e r n leitung nicht unbedeutend. Für S t e i n k o h l e n g a s v o n 5 0 0 0 W E genügt ein t h e o r e t i s c h e r Durch(Ha-He)Konstant -200 mm WS. messer von 33,5 cm, während H o c h o f e n g a s m i t 800 W E schon d e n d o p p e l t e n D u r c h m e s s e r erfordert.

Z u r E r m i t t e l u n g des Einflusses des Druckgefälles, dessen Höhe den Leitungsdurchmesser ebenfalls herabzusetzen vermag, w o l l e n w i r u n s e i n e 3. K u r v e 900 1SOO 2100 2700 4/500 7200 9000 ( A b b . 2 0 4 ) k o n s t r u i e r e n , bei d e r d Heizwert des 6ases in i¥ EJcbm als F u n k t i o n v o n ( H a — He) a b A b b . 203. A b h ä n g i g k e i t des Leitungsdurchmessers d und der G a s m e n g e Q, g e l e i t e t i s t . A u c h dieses Bild ist v o m Heizwert des Gases bei gleichem Druckgefälle. s e h r l e h r r e i c h ; d e n n es z e i g t u n s , daß mit zunehmendem Druckgefälle n u r wenig erreicht w i r d : die K u r v e v e r l ä u f t a s y m p t o t i s c h . D e r E i n f l u ß d e s D r u c k g e f ä l l e s ist (Ha—He) hauptsächlich nur für bis zu 1000 m m W . - S . e r k e n n bar. Wenn man bedenkt, daß diese, ü b r i g e n s n u r bei l a n g e n L e i t u n g e n zu e m p f e h l e n d e M a ß n a h m e e i n e S t e i g e r u n g d e r Anlage* u n d B e t r i e b s k o s t e n d u r c h Anschaffung von Hochdruckgebläsen mit ihren Antriebsmotoren ZOO WO 600 soo iOOO 1500 2000 2500 3000 usw. erfordert, anderseits aber Ha -He mm IV-S wieder größere Undichtheiten A b b . 2 0 4 . Beeinflussung des Leitungsdurchmessers d von dem Druckgefälle n a c h sich z i e h t , so d ü r f t e n d i e {Ha — H,). v i e l f a c h in d e r L i t e r a t u r a u f g e t r e t e n e n B e h a u p t u n g e n ü b e r die W i r t s c h a f t l i c h k e i t eines h ö h e r e n D r u c k g e f ä l l e s l e i c h t w i d e r l e g t werden können. 3000.J20

L e g t m a n ein b e s t i m m t e s A n l a g e k a p i t a l z u g r u n d e , so e r g e b e n sich bei v e r s c h i e d e n e m G a s folgende Baulängen:

Art des Gases

Hochofengas Generatorgas Wassergas Kokereigas Methangas

WE

-. . .

800 1200 24C0 5000 9000

Rohrdurchmesser in cm (theoretisch)

78 59,5 45 33,5 25

Baulänge m X

1,39 1,98 3,19 3,65

x x x x

D i e K o k e r e i e n v e r w e n d e n d e s h a l b i h r H o c h o f e n g a s s e l b s t , d a g e g e n s c h i c k e n sie i h r h o c h w e r t i g e s K o k e r e i g a s d u r c h die F e r n l e i t u n g , die f ü r d a s m i n d e r w e r t i g e G a s zu t e u e r a u s f a l l e n w ü r d e . A u s d e n F e s t s t e l l u n g e n e r h e l l t die E r k e n n t n i s , d a ß s i c h i m a l l g e m e i n e n f ü r eine z e n t r a l e V e r t e i l u n g ein m i n d e r w e r t i g e s G a s w e g e n d e r B e l a s t u n g d u r c h h ö h e r e L e i t u n g s k o s t e n n i c h t e i g n e n w i r d , viel-

111.

451

Ferngasversorgung.

m e h r wird man in den meisten Fällen sich h i e r f ü r eines hochwertigen Gases bedienen. Die W i r t s c h a f t l i c h k e i t s b e r e c h n u n g w ü r d e z. B. f ü r ein M e t h a n g a s eine Reihe von A r g u m e n t e n ergeben, die die V e r g a s u n g der Kohle gegenüber ihrer u n m i t t e l b a r e n V e r b r e n n u n g zu verteidigen in der Lage w ä r e n . O b es indes den weiteren F o r s c h u n g e n gelingen wird, ein solches Gas herzustellen, m u ß der Z u k u n f t überlassen bleiben. Prof. F r a n z F i s c h e r 1 ) b e r i c h t e t von einem solchen Gase aus einer G a s f l a m m k o h l e mit 3 0 % f l ü c h t i g e n B e s t a n d t e i l e n . Aber dieses Ergebnis ist vorläufig n u r ein L a b o r a t o r i u m s v e r s u c h , der sich schon wegen der geringen G a s m e n g e je kg nicht in der P r a x i s v e r w e r t e n l ä ß t . Ein solches Gas, womöglich noch schwefelfrei und u n g i f t i g , m u ß das Ideal eines jeden Gasf a c h m a n n e s u n d V e r b r a u c h e r s s e i n ; denn d u r c h die Mischung des jetzigen Steinkohlengases m i t d e m m i n d e r w e r t i g e n u n d überdies noch t e u r e r e n Wassergas 2 ) verschlechtert m a n n u r die v o r d e m b e s t a n d e n e n Verhältnisse. Die eingangs wiedergegebene Polesche Formel ist auf G r u n d der zahlreichen Versuchsergebnisse u n d t h e o r e t i s c h e n F o r d e r u n g e n nicht als einwandfrei zu bezeichnen 3 ). Die u r s p r ü n g l i c h e F o r m e l von Pole ist n u r f ü r N i e d e r d r u c k geeignet, u n d die J a e g e r s c h e (Dr. Velde) U m f o r m u n g ist theoretisch n i c h t b e g r ü n d e t . Die E n g l ä n d e r und A m e r i k a n e r gehen beii hren B e r e c h n u n g e n von der U n w i n s c h e n Formel a u s (vgl. H e m p e l m a n n ) , w ä h r e n d F r i t z s c h e . B r a b b é e u n d B i e g e l e i s e n zu einer E x p o n e n t i a l g l e i c h u n g k o m m e n . Da die A b h ä n g i g k e i t des E x p o n e n t e n noch n i c h t g e k l ä r t ist u n d eine solche Formel f ü r p r a k t i s c h e R e c h n u n g e n auch u n b r a u c h b a r ist, so d ü r f t e die U n w i n s c h e Formel 4 ) als die zuverlässigste a n z u s p r e c h e n sein. Setzt m a n in derselben den E n d d r u c k mit 10000 m m W.-S., so erhält sie die F o r m : Q = 0,0004033

J

i

m

J + Ssl

i

W

oder n a c h d e m D r u c k v e r l u s t h a u f g e l ö s t : h=

wobei die

Reibungszahl

iö/mM-d>+ f = 0,0041 (l +

ist.

100002

4

'f

-,0000'

7

Bei überschlägigen R e c h n u n g e n k a n n f mit 0,0043 k o n s t a n t g e w ä h l t w e r d e n .

B e t r a c h t e t m a n diese Formel u n d die f r ü h e r wiedergegebenen 3 K u r v e n , so k o m m t man zu folgenden S c h l ü s s e n : 1. Mit w a c h s e n d e r Leitungslänge steigt der D r u c k v e r l u s t nicht p r o p o r t i o n a l , sondern in geringerem Maße. D a r a u s e r g i b t sich f ü r die P r a x i s die Folgerung, Leitungen nicht zu unterteilen, weil die F ö r d e r u n g in zwei D r u c k s t u f e n u n w i r t s c h a f t l i c h e r wäre. Anscheinend s t e h t dies Ergebnis im W i d e r s p r u c h mit der Überlegung, d a ß die R e i b u n g s a r b e i t u n d d a m i t der D r u c k v e r l u s t der Länge der L e i t u n g p r o p o r t i o n a l sein m ü ß t e . Aber das ist n i c h t der F a l l ; denn mit der Z u n a h m e der Leitungslängen werden infolge der höheren Drücke die spezifischen Gewichte größer und d a m i t die zu f ö r d e r n d e n Gasmengen u n d auch die Arbeitsleistungen kleiner. F ü r p r a k t i s c h e B e r e c h n u n g e n h a t d a s spezifische Gewicht keinen wesentlichen E i n f l u ß , so d a ß m a n d a r a u f keine besondere R ü c k s i c h t zu n e h m e n b r a u c h t . 2. Mit w a c h s e n d e m spezifischem Gewicht gilt das gleiche wie bei 1., n u r ist der E i n f l u ß viel geringer. J e d e n f a l l s schneiden Gase mit h o h e m spezifischem Gewicht, also mit C 0 2 u n d N 2 als Ballast, günstiger a b als solche mit geringerem spezifischem Gewicht. Da letzteres d u r c h hohe Drücke allgemein e r h ö h t wird, wird m a n diese g r u n d s ä t z l i c h n i c h t zu scheuen b r a u c h e n . !) „ U b e r den S t a n d der K o h l e n f o r s c h u n g " , H a l l e ( S a a l e ) 1919. ) L e i n p e l i u s in „ D i e rationelle A u s n u t z u n g der K o h l e " , Carl H e y m a n n s Verlag, Berlin 1918. 3 ) Vgl. die e i n g e h e n d e n A r b e i t e n über R o h r n e t z b e r e c h n u n g e n v o n : S a u t t e r , J o u r n . f. Gasbel. 1913, S. 1045 u. f . — B i e g e l e i s e n , Grundlagen zur B e r e c h n u n g der G a s r o h r l e i t u n g e n , M ü n c h e n , O l d e n b o u r g 1918. — H e m p e l m a n n , A n l a g e und B e r e c h n u n g v o n G a s f e r n l e i t u n g e n in t e c h n i s c h e r u n d w i r t s c h a f t l i c h e r B e z i e h u n g . B e r l i n 1914. — B r a b b i e , R o h r n e t z b e r e c h n u n g e n in der H e i z - u n d L ü f t u n g s t e c h n i k , B e r l i n , Springer 1918. — F r i t z s c h e , U n t e r s u c h u n g e n über d e n S t r ö m u n g s w i d e r s t a n d der Gase in geraden z y l i n d r i schen R o h r l e i t u n g e n . F o r s c h u n g s a r b e i t e n , H e f t 60. — B i e l , Uber den D r u c k h ö h e n v e r l u s t bei der F o r t l e i t u n g t r o p f b a r e r u n d g a s f ö r m i g e r F l ü s s i g k e i t e n . F o r s c h u n g s a r b e i t e n , H e f t 44. 4 ) Vgl. a u c h H u m p h r e y , G e n e r a t i o n and d i s t r i b u t i o n of producer-gas in S o u t h - S t a f f o r d s h i r e . Proc. of the Inst. of. Civ. E n g . 1913. 2

29*

452

Sechstes Kapitel.

Städtewirtschaft.

3. Der „Einfluß einer wachsenden Fördermenge bei gleichem Rohrdurchmesser ist ungünstig, besonders bei kleinem Qe, das aber bei Fernleitungen nicht in Frage k o m m t . Einem Leitungsnetz innerhalb einer Stadtgemeinde läßt sich in den Verästelungen eine größere Gasmenge, als der Berechnung zugrunde liegt, ohne erhebliche Druckschwankungen nicht e n t n e h m e n . Reichte der Rohrdurchmesser an dieser Stelle bei Reichgas gerade noch aus, so wird bei gestrecktem, d. h. mit Wassergas v e r d ü n n t e m Gas der Verbraucher schon Grund zu Klagen haben. Anderseits kann ein nicht mehr ausreichendes Rohrnetz durch hochwertiges Gas in seiner Leistungsfähigkeit wirksamer vers t ä r k t werden als durch Drucksteigerung, die übrigens nicht ad libitum gewählt werden kann, da sonst u n t e r Umständen das Wasser über die Tassen der Aufspeicher treten kann. 4. J e d e Verringerung des Rohrdurchmessers bei gleicher Fördermenge verlangt eine erhebliche Druckvermehrung, und zwar um so mehr, je kleiner die Durchmesser werden. Nach dieser Formel ist der Verlauf nicht so asymptotisch wie nach der Poleschen. Formel, der Einfluß wird jedoch f ü r mittlere Verhältnisse über 2 at hinaus nicht mehr sehr auffallend sein. Hierfür kann nur die Kostenfrage und insbesondere der Arbeitsbedarf f ü r die Druckerzeugung ausschlaggebend sein. b) Förderarbeit. Da f ü r Fernleitungen stets höhere Drücke in Betracht kommen, sind wir auf Kompressoren angewiesen, f ü r die ein Gasmaschinenantrieb zu bevorzugen wäre. Die Kompressionsarbeit h ä n g t in erster Linie vom Durchmesser der Leitung, in zweiter Linie vom Druckverlust ab. Da sich der Durchmesser f ü r Reichgase am kleinsten erweist, so m u ß auch der K r a f t v e r b r a u c h bei Förderung von Reichgasen am geringsten sein. K r a f t - und Gasverbrauch bei Förderung verschiedener Gase verhalten sich umgekehrt wie ihre Heizwerte. Die Schwachgase erfordern danach nicht nur größere Anlagekosten f ü r Rohrleitung und Kompressoren, sondern auch dauernd höhere Förderkosten. Es würde zu weit führen, die Rechnungen weiter zu entwickeln 1 ), weil dies den Umfang des vorliegenden Werkes überschreiten würde. c) Wirtschaftlichste Rohrdurchmesser und W a n d s t ä r k e n . Außer den Förderkosten sind der Aufwand f ü r Tilgung und Verzinsung der Rohrleitung und Kompressoranlage, die Unterhaltungskosten und die Kosten f ü r Gasverluste u. dgl. in Rechnung zu ziehen. Verfasser h a t nachgewiesen 2 ), d a ß sich diese Faktoren gesetzmäßig als Funktion des Rohrgewichts je 1 m bestimmen lassen. Man kann also das bisherige Verfahren, den wirtschaftlichen Rohrdurchmesser durch verschiedene A n n a h m e n zu finden 3 ), durch eine Rechnung ersetzen. W i t t f e l d 4 ) ist aber noch weiter gegangen. Stellen wir uns f ü r unsere Betrachtungen in Kurve Abb. 204 gleichzeitig den Verlauf der D r u c k a b n a h m e in der Rohrleitung vor, so würde deren Festigkeit nicht beeinträchtigt werden, wenn die W a n d s t ä r k e der Rohre stufenweise mit Zunahme der Rohrlänge a b n e h m e n würde. Wir erhielten d a d u r c h ein geringeres Gewicht u n d infolge des gegenwärtigen Rohstoffmangels auch eine billigere Anlage. DieRohre könnten ähnlich den F e r g u s o n sehen, die in South Staffordshire 5 ) zur Anwendung gelangten, ausgeführt werden. d) Kosten der Fernförderung. а) J e teurer das Gas ist, desto niedriger wird man die Anfangsdrücke wählen, um nicht zu viel Gas f ü r die Förderung zu verschwenden; je billiger das Gas ist, mit desto höheren Drücken wird man arbeiten. Für Leuchtgas wird man jedoch im allgemeinen über 5 a t k a u m hinausgehen, umso mehr als keine verläßlichen Unterlagen d a f ü r vorhanden sind, ob höhere Drücke nicht möglicherweise eine Minderung des Gases nach sich ziehen. Die oft f ü r amerikanische Verhältnisse als N o r m a l d r u c k genannte Zahl von 25 at bezieht sich auf Erdgas und h a t mit der Gasfernversorgung im R a h m e n unserer Betrachtungen nichts zu t u n ; bekanntlich e n t s t r ö m t das Naturgas mit diesen Verfasser behält sich dies in einer Sonderarbeit vor. Es dürfte für diese Zwecke auf folgende Literatur verwiesen werden: P e t z o l d t , „Die Gasfernleitung und ihre wirtschaftliche Bedeutung", 2. Aufl., Essen 1914. — S c h n i e w i n d , Journ. f. Gasbel. 1900, S. 53, 1902, S. 125. — B l u m , Journ. f. Oasbel. 1911, S. 650. — K o r d t , ebd. 1912, S. 1021. — S a u t t e r , ebd. 1913, S. 1045 usf. — Handbuch der Gastechnik, Bd. 9, 4. Aufl. 1919 ( W i t z e k ) . 2 ) Z. d. V. d. I. 1920, S. 138. 3 ) Handbuch der Gastechnik, Bd. VI, 1917, S. 97. 4 ) Zentralbl. d. Bauverwaltung 1919, S. 101 ff. б ) H u m p h r e y , „Generation and distribution of producergas in South-Staffordshire" (Proc. of the Inst, of Civ. Eng. 1913).

111.

453

Ferngasversorgung.

und teilweise noch höheren Drücken dem Erdinnern, weshalb man die Leitungen dann f ü r solche Drücke berechnet 1 ). b) Die tatsächlichen Kosten von 1 cbm Gas werden um so geringer sein, je größer die Fördermenge ist, da große Leitungsdurchmesser nach dem bereits f r ü h e r Gesagten im Verhältnis zur Lieferungsmenge viel billiger sind. Fernversorgungen sind deshalb möglichst zentral auszugestalten und den Sammelleitungen große Durchmesser zu geben. c) Die Fernleitung ärmeren Gases bei gleichen W ä r m e m e n g e n erscheint wesentlich teurer als die von Reichgas. Ein Ausgleich liegt in den bei Schwachgas erheblich geringeren K r a f t k o s t e n . Je billiger das Schwachgas ist, desto wirtschaftlicher wird die Fernleitung. Anderseits kann aber auch die Förderung von Reichgas durch die Verwendung billigen Schwachgases für die Kompressionsarbeit verbilligt werden. d) Bei größeren Entfernungen wachsen die Kosten nicht proportional, sondern langsamer mit den Längen, so d a ß die Wirtschaftlichkeit in den größeren Fernleitungen zu suchen ist. e) Die Anlage von Ferngasversorgungen f ü r S t ä d t e wird zwar auf Schwankungen während einzelner Tagesstunden nicht zu rechnen haben, da Ausgleichseinrichtungen (Gasometer) in den Städten vorhanden sind; dagegen n i m m t der Gasverbrauch in den Sommermonaten gegenüber den W i n t e r m o n a t e n ab. Die zu liefernden jährlichen Gasmengen werden also tatsächlich kleiner und die Kosten je cbm größer. Solche Schwankungen sind bei industrieller Nutzung natürlich geringer. Stockungen in der Gasentnahme an Sonn- und Festtagen sind entweder durch billigere Gasabgabe an diesen Tagen oder durch E i n f ü h r u n g von Sonderschichten nach Möglichkeit einzuschränken 2 ). f) Die mit Rücksicht auf die zu erhoffende spätere Vermehrung des Gasabsatzes anfänglich zu großen Rohrdurchmesser erhöhen die Betriebskosten. g) Die Wahl des Druckes ist durch die Ausgestaltung des Netzes bedingt; so erheischen u n t e r Umständen Zwischenentnahmestellen eine andere Berechnung, da diese Teilstrecken dann nicht f ü r den Anfangsdruck, sondern f ü r den jeweils in Frage kommenden E n d d r u c k zu ermitteln sind. h) Die tatsächlichen Betriebskosten erfahren durch Gasverluste ebenfalls eine Erhöhung. Leider liegen aus der Praxis genaue Angaben über die Gasverluste nicht vor. Von verschiedenen Autoren ist jedoch überzeugend nachgewiesen worden, d a ß bei höherem Druck das durchströmende Volumen schneller wächst als das ausströmende Verlustvolumen, so d a ß man bei höheren Drücken mit proportional geringeren Verlusten rechnen kann. Da man in den Stadtverteilungsnetzen meist mit 5 % Verlusten rechnet, d ü r f t e dieser Prozentsatz einschließlich etwaiger W e r t v e r m i n d e r u n g des Gases auch bei erhöhtem Druck ausreichend sein. Unter der A n n a h m e einer Verteilung von Leuchtgas f ü r Stadtzwecke und Schwachgas f ü r industrielle Heizung k o m m t man zu nachstehender, Anfang 1919 gültiger Aufstellung. Es ist dabei angenommen, d a ß die als feststehend zu b e t r a c h t e n d e n Überlegungen zu a), b), c), d) bei der grundlegenden Berechnung bereits berücksichtigt worden sind (vgl. auch Beispiele bei Hempelmann). Für e), f) und g) sind d a n n Zuschläge zu machen, und zwar f ü r g), nach dem vorstehend Gesagten mit 5 % vom Förderwert. Für e) wird ein solcher von 5 0 % bei Stadtversorgung (meist mit 6 6 % ) angenommen werden müssen, während er bei industrieller Heizung mit 10% angemessen erscheint. Der Zuschlag f ü r f) wird von Fall zu Fall schwanken, aber 10% k a u m übersteigen müssen; bei industrieller Heizung mit weniger Anschlüssen erscheint er mit 5 % reichlich gewählt.

Heizwert für 1 cbm Kosten für 1 cbm Kosten für 1 P S - S t d zu vergleichende Fördermenge

cbm

Schwachgas

5000 8,0 5,0 1,0

1250 0,6 2,0 4,0

Förderkosten für 1 cbm

Pf

1,0

0,45

Förderkosten Zuschlag für Zuschlag für Zuschlag für

Pf

>»

1,0 0,5 0,1 0,4

1,8 0,18 0,09 0,03

Pf

2,0

2,10

für die Wärmeäquivalente Menge e) f) h)

Gesamtkosten für 5000 W E auf 50 km Entfernung. 2

WE Pf

Reichgas

ff

D o n ä t B ä n k i , Z. d. V. d. I. 1916, S. 512. ) W i e s t , „Wie ich Brennstoff sparte", Mitt. d. Reichsbundes d. Technik, 3. Jan. 1920.

454

Sechstes Kapitel.

Städtewirtschaft.

Man k o m m t dabei zu dem beachtenswerten Schluß, d a ß d i e F ö r d e r u n g v o n ä r m e r e n G a s e n , auf d e n g l e i c h e n W ä r m e i n h a l t b e z o g e n , u n g e f ä h r g l e i c h t e u e r ist. Zusammenfassend können wir daher auf Grund der Feststellungen die Förderkosten f ü r alle verschiedenen Gasarten bei gleichem W ä r m e i n h a l t gleich a n n e h m e n , und zwar mit 2 Pf f ü r 5000 W E und 50 km, d. i. 0 , 0 8 Pf f ü r 1 0 0 0 W E u n d 1 k m R o h r l ä n g e . Die Kosten f ü r die Fernversorgung in Barmen im J a h r e 1913 bei 50 km En fernung betrugen nach K o r d t und P e t z o 1 d t noch nicht 1 Pf f ü r 1 cbm. Auf Grund der Friedenspreise und der f ü r diese Fernleitung gewählten größeren Rohrdurchmesser würden sich die Kosten bei gleicher Berechnung wie oben zu etwa 0,68 Pf berechnen unter der A n n a h m e eines Gaspreises von 2,5 Pf an der Abgabestelle. Die Zeche berechnet sich jedoch als Unkosten der Fernleitung zweifellos noch die Ausgaben f ü r die Schwefelreinigung des Gases usw., so d a ß die Angabe der Kosten mit etwa 1 Pf durchaus erklärt ist und die Berechnung von 2 Pf f ü r Verhältnisse im März 1919 zutreffend erscheint. Die Aufstellung zeigt bei der Stadtversorgung zwei einschneidende P u n k t e , die bei industrieller Heizung von Schwachgas fortfallen. Der Einfluß der A b n a h m e s c h w a n k u n g e n und derjenige der Verluste. Die ersteren könnten zweifellos durch Anschlüsse von Heizgasverbrauchsstellen ausgeglichen werden, wenn wenigstens die H a u p t n e t z e ausreichten. In dieser Beziehung d ü r f t e n t a t sächlich Möglichkeiten bestehen und würde die E i n f ü h r u n g einer Gasbeheizung der W o h n r ä u m e 1 ) vielleicht einen günstigen Einfluß ausüben. Von größtem Einfluß sind aber die Gasverluste, besonders bei den immer weiter steigenden Gaspreisen. Jedes Mittel zu ihrer V e r h ü t u n g m u ß in Z u k u n f t beachtet werden. Man h a t neuerdings in einzelnen Städten (z. B. Dresden) mit der A n w e n d u n g geschweißter Rohrleitungsstränge sehr günstige Erfahrungen gemacht. Es würde sich zweifellos die Anzahl der Dichtungsstellen (und diese sind die Verlustquellen) auf Vio vermindern lassen. Die etwas höheren Anlagekosten können nicht ausschlaggebend sein, wenn nicht andere Gründe dagegen sprechen. Hierüber müssen allerdings noch längere Erfahrungen gesammelt werden. Ein Nachteil ist zweifellos die starke Schubwirkung der zusammenhängend geschweißten Stränge erheblicher Länge bei W ä r m e a u s d e h n u n g . A n s t a t t der Stopfbuchsen-Ausgleichstücke m ü ß t e n vielleicht zweckmäßiger ähnliche Kompensatoren wie bei Dampfleitungen gewählt werden. Eine wichtige Frage ist auch noch die Auswechselbarkeit verletzter Rohrstücke. Sie kann nur wieder durch Ausbrennen und Einschweißen geschehen; das erfordert längere Zeit als das Austauschen einzelner Rohre bei den jetzigen Leitungen. Die Anwendung geschweißter Rohrstränge verdient jedoch besondere Beachtung bei den einfachen, wenig verzweigten Rohrsystemen der Fernleitungen. Gelänge es so, die Gesamtförderkosten um ein beträchtliches Maß zu mindern, so würde z. B. die Fernleitung von Koksofengas trotz der gesteigerten Rohrkosten sehr wohl wirtschaftlich sein. Anderseits wird man sich bei der Fernleitung von Schwachgas auf billige Rohrleitungen beschränken müssen, um so mehr als die Gasverluste nicht ausschlaggebend sind. In dieser Beziehung verdienen die M e p h a n - F e r g u s o n -Rohre 2 ) besondere Bedeutung, und es ließe sich leicht denken, in dieser Beziehung noch billigere Rohrsysteme einzuführen.

e) Kosten der Aufspeicherung und Verteilung des Gases. Die vorgenannte Zahl f ü r die Förderkosten ist diejenige, welche bei einem Vergleich mit dem Fortbewegen fester Brennstoffe auf geraden durchgehenden A b b . 205. Linien in Frage k o m m t . Die im letzteren Falle entstehenden Unkosten für die Z u f u h r auf Anschlußgleisen, die Kosten f ü r Lagerung, Verteilung usw. sind dagegen mit den entsprechenden Kosten bei gasförmigen Brennstoffen in Parallele zu stellen. Von der Überlegung ausgehend, d a ß jede Fortbewegung einem Kohleäquivalent entspricht, wollen wir an dieser Stelle gewissermaßen ein Beispiel f ü r eine geographische Rationierung der Brennstoffe geben. Abb. 205 stellt ein Bergwerk f ü r Rohbraunkohle vor, das den Rohstoff sowohl vergast als 2

Vgl. Abschnitt III 2, a in diesem Kapitel. ) Vgl. H u m p h r e y (Fußnote auf S. 452).

III. Ferngasversorgung.

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a u c h b r i k e t t i e r t . D a die B r a u n k o h l e n b r i k e t t e g e g e n ü b e r d e r F ö r d e r k o h l e einen d o p p e l t e n Heizw e r t h a b e n , sich in i h r e r H e r s t e l l u n g a b e r 3 % m a l s o t e u e r wie diese s t e l l e n , so l ä ß t sich u n t e r V o r a u s s e t z u n g einer b e s t i m m t e n F r a c h t r a t e a u s r e c h n e n , wo die w i r t s c h a f t l i c h e Grenze f ü r d e n Bezug d e r B r i k e t t e d u r c h die B a h n g e l e g e n i s t . Dies i s t n a c h T r e n k l e r 1 ) d e r Fall, s o l a n g e d e r F r a c h t s a t z d a s A n d e r t h a l b f a c h e d e r G e w i n n u n g s k o s t e n d e r F ö r d e r k o h l e ( v g l . A b b . 2 0 5 ) n i c h t ü b e r s t e i g t . In d e m B i l d e i s t d e r e r f a h r u n g s m ä ß i g e A k t i o n s r a d i u s z u 6 0 bis 8 0 k m a n g e g e b e n . Die R o h b r a u n k o h l e k a n n a u ß e r h a l b dieses W i r t s c h a f t s k r e i s e s n u r k o n k u r r i e r e n , w e n n sie a n O r t u n d Stelle v e r g a s t u n d i h r e W ä r m e e n e r g i e d u r c h eine R o h r l e i t u n g w e i t e r b e f ö r d e r t w i r d . F r e i l i c h ist die L ä n g e d e r L e i t u n g m i t R ü c k s i c h t auf die R o h r k o s t e n b e g r e n z t . D a r ü b e r h i n a u s b e h ä l t d i e H o c h s p a n n u n g s l e i t u n g die O b e r h a n d . F ü r den Fall, d a ß neben der m u l m i g e n R o h b r a u n k o h l e a u c h Knorpelkohle gefördert wird, k ö n n t e diese u n t e r U m s t ä n d e n i m L o k o m o t i v d i e n s t e 2 ) v e r w e n d e t w e r d e n , v o r a u s g e s e t z t , d a ß Maschinen mit günstigem D a m p f v e r b r a u c h und großen Rostflächen zur Verfügung stehen. Die A u f s p e i c h e r u n g in G a s o m e t e r n ist w e g e n d e r h o h e n A n s c h a f f u n g s k o s t e n a u ß e r o r d e n t l i c h t e u e r . Bei S c h w a c h g a s - k o m m t n a c h a l l g e m e i n e m U r t e i l eine A u f s p e i c h e r u n g ü b e r h a u p t n i c h t in F r a g e . H e m p e l m a n n z e i g t i n s e i n e r S c h r i f t , d a ß B e h ä l t e r in v i e l e n F ä l l e n d u r c h r e i c h l i c h e B e m e s s u n g v o n L e i t u n g e n u n d K o m p r e s s o r s t a t i o n e n e r s p a r t w e r d e n k ö n n e n . Dies i s t f ü r d i e V e r s o r g u n g s o l c h e r O r t s c h a f t e n , die sich a n F e r n l e i t u n g a n s c h l i e ß e n w o l l e n , a b e r n o c h k e i n e n B e h ä l t e r b e s i t z e n , v o n W i c h t i g k e i t . N a c h A n g a b e n v o n G ö h r u m r e c h n e t m a n z. B. f ü r die A u f s p e i c h e r u n g 0,311 P f / c b m Gas. Selbst wenn m a n an den A b m e s s u n g e n der Behälter noch sparen könnte, m ü ß t e m a n f ü r 1918 d o c h m i t 0 , 7 P f a l s K o s t e n f ü r d i e A u f s p e i c h e r u n g f ü r 1 c b m , einerlei o b R e i c h g a s o d e r Schwachgas, rechnen. Durch Fortfall von Behältern würden nach H e m p e l m a n n 2 / 3 der Kosten e r s p a r t w e r d e n k ö n n e n , w a s n a t ü r l i c h b e d e u t e n d w ä r e . D a bei i n d u s t r i e l l e r V e r s o r g u n g m i t S c h w a c h g a s e i n e A u f s p e i c h e r u n g w e g e n d e r h o h e n K o s t e n n i c h t in F r a g e k o m m t , w e r d e n s i c h in s o l c h e n F ä l l e n s t e t s E i n z e l a n l a g e n v o r t e i l h a f t e r e r w e i s e n , z u m a l sie sich d e n B e t r i e b s s c h w a n k u n g e n s c h n e l l e r u n d l e i c h t e r a n p a s s e n k ö n n e n . In d i e s e r H i n s i c h t v e r d i e n e n d i e M o n d g a s a n l a g e n B e a c h t u n g , d i e H u m p h r e y in s e i n e m V o r t r a g b e s o n d e r s e r w ä h n t . Bei d e r V e r s o r g u n g m i t d i e s e m G a s i s t d a h e r eine F e r n f ö r d e r u n g f ü r g r ö ß e r e G e b i e t e w e s e n t l i c h l e i c h t e r d u r c h z u f ü h r e n als m i t g e w ö h n l i c h e m K r a f t g a s . H u m p h r e y g i b t die G e s a m t k o s t e n f ü r F e r n l e i t u n g u n d V e r t e i l u n g bei d e r M o n d g a s a n l a g e in S o u t h S t a f f o r d s h i r e m i t 0 , 3 5 Pf a n (1912). Die V e r t e i l u n g s k o s t e n v o n L e u c h t g a s in d e n S t ä d t e n s i n d d a g e g e n e r h e b l i c h h ö h e r , die Angaben hierüber sind spärlich. S c h ä f e r 3 ) gibt sie für Berlin zu 1,4 Pf, G l o v e r 4 ) die durchschnittlichen Kosten der englischen Gaswerke mit 1,18 Pf an; nach G ö h r u m 6 ) kann man aus der eingehenden Zusammenstellung über das Gaswerk Stuttgart die Verteilungskosten zu 1,06 Pf, nach L e m p e l i u s 6 ) zu 1,00 Pf schätzen. Für

1918 d ü r f t e n die V e r t e i l u n g s k o s t e n f ü r R e i c h g a s in d e n

Städten

bei N e u a n l a g e n zu 2,5 P f / c b m , bei a l t e n S y s t e m e n zu 1,5 P f / c b m , d . i . 0 , 5 b z w . 0 , 3 P f f ü r j e 1 0 0 0 W E , bei S c h w a c h - u n d Vollgas d a g e g e n z u 0 , 2 b z w . 0 , 1 Pf f ü r 1 0 0 0 W E angenommen werden. Bei d e r B e m e s s u n g d e r V e r t e i l u n g s k o s t e n s i n d b e s o n d e r s d i e G e s a m t m e n g e n v o n E i n f l u ß ; m i t d e r Z u n a h m e d e r G a s a b g a b e v e r m i n d e r n sie sich b e t r ä c h t l i c h 7 ) . W i e auf S. 3 d e r E i n l e i t u n g b e r e i t s *) Bedeutet A und A1 den Preis der Rohbraunkohle je t am Erzeugungs- und am Verbrauchsort, und B1 jenen der Brikette, a und b den Heizwert beider Sorten, so ist für die Frachtrate /

B

At = A + f; B, = B + / . Da ferner b — 2a und B = 3,5 A ist, erhält man, proportionale Preise entsprechend dem Heizwert vorausgesetzt, 2 A1 = B1 = 3,5 A + / und weiter / = 1,5 A. 2 ) Vgl. S a n z i n , „Einige Erfahrungen über Braunkohlenfeuerung im Lokomotivbetrieb". Verkehrstechn, Woche Nr. 29 vom 21. Sept. 1919. 3 ) Chem.-Ztg. 1916, S. 471. 4 ) Diskussion nach dem Vortrage von H u m p h r e y . 5 ) Journ. f. Gasbel. 1914, S. 709. 6 ) Gutachten für das Reichsschatzamt. - ') Vgl. Journ. f. Gasbel. 1913, S. 461.

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S e c h s t e s Kapitel.

Städtewirtschaft.

e r w ä h n t , h a b e n G a s s p e r r e , P r e i s e r h ö h u n g e n u n d S t r a f g e l d e r den A b s a t z des Gases n i c h t b e e i n t r ä c h t i g t . E s k o m m t also auf die Billigkeit des Gases h e u t e n i c h t m e h r a n . W i e sich die V e r h ä l t n i s s e in Z u k u n f t g e s t a l t e n w e r d e n , wissen wir n i c h t . J e d e n f a l l s w e r d e n die P r e i s e f ü r die f e s t e n B r e n n s t o f f e i m V e r h ä l t n i s s t ä r k e r steigen als die g a s f ö r m i g e n , die d u r c h die b e g e h r t e n N e b e n e r z e u g n i s s e (Teer u n d S u l f a t ) v e r b i l l i g t w e r d e n . Inzwischen (1920) sind die f e s t e n B r e n n s t o f f e weiter d u r c h e r h ö h t e K o h l e n s t e u e r u n d F r a c h t e n b e l a s t e t w o r d e n (vgl. S. 5 u n d 408), so d a ß sich d a s Verh ä l t n i s z u g u n s t e n des S c h w a c h g a s e s bereits v e r s c h o b e n h a b e n d ü r f t e . E s g i b t n o c h g r o ß e H a l d e n m i n d e r w e r t i g e r B r e n n s t o f f e , die n i c h t d u r c h K o h l e n s t e u e r u n d F ö r d e r k o s t e n v e r t e u e r t w o r d e n s i n d . Sollte es gelingen, diese m ö g l i c h s t an O r t u n d Stelle zu v e r g a s e n , so d ü r f t e bei d e n h e u t i g e n h o h e n E i s e n b a h n t a r i f e n s e l b s t eine t e u r e R o h r l e i t u n g n o c h n i c h t zu s c h e u e n sein, v o r a u s g e s e t z t , d a ß ihre W a n d s t ä r k e d e m jeweiligen D r u c k e n t s p r e c h e n d bei g e n ü g e n d e r S i c h e r u n g gegen R o s t g e f a h r a b g e s t u f t wird1). Die v o r s t e h e n d e n A u s f ü h r u n g e n k ö n n e n n a t u r g e m ä ß n u r eine G r u n d l a g e f ü r . die B e u r t e i l u n g d e r G a s f ö r d e r k o s t e n i m Vergleich z u r B e f ö r d e r u n g fester B r e n n s t o f f e b i l d e n , d a f ü r d ü r f t e n j e d o c h g e n ü g e n d e U n t e r l a g e n g e b o t e n sein. Bei diesem e n d g ü l t i g e n Vergleich darf l e t z t e n E n d e s n i e m a l s vergessen w e r d e n , welche Vorteile an d e r V e r b r a u c h s s t e l l e die N u t z u n g g a s f ö r m i g e r B r e n n s t o f f e m i t sich b r i n g t , wie auf S. 81 und 334 e i n g e h e n d d a r g e l e g t . Diese E i n f l ü s s e k ö n n e n allerdings ziffernm ä ß i g n u r in s e l t e n s t e n Fällen f e s t g e h a l t e n w e r d e n , doch f i n d e n sich h i e r ü b e r in d e r L i t e r a t u r d e r G a s t e c h n i k zahlreiche A n g a b e n . *) Hier m ö g e n o c h m a l s auf den A u f s a t z des Wirkl. Geh. O b . - B a u r a t s W i t t f e l d i m Z e n t r a l b l a t t der B a u v e r w a l t u n g v o m 1. März 1919 h i n g e w i e s e n w e r d e n , der diesen G e d a n k e n g a n g als erster rechnerisch b e h a n d e l t h a t . Verfasser h a t hierüber in der Zeitschr. d. V. d. I. 1920, S. 138 kurz b e r i c h t e t u n d den B e w e i s e r b r a c h t , d a ß die W. sehen A n n a h m e n d u r c h a u s g e r e c h t f e r t i g t und d u r c h f ü h r b a r s i n d .

Siebentes Kapitel.

Energiewirtschaft. I. Unwirtschaftlich arbeitende Betriebe. Als; E r b t e i l d e r f r ü h e r e n O r g a n i s a t i o n in u n s e r e n S t a a t s b e t r i e b e n f i n d e t m a n h e u t e noch in j e d e r E i s e n b a h n b e t r i e b s w e r k s t ä t t e kleine Gas- u n d E l e k t r i z i t ä t s w e r k e , die s ä m t l i c h sehr u n w i r t s c h a f t l i c h a r b e i t e n . Kleine M a s c h i n e n - u n d Kesseleinheiten, die v o r einer langen Reihe v o n J a h r e n a n g e s c h a f f t w a r e n , reichen n a c h V e r g r ö ß e r u n g des B e t r i e b e s n i c h t m e h r a u s und müssen z u n ä c h s t s t a r k a n g e s t r e n g t w e r d e n . W e n n a u c h hier und d a auf V e r a n l a s s u n g d e r R e g i e r u n g V e r b e s s e r u n g e n v o r g e n o m m e n w e r d e n k o n n t e n , sei es d u r c h V e r w e n d u n g von A b f a l l k o h l e u n t e r d e m Kessel, V e r g a s u n g v o n L o k o m o t i v l ö s c h e z u r G e w i n n u n g von Sauggas f ü r G a s m o t o r e n , vgl. S. 306, u. dgl. m., so f ü h r t e n diese B e s t r e b u n g e n g e g e n ü b e r der zu b e r ü c k s i c h t i g e n d e n g e s a m t e n B r e n n s t o f f w i r t s c h a f t in H u n d e r t e n v o n E i n z e l w e r k s t ä t t e n kleineren u n d größeren U m f a n g e s zu k e i n e m E r g e b n i s , weil erstens f ü r p l a n m ä ß i g e D u r c h f ü h r u n g n e u e r Wege d e r P l a t z f e h l t e u n d zweitens alle m e h r o d e r weniger k o h l e f r e s s e n d e n B e t r i e b e n u r B e h e l f s b e t r i e b e z u r A u f r e c h t e r h a l t u n g des schweren F a h r d i e n s t e s bildeten. Die erste F o r d e r u n g , die Züge o r d n u n g s m ä ß i g zu b e f ö r d e r n , w a r w i c h t i g e r als der V e r l u s t von Kohle. Eine L o k o m o t i v e , die u n t e r n o r m a l e n V e r h ä l t n i s s e n vielleicht 40 Z t r . Kohle f ü r die Z u r ü c k l e g u n g einer S t r e c k e g e b r a u c h t , k a n n bei s c h l e c h t e n W i t t e r u n g s v e r h ä l t n i s s e n , bei E i n h o l u n g von V e r s p ä t u n g e n , also infolge g r ö ß e r e r F a h r t g e s c h w i n d i g k e i t , d u r c h R o h r l e c k e n usw. leicht das D o p p e l t e an B r e n n stoff v e r b r a u c h e n . W a s von den E i s e n b a h n b e t r i e b e n gilt, bezieht sich s e l b s t v e r s t ä n d l i c h a u c h auf alle a n d e r e n s t a a t lichen A n l a g e n , die lediglich zu d e m Zwecke a n g e l e g t w e r d e n m u ß t e n , u m die s t a a t l i c h e n B e t r i e b e u n a b h ä n g i g von S t r e i k e n zu m a c h e n . So erhielt u n t e r U m s t ä n d e n jedes Gericht, jedes Gefängnis, jede U n i v e r s i t ä t s k l i n i k ihren eigenen Licht- u n d K r a f t b e t r i e b sowie ihre Heizanlagen, die wegen des geringen A u s n u t z u n g s f a k t o r s in d e r h e u t i g e n Zeit n i c h t w i r t s c h a f t l i c h a r b e i t e n k ö n n e n . Verfasser h a t in e i n e m Falle den V o r s c h l a g g e m a c h t , die s t a a t l i c h e n D i e s e l m o t o r a n l a g e n d u r c h A b g a b e v o n L i c h t an den b e t r e f f e n d e n H ä u s e r b l o c k besser a u s z u n u t z e n ; a b e r der S t a a t eignet sich n i c h t z u m U n t e r n e h m e r , a u ß e r d e m m u ß ein solcher Vorschlag viele I n s t a n z e n , wie in d e m e r w ä h n t e n Falle d a s J u s t i z m i n i s t e r i u m , den O b e r s t a a t s a n w a l t , d a s E i s e n b a h n m i n i s t e r i u m ( B a u a b t e i l u n g ) usw. d u r c h l a u f e n , so d a ß er m e i s t e n s auf diesem W e g e verloren g e h t . A n d e r s e i t s sind Gesetze oder B e s t i m m u n g e n f ü r die A u s b r e i t u n g d e r Energie h i n d e r l i c h ; m a n darf n i c h t ohne weiteres m i t einem K a b e l ü b e r die S t r a ß e g e h e n , s o n d e r n m u ß sich eines T u n n e l s — k a n n wohl a u c h ein R o h r s e i n ? — bedienen, ebenso wie F e r n l e i t u n g e n ü b e r den H ä u s e r n den V o r s c h r i f t e n d e r F e u e r w e h r g e n ü g e n m ü s s e n . Dieser n i c h t e n d e n d e I n s t a n z e n w e g ist g e r a d e d a s , was uns v o n B a y e r n u n t e r s c h e i d e t , das m i t seinen sozialen Vorschlägen viel w e i t e r k o m m t . So s c h e i t e r t e s c h o n v o r m e h r e r e n J a h r e n die v o m Verfasser z u r E i n s c h r ä n k u n g des B r e n n s t o f f v e r b r a u c h s v o r g e s c h l a g e n e Sozialisierung d e r E n e r g i e w i r t s c h a f t f ü r a n g r e n z e n d e o d e r in d e r N ä h e b e f i n d l i c h e S t a a t s a n s t a l t e n . W ä h r e n d an d e r einen Stelle viel elektrische Energie ü b r i g w a r , b r a n n t e m a n in einem b e n a c h b a r t e n G e f ä n g n i s P e t r o l e u m l a m p e n — usw. Solche u n w i r t s c h a f t l i c h a r b e i t e n d e n B e t r i e b e g i b t es, w e n n a u c h s e l t e n e r , auch in der P r i v a t i n d u s t r i e . Meist sind es Ü b e r b l e i b s e l ä l t e r e r Z e i t e n , die e i n m a l v o r t e i l h a f t w a r e n und a u s f a l s c h e m K o n s e r v a t i m i s m u s b e i b e h a l t e n w e r d e n , w e n n sich a u c h die w i r t s c h a f t l i c h e n B e d i n g u n g e n l ä n g s t v e r s c h o b e n h a b e n . A n d e r s e i t s ist es ein S t r e b e n n a c h U n a b h ä n g i g k e i t , d a s o f t kleinlich wird u n d g e r a d e u n t e r den jetzigen V e r h ä l t n i s s e n einer v o l k s w i r t s c h a f t l i c h e n D e n k u n g s a r t P l a t z m a c h e n m ü ß t e .

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Siebentes Kapitel. Energiewirtschaft.

II. Privatwirtschaftliche Betriebe. W i r k ö n n e n s ä m t l i c h e B r e n n s t o f f a r t e n u n t e r d e m Kessel v e r b r e n n e n u n d d e n e r z e u g t e n D a m p f z u m Betriebe von D a m p f m a s c h i n e n oder - t u r b i n e n v e r w e n d e n . Wollen wir den U m w e g über den D a m p f k e s s e l v e r m e i d e n , u m d e n t h e r m i s c h e n W i r k u n g s g r a d zu e r h ö h e n , so m ü s s e n wir die B r e n n s t o f f e vergasen und das erzeugte Gas u n m i t t e l b a r im Zylinder einer V e r b r e n n u n g s m a s c h i n e verbrennen. Der W u n s c h , die S c h o n u n g u n s e r e r B r e n n s t o f f v o r r ä t e d u r c h E r h ö h u n g des t h e r m i s c h e n W i r k u n g s g r a d e s d e s M o t o r s allein zu e r r e i c h e n , l ä ß t sich n i c h t i m m e r m i t d e n w i r t s c h a f t l i c h e n F o r d e r u n g e n v e r e i n e n . A n d e r s e i t s h a n d e l t es sich in d e n m e i s t e n B e t r i e b e n n i c h t n u r u m K r a f t - u n d L i c h t e r z e u g u n g , s o n d e r n u m L i e f e r u n g v o n W ä r m e m e n g e n f ü r Heiz- u n d F a b r i k a t i o n s z w e c k e . A b e r a u c h hier w i r d s t e t s ein M i t t e l w e g e i n g e s c h l a g e n w e r d e n k ö n n e n , u m b e i d e n F o r d e r u n g e n z u i h r e m R e c h t zu v e r helfen. Mit d e r B e s c h a f f u n g e i n e r K r a f t a n l a g e e r w a c h s e n d e m U n t e r n e h m e r eine R e i h e v o n gleichb l e i b e n d e n u n d v e r ä n d e r l i c h e n A u s g a b e n . Zu d e n e r s t e r e n z ä h l e n w i r V e r z i n s u n g u n d A b s c h r e i b u n g des K a p i t a l s , zu d e n l e t z t e r e n die I n s t a n d h a l t u n g d e r A n l a g e , die B r e n n s t o f f k o s t e n , die K o s t e n f ü r S c h m i e r - u n d P u t z m i t t e l , die B e d i e n u n g s k o s t e n u n d e n d l i c h d i e a u s d e r A b f u h r d e r S c h l a c k e n , d e m W a s s e r b e d a r f u s w . e r w a c h s e n d e n U n k o s t e n , zu d e n e n w i r s c h l i e ß l i c h a u c h d i e S t e u e r n , ö f f e n t l i c h e n A b g a b e n , V e r s i c h e r u n g e n u n d R e v i s i o n e n zu r e c h n e n h a b e n . B e t r a g e n die j ä h r l i c h e n B e t r i e b s k o s t e n x M, so ist f ü r die B e r e c h n u n g d e r K o s t e n einer k W - S t d . in Pf d e r A n s a t z x-100 ZkW-Std./jahr m a ß g e b e n d . H i e r a u s e r g e b e n sich f ü r d e n F a b r i k h e r r n o h n e w e i t e r e s s c h o n zwei M ö g l i c h k e i t e n , d e n E i n h e i t s p r e i s zu v e r r i n g e r n , n ä m l i c h 1. d u r c h 2. „

V e r r i n g e r u n g d e r U n k o s t e n x, möglichste Ausnutzung der Kraftanlage.

Von b e i d e n M ö g l i c h k e i t e n ist d i e z w e i t e a m w i r k s a m s t e n ; d e n n die S t e i g e r u n g d e r B e t r i e b s s t u n d e n ü b e r w i e g t in b e d e u t e n d e m M a ß e d e n E i n f l u ß des Z ä h l e r s x. M a n w i r d f e r n e r e r k e n n e n k ö n n e n , d a ß bei g u t e r A u s n u t z u n g d e r A n l a g e die B r e n n s t o f f k o s t e n , bei g e r i n g e r B e n u t z u n g s d a u e r d a gegen d i e A n s c h a f f u n g s k o s t e n in d e n V o r d e r g r u n d t r e t e n . W o l l e n w i r d a h e r z w i s c h e n v e r s c h i e d e n e n K r a f t m a s c h i n e n e i n e n w i r t s c h a f t l i c h e n Vergleich a n s t e l l e n , so m ü s s e n w i r z u n ä c h s t gleiche M o t o r e i n h e i t e n , gleiche B e l a s t u n g s g r a d e u n d B e t r i e b s s t u n d e n z u g r u n d e l e g e n . A b e r s e l b s t dieses g e n ü g t n o c h n i c h t ; w i r m ü s s e n u n s s o g a r e i n e n u n d d e n s e l b e n A u f s t e l l u n g s o r t v o r s t e l l e n , d a die B r e n n s t o f f k o s t e n v o n d e r L a g e des G e w i n n u n g s o r t e s u n d d e n B a h n v e r h ä l t n i s s e n s t a r k b e e i n f l u ß t w e r d e n . U n t e r diesen i d e a l e n V o r a u s s e t z u n g e n s i n d f ü r 1914 in Z a h l e n t a f e l 148 1 ) f ü r 3 0 0 0 B e t r i e b s s t u n d e n d i e V e r h ä l t n i s s e f ü r D a m p f m a s c h i n e n , E l e k t r o m o t o r e n u n d D i e s e l m o t o r e n f ü r die S t a d t D ü s s e l d o r f g e g e n ü b e r g e s t e l l t . Die Z u s a m m e n s t e l l u n g l e h r t z u n ä c h s t , w e l c h e n g r o ß e n E i n f l u ß die B r e n n s t o f f k o s t e n bei d e n D i e s e l m o t o r e n h a b e n . Bei e i n e m M o t o r v o n 150 P S e b e t r a g e n die Ges a m t k o s t e n bei V e r w e n d u n g v o n Gasöl 3,67, bei T e e r ö l n u r 2,27 Pf f ü r 1 P S e - S t d . W ä h r e n d d a s Gasöl in D ü s s e l d o r f 10,30 M / 1 0 0 k g k o s t e t , s t e l l t sich d e r Preis f ü r B e r l i n n u r a u f 8 , 0 5 M, i m m e r h i n b e d e u t e n d h ö h e r als bei T e e r ö l 2 ) (4,55 M bei A b n a h m e v o n 150 t). D e r U n t e r s c h i e d in d e m V e r b r a u c h b e i d e r T r e i b ö l s o r t e n ist n u r g e r i n g , wie a u s f o l g e n d e r Z u s a m m e n s t e l l u n g h e r v o r g e h t : Belastungsgrad

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II. P r i v a t w i r t s c h a f t l i c h e Betriebe.

459

V e r h ä l t n i s s e v o r a u s g e s e t z t . D a n a c h ist d e r Dieselmotor f ü r die g e w ä h l t e n K r a f t e i n h e i t e n d e r billigste M o t o r , dagegen s c h l ä g t ihn die D a m p f m a s c h i n e bei weiterer Z u n a h m e d e r L e i s t u n g e n . Die G e s a m t k o s t e n des E l e k t r o m o t o r s v e r l a u f e n a n s c h e i n e n d geradlinig u n d v e r r i n g e r n sich d a h e r mit z u n e h m e n d e r Größe der E i n h e i t e n d e r a r t , d a ß er den W e t t b e w e r b mit den beiden a n d e r e n Maschinen a u f n e h m e n k a n n . A b e r er ist a u c h f ü r geringere Leistungen im Vorteil, wenn die j ä h r l i c h e B e t r i e b s d a u e r k u r z ist, oder w e n n es sich u m u n t e r b r o c h e n e o d e r A u s h i l f s b e t r i e b e h a n d e l t , d. h. in Fällen, wo die geringen A n s c h a f f u n g s k o s t e n des E l e k t r o m o t o r s zu seinen G u n s t e n den Ausschlag geben 1 ).

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B e t r i e b s k o s t e n in Pf f ü r 1 P S c - S t d . bei v e r s c h i e d e n e n M o t o r e n n a c h Z a h l e n t a f e l 148.

Der Z a h l e n t a f e l 148 mögen z u r V e r v o l l s t ä n d i g u n g drei a n d e r e Z a h l e n t a f e l n 149 bis 151 a n g e r e i h t w e r d e n , die t a t s ä c h l i c h e V e r h ä l t n i s s e a u s d e m B e t r i e b e w i e d e r g e b e n . Die wertvollen Ergebnisse s t a m m e n aus Versuchen von E b e r l e 2 ) , die Verfasser in bezug auf die v e r ä n d e r l i c h e i l B e t r i e b s k o s t e n z u s a m m e n g e s t e l l t h a t , u m die hier v o r k o m m e n d e n U n t e r s c h i e d e v o r Augen zu f ü h r e n . Zu den V e r s u c h e n w u r d e n a u c h V e r b r e n n u n g s k r a f t m a s c h i n e n m i t eigener G a s e r z e u g u n g h e r a n g e zogen, die mit den Dieselmotoren, i n s b e s o n d e r e in E l e k t r i z i t ä t s w e r k e n , in s c h a r f e n W e t t b e w e r b treten. Die S c h w a n k u n g e n d e r einzelnen B e t r i e b s k o s t e n f ü r 1 k W - S t d . gehen aus Z a h l e n t a f e l 147 h e r v o r . Sie zeigt, welche g r o ß e n E r s p a r n i s s e sich hier d u r c h W a h l der Anlage, des B r e n n s t o f f e s u n d d e r Bel a s t u n g s g r a d e erzielen lassen. A u c h hier h a t d e r Dieselmotor in der W i r t s c h a f t l i c h k e i t die V o r h e r r schaft. Zahlentafel Verändert. Betriebskosten

Brennstoffkosten Pf/kW-Std. Schmieröl „ Putzmittel „ Instandhaltung ,, Bedienung ,, Sonstige Ausgaben ,, i n s g e s a m t P f / k W -Std.

Dampfanlagen Mindest Höchst

3,34 0,07 0,03 0,16 0,70

Mittel

147. Sauggasanlagen

Mindest Höchst

Mittel

Dieselmotoren Mindest Höchst

Mittel

4,27 0,53 0,14 1,10 4,17

3,26 0,35 0,05 0,41 2,36

2,27 0,12 0,05 0,01 0,84

3,05 0,56 0,12 2,18 1,95

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10,13

6,53

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5,50

7.80 0,63 0,11 0,62 1,83

5,41 0,33 0,06 0,36 1,41

2,34 0,19 0,01 0,02 1,16

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11,15

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2,68 0,31 0,09 0,70 1,53

B e k a n n t l i c h h a b e n wir in D e u t s c h l a n d seit 1914 eine a u ß e r o r d e n t l i c h s t a r k e A u f w ä r t s b e w e g u n g der Preise f ü r B e t r i e b s - u n d B a u s t o f f e e r l e b t , welche im g e g e n w ä r t i g e n Z e i t p u n k t (Mai 1920) ihren H ö c h s t s t a n d e r r e i c h t h a b e n d ü r f t e . Solange diese P r e i s b e w e g u n g e n noch n i c h t z u m S t i l l s t a n d

2

Vgl. Friedrich B a r i t h , „ W a h l , P r o j e k t i e r u n g und B e t r i e b v o n K r a f t a n l a g e n " . J u l i u s Springer, Berlin. ) Z. des B a y e r . Rev ; sionsvereins 1911, Nr. 5 bis 7, 9, 11 u n d 12.

Siebentes

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213

30

10000 kW-Kraftwerke mit Nebenproduktengewinnung Grube (1915).

f ü r eine oberschlesische

t r i e b s k o s t e n b e r e c h n u n g d e r M a s c h i n e n a n l a g e n eingesetzt w u r d e n . Das Ergebnis war, d a ß die Gask o s t e n m i t s t e i g e n d e m D u r c h s a t z a n Kohlen infolge des h o h e n Erlöses aus den N e b e n e r z e u g n i s s e n fielen. So k o n n t e d a s Gas f ü r die eine größere G a s m e n g e e r f o r d e r n d e T u r b i n e n b i n e n a n l a g e mit gasgeheizten Kesseln f ü r 0,0286 P f / c b m geliefert w e r d e n g e g e n ü b e r d e m Gaspreis von 0,0356 P f / c b m f ü r die G a s m a s c h i n e n a n l a g e , d. h. d e r W ä r m e p r e i s f ü r die K r a f t a n l a g e w a r von rd. 10 P f / 1 0 0 0 0 0 W E in d e r Kohle auf 2,3 bzw. 2,85 Pf i m Gas gefallen. Dieser Preis w a r n a t u r g e m ä ß a u s s c h l a g g e b e n d u n d m u ß t e t r o t z h ö h e r e r A n l a g e k o s t e n d e r V e r g a s u n g s a n l a g e n einen g ü n s t i g e r e n S t r o m p r e i s bei V e r g a s u n g d e r Kohle ergeben als bei d e r e n u n m i t t e l b a r e r V e r t e u e r u n g . Der R e c h n u n g s v o r g a n g l ä ß t sich in A b h ä n g i g k e i t v o m B e l a s t u n g s f a k t o r g r a p h i s c h a u f z e i c h n e n u n d e r g i b t die jeweilige w i r t s c h a f t l i c h e C h a r a k ' t e r i s t i k des W e r k e s . Sie ist in A b b . 210 bis 212 30*

468

Siebentes Kapitel.

Energiewirtschaft.

für die drei untersuchten Kraftmaschinen nebst zugehörigen Aggregaten I, I I und I I I aufgetragen. Setzt man die Gestehungskosten bei der Dampfturbine m i t Kohlekesseln für alle Belastungen gleich 1, so lassen sich die Verhältnisziffern für die beiden anderen Fälle in K u r v e n darstellen, wie dies in A b b . 213 geschehen ist. Die Gleichwertigkeit von Dampfturbine und Gasmaschine tritt bei einem Belastungsfaktor von 5 7 % ein. D a ß die Dampfturbine mit gasbeheizten Kesseln i m vorliegenden Falle noch günstiger als die Gasmaschine abschneidet, ist in der reichen Nebenerzeugnisausbeute begründet. D a m i t ist erwiesen, d a ß die W i r t s c h a f t l i c h k e i t d e r D a m p f t u r b i n e n anlage durch Einführung v o n gasbeheizten Kesseln unter gleichzeitiger Nebene r z e u g n i s g e w i n n u n g verbessert werden kann. Dieser W e g läßt in allen jenen Fällen günstigen Erfolg erhoffen, w o die Eigenschaften des Brennstoffes eher dessen Vergasung als Verfeuerung bedingen, z. B. bei verhältnismäßig hohem Aschengehalt D a mit steigendem Kohlendurchsatz der Gaspreis sinkt, wird man stets vorziehen, die Generatorenanlage voll belastet gehen zu lassen, um möglichst viel Kohle durchzusetzen und bei Teilbelastung der K r a f t a n l a g e selbst das Gas unbenutzt entweichen zu lassen. Hier liegt ein solcher Fall vor, w o unbedingt das auf Schonung wertvoller Energie hinzielende Allgemeinwohl dem Einzelvorteil vorgezogen werden sollte. Indes dürfte es bei einigem guten Willen nicht schwer fallen, für das anfallende billige Gas und für den billigen Strom dauernd A b n e h m e r zu finden. 3. Kraftwerk nahe Berlin mit Anschluß an den Wasserweg (1918). Leistung: 3 0 0 0 k W . Brennstoff: Mitteldeutsche Braunkohlenbrikette zu 23 M/t, oder böhmische zu 23 M/t, oder Niederlausitzer Rohbraunkohle zu 4 M/t.

Braunkohlen

Z u m Vergleich heranzuziehen: Dieselanlage f ü r Teerölpreise v o n 55 und 110 M/t. Generatorgasanlage. Mondgasanlage. Mondgas-Verfahren

Ausbeute bei Braunkohlenbriketten: Sulfat Teer Sulfat ,, bei Rohbraunkohle: Teer Sulfat „ bei böhm. Braunkohle: Teer

17 kg/t 57 „ 10 „ 45 „ 25,5,, 90 „

Vergasung mit Urteergewinnung

-kg/t 57 „ 45 90

>>

„

yi

„

M/t

260 30 bzw. 60 260 30 bzw. 60 260 30 bzw. 60

In Tafel X V I sind die Raumbedarfsverhältnisse, in A b b . 214 bis 217 die graphischen Aufzeichnungen f ü r die 4 Fälle I. II. III. IV.

Gasmaschine m i t Generatorgasanlage, Dampfturbine m i t Generatorgasanlage, Dampfturbine m i t kohlebeheizten Kesseln, Dieselanlage

bei Verwendung mitteldeutscher Brikette gegenübergestellt. Ferner sind in den A b b . 218 bis 220 die Stromkosten i m Verhältnis zur Dampfturbine mit kohlebeheizten Kesseln für die drei Brennstoffsorten eingetragen, w o b e f a u c h die Beheizung der Kessel m i t Rohbraunkohle berücksichtigt wurde. Letzterer Fall ist beachtenswert, weil sich die Dampfturbine mit rohbraunkohlebeheizten Kesseln sehr wirtschaftlich betreiben läßt. Soll daher bei Rohbraunkohle der Gasmaschinenbetrieb wettbewerbfähig werden, so muß eine weitere Verbesserung der Nebenerzeugnisgewinnung eintreten, etwa durch Salpetergewinnung aus den Auspuffgasen (Verfahren D r a w e ) . Nun ist allerdings unter dem Einfluß der steigenden Frachtkosten eine Preisverschiebung zuungunsten der Rohbraunkohle zu erwarten, so daß u. U. die hochwertigen Braunkohlenbrikette sich im Wärmepreis günstiger stellen. Rohbraunkohle verträgt die Frachtkosten nur auf einen Transportweg v o n etwa 100 k m ( v g l . S. 454), der unter Umständen bei Wasserfracht verdoppelt werden kann. Sehr gut schneidet auch die Dieselmaschine ab, solange normale Treibölpreise vorausgesetzt werden, während die Dampfturbinenanlage* mit gasbeheizten Kesseln i m vorliegenden Falle infolge der geringen Ausbeute unwirtschaftlich arbeitet.

III. Soziale Maßnahmen bei der Energiewirtschaft im großen.

469

Bei der Durchrechnung dieser Beispiele, welche f ü r das J a h r 1918 gelten, ist der Gasturbine noch nicht Rechnung getragen. Die theoretische Bewertung der letzteren ist bereits vor J a h r e n von fivöfasü

A b b . 214 ( F a l l I)

A b b . 215 (Fall I I )

A b b . 216 (Fall III) 3000 k W - K r a f t werke m i t Nebenproduktengewinnung nahe Berlin.

A b b . 217 (Fall IV) 3000 k W - K r a f l werke m i t Nebenproduktengewinnung nahe Berlin.

20 w 60 ße/os/ungj/ö/f/or /fexsiasü/.'t/t.

—reewe/sJOM//, lee/v/i}M//, —fcerp/e/'s60rt//, Teerg/noM/f. Pre/s6asis/9fS.

O 30 äefowt/mp/b/ttor A b b . 218.

A b b . 219.

S t r o m k o s t e n im V e r h ä l t n i s z u r D a m p f t u r b i n e + kohlebeheizten Brennstoffe.

W

60 SO 00%

A b b . 220. Kesseln f ü r verschiedene

0

10

W

60 SO

A b b . 221.

S t o d o l a und anderen Forschern d u r c h g e f ü h r t worden. Es hat jedoch noch mühevoller praktischer Versuche bedurft, ehe f ü r den Betrieb geeignete Ausführungsformen gefunden wurden. Nach der

470

Siebentes Kapitel.

Energiewirtschaft.

V e r ö f f e n t l i c h u n g v o n H o l z w a r t h 1 ) h a t die M a s c h i n e n f a b r i k T h y s s e n z u r z e i t m e h r e r e g r ö ß e r e E i n h e i t e n f ü r die S t a a t s b a h n v e r w a l t u n g i m B a u u n d h a t auf G r u n d d e r b i s h e r i g e n E r g e b n i s s e a u c h die w i r t s c h a f t l i c h e C h a r a k t e r i s t i k f ü r eine 1 2 0 0 0 k W - M a s c h i n e b e s t i m m t . In A b b . 221 sind die C h a r a k t e r i s t i k e n d e r G a s t u r b i n e i m Vergleich z u r D a m p f t u r b i n e im g l e i c h e n M a ß s t a b e wie in A b b . 2 1 8 bis 220 aufgezeichnet. Die G e s t e h u n g s k o s t e n d e r k W - S t d . s i n d d a n a c h u n t e r Z u g r u n d e l e g u n g d e r Preise v o n 1914 f ü r eine w e s t f ä l i s c h e K o h l e bei T i e f t e m p e r a t u r t e e r - u n d S u l f a t g e w i n n u n g u m r u n d 4 0 % n i e d r i g e r als bei d e r G a s m a s c h i n e . W i e f ü r 3 0 0 0 k W - K r a f t w e r k e ist d i e G a s t u r b i n e a u c h f ü r d e n in d e n A b b i l d u n g e n 2 1 0 bis 2 1 2 w i e d e r g e g e b e n e n F a l l d u r c h w e g d e r D a m p f t u r b i n e m i t k o h l e b e h e i z t e n K e s s e l n ü b e r l e g e n (vgl. A b b . 213). S e l b s t d i e D i e s e l a n l a g e e r r e i c h t n u r in d e n g ü n s t i g e n F ä l l e n die G a s t u r b i n e , w o b e i die Ä h n l i c h k e i t d e r C h a r a k t e r i s t i k a u f f ä l l t . Die K u r v e n f ü r die G a s t u r b i n e s i n d a l l e r d i n g s n u r n ä h e r u n g s w e i s e r i c h t i g , d a f ü r d i e B e r e c h n u n g d e r A n l a g e k o s t e n d e r B r e n n s t o f f - u n d B e t r i e b s f ü h r u n g s k o s t e n eine e i n h e i t l i c h e G r u n d l a g e f e h l t e .

4. Kritische Schlußbetrachtungen. G e h e n w i r zu einer k r i t i s c h e n B e w e r t u n g d e r b i s h e r i g e n E r g e b n i s s e ü b e r , so m u ß v o n v o r n h e r e i n der volkswirtschaftliche S t a n d p u n k t v o m p r i v a t w i r t s c h a f t l i c h e n scharf g e t r e n n t w e r d e n . Im Interesse d e s e r s t e r e n liegt die E r z e u g u n g v o n K r a f t u n d W ä r m e m i t m ö g l i c h s t e r S c h o n u n g d e r K o h l e n v o r r ä t e , a n d e r s e i t s v o l l k o m m e n e r A u s n u t z u n g d e r in d e r K o h l e e n t h a l t e n e n h o c h w e r t i g e n S t o f f e . I m p r i v a t w i r t s c h a f t l i c h e n I n t e r e s s e ist s c h l i e ß l i c h d e r P r e i s f ü r die k W - S t d . a u s s c h l a g g e b e n d , m a g er n u n m i t großem oder geringem Brennstoffverbrauch, mit hoher oder niedriger Ausbeute an wertvollen Stoffen e r r e i c h t sein. Die u n t e r 2. b e h a n d e l t e A u f g a b e ( o b e r s c h l e s i s c h e G r u b e ) b i e t e t h i e r f ü r ein k e n n z e i c h n e n d e s Beispiel. J e h ö h e r d e r D u r c h s a t z a n K o h l e , d e s t o billiger d a s G a s b z w . die k W - S t d . D i e j e n i g e A n lage, w e l c h e die g r ö ß t e K o h l e n m e n g e z u r V e r g a s u n g b r i n g t , i s t die w i r t s c h a f t l i c h s t e i m S i n n e des U n t e r n e h m e r s . H i e r ist eine A b s t u f u n g i m G r a d e d e r W i c h t i g k e i t d e r v o l k s w i r t s c h a f t l i c h e n F o r d e r u n g e n a n g e b r a c h t . Ist beispielsweise die m i t allen M i t t e l n zu f ö r d e r n d e H e b u n g u n d B e l e b u n g d e r I n d u s t r i e wie a u c h d e r l a n d w i r t s c h a f t l i c h e n E r z e u g u n g die w i c h t i g s t e F o r d e r u n g , so ist eine m ö g l i c h s t vielseitige A u s n u t z u n g des B r e n n s t o f f e s a n d e n S t e l l e n , wq d i e F ö r d e r u n g d e r K o h l e n o c h v e r h ä l t n i s m ä ß i g billig ist, a n z u s t r e b e n . M a n w i r d a l s o i m v o r l i e g e n d e n Falle die T u r b i n e n a n l a g e m i t g a s g e f e u e r t e n K e s s e l n als d i e j e n i g e a n s e h e n m ü s s e n , welche d e n a u g e n b l i c k l i c h e n A n f o r d e r u n g e n d e r V o l k s w i r t s c h a f t a m b e s t e n g e r e c h t w i r d , u m so m e h r , als sie i m B e d a r f s f a l l e m i t v e r h ä l t n i s m ä ß i g g e r i n g e n K o s t e n auf T u r b i n e n b e t r i e b m i t K o h l e k e s s e l n u m g e s t e l l t w e r d e n k a n n . Diese L ö s u n g ist a u c h d e s h a l b a n n e h m b a r , weil d e r M e h r v e r b r a u c h a n B r e n n s t o f f k e i n e B e l a s t u n g des V e r k e h r s z u r Folge h a t . D e r bei d e n G e s t e h u n g s k o s t e n n i c h t e i n b e g r i f f e n e G r u n d s t ü c k s p r e i s d ü r f t e k e i n e n n e n n e n s w e r t e n E i n f l u ß auf d i e G e s t e h u n g s k o s t e n a u s ü b e n . A n d e r s s t e h t es m i t d e r u n t e r 3. b e h a n d e l t e n A n l a g e . H i e r m u ß e i n m a l m i t d e n K o s t e n d e r Z u f u h r des B r e n n s t o f f e s u n d s e i n e r L a g e r u n g , f e r n e r i m Z u s a m m e n h a n g d a m i t m i t d e r G r ö ß e u n d d e n K o s t e n des v e r f ü g b a r e n G r u n d s t ü c k e s g e r e c h n e t w e r d e n . G e r a d e d e r l e t z t e r e P u n k t ist bei A n l a g e n in d e r N ä h e d e r G r o ß s t ä d t e w i c h t i g , die L a g e r u n g s m ö g l i c h k e i t eines g r ö ß e r e n ü b e r die K ä l t e p e r i o d e n , N i e d e r w a s s e r z e i t e n u n d a n d e r e V e r k e h r s s t o c k u n g e n r e i c h e n d e n B r e n n s t o f f b e s t a n d e s ist h i e r v o n g r u n d l e g e n d e r B e d e u t u n g f ü r die W a h l d e s T r e i b s t o f f e s . Ü b e r b l i c k t m a n a n H a n d d e r T a f e l X V I d e n R a u m b e d a r f d e r v e r s c h i e d e n e n K r a f t a n l a g e n , so f i n d e t m a n : bei „ „ „

der ,, „ „

Dieselanlage n u r D a m p f t u r b i n e mit Kohlekesseln Gasmaschine D a m p f t u r b i n e mit Gaskesseln

0 , 5 q m G r u n d f l ä c h e auf d a s g e l e i s t e t e 1,25,, ,, ,,» ,, „ 2,2 „ „ „ „ 2 , 6 ,, ,, ,, ,, " „

kW ,, ,,

Die L a g e r u n g des T r e i b ö l e s k a n n bei d e r D i e s e l a n l a g e d e r a r t v o r g e n o m m e n w e r d e n , d a ß die G r u n d s t ü c k s k o s t e n in g e r i n g e m M a ß e b e e i n f l u ß t w e r d e n . E s k o m m e n f e r n e r d i e A r t u n d M e n g e d e r A b f a l l s t o f f e in B e t r a c h t . H i e r i n ist die D i e s e l a n l a g e b e s o n d e r s g ü n s t i g g e s t e l l t , d a w e d e r B r e n n s t o f f r ü c k s t ä n d e n o c h F l u g a s c h e zu b e s e i t i g e n sind u n d n e n n e n s w e r t e R a u c h b e l ä s t i g u n g n i c h t v o r kommt. Die b ö h m i s c h e B r a u n k o h l e k o m m t w e g e n zu g r o ß e r A b h ä n g i g k e i t v o n d e r B e s c h a f f e n h e i t des W a s s e r w e g e s u n d d e r p o l i t i s c h e n V e r h ä l t n i s s e k a u m in F r a g e . Sie b i e t e t a u c h g e g e n ü b e r d e n m i t t e l deutschen B r a u n k o h l e n b r i k e t t e n keine m e r k b a r e n Vorzüge. D e m n a c h wird die V e r w e n d u n g m i t t e l Z. d. V. d. I. 1920, S. 197.

d e G r a h l , Wirtschaftliche Verwertung der Brennstoffe.

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Tafel X V I (zu Seite 470).

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D r u c k u n d Verlag von R . O l d e n b o u r g , M ü n c h e n u n d Berlin

IV. Ausnutzung der Wasser- und Windkraft.

471

d e u t s c h e r R o h b r a u n k o h l e gegen B r a u n k o h l e n b r i k e t t e a b z u w ä g e n sein. Die Z u f u h r v o n R o h b r a u n k o h l e , f ü r d i e s o w o h l D a m p f - als a u c h G a s t u r b i n e die g r ö ß t e W i r t s c h a f t l i c h k e i t a u f w e i s e n , ist k o s t s p i e l i g ; a u c h b i e t e t i h r e U n t e r b r i n g u n g w e g e n d e r l e i c h t e n V e r w i t t e r u n g u n d S e l b s t e n t z ü n d u n g e r h e b l i c h e S c h w i e r i g k e i t e n . B e d e u t e n d g ü n s t i g e r w ü r d e s c h o n die L a g e r u n g v o n N a ß p r e ß s t e i n e n u n d B r i k e t t e n s e i n . D a die B r i k e t t e v o m v o l k s w i r t s c h a f t l i c h e n S t a n d p u n k t e a u s e i g e n t l i c h a u ß e r a c h t gelassen w e r d e n m ü ß t e n , w ü r d e die N a ß p r e ß s t e i n f a b r i k a t i o n wegen größerer S c h o n u n g unserer B r e n n s t o f f v o r k o m m e n die b e s t e L ö s u n g e r g e b e n . A n d e r s w ü r d e n die V e r h ä l t n i s s e liegen, w e n n die A n l a g e d i c h t n e b e n e i n e r B r a u n k o h l e n g r u b e e r s t e l l t w e r d e n s o l l t e . Die G r u n d s t ü c k k o s t e n w ü r d e n k a u m v o n B e l a n g sein, eine L a g e r u n g v o n V o r r ä t e n k ä m e n i c h t in B e t r a c h t . Es w ü r d e n a l s o lediglich die G e s t e h u n g s k o s t e n i ü r die k W - S t d . a u s s c h l a g g e b e n d s e i n . D a die D a m p f t u r b i n e m i t k o h l e b e h e i z t e n Kesseln bei R o h b r a u n k o h l e n n ä c h s t d e r G a s t u r b i n e d e n b i l l i g s t e n S t r o m p r e i s e r g i b t , d ü r f t e die G e g e n d r u c k t u r b i n e w e g e n d e r bei d e r B r i k e t t f a b r i k a t i o n n o t w e n d i g w e r d e n d e n D a m p f t r o c k e n v o r r i c h t u n g e n die b e s t e A b w ä r m e v e r w e r t u n g a u f w e i s e n . G e r a d e d u r c h die N e b e n e r z e u g n i s g e w i n n u n g ist n e u e r d i n g s eine vielseitige M a n n i g f a l t i g k e i t in d e r G e s t a l t u n g s m ö g l i c h k e i t d e r A n l a g e n e n t s t a n d e n , die es g e s t a t t e t , j e d e K o h l e i h r e r E i g e n a r t g e m ä ß a u s z u n u t z e n . S e l b s t eine s e h r a s c h e n r e i c h e , j e d o c h g u t e B i t u m e n a u s b e u t e g e w ä h r e n d e K o h l e b i e t e t A u s s i c h t e n auf l o h n e n d e V e r w e r t u n g . In d i e s e r R i c h t u n g w i r d d a s v o n T h y s s e n a u s g e a r b e i t e t e 1 ) , i m z w e i t e n K a p i t e l I X , 6 n ä h e r b e s p r o c h e n e V e r f a h r e n d e r U r t e e r g e w i n n u n g in D r e h ö f e n volle B e a c h t u n g v e r d i e n e n . Es g e s t a t t e t die A u s n u t z u n g d e r H a l d e n b e s t ä n d e sowie d e r Ö l s c h i e f e r , l ä ß t sich a n d e r s e i t s bei E n t g a s u n g h o c h w e r t i g e r K o h l e l e i c h t in v o r h a n d e n e B e t r i e b e e i n f ü g e n ; d e r e n t s t e h e n d e H a l b k o k s k a n n s o w o h l in K e s s e l a n l a g e n wie in G e n e r a t o r e n w e i t e r e V e r w e n d u n g f i n d e n , d e r U r t e e r a b e r als T r e i b m i t t e l f ü r D i e s e l m o t o r e n d i e n e n . F a ß t m a n d a s S c h l u ß e r g e b n i s d e r v e r g l e i c h e n d e n B e t r a c h t u n g e n n o c h m a l s z u s a m m e n , so k a n n gesagt werden: 1. Bei K r a f t a n l a g e n j e g l i c h e r A r t ist s o w o h l d i e M ö g l i c h k e i t d e r N e b e n e r z e u g n i s g e w i n n u n g wie a u c h d e r A b w ä r m e v e r w e r t u n g u n t e r allen U m s t ä n d e n z u m V e r g l e i c h h e r a n z u z i e h e n . 2. M i t R ü c k s i c h t a u f d e n g r o ß e n M a n g e l a n T e e r e r z e u g n i s s e n u n d S t i c k s t o f f s a l z e n ist d e r B a u solcher K r a f t a n l a g e n , welche besonders hohe Nebenerzeugnismengen ergeben, stets v o r z u z i e h e n , a u c h w e n n sich d a b e i d e r K o h l e n v e r b r a u c h f ü r die k W - S t d . h ö h e r als bei u n m i t t e l b a r e r V e r t e u e r u n g stellen s o l l t e . 3. Bei A n l a g e n in d e r N ä h e v o n G r o ß s t ä d t e n ist m i t R ü c k s i c h t auf die b e s o n d e r s h o h e n A n l a g e kosten höchste W ä r m e a u s n u t z u n g anzustreben. Hier sind, sofern nicht A b d a m p f v e r w e r t u n g in v o l l e m U m f a n g e in F r a g e k o m m t , d i e G r o ß g a s t u r b i n e u n d d e r D i e s e l m o t o r die M a s c h i n e m i t g e r i n g s t e n G e s t e h u n g s k o s t e n . Bei k l e i n e r e n A n l a g e n v e r m a g die D a m p f t u r b i n e m i t K o h l e kesseln d e n S t r o m gleich billig zu e r z e u g e n . 4. Bei V e r w e r t u n g b i t u m e n r e i c h e r B r e n n s t o f f e ist die V o r s c h a l t u n g e i n e r E n t g a s u n g s a n l a g e z w e c k s U r t e e r g e w i n n u n g z w e c k m ä ß i g , w o b e i je n a c h d e r L a g e des F a l l e s die V e r g a s u n g o d e r die V e r t e u e r u n g d e s e n t s t e h e n d e n H a l b k o k s e s d u r c h z u f ü h r e n ist.

IV. Ausnutzung der Wasser- und Windkraft. In d e r E i n l e i t u n g h a b e n w i r a u f die g e r i n g e n K o h l e n m e n g e n h i n g e w i e s e n , die D e u t s c h l a n d n a c h d e m F r i e d e n s v e r t r a g e zur V e r f ü g u n g stehen. Infolgedessen können wir den A u s b a u unserer W a s s e r k r ä f t e n u r m i t F r e u d e n b e g r ü ß e n . W e r d e n d a d u r c h w e i t e r e 7 Mill. t K o h l e n e r s p a r t , so m a c h t dies rd. 8 % d e r u n s g e g e n w ä r t i g z u r V e r f ü g u n g s t e h e n d e n K o h l e n m e n g e n a u s . D a s ist eine d a u e r n d e E r s p a r n i s , wie sie auf a n d e r e W e i s e s i c h e r e r n i c h t e r z i e l t w e r d e n k a n n . G e g e n ü b e r s o l c h e m N u t z e n s p i e l e n die bei d e n h e u t i g e n t e u r e n R o h s t o f f e n sich e r g e b e n d e n h o h e n B a u k o s t e n k e i n e Rolle. Die f r ü h e r e n E i n w e n d u n g e n , d a ß die W a s s e r k r a f t a n l a g e n bei W a s s e r m a n g e l im H o c h s o m m e r u n d bei Frost im W i n t e r versagen, werden durch den Z u s a m m e n s c h l u ß mit D a m p f k r a f t w e r k e n hinfällig. M a n k a n n sich v o r s t e l l e n , d a ß die W a s s e r k r a f t a n l a g e n s o l a n g e , w i e es g e h t , d a u e r n d a r b e i t e n , die D a m p f k r a f t a n l a g e n die M e h r b e l a s t u n g t r a g e n o d e r als A u s h i l f e d i e n e n . Die u n t e r U m s t ä n d e n g r o ß e n S c h w a n k u n g e n d e r N u t z w a s s e r m e n g e n w e r d e n d u r c h S t a u u n g des W a s s e r s in v o r h a n d e n e n S p e i c h e r n v e r m i n d e r t , wie dies bei d e n o b e r s c h w ä b i s c h e n Ü b e r l a n d e l e k t r i z i t ä t s w e r k e n im F l u ß g e b i e t e des A r g e n g e s c h e h e n ist, u n d d a d u r c h die L e i s t u n g e n des K r a f t w e r k s e r h ö h t 2 ) .

2

Dr. R o s e r , „Die Entgasung der Kohle in Drehöfen", Stahl u. Eisen 1920, Nr. 22. ) L o e r c h n e r , Elektr. Kraftbetr. und Bahnen 1912, Heft 29.

Siebentes Kapitel. Energiewirtschaft.

472

Über die v e r f ü g b a r e n W a s s e r k r ä f t e in einigen L ä n d e r n sind v o m Ministerium des Innern von K a n a d a — v e r m u t l i c h in der Vorkriegszeit — E r h e b u n g e n v e r a n l a ß t w o r d e n , die in der Zahlentafel 154 zusammengestellt sind. D a n a c h ist D e u t s c h l a n d m i t W a s s e r k r ä f t e n s t i e f m ü t t e r l i c h bedacht, in ihrer A u s n u t z u n g m a r s c h i e r t es dagegen an erster Stelle mit 4 3 , 4 % . Mit d e m vollkommenen Ausbau Z a h l e n t a f e l 1 154. Verfügbare Wasserkräfte einiger Länder. Land:

Vereinigte Staaten Canada Canada" . . . . Österreich - Ungarn Frankreich . . . Norwegen . . . . Spanien Schweden . . . . Italien Schweiz Deutschland . . . Großbritannien. . 1

verfügb. d a v o n nu t z b a r Wasser„ gemac ht k r ä f t e in 1000 P S in 1000 P S in •/.

28 100 18803 8 094 6 460 5 587 5 500 5 000 4 500 4 000 2000 1 425 963

7 000 1 735 1 725 566 1 100 1 120 440 704 976 511 618 80

N a c h Iron and Coal. T r . R . 1920, S. 140.

24,9 9,2 21,3 8,8 11,6 20,4 8,8 15,6 24,4 25,5 43,4 8,3 1

verfügb. | genutzte

Bodenfläche in engl. • Meilen

Bevölkerung

2 973 890 2 000 000 927 800 261 260 207 500 124 130 190 401 172 960 91 400 15 976 208 800 88 729

98 783 300 8 033 500 8 000 000 51 173 000 39 601 500 2 391 780 19 588 700 5 522 400 28 601600 3 781 500 64 926 000 40 831 400

P S je 1 engl. • Meile

9,4 9,4 8,7 24,8 26,8 44,3 26,3 26,0 43,8 125,2 6,8 10,9

2,35 0,87 1,86 2,17 3,14 9,62 2,31 4,08 10,7 32,0 2,96 0,91

v e r f ü g b . j genutzte P S je auf 1 Kopf der Bevölkerung

0,28 2,34 1,01 0,13 0,14 2,30 0,26 0,81 0,14 0,53 0,02 0,02

0,071 0,216 0,216 0,011 0,016 0,468 0,022 0,127 0,034 0,135 0,010 0,002

Bezieht sich auf C a n a d a o h n e N o r d b e z i r k (welcher v o r l ä u f i g nicht a u s n u t z b a r ) und Yukon.

werden die W a s s e r k r ä f t e nach B r e c h t 1 ) 12 Milliarden k W - S t d . in der Benutzungszeit von 9 M o n a t e n leisten und d a m i t den bisherigen Bedarf an Kohlen der preußischen D a m p f l o k o m o t i v e n einschließlich aller N e b e n b e t r i e b e decken k ö n n e n . Der A u s b a u der W a s s e r k r ä f t e ist mit großen Kosten verk n ü p f t , g e w ä h r t aber eine billige Energie wegen der E r s p a r n i s an Brennstoff u n d Bedienung 2 ). F ü r das B a y e r n w e r k rechnet O s k a r v o n M i l l e r jährlich mit 166 Mill. k W - S t d . im ersten u n d mit 253 Mill. k W - S t d . im zweiten Ausbau,

A b b . 222.

M i t t l e r e W i n d g e s c h w i n d i g k e i t e n in m / s e k .

A b b . 223.

Wahrscheinliche Windturbinen-Leistungen.

wobei w ä h r e n d des ersten A u s b a u s in der H a u p t s a c h e nur die W a s s e r k r a f t des Walchensees, im zweiten auch noch diejenige des Lechs bei Schongau h i n z u k o m m t . Selbst a m Tage d e r H ö c h s t b e l a s t u n g wird es d u r c h diese K u p p l u n g nach T h i e r b a c h möglich sein, in den südbayerischen Absatzgebieten, wo wegen der t e u r e n K o h l e n t r a n s p o r t e die D a m p f a n l a g e n besonders u n g ü n s t i g a r b e i t e n , ganz ohne S t r o m aus Dampf a u s z u k o m m e n . !) Technik und Wirtschaft 1919, Heft 4. ) Beim Ausbau des alle im Lande zerstreuten Wasser- und Dampfkräfte sammelnden Bayernwerks ergibt sich trotz der um 30 Mill. M höheren Anlagekapitalien gegenüber der Einzelversorgung nach O s k a r v o n M i l l e r ein Gewinn von 6,74 Mill. M/Jahr (gültig Febr. 1918). 2

V. Aufspeicherung von Uberschußenergie.

473

Die S c h w e i z l i e f e r t e 1917 m i t d e n R h e i n f e l d e r W e r k e n die k W - S t d . T a g e b e d a r f zu 4 , 5 bis 4 C t s . u n d die k W - S t d . N a c h t k r a f t zu 2 , 5 bis 2 Cts. Die B e z n a u - L ö n t s c h w e r k e v e r l a n g t e n 3 , 2 Cts. u n d err e c h n e t e n d a b e i u n t e r d e r A n n a h m e d e r v o l l s t ä n d i g e n A u s n u t z u n g bei 125 Mill. k W - S t d . S t r o m a b g a b e auf 15 Mill. d e s A n l a g e k a p i t a l s in O b l i g a t i o n e n 4 % % u n d auf 18 Mill. A k t i e n k a p i t a l 1 0 % D i v i d e n d e . M i t e i n e r A n g l i e d e r u n g a n d a s R h e i n w e r k E g l i s a u w i r d sich die L e i s t u n g s f ä h i g k e i t a u f 170 Mill. k W - S t d . jährlich erhöhen1). Die A u s n u t z u n g d e r W i n d k r a f t , beispielsweise f ü r H e i z u n g s z w e c k e , h a t e t w a s B e s t e c h e n d e s f ü r s i c h . L e i d e r e r g i b t a b e r die n ä h e r e U n t e r s u c h u n g , d a ß wir in D e u t s c h l a n d als J a h r e s m i t t e l n u r e i n e d u r c h s c h n i t t l i c h e W i n d g e s c h w i n d i g k e i t v o n 4 , 5 bis 5 m f ü r die S e e k ü s t e u n d 3 bis 4 m f ü r M i t t e l d e u t s c h l a n d a n n e h m e n k ö n n e n . In d e r A b b . 2 2 2 ä ) sind d u r c h Linien die gleichen m i t t l e r e n W i n d g e s c h w i n d i g k e i t e n in D e u t s c h l a n d n a c h 2 0 bis 3 0 j ä h r i g e n B e o b a c h t u n g e n v o m M e t e o r o l o g i s c h e n I n s t i t u t z u s a m m e n g e s t e l l t . Die Z a h l e n g e b e n d i e m i t t l e r e s e k u n d l i c h e W i n d g e s c h w i n d i g k e i t in M e t e r n als J a h r e s d u r c h s c h n i t t a n . In A b b . 2 2 3 s i n d die u n g e f ä h r e n W i n d r a d l e i s t u n g e n bei v e r s c h i e d e n e n W i n d geschwindigkeiten mit Rädern verschiedener Durchmesser zusammengestellt. Unter der Vorauss e t z u n g , d a ß es m ö g l i c h w ä r e , W i n d r a d d u r c h m e s s e r v o n 15 m zu b a u e n , h ä t t e n w i r b e s t e n f a l l s m i t dieser E i n r i c h t u n g H ö c h s t l e i s t u n g e n v o n 6 bis 14 P S zu e r w a r t e n . Z i s s e l e r 3 ) , H a n n o v e r , g i n g m i t s e i n e r R e c h n u n g ü b e r die N u t z b a r m a c h u n g d e r v o n d e r W i n d t u r b i n e g e l e i s t e t e n A r b e i t zu w e i t , so d a ß seine Z i f f e r n b e r i c h t i g t w e r d e n m u ß t e n . N a c h K r c h n e u n d T r i e r k a n n m a n bei L e i s t u n g e n v o n 10 P S h ö c h s t e n s 1 , 2 W E - S e k . erzielen u n d d a m i t n u r 7 , 5 1 W a s s e r in 10 M i n u t e n z u m S i e d e n b r i n g e n , w e n n w i r e i n e n W i r k u n g s g r a d v o n 9 5 % z u g r u n d e legen. N u n ist a b e r d i e W i r k u n g d e s W i n d r a d e s k e i n e d a u e r n d e . M a n w i r d sich s t e t s v e r g e g e n w ä r t i g e n m ü s s e n , d a ß z w a r die in D e u t s c h l a n d v e r f ü g b a r e W i n d l e i s t u n g n a c h D r . - I n g . G. L i e b e 4 ) auf M i l l i a r d e n P S b e z i f f e r t w e r d e n k a n n , d a ß a b e r diese E n e r g i e n i c h t i m m e r z u r V e r f ü g u n g s t e h t u n d d a n n a u c h in zu v e r ä n d e r l i c h e r G r ö ß e a u f t r i t t . E s w i r d g e r a d e bei n i e d r i g s t e n A u ß e n t e m p e r a t u r e n a n k l a r e n , in eine b a r o m e t r i s c h e H o c h d r u c k p e r i o d e f a l l e n d e n W i n t e r t a g e n , W i n d s t i l l e h e r r s c h e n , so d a ß d i e W i n d t u r b i n e g e r a d e d a n n v e r s a g e n w i r d , w e n n die H e i z u n g a m n ö t i g s t e n e r w ü n s c h t ist. In s o l c h e m F a l l e k ö n n t e m a n sich m i t e i n e r A u f s p e i c h e r u n g d e r W ä r m e h e l f e n , w e n n n i c h t zu b e f ü r c h t e n w ä r e , d a ß d i e A u f s t e l l u n g eines s o l c h e n , d e m W ä r m e b e d ü r f n i s e n t s p r e c h e n d e n B e h ä l t e r s zu viel K o s t e n e r h e i s c h e n u n d die g a n z e A n l a g e u n w i r t s c h a f t l i c h g e s t a l t e n w ü r d e . In dieser B e z i e h u n g h a b e n w i r b e r e i t s e i n i g e s bei d e r B e h a n d l u n g d e r e l e k t r i s c h e n R a u m h e i z u n g (vgl. f ü n f t e s K a p i t e l I I I , 4) a u s e i n a n d e r g e s e t z t , so d a ß w i r h i e r a u f v e r w e i s e n k ö n n e n . D e r W i n d m o t o r k o m m t i n f o l g e d e s s e n n u r als Z u s a t z h i l f s k r a f t , d . h . also f ü r Z u s a t z - o d e r H i l f s h e i z u n g in F r a g e . Es f r a g t sich d a n n a b e r , o b es n i c h t v o r t e i l h a f t e r w ä r e , d e n W i n d m o t o r in g e e i g n e t e n F ä l l e n d a z u z u b e n u t z e n , W a s s e r in ein h ö h e r g e l e g e n e s B e c k e n zu f ö r d e r n , u m v o n h i e r a u s im B e d a r f s f a l l e eine W a s s e r t u r b i n e z u r E r z e u g u n g d e r e l e k t r i s c h e n E n e r g i e heranzuziehen. N e u e r d i n g s z i e h e n die A l l g e m e i n e n D e u t s c h e n K r a f t w e r k e , H a l l e a . S., die A u f m e r k s a m k e i t g r o ß e r K r e i s e a u s d e m V o l k e a u f s i c h . V o n d e r E r k e n n t n i s a u s g e h e n d , d a ß die F ö r d e r u n g v o n L u f t in R ö h r e n d u r c h K o m p r e s s o r e n w e g e n d e r n a c h a u ß e n a b f l i e ß e n d e n W ä r m e e n e r g i e e i n e n g e r i n g e r e n E f f e k t n a c h sich z i e h e n m u ß als bei F ö r d e r u n g d e r L u f t d u r c h S a u g e r a n d e r E n d s t a t i o n — V e r d ü n n u n g der Luft, d a d u r c h Abkühlung, A u f n a h m e der durch Reibung entstehenden Wärmeenergie, B e s c h l e u n i g u n g d e r B e w e g u n g s e n e r g i e — s i n d die W e r k e g e g e n w ä r t i g m i t d e r H e r s t e l l u n g v o n W i n d t u r b i n e n b e s c h ä f t i g t , die, l u f t d i c h t in K ä s t e n e i n g e s c h l o s s e n , ä h n l i c h d e m P e l t o n r a d v o m L u f t s t r o m beaufschlagt werden. Als E n e r g i e b e n ü t z t d e r E r f i n d e r F . H o f f m a n n d a s in R ö h r e n f a l l e n d e W a s s e r , m i t d e m e r eine L u f t l e e r e s c h a f f t .

V. Aufspeicherung von Übersdiußenergie. W e n n wir k W vor Augen zu 3 4 8 0 0 k W . 7 Uhr morgens

uns die B e l a s t u n g einer s t ä d t i s c h e n elektrischen Großzentrale m i t 6 7 8 5 0 e i n g e b a u t e n f ü h r e n ( A b b . 224), s o f i n d e n w i r — f ü r N o v e m b e r 1918 g ü l t i g — S p i t z e n l e i s t u n g e n bis Die H a u p t a b g a b e des e l e k t r i s c h e n S t r o m e s b e s c h r ä n k t sich a u f d e n T a g e s b e t r i e b v o n bis e t w a 9 U h r a b e n d s . In d e r N a c h t z e i t g e h e n die L e i s t u n g e n auf e t w a ein Z e h n t e l

E. F r i k a r t , „Die Rheinquellen", März 1917, Nr. 1—3. ) Diese und Abb. 223 sind einem Aufsatze der Oberingenieure K. K r o h n e und F . T r i e r , vom 29. Nov. 1919, S. 492 u. f., entnommen. 3 ) Vgl. Oesundh.-Ing. Nr. 26 vom 28. Juni 1919. 4 ) Vortrag, gehalten am 26. Febr. 1920 im Dresdener Elektrotechnischen Verein. 2

Oes.-Ing.

474

Siebentes Kapitel.

Energiewirtschaft.

der Tages-Spitzenleistungen zurück. U m dieser s c h w a n k e n d e n S t r o m a b n a h m e g e r e c h t zu w e r d e n , stellt die B e t r i e b s l e i t u n g ihre M a s c h i n e n e i n h e i t e n n a c h e i n a n d e r in bzw. a u ß e r B e t r i e b . D a ß dies n i c h t ohne W ä r m e v e r l u s t e a b g e h t , ist s e l b s t v e r s t ä n d l i c h . Die Maschinen m ü s s e n a n g e w ä r m t , die Kessel von n e u e m a n g e h e i z t bzw. k a l t g e s t e l l t o d e r ihr F e u e r a b g e d e c k t w e r d e n . Die g a n z e Anlage m u ß u n t e r s t ä n d i g e r B e r e i t s c h a f t s t e h e n , wenn z. B. d u r c h H e r a n n a h e n eines G e w i t t e r s die L a m p e n eher als s o n s t a n g e z ü n d e t w e r d e n m ü s s e n , u. dgl. m. W e r die v o r a u f g e g a n g e n e n , lediglich d e m Zweck des vorliegenden Werkes dienenden Abschnitte „ K r i t i k der F e u e r u n g s t e c h n i k " gelesen h a b e n wird, wird die d u r c h die g e s c h i l d e r t e n Z u s t ä n d e h e r v o r '¿MV g e r u f e n e E i n b u ß e an d e r W i r t s c h a f t l i c h k e i t des D a m p f b e t r i e b e s o h n e weiteres ermessen k ö n n e n . Jeder Kessel h a t f ü r seine R o s t b a u ä r t b e i b e s t i m m t e m B r e n n s t o f f seinen h ö c h s t e n W i r k u n g s g r a d (vgl. S. 373). Aus diesem G r u n d e darf m a n die Kessel n i c h t beliebig a n s t r e n g e n . J e d e r B e t r i e b s l e i t e r s u c h t eine E h r e d a r i n , mit seinem Jahresbericht gut abzuschneiden. Die M e h r a n s t r e n g u n g der Kessel b e t r ä g t e t w a 15%, h ö c h s t e n s 2 2 % , und das a u c h n u r , w e n n beste Kohle zur Verfügung steht. Jede größere Geschwindigkeit beim W a n d e r r o s t v e r m e h r t die Verluste d u r c h „ B r e n n Abb. 224. Gaskraftwerk mit Dieselwerk vereinigt. b a r e s " in der A s c h e ; die A b g a n g s t e m p e r a t u r e r h ö h t sich, u n d d e r H e i z e f f e k t f ä l l t . — Mit d e m e r n e u t e n Anheizen der Kessel f i n d e t ein M e h r v e r b r a u c h an Brennstoff s t a t t , ebenso wie d a s A b d e c k e n d e r F e u e r d u r c h S c h w e l u n g der Kohle v e r l u s t b r i n g e n d ist. Diese Hinweise mögen g e n ü g e n , u m die F o l g e r u n g zu v e r s t e h e n , d a ß eine Z e n t r a l e n u r d a n n den b i l l i g s t e n S t r o m a b z u g e b e n in der Lage ist, w e n n sie v o n ihren Kessel- u n d M a s c h i n e n e i n h e i t e n a u s g i e b i g s t e n G e b r a u c h m a c h e n k a n n . Es müssen diese V e r h ä l t n i s s e b e s o n d e r s b e t o n t w e r d e n , weil in Laienkreisen g a n z falsche V o r s t e l l u n g e n h e r r s c h e n u n d d u r c h die Presse V e r b r e i t u n g f i n d e n . W ä r e die I n d u s t r i e besser b e s c h ä f t i g t , k ö n n t e n die S p i t z e n l e i s t u n g e n d u r c h E i n f ü h r u n g v o n N a c h t s c h i c h t e n schon m e h r v e r s c h w i n d e n . Bei d e m g e p l a n t e n elektrischen B e t r i e b e u n s e r e r Vollb a h n e n ist dies o h n e weiteres schon d e r Fall, d a die Züge a u c h n a c h t s v e r k e h r e n . A n d e r s e i t s ist v o r geschlagen w o r d e n , z. B. w ä h r e n d des N a c h t b e t r i e b e s T r o c k e n k a m m e r n zu beheizen, o d e r W ä r m e speicher zu laden, die d a n n wieder f ü r H e i z u n g s z w e c k e V e r w e n d u n g f i n d e n k ö n n t e n . A b e r alle solchen G e d a n k e n müssen fallen gelassen w e r d e n , w e n n die elektrische Energie, wie in der G e g e n w a r t , m i t soviel U n k o s t e n e r z e u g t w e r d e n m u ß . Das T h e m a w ä r e n i c h t v o l l s t ä n d i g b e h a n d e l t , w e n n wir n i c h t m i t wenigen W o r t e n d e r A k k u m u l a t o r e n g e d e n k e n w ü r d e n , die noch v o r J a h r e n die beste Bereits c h a f t g e w ä h r t e n . N i c h t s d e s t o w e n i g e r w a r e n a u c h sie B r e n n s t o f f v e r s c h w e n d e r , n i c h t n u r weil ihr W i r k u n g s g r a d s e h r bald n a c h l i e ß (von 80 auf 6 5 % ) , s o n d e r n a u c h , weil sie zuviel R e p a r a t u r e r h e i s c h t e n . W i r müssen d e s h a l b auf diesen Speicher an sich s c h o n wegen seiner a u ß e r o r d e n t l i c h h o h e n A n s c h a f f u n g s k o s t e n u n d des M a t e r i a l m a n g e l s v e r z i c h t e n . Die b e s t e A u f s p e i c h e r u n g

von Energie

liegt

in

dem

Brennstoff

selbst.

W i r h a b e n schon im v o r a n g e g a n g e n e n A b s c h n i t t I I I , 1 darauf hingewiesen, d a ß wir z. B. bei d e r U r t e e r g e w i n n u n g ( V e r s c h w e l u n g v o n B r a u n k o h l e ) n e b e n Schwelgas a u c h d a s Treiböl f ü r Dieselm o t o r e n e r h a l t e n . Die in d e m T e e r e r z e u g n i s s t e c k e n d e E n e r g i e m e n g e bleibt d u r c h A u f s p e i c h e r u n g in e i n e m B e h ä l t e r so lange l a t e n t , bis sie f ü r die S p i t z e n l e i s t u n g e n g e b r a u c h t w i r d . D e n k e n wir uns in A b b . 2 2 4 ein G a s k r a f t w e r k m i t e t w a 2 4 0 0 0 k W d a u e r n d belastet, k ö n n t e d a s Dieselwerk die Z u s a t z b e l a s t u n g d e c k e n , ohne d a ß n e n n e n s w e r t e V e r l u s t e f ü r A u f s p e i c h e r u n g zu v e r b u c h e n w ä r e n . Ein s o l c h e r A u s g l e i c h d e r Ü b e r s c h u ß e n e r g i e m u ß a b e r den S t r o m p r e i s g a n z wesentlich v e r b i l l i g e n , weil das Stillsetzen u n d e r n e u t e A n h e i z e n von Kessel- u n d Maschineneinheiten fortfällt. Bei allen diesen Ü b e r l e g u n g e n ist V e r f a s s e r v o n d e r A n n a h m e a u s g e g a n g e n , d a ß wir auf billige W a s s e r k r ä f t e n i c h t zu r e c h n e n h a b e n w e r d e n , w e n i g s t e n s n i c h t in solchem Maße, d a ß wir an die Verwendung ihrer Überschußenergie f ü r Heizungszwecke denken können. Die A u f s p e i c h e r u n g d e r d u r c h W a s s e r k r a f t g e w o n n e n e n E n e r g i e i s t im allgemeinen leichter als bei den a n d e r e n K r a f t a n l a g e n . D u r c h E m p o r p u m p e n v o n W a s s e r in ein hochgelegenes

VI. Verwendungsmöglichkeit elektrischer Energie für Heiz- und Kochzwecke.

475

Becken läßt sich ein Vorrat von „potentieller" Energie aufspeichern 1 ), die zur Spitzenzeit auf die Turbinen zurückarbeitet. Der Wirkungsgrad des Speichers in Ruppoldingen beträgt nach Prof. Dr. K. A r n d t 2 ) nur wenig über 50%, und die Anlagekosten erreichten eine Höhe von 1400 Frs. auf die eingerichtete Pferdestärke. Viel günstiger ist die Sachlage bei Kraftwerken, welche ihr Betriebswasser aus einem hochgelegenen Gebirgssee empfangen, der sich ohne große Kosten in ein Staubecken umwandeln läßt.

VI. Verwendungsmöglichkeit elektrischer Energie für Heiz- und Kochzwecke. Durch Verbrennung von 1 kg Kohle werden z. B. 6880 W E frei, während 1 kW-Std. nur 860 W E ergibt. Das wäre ein t h e o r e t i s c h e s wirtschaftliches Verhältnis von 8 : 1 . Aber die Gewinnung der in der Kohle aufgespeicherten Wärme bei der Verbrennung setzt das Verhältnis schon auf 5 : 1 herab 3 ), wenn wir z. B. beim Kesselbetrieb mit Rücksicht auf die Wärmeverluste einschl. Anheizens nur einen Wirkungsgrad von 60%, bei der elektrischen aber einen solchen von 97% einführen. Was wir sonst bei Anwendung der elektrischen Energie an Ersparnissen in der Bedienung, in der Beseitigung der sonst anfallenden Schlacken und Aschenmengen oder an Äquivalenten für Sauberkeit, Bequemlichkeit und Einfachheit zu verbuchen haben, gehört zunächst nicht in den Rahmen unserer Betrachtungen, wenn wir nur die brennstoff-wirtschaftliehe Seite ins Auge fassen. Damit ist eigentlich die ganze Frage der Verwendung der elektrischen Energie für Heizungszwecke besiegelt. Da zwischen dem Kohle- und Kokspreis eine Spannung von 4 : 5 besteht, würde sich das Verhältnis bei mit Koks betriebenen Zentralheizungen auf 4 : 1 (statt 5 : 1 ) gestalten. Welche Verbilligungen müßten Platz greifen, wenn die elektrische Heizung mit der Kohlenheizung in Wettbewerb treten wollte? Ein Beispiel mag dies noch näher erläutern. Beträgt die Wärmetransmission eines Gebäudes im höchsten Falle 877000 WE, so stellt sich der Koksverbrauch auf 4001 4 ), während die Ausgaben hierfür nach den im Juni 1920 geltenden Preise sich auf rund 20000 M belaufen. Statt der 400000 kg Koks müßten wir dagegen 80000 kW-Std. zu 1 M rechnen. Das gäbe ein Verhältnis 4 : 1 , wie oben angegeben. Aber die Möglichkeit eines besseren wirtschaftlichen Verhältnisses ist nicht ausgeschlossen und ist der weiteren Untersuchung wert. Die Erfahrungen, die man mit der Einführung der Energieverwendungsmöglichkeit für Warmwasserapparate und Heizzwecke selbst in der Schweiz gemacht hat, gehen tatsächlich dahin, daß sich diesen Luxus nur die begüterten Klassen gestatten konnten. Das wäre also keine soziale Lösung. Es zeigte sich auch, wie N ü s c h e l e r 5 ) bereits 1916 vorausgesehen hatte, daß mit der wachsenden Energiezunahme die angelegten Leitungen nicht mehr ausreichten; es traten erhebliche Spannungsabfälle ein, während die Transformatoren der vermehrten Stromabgabe nicht mehr zu folgen vermochten. Der hier geschilderte Fall gleicht jenem, den wir schon im sechsten Kapitel unter II, 2 a bei der G a s w i r t s c h a f t behandelt haben. Wie hier die Belastung der Rohrleitung durch Hinzunahme der winterlichen Raumheizung zu unwirtschaftlichen Spitzenleistungen führen würde, so muß auch jede sich zeitweise anhäufende Verwendungsmöglichkeit elektrischer Energie eine Vergrößerung der Anlagen und hierdurch wieder infolge größerer Belastung durch Kapitalverzinsung und -tilgung höhere Strompreise nach sich ziehen. Wir wollen deshalb untersuchen, ob wir nicht trotzdem durch zeitliche Einteilung der elektrischen Energie und andere Maßnahmen die Heizungsfrage in bescheidenen Grenzen zu lösen imstande sind. Verfasser hat in den Festschriften des „Gesundheits-Ingenieur" 1907 und 1913 in zwei Forschungsarbeiten nachgewiesen, daß die Wärmeaufnahme und -abgabe der Umfassungswände unserer Wohrn gebäude eine Zeit von 10 bis 12 Stunden in Anspruch nimmt, d. h. plötzliche Witterungsumschläge machen sich erst nach dieser Zeit bemerkbar, während anderseits die von der Heizungsanlage empfangene Wärmemenge beim Abstellen der Wärmequelle regelnd auf die Raumwärme einwirkt. Diese Mit solchen Speicherungswerken sind z. B. die Wasserkraftanlagen in Schaffhausen und in Ruppoldingen bei Ober-Aarburg in der Schweiz ausgerüstet. 2 ) „Die Aufspeicherung der Energie", Technische Rundschau, 19. Dez. 1917. 3 ) Vgl. v. I m m e r s c h i t t , Z. f. Dampfkesselbetr., Nr. 18 bis 20, 1920. 4 ) de G r a h l , Wirtschaftlichkeit der Zentralheizung 1911, S. 9. 5 ) Anwendungsmöglichkeiten der "elektrischen Energie zu wärmetechnischen Zwecken. Z. d. Bayer. Rev.-V., 15. Nov. 1918, S. 163 u. 174.. '

476

Siebentes Kapitel.

Energiewirtschaft.

E r k e n n t n i s ist v o n g r o ß e r W i c h t i g k e i t , falls w i r z u m A u s g l e i c h d e r L e i s t u n g e n e i n e r Z e n t r a l e z u r Ü b e r n a h m e d e r n ä c h t l i c h e n R a u m h e i z u n g s c h r e i t e n s o l l t e n . W i r d e n k e n d a b e i in e r s t e r Linife a n die S i e d e l u n g e n , zu d e n e n m a n die B r e n n s t o f f e w e g e n d e r d u r c h d i e V e r ä s t e l u n g d e s E i s e n b a h n n e t z e s b e d i n g t e n l a n g e n U m l a u f z e i t d e r W a g e n n u r m i t h o h e n K o s t e n l i e f e r n k a n n . Die auf d i e N a c h t z e i t zu v e r l e g e n d e S t r o m a b g a b e f ü r H e i z u n g s z w e c k e w ü r d e a b e r d e r e n K o s t e n r c h o n b e d e u t e n d e r m ä ß i g e n . W e i t e r e V e r b i l l i g u n g e n s t e h e n in A u s s i c h t , w e n n m a n v o n d e n Z e n t r a l h e i z u n g e n m i t i h r e m verschwenderischen R o h r s y s t e m gänzlich absehen w ü r d e . Dasselbe gilt v o n den z e n t r a l e n W a r m w a s s e r b e r e i t u n g s a n l a g e n , die m i t zu g e r i n g e m N u t z e f f e k t a r b e i t e n 1 ) . V e r f a s s e r h a t u. a. n a c h g e w i e s e n , d a ß ein W ä r m e s p e i c h e r (Boiler) bei d e r ü b l i c h e n I s o l i e r u n g m i t K i e s e l g u r , auf 100° h o c h g e h e i z t , in 9 S t u n d e n R u h e s c h o n 5 0 % s e i n e s a n f ä n g l i c h e n W ä r m e i n h a l t s v e r l i e r t . B e t r u g die H ö c h s t t e m p e r a t u r n u r 70°, so v e r l o r er in g l e i c h e r Z e i t f a s t 4 0 % . Den Ü b e r s c h u ß an elektrischer Energie z u m Hochheizen solcher W ä r m e s p e i c h e r w ä h r e n d der N a c h t z e i t zu b e n u t z e n , h i e ß e B r e n n s t o f f v e r s c h w e n d e n . D a b e i m ü s s e n w i r u n s die F r a g e v o r l e g e n , o b d e n n ü b e r h a u p t , s o w o h l bei d e r H e i z u n g als a u c h bei d e r W a r m w a s s e r b e r e i t u n g , die Z e n t r a l i s i e r u n g n ö t i g ist. W i r h a b e n sie d o c h n u r s e i n e r z e i t a u s s o z i a l e n G r ü n d e n e i n g e f ü h r t , u m d e m P e r s o n a l u n d u n s E r l e i c h t e r u n g e n zu v e r s c h a f f e n , u n d n u n in d e r Z e i t d e r B r e n n s t o f f k n a p p h e i t e r f a h r e n m ü s s e n , d a ß alle diese A n l a g e n v e r s a g e n . W i e m a n c h e r M i e t e r s e h n t s i c h n i c h t h e u t e n a c h s e i n e r eigenen W ä r m e q u e l l e ! W a s g e h t n i c h t f ü r W ä r m e bei d e n Z e n t r a l h e i z u n g e n allein d u r c h A n h e i z e n des Isolier- u n d Eisenmaterials der Rohrleitung u n d d u r c h ihre W ä r m e a b g a b e verloren! Ein elektrisch geheizter H e i ß w a s s e r a p p a r a t d ü r f t e g e g e n ü b e r d e r z e n t r a l e n W a r m w a s s e r b e r e i t u n g 5 0 % ( N u t z e f f e k t = 85 zu 3 5 % ) , ein e l e k t r i s c h e r H e i z k ö r p e r g e g e n ü b e r d e r z e n t r a l e n H e i z u n g s a n l a g e u n g e f ä h r d a s s e l b e ( 9 8 zu 4 8 % ) e r s p a r e n . H i e r i n b e d e u t e n d i e Z i f f e r n 3 5 b z w . 4 8 die ü b e r d a s g a n z e J a h r v e r t e i l t e n W i r k u n g s g r a d e bei W a r m w a s s e r b e r e i t u n g s - u n d H e i z u n g s a n l a g e n . D a s e l b s t bei g u t i s o l i e r t e n A p p a r a t e n mit W ä r m e v e r l u s t e n gerechnet werden m u ß , ist der elektrische W i r k u n g s g r a d im ersten Falle nur m i t 8 5 % eingesetzt2). Bei B e a c h t u n g d i e s e r V o r a u s s e t z u n g e n stellen: Heizwert der Kohle

w ü r d e sich d i e W i r t s c h a f t l i c h k e i t s r e c h n u n g wie folgt 6880 W E

1 kW-Std 1. D a n a c h t h e o r e t i s c h e s W i r t s c h a f t s v e r h ä l t n i s 2. N a c h E i n f ü h r u n g d e r W i r k u n g s g r a d e (60 b z w . 9 7 % ) . . . 3. Bei V e r w e n d u n g v o n K o k s g e g e n ü b e r K o h l e ( P r e i s s p a n n e 5 : 4 ) 4. D u r c h D e z e n t r a l i s i e r u n g v o n H e i z u n g s - u n d W a r m wasserbereitungsanlagen gegenüber b e s t e h e n d e n Zentralh e i z u n g s a n l a g e n 5 0 % E r s p a r n i s s e zu e r r e i c h e n 5. D u r c h S t r o m a b g a b e des n a c h t s (bei h a l b e m P r e i s e ) . . .

860 „ 8:1 5:1 4:1

2:1 1:1

Es ist also o h n e w e i t e r e s die M ö g l i c h k e i t v o r h a n d e n , d i e e l e k t r i s c h e Ü b e r s c h u ß - E n e r g i e u n t e r g e w i s s e n V o r a u s s e t z u n g e n f ü r H e i z u n g s z w e c k e e b e n s o billig wie b i s h e r m i t K o k s , zu l i e f e r n . J e d e n falls i s t d e r Beweis g e l i e f e r t , d a ß die u n m i t t e l b a r e V e r w e n d u n g v o n Ü b e r s c h u ß m e n g e n einen b i l l i g e r e n S t r o m p r e i s r e c h t f e r t i g t , als d i e a u f d e m U m w e g e d e r A u f s p e i c h e r u n g z u r V e r f ü g u n g g e s t e l l t e n , m i t d e r kein B r e n n s t o f f g e s p a r t w e r d e n k a n n . D a s w ä r e in b r e n n s t o f f w i r t s c h a f t l i c h e r H i n s i c h t zu e r r e i c h e n . Die T r a n s p o r t f r a g e i s t hierbei a u s g e s c h a l t e t w o r d e n , weil sie w e g e n d e r s c h w a n k e n d e n E n t f e r n u n g e n v o n F a l l zu Fall zu e r ö r t e r n w ä r e . Die F o r t l e i t u n g d e r e l e k t r i s c h e n E n e r g i e k o s t e t e b e n f a l l s K o h l e wie d e r e n Z u f ü h r u n g b z w . die B e s e i t i g u n g d e r A s c h e u n d S c h l a c k e n m e n g e n m i t d e r B a h n . I m m e r h i n k ö n n e n sich a u s d i e s e r Ü b e r l e g u n g n o c h V o r t e i l e z u g u n s t e n d e r e l e k t r i s c h e n E n e r g i e w i r t s c h a f t e r g e b e n . D a g e g e n s i n d d i e Vorteile in v o l k s w i r t s c h a f t l i c h e r B e z i e h u n g n i c h t h o c h g e n u g zu v e r a n s c h l a g e n . Die B r e n n s t o f f r a g e w i r d s t a t t b e s s e r i m m e r s c h w i e r i g e r . M a n s e h e n u r e i n m a l die J a g d n a c h d e m A u s g r a b e n v o n S t u b b e n g e f ä l l t e r B ä u m e . D a s a r m e V o l k s c h e u t w e d e r E n t f e r n u n g e n n o c h Z e i t , u m in d e n Besitz v o n B r e n n h o l z f ü r d e n W i n t e r zu g e l a n g e n . T r o t z d e m F i s k u s sowohl wie P r i v a t b e s i t z e r f r o h sein k ö n n t e n , die S t u b b e n los zu w e r d e n , lassen sie sich diese n o c h m i t 1 M f ü r d e n S t u b b e n b e z a h l e n ! D a s h ä u s l i c h e F e u e r werden wir niemals beseitigen, wohl a b e r k a n n man d a r a n d e n k e n , der a r b e i t e n d e n Klasse durch E i n r i c h t u n g bescheidener elektrischer K o c h a n l a g e n Erleichterungen zu verschaffen. 0 Vgl. de Q r a h l , Oesundh.-Ing. Nr. 20, 1912. ) Vgl. H o t t i n g e r , „Nutzeffekt elektr. Heizung mit Wärmespeicherung", 1919, S. 429. 2

Oesundh.-Ing., 11. Oktober

VII. Elektrisierung der Staatsbahnen.

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VII. Elektrisierung der Staatsbahnen. Die Einführung des elektrischen Betriebes auf Vollbahnen verspricht den größten Erfolg. Die zu gewärtigenden Ersparnisse liegen auf verschiedenen Gebieten. Zu nennen wären: a) Die bessere Ausnutzung des Kraftwerkes. b) Der Fortfall der Beförderung der Brennstoffe und deren Rückstände. c) Die Erzielung eines besseren technischen Wirkungsgrades gegenüber den Dampflokomotiven. d) Die stete Fahrbereitschaft der elektrischen Lokomotive gegenüber den bei den Dampflokomotiven dazu erforderlichen Behelfsarbeiten. Zusammenfassend läßt sich hierüber folgendes anführen: In Abb. 224 haben wir die Stromabgabe eines städtischen Elektrizitätswerkes graphisch wiedergegeben. Die Hauptbelastung bildet die elektrische Straßenbahn, die in den Nachtstunden ruht. Das Bild würde für ein Kraftwerk, das den Strom für eine Eisenbahnstrecke zu liefern hätte, viel gleichmäßigere Belastungen zeigen, weil die Züge auch nachts gefahren werden müssen. Die preußischen Staatsbahnen weisen einen Kohlenetat von 12 Mill. t im Jahre auf. Diese Kohlenmenge muß den einzelnen Stationen zugeführt werden. Dazu sind gegen 1000 Wagen zu 151 Ladegewicht erforderlich, die nicht allein dem Staate Geld kosten, sondern dauernd die Gleise belasten. - Zu dem kommt, daß unsere Lokomotiven nur für gute Kohlen gebaut sind, bei minderwertigem Brennstoff dagegen keinen Dampf machen, auf der Strecke liegen bleiben und den Betrieb so außerordentlich dickflüssig gestalten. Der aschenreiche und schlackende Brennstoff ruft aber mittelbar Siederohrrinnen und Stehbolzenlecken in der Feuerkiste hervor, wodurch die Lokomotiven zu häufigeren Reparaturen neigen und den Lokomotivmangel hervorrufen. Die Kohle muß abgeladen, gestapelt und in die Tender geschafft werden. Zum Anheizen der Lokomotiven, zum Reinigen der Siederoher, Feuerkisten, Aschkasten und Rauchkammern, zum Abschlacken, zum Auf- und Abladen der Rückstände sind Arbeitskräfte erforderlich, die den Staatssäckel belasten und die deshalb bei der Erzeugung der Energie, für Streckenaufsicht andere nützlichere Arbeiten verrichten könnten. Zum Aufstellen der mit Schlacken, Lösche und Asche zu beladenden Wagen ist ein besonderes Gleis, für die Stapelung der Kohlen ein bestimmter Flächenraum — hierfür allein rd. 1 Mill. qm bei 2,5 m Stapelhöhe — erforderlich. Nach früheren Mitteilungen des Verfassers 1 ) dürften für diese Arbeiten dem gegenwärtigen Geldstande entsprechend 748 Mill. M im Jahre verausgabt werden. Die Kohle ist hier mit 180 M/t (Mai 1920) eingesetzt, der Lohnsatz entsprechend dieser Zeit angenommen. Für die Fracht gelten die in Abb. 2 der Einleitung für Berlin gültigen Sätze. Unsere neuzeitlichen Verbunddampflokomotiven mit Speisewasservorwärmern und Überhitzern würden sicherlich jeden Wettbewerb mit den besteingerichteten Kraftwerken bezüglich Erzeugungskosten der PS auf sich nehmen können, wenn nur ihr Ausnutzungsfaktor größer wäre 2 ). Aber der Umstand, daß sie nicht immer die wirtschaftlichste Beanspruchung erfahren, sondern öfter anhalten, anfahren und unter Umständen liegen bleiben müssen, während gleichzeitig andere Maschinen zu Leerfahrten, zum Verschiebe- und Reservedienst herangezogen werden, erklärt den auf die Gesamtheit kommenden niedrigen thermischen Wirkungsgrad, der mit 4,5 bis 5 % schätzungsweise angegeben wird. Gelänge es, durch die Elektrisierung der Vollbahnen diese Ziffer auch nur um einige Prozente zu erhöhen, wären schon beträchtliche Ersparnisse zu gewärtigen. Von den im Lokomotivdienst gebrauchten 12 Mill. t Kohlen werden für Anheizen, Vorspanndienste und sonstige Behelfsarbeiten etwa 3 Mill. t im Werte von etwa 540 Mill. M geopfert. An Holz zum Anheizen sowie für Öl und Schmiermittel dürften weitere Millionen hinzukommen. Gegenüber solchen Ersparnissen an Geldkapital spielt es keine Rolle, wenn sich der Gesamtminderungsgrad für die Energieübertragung bis zur Lokomotive um 40 oder 50% verringert (vgl. Zahlentafel 155). Die elektrische Lokomotive hat jederzeit die nicht hoch genug einzuschätzende Fahrbereitschaft, ist unabhängig von allen störenden Einflüssen schlechten Brennstoffes und wird in hygienischer Beziehung allen anderen Forderungen gerecht. Keine Ruß- und Qualmentwicklung, kein Verschmutzen des Wagenparks, keine Belästigung des fahrenden Publikums und der Anlieger von Bahnstrecken. Man bedenke auch, welche schmutzige Arbeit mit der Reinigung der Lokomotiven, mit der Entleerung des Aschenkastens und der RauchVortrag, „Kohlenkrisis und Transportfrage" (vgl. Glasers-Annalen 1919, Bd. 85, Nr. 1017). ) Selbst 1914 erblickte noch die Bayerische Staatseisenbahnverwaltung nach Einführung der Heißdampflokomotiven auf der Strecke München—Garmisch-Partenkirchen die Unmöglichkeit, für 1 kW-Std. mehr als 2,1 Pf zu zahlen, wenn der elektrische Betrieb nicht teurer als der Dampfbetrieb ausfallen sollte. 2

478

Siebentes Kapitel.

Energiewirtschaft.

k a m m e r , d e r E n t s c h l a c k u n g des Rostes, d e m D u r c h b l a s e n der Siederohre usw. v e r b u n d e n ist. Die L e u t e weigern sich h e u t e schon, diese A r b e i t zu v e r r i c h t e n , so d a ß die B e h ö r d e d u r c h G e w ä h r u n g h ö h e r e r Zuschläge e r m u n t e r n d eingreifen m u ß . Z a h l e n t a f e l 155. Generatoren: 5000 V Kraftwerkstransformatoren: 5000/50000 V Hochspannungsleitung: 50000 V Unterwerkstransformatoren: 50000/15000 V Fahrleitung: 15000 V Lokomotivtransformatoren: 15000/100—200—300 V . . E l e k t r o m o t o r e n der L o k o m o t i v e n

y9 % — /, oo =

7() 91,00% 5 „ =86,45,, 4,, = 8 3 , 0 0 , , 5,, = 7 8 , 8 5 , , ^ 9 „ = 71,75,, 6,, = 67,45,, 20 „ = 53,96,,

Gesamtwirkungsgrad

Zur V e r r i n g e r u n g des E n e r g i e v e r l u s t e s wird G r u p p e n v e r s o r g u n g a n s t a t t F e r n v e r s o r g u n g s t e t s v o r z u z i e h e n sein. In seiner A b h a n d l u n g ü b e r die V e r s o r g u n g D e u t s c h l a n d s m i t e l e k t r i s c h e m S t r o m g i b t B a r t e l 1 ) bei einem K r a f t w e r k v o n 5 0 0 0 0 k W u n d einem B r a u n k o h l e n p r e i s von 4 M / t die Kosten von 1 k W - S t d . a m K r a f t w e r k zu 2,27 Pf, an der H a u p t t r a n s f o r m a t i o n zu 3,03, und einschließlich d e r Kosten d e r H o c h s p a n n u n g s l e i t u n g zu 4,63 Pf a n . Diese f ü r 1912 b e r e c h n e t e n Ziffern h a b e n h e u t e n a t ü r l i c h keine G ü l t i g k e i t ; wir k ö n n e n z u m Vergleich die Verhältnisse des B r a u n k o h l e n k r a f t w e r k s M u l d e n s t e i n d e r e l e k t r i s c h e n Z u g f ö r d e r u n g s a n l a g e M a g d e b u r g — L e i p z i g — H a l l e a n f ü h r e n . F ü r Mai 1920 stellten sich die S t r o m - u n d B e t r i e b s k o s t e n f ü r die k W - S t d . an den H o c h s p a n n u n g s k l e m m e n des K r a f t w e r k s auf r d . 12 P f , a m S t r o m a b n e h m e r auf e t w a 14,2 P f 2 ) . W e n n sich h e u t e n a c h den von O s k a r v o n M i l l e r a u f g e s t e l l t e n B e r e c h n u n g e n selbst ein 1270 k m langes H o c h v o l t n e t z als w i r t s c h a f t lich erweist, so liegt d a s wohl d a r a n , d a ß die W a l c h e n s e e k r a f t in i h r e r S p e i c h e r f ä h i g k e i t besonders g ü n s t i g ist, u n d weil a n d e r s e i t s im L a n d e noch eine g r o ß e Reihe n i c h t s p e i c h e r u n g s f ä h i g e r W a s s e r u n d auch billig a r b e i t e n d e r B r a u n k o h l e n k r ä f t e v o r h a n d e n ist, die d u r c h d a s H o c h v o l t n e t z e r s t zur vollen A u s w e r t u n g gelangen k ö n n e n 3 ) . Die Lösung, die sich hier als r i c h t i g erwiesen h a t , darf d a h e r n i c h t auf D e u t s c h l a n d i m allgemeinen ü b e r t r a g e n w e r d e n , d a hier wesentlich a n d e r e Verhältnisse o b w a l t e n . Es w ü r d e z. B. d e m Zweck d e r E n e r g i e w i r t s c h a f t g a r n i c h t g e d i e n t sein, ein K r a f t w e r k in eine i n d u s t r i e a r m e Gegend zu verlegen u n d zu v e r l a n g e n , d a ß sich F a b r i k e n u m dieses g r u p p i e r e n sollen, m a n wird v i e l m e h r die K r a f t w e r k e d a anlegen, wo sie a u c h t a t s ä c h l i c h n u t z b r i n g e n d sind. Von einer V e r t e i l u n g eines L e i t u n g s n e t z e s ü b e r g a n z D e u t s c h l a n d m u ß gänzlich abgesehen w e r d e n . !) E l e k t r o t e c h n i s c h e Z e i t s c h r i f t 1912, H e f t 28. ) Diese Ziffern v e r d a n k t Verf. Herrn R e g i e r u n g s r a t H e y d e n ; sie erreichen e t w a den 5 f a c h e n Betrag Friedens. 3 ) Vgl. a. Dr. T h i e r b a c h , „ D a s B a y e r n w e r k " , T e c h n i k u n d W i r t s c h a f t 1919, 2. H e f t . 2

des

Achtes Kapitel.

Ergänzende Betrachtungen zur neuzeitlichen Brennstoffwirtschaft. I. Kohlenwirtschaftsgesetz und Selbstverwaltung. N a c h d e m G e s e t z (1918) s t e l l t d e r R e i c h s k o h l e n r a t e i n e n a u s E r z e u g e r n , H ä n d l e r n u n d V e r b r a u c h e r n g e b i l d e t e n S e l b s t v e r w a l t u n g s k ö r p e r d a r , d e r als T r ä g e r u n d L e i t e r d e r K o h l e n w i r t s c h a f t gilt u n d a u s 60 e h r e n a m t l i c h t ä t i g e n M i t g l i e d e r n b e s t e h t . Alle B r e n n s t o f f b e s i t z e r s i n d z u S y n d i k a t e n z u s a m m e n g e s c h l o s s e n , die d e n R e i c h s k o h l e n v e r b a n d b i l d e n . D e m R e i c h s k o h l e n r a t sind angegliedert: 1. d e r T e c h n . w i s s e n s c h a f t l i c h e S a c h v e r s t ä n d i g e n - A u s s c h u ß f ü r K o h l e n b e r g b a u , 2. desgl. f ü r B r e n n s t o f f v e r w e n d u n g , 3. d e r S o z i a l p o l i t i s c h e S a c h v e r s t ä n d i g e n - A u s s c h u ß f ü r K o h l e n b e r g b a u . Diese A u s s c h ü s s e s a m m e l n u n d v e r a r b e i t e n die f ü r i h r e S o n d e r g e b i e t e w i c h t i g e n K e n n t n i s s e a u s P r a x i s u n d F o r s c h u n g , s i n d also g e w i s s e r m a ß e n die F a c h b e r a t e r d e s R e i c h s k o h l e n r a t e s u n d d e s Reichskohlenverbandes. Die O b e r a u f s i c h t ü b e r die g e s a m t e B r e n n s t o f f w i r t s c h a f t liegt d e m Reichswirtschaftsm i n i s t e r ob. I h m z u r Seite s t e h e n die L a n d e s k o h l e n s t e l l e n b z w . - ä m t e r m i t d e n i h n e n wieder unterstellten W i r t s c h a f t s s t e l l e n 1 ) . Die K o h l e n w i r t s c h a f t s s t e l l e n sollen die W ü n s c h e und Anträge der B r e n n s t o f f v e r b r a u c h e r zur Geltung bringen, f ü r zweckmäßige Verwendung der B r e n n s t o f f e s o r g e n , auf M i ß s t ä n d e d e r B r e n n s t o f f w i r t s c h a f t h i n w e i s e n . D e r zu 2. g e n a n n t e A u s s c h u ß k o n n t e seine A u f g a b e n i c h t b e s s e r e r f ü l l e n , als die S c h a f f u n g einzelner W ä r m e s t e l l e n anzuregen. So g r ü n d e t e d e r V e r e i n d e u t s c h e r Eisenhüttenleute die W ä r m e s t e l l e D ü s s e l d o r f , die sich b e r e i t s u n t e r d e r b e w ä h r t e n L e i t u n g des D r . Ing. R u m m e l u m die E r f o r s c h u n g w ä r m e t e c h n i s c h e r P r o b l e m e in d e r E i s e n i n d u s t r i e s e h r v e r d i e n t g e m a c h t h a t 2 ) . A m t l i c h e L a n d e s - b z w . B e z i r k s - S t e l l e n : Preußische Landeskohlensteile, Berlin W 9, Leipziger Straße 2. —• Kühlenwirtschaftsstellen: Königsberg, Hafenallee 32, Stettin, Königstor 2, Schneidemühl, Neuer Markt 13, Breslau, Wallstraße 1, Magdeburg, Neue Ullrichstraße 2, H a n n o v e r , Georgenstraße 20, Cassel, B a h n h o f s t r a ß e 1, Düsseldorf, Steinstraße 74, Bielefeld, Herdorder Straße 35, Hagen i. W. Elberfelder S t r a ß e 3 5 , F r a n k f u r t a. M., Obermaierstraße 51, Mainz, Kaiserstraße 18, Köln, Gereondrinstraße 7, In den Marken, Berlin W 9, Linkstraße 29, H a m b u r g , A l s t e r d a m m 16—18, Bremen, A m Kolben 103. — Bayerische Landeskohlenstelle, München, Leopoldstraße 4, Zweigstelle Nürnberg, Bärenschanzstraße 72, Zweigstelle Ludwigshafen, B r ü c k e n a u f g a n g 10. — Landeskohlenamt für Sachsen u n d Sachsen-Altenburg, Dresden-A., Bismarckplatz 1. — Württembergisches L a n d e s b r e n n s t o f f a m t , S t u t t g a r t , Alter Schloßplatz 4. —• Badische Landeskohlcnstelle, Mannheim, Schloß. — Kohlenwirtschaftsstelle Schwerin, Schwerin, J u s t i z g e b ä u d e . 2 ) Die nur f ü r den inneren Verkehr b e s t i m m t e n M i t t e i l u n g e n der Wärmestelle e n t h a l t e n sehr beachtenswerte Veröffentlichungen über das Ergebnis der Forschungsarbeiten, Versuche u n d Aussprachen. Wir nennen einige davon zur Orientierung: Nr. 2, Statistik des W ä r m e v e r b r a u c h s , Nr. 8, Berechnung des D a m p f gehaltes in L u f t u n d anderen Gasen, Nr. 13, Mitwirkung der Kesselheizer, Vorarbeiter u n d Oberheizer bei der Kohlenersparnis, Nr. 11, Niederschrift über die Mitgl.-Vers. v. 11. März 1920, P u n k t 5 der T a g e s o r d n u n g : B a n s e n , Troisdorf, Über die Verwendungsmöglichkeit der Braunkohle u n t e r Berücksichtigung der bes. Eigenschaften der rhein. Braunkohle, Nr. 14, Regelung der den Verbrauchsstellen z u g e f ü h r t e n Gasmenge bei der Hochofengaswirtschaft, Nr. 15, Ersparnisse d u r c h ständige U n t e r s u c h u n g von Generatorgas auf C0 2 , Nr. 17, Einfluß von Betriebseinschränkungen auf den Kohlenverbrauch, Nr. 51, G. N e u m a n n , Über die Verwendung der Abhitze bei Martinöfen, usw. Insbesondere machen wir auf die W ä r m e s t r o m b i l d e r aus dem E i s e n h ü t t e n wesen a u f m e r k s a m . (Verlag Stahleisen m. b. H., Düsseldorf 1922.)

480

Achtes Kapitel.

Ergänzende Betrachtangen zur neuzeitlichen Brennstoffwirtschaft.

Die G l a s i n d u s t r i e hat eine Fachberatungsstelle in F r a n k f u r t a. M. eingerichtet. Die K a l k i n d u s t r i e 1 ) schuf eine Wärmestelle in Berlin, die K a l i i n d u s t r i e h a t ihrer Forschungsanstalt in Leopoldshall-Staßfurt eine wärmewirtschaftliche Abteilung angegliedert. Die I n t e r e s s e n g e m e i n s c h a f t d e r c h e m i s c h e n I n d u s t r i e 2 ) ist demselben Beispiel gefolgt, ähnlich wie die H a n d e l s k a m m e r in O l d e n b u r g eine wärmetechnische Fachberatungsstelle ins Leben gerufen hat usw. In der Vorkriegszeit bestanden bereits der V e r e i n f ü r F e u e r u n g s b e t r i e b u n d R a u c h b e k ä m p f u n g in Hamburg 3 ), die D a m p f k e s s e l - Ü b e r w a c h u n g s v e r e i n e 4 ) , die ihre Mitglieder stets in wärmewirtschaftlichen Fragen beraten haben. Zu nennen ist u. a. noch die B r e n n k r a f t t e c h n i s c h e G e s e l l s c h a f t Berlin unter der Leitung des Geh. Regierungsrats G e n t s c h und das durch den Zusammenschluß aller wärmeschutztechnisch interessierten Kreise hervorgegangene, u n t e r wissenschaftlicher Leitung des Dr. Ing. H e n c k y einst gestandene F o r s c h u n g s h e i m M ü n c h e n 5 ) , das jetzt Dr. Ing. Ernst S c h m i d t leitet. Überall sehen wir das Streben, aus sich heraus der Brennstoffnot durch die von dem Selbstverwaltungskörper der Industrie geschaffenen Wärmestellen abzuhelfen. Die im J a n u a r 1920 gegründete H a u p t s t e l l e f ü r W ä r m e w i r t s c h a f t h a t sich als Bindeglied zwischen den sämtlichen industriellen Wärmestellen die Aufgabe gestellt, den wirtschaftlichen Gedanken in der Industrie zu vertiefen, wärmetechnische Kenntnisse zu verbreiten, einen sachgemäßen Ausbau der Wärmestellen zu fördern und eine Stellungnahme der Industrie zu den Fragen der gesetzlichen Regelung der Brennstoffwirtschaft zu sichern. Es war ein hohes Verdienst von Prof. E b e r l e 6 ) , des umsichtigen Leiters der Hauptstelle f ü r Wärmewirtschaft, das Ziel seiner ernsten Arbeit auf die A u f h e b u n g d e r K o h l e n z w a n g s w i r t s c h a f t zu richten. Er ging von der Überzeugung aus, daß der Ausbau der Kohlenwirtschaftsstellen zu einer über die Genehmigung von Wärmeanlagen zu befindenden Behörde die ganze Wärmewirtschaft diesen Amtsstellen ausliefern würde. „ W e r bürgt uns d a f ü r , d a ß diese Dutzende oder H u n derte von Amtsstellen, die im Reich zu schaffen wären, mit d e r Weisheit ihres Amtes walten würden, die zu der erstrebten Vollendung f ü h r t ? " Die Kohlenwirtschaftsstellen d ü r f t e n sich in der bisherigen Form als Organe zur Förderung des wärmewirtschaftlichen Gedankens weiter entwickeln, wenn sie mit wirklich tüchtigen Wärmetechnikern besetzt wären. Eine solche große Anzahl von Sachverständigen ist aber nicht aus der Erde zu s t a m p f e n ; würden sie da sein, würden sie sicherlich nicht ihre K r a f t in einem Amtszimmer verschleißen. Man m u ß es anerkennen, daß die Hauptstelle f ü r W ä r m e w i r t s c h a f t nicht bureaukratisch sondern s a c h v e r s t ä n d i g vorgegangen ist. Die Mitgliederversammlung der Hauptstelle hat am 22. September 1921 in Dresden nach dem Vortrage E b e r l e s über die „Selbstverwaltung in der industriellen W ä r m e w i r t s c h a f t " den einheitlichen Willen bekundet, die Förderung der industriellen Wärmewirtschaft in die Hände der Industrie und der von ihr geschaffenen Wärmestellen zu legen. Die erfolgreiche D u r c h f ü h r u n g dieses Gedankens macht es erforderlich, die Wärmestellen, seien es die von den einzelnen Unternehmungen geschaffenen, seien es von Industrieverbänden gegründete, so auszugestalten, d a ß sie die übernommene Aufgabe erfüllen können. Die von den westdeutschen und den mitteldeutschen Dampfkessel-Überwachungsvereinen gegründeten gemeinsamen W ä r m e stellen gehen den angeschlossenen Vereinen bei der Durchführung der in ihrem Gebiete anfallenden wärmetechnischen Arbeiten hilfreich zur H a n d , wodurch die Erreichung des Zieles verbürgt ist. Veröffentlichungen auf diesem Gebiete bringt die Tonind.-Ztg., Berlin N W 21, z. E^. W. M o r i t z , Alte Rüdesdorfer Öfen, Bd. 45, 7. Juli 1921 S. 712/15, M e i s e r , Schachtofen mit Gasfeuerung, ebenda, 28. Juni S. 674/75. 2 ) Das Gebiet der Chemie der Brennstoffe, Hauptversammlung des V. d. Ch. in Stuttgart, Z. Brennstoffchemie, 15. Juni 1921 S. 183/89 (14. September): 1. F i s c h e r und S c h r ä d e r : Über die Entstehung und die chemische Struktur der Kohle. 2. Fr. H o f m a n n : Beiträge zur Chemie der oberschlesischen Steinkohle. 3. S c h r a u t h : Über hydrierte Verbindungen und ihre Verwendung als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren. 4. B e r g i u s : Über die neuen Methoden zur Verarbeitung von Mineralöl und Kohle. 5. S a n d e r : Über Wassergaserzeugung mit Gewinnung von Urteer und Ammoniak. 6. E n g e l h a r d t : Die Überführung von Schwefelwasserstoff in Schwefel mittels aktiver Kohle, ein neuer Weg zur Schwefelgewinnung und Gasreinigung. 7. B u b e: Vom Braunkohlen-Nebenprodukten-Generator. 8. Fr. F r a n k : Über die Ausdehnung des Begriffes „Mineralöl". 3 ) Vgl. dessen Jahresberichte. 4 ) Vgl. „Die Wärme", das Organ des Zentralverbandes d. Preuß. Dampfk.-Überwachungsvereine, Verlag von R. Mosse, Berlin SW 19, sowie die Z. Bayr. Rev.-Ver., München. 5 ) Mitteilungen aus dem Forschungsheim für Wärmeschutz: H e f t 1 „Forschungsergebnisse über den Wärmeschutz und dessen praktische Bedeutung für die Industrie" von Dr. Ing. H e n c k y . Heft 2 : „Der Wärmeverlust isolierter Rohrleitungen" von Dipl.-Ing. J. S. C a m m e r e r . 6 ) Prof. E b e r l e , Z. V. d. I. Nr. 41 v. 8. Oktober 1921.

I. Kohlenwirtschaftsgesetz und Selbstverwaltung.

481

U m die I n h a b e r u n d die t e c h n i s c h e n B e a m t e n i n d u s t r i e l l e r B e t r i e b e in i m m e r g r ö ß e r e r Z a h l f ü r d i e w ä r m e t e c h n i s c h e n B e s t r e b u n g e n z u g e w i n n e n , sie v o n d e n e r r e i c h b a r e n V o r t e i l e n zu ü b e r zeugen u n d ihnen die W e g e zur Verbesserung ihrer Betriebe zu erleichtern, w u r d e n w ä r m e t e c h n i s c h e K u r s e in B e r l i n , D a r m s t a d t , K a i s e r s l a u t e r n , K o t t b u s , P l a u e n , S e n f t e n b e r g , W e i h e n s t e p h a n bei M ü n c h e n , d e s g l e i c h e n g e m e i n s a m m i t d e r W ä r m e s t e l l e f ü r d i e G l a s i n d u s t r i e in F r a n k f u r t a. M. S o n d e r k u r s e f ü r d i e B e t r i e b s b e a m t e n d e r G l a s i n d u s t r i e in D ü s s e l d o r f , G ö r l i t z u n d I l m e n a u d u r c h g e f ü h r t ; a u ß e r d e m h a t die g e n a n n t e W ä r m e s t e l l e in D r e s d e n e i n e n S t o c h e r k u r s f ü r G e n e r a t o r e n b e t r i e b in G l a s h ü t t e n g e s c h a f f e n . Die H a u p t s t e l l e h a t g e m e i n s a m m i t d e n t e c h n i s c h e n V e r e i n e n , so z. B. v o n F r a n k f u r t a. M., V o r t r a g s r e i h e n v e r a n s t a l t e t , die d e n e i n z e l n e n W ä r m e s t e l l e n G e l e g e n h e i t g e b e n sollen, die b e teiligten industriellen Kreise zur T e i l n a h m e a n den w ä r m e w i r t s c h a f t l i c h e n A u f g a b e n a n z u r e g e n . Die R e i c h s s t e l l e f ü r T e x t i l w i r t s c h a f t s t e l l t e e r h e b l i c h e M i t t e l z u r V e r f ü g u n g , u m bei d e n z u v e r a n s t a l t e n d e n w ä r m e t e c h n i s c h e n K u r s e n neben den allgemeinen auch die S o n d e r f r a g e n der W ä r m e v e r w e r t u n g , also in e r s t e r L i n i e die W ä r m e a u s n u t z u n g d e s H e i z - u n d T r o c k e n d a m p f e s in d e n S p e z i a l m a s c h i n e n dieser I n d u s t r i e u n d die V e r e i n i g u n g des K r a f t - u n d H e i z b e t r i e b e s z u b e h a n d e l n . Z u r H e b u n g d e r W ä r m e w i r t s c h a f t in d e r K l e i n e i s e n i n d u s t r i e , d e r e n Ö f e n , i n s b e s o n d e r e d i e kleinen o f f e n e n S c h m i e d e ö f e n , mit großen W ä r m e v e r l u s t e n arbeiten, w u r d e n a u f k l ä r e n d e Vers u c h e , z u m Teil g e m e i n s a m ' m i t d e r W ä r m e s t e l l e d e r K l e i n e i s e n i n d u s t r i e in H a g e n i. W . , d u r c h geführt, deren Ergebnisse bereits veröffentlicht sind1). D e m Beispiel d e r g e s a m t e n I n d u s t r i e ist a u c h d i e R e i c h s e i s e n b a h n - V e r w a l t u n g g e f o l g t , die sich in d e m B e s t r e b e n , i h r e W ä r m e v e r w e n d u n g z u v e r b e s s e r n , m i t d e r H a u p t s t e l l e ü b e r d i e z w e c k m ä ß i g s t e n W e g e w i e d e r h o l t b e r a t e n h a t . D a ß in d e n W e r k e n d e r R e i c h s e i s e n b a h n die W ä r m e v e r w e n d u n g z u m S c h m i e d e n eine e r h e b l i c h e Rolle s p i e l t , b e g r ü n d e t d e n e n g e n Z u s a m m e n h a n g dieser A u f g a b e m i t d e r v o r h e r b e s p r o c h e n e n . Die R e i c h s e i s e n b a h n - V e r w a l t u n g h a t i h r g r o ß e s A r b e i t s g e b i e t in eine A n z a h l B e z i r k e — W ä r m e b e z i r k e — e i n g e t e i l t , in d e n e n V o r t r ä g e u n d K u r s e von der Hauptstelle veranstaltet wurden2). A u c h die K a l k s a n d s t e i n - I n d u s t r i e h a t sich m i t d e r H a u p t s t e l l e z u s a m m e n g e f u n d e n , u m d u r c h g r ü n d l i c h e U n t e r s u c h u n g e n d e n S t a n d d e r W ä r m e w i r t s c h a f t u n d die M ö g l i c h k e i t e n zu i h r e r V e r b e s s e r u n g k e n n e n zu l e r n e n . Die V e r s u c h s a r b e i t e n , die im w e s e n t l i c h e n in einer F e s t s t e l l u n g des W ä r m e v e r b r a u c h e s d e r e i n z e l n e n V o r g ä n g e u n d in d e r E r m i t t e l u n g d e r W ä r m e v e r l u s t e b e s t e h e n , s i n d seit e i n i g e r Z e i t im G a n g e . D i e E i n f ü h r u n g m i n d e r w e r t i g e r B r e n n s t o f f e wie T o r f , R o h b r a u n k o h l e , K o k s in die I n d u s t r i e m a c h t v i e l f a c h g r o ß e S c h w i e r i g k e i t e n . H ä u f i g g e h t m i t d e m Ü b e r g a n g z u s o l c h e n B r e n n s t o f f e n die L e i s t u n g d e r Ö f e n z u r ü c k , o d e r es v e r m i n d e r t sich d i e G ü t e d e r E r z e u g n i s s e , o d e r es s t e l l e n sich b e i d e M ä n g e l ein. U m die H a u p t b e d i n g u n g e n f ü r d i e e r f o l g r e i c h e B e n u t z u n g s o l c h e r E r s a t z b r e n n s t o f f e k e n n e n zu l e r n e n , v e r a n l a ß t e die H a u p t s t e l l e e i n g e h e n d e U n t e r s u c h u n g e n a n v e r s c h i e d e n e n Ö f e n . Die E r g e b n i s s e w u r d e n in einer S o n d e r s c h r i f t , die in d e n K r e i s e n dieser I n d u s t r i e s e h r gute Aufnahme fand, bekanntgegeben3). U r s p r ü n g l i c h g e g r ü n d e t z u r F ö r d e r u n g d e r i n d u s t r i e l l e n W ä r m e w i r t s c h a f t , h a t die H a u p t s t e l l e f ü r W ä r m e w i r t s c h a f t im H e r b s t 1920 i h r e n A u f g a b e n k r e i s a u c h auf die P f l e g e d e r W ä r m e v e r w e n d u n g !) Arch. f. W. 1923 Heft 3 ff. ) In Glasers Annalen, dem Organ der Deutschen Maschinentechnischen Gesellschaft, hat überdies Verf. eine Reihenfolge wärmewirtschaftlicher Aufsätze und Vorträge veröffentlicht, von denen die meisten auch im vorliegenden Werke wiedergegeben sind, da die beabsichtigte Herstellung von Sonderabdrucken wegen des hohen Preises unterbleiben mußte. 3 ) Einen Auszug aus zwei auf Anregung des Kölner Regierungspräsidenten in einer Versammlung von Ziegeleifachleuten von Direktor Dipl. Ing. Julius W e i ß und Dr. Ing. Hermann B e c k e r vom Rheinischen Braunkohlensyndikat gehaltenen Vorträgen enthält der von der Tonindustrie-Ztg. herausgegebene Sonderabdruck „ R o h b r a u n k o h l e n v e r w e r t u n g b e i m Z i e g e l b r e n n e n " . Das Ergebnis der Untersuchungen läuft dahin hinaus, daß Werke, fern vom Gewinnungsort der Rohbraunkohle, sich nur b e h e l f s m ä ß i g einstellen, jene dagegen, die gewissermaßen auf Braunkohle sitzen, für den D a u e r b e t r i e b einrichten sollen. In dieser Hinsicht kommt wohl fast allgemein die Braunkohlengasheizung in Frage, wenn auch zugegeben werden muß, daß damit die mit Steinkohle erzielten Feuerfortschritte nicht erreicht werden dürften. Bei Verteuerung des von der Hannoverschen Kolonisations- und Moorverwertungs-Ges. gelieferten T o r f e s haben die T r e f f u r t e r M u s c h e l k a l k s t e i n - u n d K a l k w e r k e L e h m a n n & Co. gute Ergebnisse erzielt. Daß ein alleiniges Feuern des Torfes wegen seines zu schnellen Wegbrennens nicht möglich gewesen sein soll, dürfte vielleicht auf die fehlenden einschlägigen Erfahrungen mit diesem Brennstoff zurückzuführen sein. Der Torf kann trotz seines geringen Heizwertes als vollständiger Ersatz der Braunkohlenbrikette angesehen werden. 2

d e G r a h l , W i r t s c h a f t l i c h e V e r w e r t u n g der B r e n n s t o f f e .

31

482

Achtes Kapitel.

E r g ä n z e n d e B e t r a c h t u n g e n zur neuzeitlichen B r e n n s t o f f w i r t s c h a f t .

im H a u s b r a n d a u s g e d e h n t 1 ) , der sich 1910 in D e u t s c h l a n d auf m e h r als 14Mill. H a u s h a l t u n g e n ers t r e c k t e . Hier m u ß t e n a n d e r e W e g e als bei der I n d u s t r i e g e w ä h l t werden. Es erschien begreiflich, d a ß die H a u p t s t e l l e u n t e r solchen U m s t ä n d e n von A n f a n g an m i t großer Vorsicht an die B e h a n d l u n g der H a u s b r a n d f r a g e h e r a n g e t r e t e n ist, u m d a d u r c h m i t g r o ß e m A u f w a n d v e r b u n d e n e Mißerfolge zu v e r m e i d e n . Z u r B e l e b u n g u n d S t ä r k u n g des Interesses der Allgemeinheit w a r die D u r c h f ü h r u n g von A u s s t e l l u n g e n 2 ) ein b r a u c h b a r e s Mittel. Die H a u p t s t e l l e e n t s c h l o ß sich d e s h a l b , g e m e i n s a m m i t den z u s t ä n d i g e n L a n d e s k o h l e n s t e l l e n zu einer W a n d e r a u s s t e l l u n g f ü r H a u s b r a n d in den S t ä d t e n M ü n c h e n , C h a r l o t t e n b u r g , Breslau, K ö n i g s b e r g u n d D ü s s e l d o r f ; a n s c h l i e ß e n d h a t sie die B a y e r i s c h e L a n d e s k o h l e n s t e l l e in den S t ä d t e n L u d w i g s h a f e n u n d N ü r n b e r g v o r g e f ü h r t . B e s o n d e r e A n e r k e n n u n g v e r d i e n e n n i c h t n u r die L a n d e s k o h l e n s t e l l e n wegen der finanziellen U n t e r s t ü t z u n g s o n d e r n auch die h i n g e b e n d e und o p f e r f r e u d i g e M i t a r b e i t der beteiligten gewerblichen V e r b ä n d e d e r O f e n s e t z e r 3 ) und d t r E i s e n o f e n f a b r i k a n t e n 4 ) , des V e r b a n d e s d e r Zentralheizungsindus t r i e 5 ) uhd der Z e n t r a l e f ü r G a s v e r w e r t u n g 6 ) . Die Ausstellungen, die von e t w a 2 0 0 0 0 0 Menschen b e s u c h t w u r d e n , h a b e n das Interesse der B e v ö l k e r u n g f ü r die W ä r m e v e r w e n d u n g im H a u s b r a n d n i c h t n u r g e w e c k t s o n d e r n auch g e s t ä r k t u n d v e r t i e f t . Inzwischen h a b e n v e r s c h i e d e n e K o h l e n w i r t s c h a f t s s t e l l e n örtliche A u s s t e l l u n g e n kleineren U m f a n g e s v e r a n l a ß t , die z u m Teil, wie diejenige in Cassel, sehr w i r k u n g s v o l l a u f g e b a u t w a r e n . Die H a u p t s t e l l e h a t ein größeres W a n d t a f e l m a t e r i a l z u s a m m e n g e s t e l l t , das sie den V e r a n s t a l t e r n kleinerer A u s s t e l l u n g e n ü b e r l ä ß t , sowie einen H a u s b r a n d v o r t r a g m i t den z u g e h ö r i g e n Lichtb i l d s ä t z e n a u s g e a r b e i t e t , der in m e h r als 200 Fällen im Bereich der v e r s c h i e d e n e n K o h l e n w i r t s c h a f t s s t e l l e n zur A n w e n d u n g gelangte. F ü r die U n t e r w e i s u n g des H e i z e r p e r s o n a l s von Z e n t r a l h e i z u n g e n w u r d e n d u r c h die W ä r m e steile des V e r b a n d e s der Z e n t r a l h e i z u n g s i n d u s t r i e K u r s e a b g e h a l t e n 7 ) . U m endlich j e d e m I n h a b e r einer Feuerstelle Gelegenheit zu geben, sich B e l e h r u n g und R a t zu v e r s c h a f f e n , w u r d e w i e d e r h o l t u n d z u m Teil m i t a u s g e z e i c h n e t e r B e g r ü n d u n g u n d sehr g u t e r D a r l e g u n g des D u r c h f ü h r u n g s p l a n e s die E r r i c h t u n g von H e i z b e r a t u n g s s t e 11 e n 8 ) in einzelnen S t ä d t e n e m p f o h l e n . Indes d ü r f t e diese O r g a n i s a t i o n erst d a n n den b e a b s i c h t i g t e n E r f o l g zeitigen, w e n n dem N a c h w ü c h s e schon in der Schule das bessere V e r s t ä n d n i s f ü r die B e d e u t u n g der B r e n n s t o f f e u n d ihre V e r w e n d u n g b e i g e b r a c h t würde 9 ). In h e r v o r r a g e n d e m M a ß e h a t sich die D e u t s c h e B e r g w e r k s z e i t u n g in Essen d u r c h ihr P r e i s a u s s c h r e i b e n „ W e g e u n d Ziele d e u t s c h e r B r e n n s t o f f w i r t s c h a f t " an der A u f g a b e beteiligt, a n r e g e n d zu wirken und große Kreise v o n I n t e r e s s e n t e n d e m zu e r s t r e b e n d e n Ziele z u z u f ü h r e n . Ein S o n d e r a b d r u c k (März 1922) e n t h ä l t eine große A n z a h l lesensw e r t e r B e i t r ä g e auf allen G e b i e t e n .

II. Politische Einflüsse auf Kohlenförderung und -preise. Die d u r c h d a s S p a - A b k o m m e n an F r a n k r e i c h zu liefernden K o h l e n m e n g e n b e t r u g e n vom A u g u s t 1920 an f ü r 6 M o n a t e je 2 Mill. t, eine Leistung, die n u r d u r c h bessere E r n ä h r u n g der BergZ e n t r a l s t e l l e : H a u s b r a n d a b t e i l u n g der H a u p t s t e l l e für W ä r m e w i r t s c h a f t , D a r m s t a d t , Heidelbergers t r a ß e 129. B e r i c h t über die T ä t i g k e i t der H a u p t s t e l l e für W ä r m e w i r t s c h a f t w ä h r e n d des G e s c h ä f t s j a h r e s 1 9 2 1 / 2 2 , D r u c k v o n H. M e n z l a w ( I n h . O. Rebel), D a r m s t a d t . 2 ) A l b r e c h t , D. A u s s t e l l u n g f. W. i m H a u s h a l t , Gewerbe u. Ind., Gas- u. W a s s e r f a c h B d . 64, 2. Juli 1921 S. 4 4 6 / 5 0 , R ü s t e r , Zur A u s s t e l l u n g f. W a s s e r s t r a ß e n u. E n e r g i e w i r t s c h a f t , M ü n c h e n 1921, Z. B a y r . R e v . V. B d . 25, 30. J u n i 1921 S. 9 7 / 9 9 . 3 ) H e i z t e c h n . Zentrale f. d. O f e n s e t z e r g e w e r b e D e u t s c h l a n d s , M ü n c h e n , L i n d e n s c h m i t t s t r . 23. 4 ) W ä r m e t e c h n . A b t e i l u n g d. Vereinigg. d. F a b r i k a n t e n eiserner Öfen u n d H e r d e , Cassel, B a h n h o f s t r a ß e 1. 5 ) W ä r m e t e c h n . A b t e i l u n g d. V e r b a n d e s d. Z e n t r a l h e i z u n g s i n d u s t r i e , Berlin W 9, Linkstr. 29, Z w e i g stelle in m e h r e r e n a n d e r e n S t ä d t e n . 6 ) Berlin W 35, A m K a r l s b a d 12/13. ') V o n d e m V e r b ä n d e sind zu d i e s e m T h e m a v e r s c h i e d e n e S c h r i f t e n h e r a u s g e g e b e n . Der V e r b a n d ist a u c h d e m F o r s c h u n g s h e i m M ü n c h e n b e i g e t r e t e n , u m die v i e l e n in sein Gebiet f a l l e n d e n s c h w e b e n d e n F r a g e n auf w i s s e n s c h a f t l i c h e r B a s i s z u m N u t z e n der P r a x i s einer L ö s u n g z u z u f ü h r e n . 8 ) A r c h . f. W. Mai ( S . 5 2 ) u n d A u g u s t ( S . 9 6 ) 1921. 9 ) „ D i e W ä r m e im H a u s h a l t u n d K l e i n g e w e r b e " , A r c h . f. W. A u g . 1921. A u s s p r a c h e über die Verbreit u n g w ä r m e w i r t s c h a f t l i c h e r E r k e n n t n i s in der B e v ö l k e r u n g durch die S c h u l e n u n d F a c h s c h u l e n . B e r i c h t des T e c h n . w i s s e n s c h . S a c h v e r s t ä n d . A u s s c h u s s e s für B r e n n s t o f f v e r w e n d u n g , 25. A u g . 1922. A u s f ü h r l i c h e r B e r i c h t des R e i c h s k o h l e n r a t s über die A u s s p r a c h e zu d i e s e m T h e m a e n t h ä l t außer einer Z u s a m m e n s t e l l u n g über die w i c h t i g s t e n E r g e b n i s s e u n d A n r e g u n g e n a u c h eine Z u s a m m e n s t e l l u n g g e m e i n v e r s t ä n d l i c h e r S c h r i f t e n , die, sofern v o n B e d e u t u n g , in d e n F u ß n o t e n der b e h a n d e l t e n Stellen w i e d e r g e g e b e n s i n d .

II. Politische Einflüsse auf Kohlenförderung und -preise.

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a r b e i t e r m ö g l i c h w u r d e . D a d u r c h , d a ß u n s r d . 4 0 G o l d m a r k f ü r die T o n n e g e z a h l t w u r d e n , erzielte D e u t s c h l a n d g e g e n ü b e r d e m g e r i n g e n I n l a n d s p r e i s e e i n e n G e w i n n v o n e t w a 10 bis 15 G o l d m a r k j e T o n n e , z u g u n s t e n d e r b e s s e r e n E r n ä h r u n g , z u u n g u n s t e n des d e u t s c h e n T r a n s p o r t w e s e n s u n d d e r I n d u s t r i e , bei d e n e n sich d i e K o h l e n k n a p p h e i t in e m p f i n d l i c h s t e r W e i s e b e m e r k b a r m a c h t e . D e u t s c h l a n d e r f ü l l t e im g r o ß e n g a n z e n d a s E n d e J a n u a r 1921 a b g e l a u f e n e S p a - A b k o m m e n . Z u m A u s g l e i c h des a u f g e l a u f e n e n F e h l b e t r a g e s v e r l a n g t e i n d e s d e r W i e d e r g u t m a c h u n g s - A u s s c h u ß f ü r die f o l g e n d e n M o n a t e 2,2 Mill. t, o h n e d a ß D e u t s c h l a n d d a f ü r Z a h l u n g o d e r G e l d v o r s c h ü s s e e r h i e l t . A b e r es w a r g a n z u n m ö g l i c h , dieser F o r d e r u n g n a c h z u k o m m e n ; i n f o l g e d e s s e n g i n g e n die L i e f e r u n g e n v o m F e b r u a r a b g e r e c h n e t v o n 1 8 8 5 0 5 1 t auf 1 3 9 9 1 3 2 t im J u l i 1921 z u r ü c k , o h n e d a ß h i e r g e g e n S t e l l u n g g e n o m m e n w u r d e . Die L a g e r in F r a n k r e i c h u n d Belgien w a r e n t r o t z des b r i t i s c h e n S t r e i k s w i e d e r a u f g e f ü l l t . H ä t t e D e u t s c h l a n d m e h r g e l i e f e r t , w ü r d e n F r a n k r e i c h u n d Belgien, d a s seine B e r g a r b e i t e r s c h o n s t u n d e n w e i s e f e i e r n ließ u n d die K o h l e e x p o r t i e r t e , n i c h t g e w u ß t h a b e n , w a s es m i t den Lieferungen a n f a n g e n sollte1). N a c h d e m J a h r e s b e r i c h t des R h e i n i s c h - W e s t f ä l i s c h e n K o h l e n s y n d i k a t s b l i e b d e r K o h l e n b e r g b a u im R u h r b e z i r k 1 9 2 1 / 2 2 v o n g r o ß e n E r s c h ü t t e r u n g e n v e r s c h o n t . T r o t z d e m w a r die E n t w i c k l u n g n i c h t z u f r i e d e n s t e l l e n d . I m W e g e d e r B e l e g s c h a f t s v e r m e h r u n g t r a t z w a r eine a l l m ä h l i c h e S t e i g e r u n g ein, i n d e s b l i e b die G e s a m t p r o d u k t i o n n o c h w e i t h i n t e r d e r d e r V o r k r i e g s z e i t z u r ü c k . E i n n e u e s Ü b e r s c h i c h t e n a b k o m m e n , m i t Hilfe d e s s e n eine S t e i g e r u n g d e r K o h l e n p r o d u k t i o n m ö g l i c h ist, k a m e r s t im S e p t e m b e r 1922 z u s t a n d e . Im R u h r r e v i e r s t i e g die F ö r d e r u n g v o n 8 8 , 3 Mill. t in 1920 auf 94,1 Mill. t in 1921, w a s eine Z u n a h m e v o n 6 , 5 6 v H g e g e n ü b e r einer s o l c h e n v o n 24 v H im V o r j a h r e b e d e u t e t . Die F ö r d e r u n g e r r e i c h t e h i e r m i t 82 v H d e r F ö r d e r u n g des J a h r e s 1913, w ä h r e n d die im V o r j a h r e 7 6 , 8 v H b e t r u g 2 ) . Die K o h l e n n o t d a u e r t e in D e u t s c h l a n d u n v e r m i n d e r t a n . V e r s c h ä r f e n d w i r k t e in d i e s e r B e z i e h u n g z u n ä c h s t d e r P o l e n a u f s t a n d im Mai u n d J u n i 1921 in O b e r s c h l e s i e n , d u r c h d e n ein F ö r d e r a u s f a l l v o n e t w a 2 y 2 Mill. t e i n t r a t . E i n B e r g a r b e i t e r a u s s t a n d in N i e d e r s c h l e s i e n im Mai u n d J u n i 1921 sowie d e r E i s e n b a h n e r a u s s t a n d im F e b r u a r 1922 b r a c h t e b e d e n k l i c h e S t ö r u n g e n d e r K o h l e n v e r s o r g u n g m i t sich. Die e r h e b l i c h s t e S c h ä d i g u n g b e d e u t e t e n j e d o c h die R e p a r a t i o n s f o r d e r u n g e n d e r E n t e n t e , die n a c h M e n g e n u n d S o r t e n in einer f ü r die d e u t s c h e W i r t s c h a f t ü b e r a u s schädlichen Weise erhöht wurden. D e u t s c h l a n d l i e f e r t e 1921 r d . 2,4 M i l l . t m e h r als im V o r j a h r e a n die E n t e n t e . D i e A n s p r ü c h e a n die G ü t e d e r g e l i e f e r t e n K o h l e n n a h m e n i m m e r m e h r zu. B e s o n d e r s u n h e i l v o l l a b e r w u r d e n f ü r u n s die e r h ö h t e n A n f o r d e r u n g e n in K o k s , die u n m i t t e l b a r auf die f ü r d e n A u f b a u u n s e r e s g a n z e n W i r t s c h a f t s l e b e n s so ü b e r a u s w i c h t i g e E i s e n i n d u s t r i e e i n w i r k t e n . Die Z w a n g s l i e f e r u n g e n des D e u t s c h e n R e i c h e s betrugen: Z a h l e n t a f e l 156. a) z u L a s t e n d e s R h e i n i s d i - W e s t f ä l i s d i e n K o h l e n s y n d i k a t s : b) i n s g e s a m t : i Kohlen u n d B r i k e t t e [ t S e p t b r . 1919 b s März 1920 G e s c h ä f t s j a h r 1 920/21

April . . Mai . . . Juni . . Juli. . . August . September Oktober . November Dezember Januar . Februar . März . .

. . . 1921 . .

. . . .

,,

.

. .

,,

! ! ! 1922 .

. .

,,

G e s c h ä f t s j a h r 1921/22 insgesamt

1818211 9 935 000

Koks

Steinkohle*) t

BraunkohlenBrikette t

insgesamt

t

1 406 248 4 437 344

4 036 940 17 441 615

265 110 1 159 682

4 302 050 18 691 297

473 379 223 350 536 021 912 067 286 874 714 448

334 954 396 677 300 963 213 651 305 296 345 032 333 863 370 586 400872 461 513 371 800 473 958

10 0 7 1 2 8 3 21 824 494

4 309 165 10 152 757

984 893 927 871 973 944 930 726 578 750 641 849

1 583 1 478 1 386 1 260 1 502 1 548 1 528 1 365 1 260 1 518 1 229 1 616

255 656 682 284 897 798 586 462 707 424 369 105

17 279 225 38 757 780

39 638 28 494 29 083 26 470 26 226 42 061 60 077 78 749 79 142 87 988 28 053 24 490 550 471 1 975 263

t

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

632 893 507 150 415 765 286 754 529 123 590 859 588 663 444211 339 849 606 422 257 412 640 595

17 829 696 40 733 043

*) Kohlen u n d B r i k e t t e , f e r n e r Koks m i t 75 v H in Kohle u m g e r e c h n e t .

*) Vgl. J . M. K e y n e s , Revision des Friedensvertrages, 1922, Verlag von Dunckfir & H u m b l o t , München und Leipzig. 2 ) 94114785 t in 1921 arbeitstäglich 311584 t 95977294 t in 1918 arbeitstäglich 317280 t 8 8 2 5 5 7 8 0 , , „ 1920 „ 291755,, 1 1 4 5 5 0 1 5 3 , , „ 1913 „ 379840 t. 31*

484

Achtes Kapitel.

E r g ä n z e n d e B e t r a c h t u n g e n zur n e u z e i t l i c h e n

Brennstoffwirtschaft.

N a c h einer B e r e c h n u n g des R e i c h s k o h l e n v e r b a n d e s ergibt sich — u n t e r Z u g r u n d e l e g u n g des V e r b r a u c h s f ü r 1913 — f ü r D e u t s c h l a n d n a c h dem A u s s c h e i d e n der an Polen a b g e t r e t e n e n G r u b e n bei B e r ü c k s i c h t i g u n g v o n 22,4 Mill. t R e p a r a t i o n s l i e f e r u n g e n e i n e F e h l m e n g e v o n 38,5 Mill. t ( B r a u n k o h l e in S t e i n k o h l e u m g e r e c h n e t ) u n d , w e n n m a n d e n A u s f u h r ü b e r s c h u ß v o n 1913 m i t 34 Mill. t b e r ü c k s i c h t i g t , eine V e r s c h l e c h t e r u n g d e r K o h l e n h a n d e l s b i l a n z D e u t s c h l a n d s u m r u n d 73 Mill. t. U n t e r diesen U m s t ä n d e n ist die Z u n a h m e der E i n f u h r n u r zu v e r s t ä n d l i c h . Die E i n u n d A u s f u h r z i f f e r n f ü r S t e i n k o h l e stellen sich einschließlich Z w a n g s l i e f e r u n g e n wie f o l g t : (vgl. A

b

b

-

2

2

5

)

'

:

r,-

U

A

Einfuhr f

1920 . . 3 3 5 3 6 9 t 1921 . . 1 3 7 0 3 9 7 t

f

V,

Ausfuhr

22511730 t 26570806 t

Die d r ü c k e n d e heimische B r e n n s t o f f n o t in V e r b i n d u n g m i t d e m s t a r k gestiegenen I n l a n d s k o h l e n preis f ü h r t e zu einer v e r s t ä r k t e n E i n f u h r f r e m d e r K o h l e n . W ä h r e n d im O k t o b e r 1921 n u r e t w a 6 7 0 0 0 t , im N o v e m b e r 1921 e t w a 4 8 0 0 0 t S t e i n k o h l e n nach D e u t s c h l a n d e i n g e f ü h r t w o r d e n sind, stieg die Einf u h r im J a n u a r 1922 auf e t w a 1 8 0 0 0 0 t u n d im F e b r u a r 1922 auf rd. 320000 t. Die E i n f u h r b ö h m i s c h e r Stein- u n d B r a u n k o h l e n , die im O k t o b e r z u s a m m e n r d . 6 2 0 0 0 t b e t r u g , ist im F e b r u a r 1922 Einfuhr ófe/niwhfen-fàriferuna infolge des d u r c h den h o h e n S t a n d der tschechischen Goldwährung starkemporgrofstenteiis Reparationskohle g e t r i e b e n e n Preises merklich z u r ü c k g e g a n g e n . Sie belief sich im J a n u a r 1922 ^Ausfuhr auf rd. 180000 t u n d im F e b r u a r auf Jefksfyerdroucf! e t w a 160000 t. Die G e g e n ü b e r s t e l l u n g der E i n f u h r Einfuhr Ausfuhr z a h l e n zeigt, d a ß sich die E i n f u h r m e n g e ^ ^ / / / i/nfuhrj Ausfuhr j n 1921 g e g e n ü b e r d e m V o r j a h r e m e h r frmnfähie/i-foiT&runz _ als v e r v i e r f a c h t h a t , eine Folge der ßrgunkoh/en-^rdemrtiz d u r c h die Z w a n g s l i e f e r u n g e n und die unzureichende Förderung hervorgerufenen K o h l e n k n a p p h e i t im Inlande. Der Einfuhr Ausfuhr w e i t a u s g r ö ß t e Teil der A u s f u h r b e s t e h t aus L i e f e r u n g e n an den F e i n d b u n d óe/t>sfteft>rvuch u n d den sonstigen auf G r u n d des Liefer u n g s v e r t r a g e s zu leistenden Mengen i9!9 /KI Abb. 225 Kohlenförderung (Selbstverbrauch Ein- und Ausfuhr). f ü r D e u t s c h ö s t e r r e i c h , Polen, U n g a r n , D a n z i g u n d Memel. In E r g ä n z u n g der A b b . 225 m ö g e n noch folgende F ö r d e r u n g s z i f f e r n f ü r die fünf O b e r b e r g a m t s bezirke P r e u ß e n s a n g e f ü h r t w e r d e n 1 ) : 1921 auf 340 b e t r i e b e n e n W e r k e n g e f ö r d e r t : 1 3 1 3 6 3 7 7 6 t ; a b g e s e t z t : 131594291 t 1920 „ 302 „ „ „ 127036799 t ; „ 1 2 6 4 1 7 4 5 5 t. Die Zahl der B e a m t e n u n d Vollarbeiter b e t r u g 1921: 7 5 4 6 3 1 , d a v o n in N e b e n b e t r . 4 0 7 1 0 1920: 7 0 7 8 5 1 . Die K o h l e n f ö r d e r u n g i m S a a r b e c k e n belief sich 1921 auf 9 4 1 0 0 0 0 t gegen 9 8 2 3 7 0 0 t in 1920. Auf die einzelnen M o n a t e v e r t e i l t e sich die F ö r d e r u n g in f o l g e n d e r Weise in T o n n e n : Zahlentafel Januar 1921 1920

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

157. August

Septbr.

Oktob.

:

Novbr.

Dezbr.

8 7 7 9 2 7 671 2 7 6 ¡647 8 0 8 8 8 3 0 8 3 7 5 7 4 5 2 8 5 0 2 0 9 8 8 7 6 5 6 9 3 0 7 6 2 9 0 3 6 8 9 7 4 8 554j 7 3 4 5 8 3 9 2 8 4 2 6 7 2 7 4 6 5 7 4 3 0 6 3 8 3 7 8 7 4 7 3 4 6 6 5 7 0 9 7 6 6 7 6 3 6 1 6 8 6 0 0 4 8 7 0 2 6 0 8 811 0 1 0 8 4 7 0 0 3 j 7 0 7 9 9 8 8 7 2 8 8 9

Jahr 9 410 000 9 823 700

Bei den K o h l e n p r e i s v e r h a n d l u n g e n m i t den O r g a n e n der K o h l e n w i r t s c h a f t ist es d e m R h e i n i s c h - W e s t f ä l i s c h e n S y n d i k a t n a c h d e m oben e r w ä h n t e n B e r i c h t ü b e r a u s s c h w e r g e w o r d e n ' ) R e i c h s a n z e i g e r v . 4. M ä r z

1922.

II. P o l i t i s c h e Einflüsse auf K o h l e n f ö r d e r u n g u n d -preise.

485

u n d n i c h t i m m e r gelungen, die Preise der G e l d e n t w e r t u n g so a n z u p a s s e n , d a ß seinen Mitgliedern g e n ü g e n d e Mittel blieben, u m die P r o d u k t i o n s k r a f t i h r e r Z e c h e n z u e r h a l t e n . Der Verschleiß v o n M a s c h i n e n u n d E i n r i c h t u n g e n im K o h l e n b e r g b a u ist groß. Möglichkeiten f ü r R ü c k l a g e n z u r W e t t m a c h u n g der e n t s t a n d e n e n S c h ä d e n sowie z u r V o r n a h m e v o n N e u e i n r i c h t u n g e n e r g a b e n sich f ü r den B e r g b a u erst seit d e m März 1922, weil i h m erst v o n diesem Z e i t p u n k t e an 18 M je t g e f ö r d e r t e r K o h l e f ü r A b s c h r e i b u n g e n bewilligt w u r d e n . V o m S t a n d p u n k t des k a l k u lierenden K a u f m a n n e s k a n n die K o h l e n p r e i s p o l i t i k der R e g i e r u n g im J a h r e 1920 ( E r h ö h u n g der L ö h n e o h n e E r h ö h u n g der Kohlenpreise) vielleicht b e m ä n g e l t w e r d e n , v o m v o l k s w i r t s c h a f t l i c h e n S t a n d p u n k t aus s p r a c h indes eine Reihe v o n B e w e i s m i t t e l n f ü r die S t e l l u n g n a h m e der R e g i e r u n g . Bei der B e u r t e i l u n g dieser wichtigen F r a g e m u ß m a n sich prinzipiell d a r ü b e r klar w e r d e n , w a s d u r c h V e r b e s s e r u n g b e s t e h e n d e r Anlagen u n d was d u r c h S c h a f f u n g n e u e r A n l a g e n ermöglicht w e r d e n k a n n . N a c h einem Bericht v o n G ö t z e e r g a b sich das ü b e r r a s c h e n d e Ergebnis, d a ß die D r u c k l u f t w i r t s c h a f t (1) im B e r g b a u noch sehr v e r b e s s e r u n g s b e d ü r f t i g ist. W e n n m a n sich v e r g e g e n w ä r t i g t , d a ß bis zu 60 v H , i. M. aber 25 v H der g e s a m t e n D a m p f e r z e u g u n g einer Zeche f ü r die H e r s t e l l u n g v o n D r u c k l u f t v e r b r a u c h t w e r d e n , so k a n n m a n es v e r s t e h e n , d a ß n a c h den M i t t e i l u n g e n des T e c h n i s c h - W i r t s c h a f t l i c h e n S a c h v e r s t ä n d i g e n a u s s c h u s s e s d u r c h V e r m e i d u n g von W i d e r s t ä n d e n , B e s e i t i g u n g v o n U n d i c h t h e i t e n , bessere A u s n u t z u n g der D r u c k l u f t l e i t u n g e n usw. M i l l i a r d e n n a c h den h e u t i g e n G e l d v e r h ä l t n i s s e n e r s p a r t w e r d e n k ö n n e n . Die U n t e r s u c h u n g e n e r g a b e n f o l g e n d e L u f t v e r b r a u c h z a h l e n : B o h r h ä m m e r (53 m m D u r c h m . ) 60 bis 70, A b b a u h ä m m e r 4 0 bis 50, L u f t h a c k e n 25 bis 30 c b m / s t . Ähnlich v e r h ä l t es sich m i t d e m D a m p f n e t z auf den Zechen, das den A n f o r d e r u n g e n der Zeit e n t s p r e c h e n d d u r c h Anflicken neuer R o h r s t r ä n g e i m m e r weiter v e r ä s t e l t w u r d e , möglicherweise aus Mangel an Zeit f ü r eine weitsichtige U m g e s t a l t u n g . So k o n n t e n a c h einem B e r i c h t v o n H a a c k der R h e i n . S t a h l w e r k e , A b t . A r e n b e r g , auf der S c h a c h t a n l a g e P r o s p e r I ein n e u e r R o h r p l a n ges c h a f f e n w e r d e n , der m i t n u r 18 v H der u r s p r ü n g l i c h e n R o h r l ä n g e n u n d n u r 23 v H der u r s p r ü n g lichen R o h r l e i t u n g s o b e r f l ä c h e n a u s k o m m t . D a d u r c h v e r r i n g e r e sich der D a m p f v e r b r a u c h auf 2 / 3 des f r ü h e r e n ! Die b e t r i e b l i c h e n Verbesserungen b e s t e h e n i n : A u s b i l d u n g der Heizer, K o h l e n s ä u r e ü b e r w a c h u n g in den K e s s e l h ä u s e r n , A b d a m p f v e r w e r t u n g e n v e r s c h i e d e n e r A r t , Isolierung aller F l a n s c h e n u n d L e i t u n g e n bis zu den K o n d e n s t ö p f e n . Zu den a u s g e f ü h r t e n b a u l i c h e n V e r b e s s e r u n g e n g e h ö r t e n : Speisewasserreinigung, V a k u u m v e r b e s s e r u n g der K o n d e n s a t i o n e n d u r c h A u f s t e l l u n g eines neuen Kühlers, Kauen- (Bade- und Ankleideraum) Wasserbereitung durch Kokereiabwärme, Aufstellung neuer M a s c h i n e n m i t günstiger D a m p f a u s n u t z u n g , E r s a t z der D a m p f h e i z u n g e n d u r c h W a r m w a s s e r h e i z u n g usw. Nach Dr. Ing. H e i s e e r g a b eine R u n d f r a g e , d a ß die b e s t e h e n d e n S c h ä c h t e a u c h in der verk ü r z t e n Schichtzeit eine erheblich größere F ö r d e r u n g s k a p a z i t ä t b e s a ß e n , als t a t s ä c h l i c h g e f ö r d e r t w u r d e ; f e r n e r , d a ß eine S t e i g e r u n g der F ö r d e r u n g billiger d u r c h neue B a u l i c h k e i t e n z u r U n t e r b r i n g u n g v e r m e h r t e r B e l e g s c h a f t als d u r c h neue S c h a c h t a n l a g e n zu erreichen sei. J e d e n f a l l s h a t der S t e i n k o h l e n b e r g b a u 1920 teilweise m i t V e r l u s t e n g e a r b e i t e t , aber das w a r keine V e r a n l a s s u n g , die f ü r die K o h l e n p r o d u k t i o n so w i c h t i g e n E i n r i c h t u n g e n verschleißen zu lassen. H ä t t e m a n d a m a l s Geld zur V e r f ü g u n g gestellt, w ä r e n die A n s c h a f f u n g e n leichter gewesen als bei der s p ä t e r e n w a c h s e n d e n E n t w e r t u n g unseres Geldes. Mit der G r u p p i e r u n g i n n e r h a l b der S c h w e r i n d u s t r i e w u r d e n F o r d e r u n g e n n a c h einem erweit e r t e n u n d a n p a s s u n g s f ä h i g e n S e l b s t v e r b r a u c h s r e c h t l a u t . Die p r i v a t w i r t s c h a f t l i c h e u n d volksw i r t s c h a f t l i c h e B e r e c h t i g u n g dieser W ü n s c h e w u r d e d u r c h die S e l b s t v e r b r a u c h s b e s t i m m u n g e n des n e u e n S y n d i k a t s v e r t r a g e s a n e r k a n n t . E i n e weitere g r u n d s ä t z l i c h b e d e u t u n g s v o l l e Ä n d e r u n g lag in den B e s t i m m u n g e n , die eine B e t e i l i g u n g s e r h ö h u n g f ü r b e s o n d e r s h o h e L e i s t u n g e n im J a h r e 1921 g e w ä h r e n u n d f ü r die V e r m e h r u n g d e r F ö r d e r u n g d u r c h n e u e S c h a c h t a n l a g e n in A u s s i c h t stellten. Wenn folgende: 1. 2. 3.

m a n sich v e r g e g e n w ä r t i g t , welche F a k t o r e n die K o h l e n p r e i s e beeinflussen, so sind es

Die A r b e i t s l ö h n e , die f ü r den B e r g b a u n ö t i g e n Eisen- u n d S t a h l e r z e u g n i s s e sowie Holz, die W e r k e r h a l t u n g s b e t r ä g e , d. h. die f ü r den E r s a t z s c h a d h a f t g e w o r d e n e r erforderlichen Rücklagen, 4. die K o h l e n s t e u e r , 5. die T r a n s p o r t f r a g e .

Maschinen

Achtes Kapitel.

486

Ergänzende Betrachtungen zur neuzeitlichen Brennstoff Wirtschaft.

Zu 1. Die L ö h n e h a b e n d e n U m s c h l a g n i c h t h e r b e i g e f ü h r t , s o n d e r n u m g e k e h r t : die L o h n s t e i g e r u n g ist erst d u r c h die t r a u r i g e w i r t s c h a f t l i c h e L a g e b e d i n g t w o r d e n . W i l l m a n d e n Bergl e u t e n i h r m e n s c h e n u n w ü r d i g e s D a s e i n n i c h t n o c h w e i t e r v e r l e i d e n , so m u ß m a n i h n e n in e r s t e r Linie e i n e n a u s r e i c h e n d e n V e r d i e n s t e i n r ä u m e n . E i n j e d e r h a t ein A n r e c h t auf a u s k ö m m l i c h e E i n n a h m e . S o l a n g e er sich n i c h t e r n ä h r e n u n d k l e i d e n k a n n , w i r d m a n i h m seine U n z u f r i e d e n h e i t m i t d e n b e s t e h e n d e n V e r h ä l t n i s s e n n i c h t v e r a r g e n k ö n n e n . G e s t a t t e n es die V e r h ä l t n i s s e n i c h t , d e n B e r g a r b e i t e r n , die d e n K ö n i g s z a p f e n u n s e r e r W i r t s c h a f t s m a s c h i n e b i l d e n , eine L o h n e r h ö h u n g z u z u billigen, so m ü s s e n wir w o h l o d e r ü b e l d a r z u s c h r e i t e n , die g a n z w i l l k ü r l i c h e n L e b e n s m i t t e l p r e i s e zu ü b e r w a c h e n , die wie W u c h e r k r a u t die g e s u n d e n B e s t r e b u n g e n e r s t i c k e n . Die L ö h n e in d e r E i s e n i n d u s t r i e , d e r c h e m i s c h e n I n d u s t r i e u n d v o r a l l e m d e s B a u g e w e r b e s ü b e r t r e f f e n bei w e i t e m d e n D u r c h s c h n i t t s l o h n des B e r g a r b e i t e r s . M a n k o n n t e es d e s h a l b d e r B e r g a r b e i t e r s c h a f t n i c h t v e r d e n k e n , d a ß sie g e l e g e n t l i c h d e r R e v i e r k o n f e r e n z d e r v i e r B e r g a r b e i t e r v e r b ä n d e a m 11. J u n i 1922 das neue Lohn- u n d Ü b e r s c h i c h t e n a b k o m m e n der V e r b a n d s v o r s t ä n d e mit V o r w ü r f e n gegen U n t e r nehmertum und Regierung ablehnte. Zu d e n A u s g a b e n 2 m ö g e a n g e f ü h r t w e r d e n , d a ß S t a b e i s e n im J a n u a r 1922 8600 M, E n d e A u g u s t 4 1 0 0 0 M k o s t e t e , f ü r G r u b e n s c h i e n e n z a h l t e m a n 8 6 0 0 b z w . 3 7 0 0 0 M. Die H o l z k o s t e n b e t r u g e n 21 b z w . 2 7 5 M j e g e f ö r d e r t e t K o h l e . D a s e r g a b f ü r S e p t e m b e r 1922 s c h o n eine S t e i g e r u n g d e r S e l b s t k o s t e n u m ca. 6 5 0 v H 1 ) . Zu 3. D e r seit M ä r z 1922 b e s t e h e n d e A b s c h r e i b u n g s s a t z v o n 1 8 M j e t g e f ö r d e r t e r K o h l e erwies sich m i t R ü c k s i c h t auf die w ä h r e n d d e r z u r ü c k l i e g e n d e n Z e i t v e r s ä u m t e n A u s b e s s e r u n g s - u n d I n s t a n d h a l t u n g s a r b e i t e n als zu g e r i n g . O b i n d e s die F r a g e des hier e i n z u s c h r e i t e n d e n W e g e s , die V e r t e u e r u n g des E r z e u g n i s s e s , d i e r i c h t i g e ist, h a t s c h o n G e o r g M ü n c h 2 ) m i t R e c h t b e z w e i f e l t . D a s E r f o r d e r n i s , die

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