Kraftgas

Kraftgas bezeichnet im Gegensatze zu Leuchtgas ein für den Betrieb von Gasmaschinen bestimmtes Gas ohne Leuchtkraft. Es wird entweder besonders für diesen Zweck hergestellt oder entfällt als Nebenerzeugnis des Betriebes von Oefen, die andern Zwecken dienen.

Es enthält gewöhnlich nur geringe Mengen von Kohlenwasserstoffen, meist ist es in der Hauptsache ein Gemisch von Kohlenoxyd, Wasserstoff und Stickstoff. Sein Heizwert ist fast immer viel geringer als der des Leuchtgases. Da aber mit jenem auch die zur Verbrennung erforderliche Luftmenge abnimmt, so erfordert es doch nur wenig größere Maschinen; auf die Raumeinheit der Gasmaschinenfüllung entfällt selbst dann nicht viel weniger Heizwert, wenn das Kraftgas beträchtliche Mengen von Stickstoff enthält. Rechnet man für 1 cbm Leuchtgas von 4500 Kal./cbm Heizwert 8 cbm Luft und für 1 cbm Gichtgas von 900 Kal./cbm Heizwert 0,8 cbm Luft, so entfallen auf 1 cbm der Füllung einmal wie das andremal 500 Kalorien. Man kommt heute mit sehr armen Gasen aus; die Gichtgase, die der Verhüttung des Mansfelder Kupferschiefers entflammen, haben nur 750 Kal./cbm. Die Grenze wird durch die Möglichkeit sicherer Zündung und hinreichend schneller Verbrennung gezogen; durch die starke Verdichtung des Gemisches bis zu 12 kg/qcm, die man heute allgemein der Zündung in der Maschine vorangehen läßt, und die Verwendung starker elektrischer Funken ist sie sehr tief gelegt.

Es lag sehr nahe, das für Ofenbetrieb längst bekannte Heizgas zu verwenden, das man gewöhnlich Siemensgas nennt und das aus minderwertiger Kohle in Schachtöfen durch unvollkommene Verbrennung erzeugt wird, also hauptsächlich aus Kohlenoxyd und Stickstoff besteht. Anfänglich sprach wohl seine Armut an brennbaren Stoffen dagegen; heute kommt dieser Grund kaum noch in Betracht. Da diese Gaserzeuger sehr heiß gehen, so hat das abziehende Gas eine sehr hohe Temperatur. Es muß der Maschine, schon um das Volumen herabzudrücken, aber kalt zugeführt, also gekühlt werden; es haben deshalb diese Gaserzeuger einen sehr kleinen Wirkungsgrad. Da 1 kg Kohlenstoff bei seiner Verbrennung zu Kohlenoxyd ~ 2400 Kalorien, bei Verbrennung zu Kohlensäure aber ~ 8000 Kalorien entwickelt, so ist also der höchstmögliche, praktisch aber unerreichbare Wirkungsgrad η = (8000 – 2400) : 8000 = 0,7.

Besser als das Siemensgas scheint sich das sogenannte Wassergas für Gasmaschinenbetrieb zu eignen. Es entsteht, indem man Wasserdampf durch glühende Kohlen leitet, und ist demnach[647] in der Hauptsache ein Gemenge von Kohlenoxyd und Wasserstoff. Da 12 kg Kohlenstoff 16 kg Sauerstoff, also 18 kg Wasser gebrauchen, um vollkommen zu verbrennen, auf 1 kg Kohlenstoff also 1,5 kg Wasser entfallen, ersterer bei der Verbrennung zu Kohlenoxyd zwar 2400 Kalorien freigibt, die Zersetzung des Wassers aber 1,5 · 3200 = 4800 Kalorien erfordert, so gibt ein Wassergasofen keine Wärme ab, sondern er verbraucht solche. Es liegt also nicht der Mangel des Siemensgasofens vor, sondern der entgegengesetzte, denn der Ofen kann nicht dauernd in Betrieb gehalten, sondern er muß, nachdem er sich abgekühlt hat, durch Luft wieder warm geblasen werden Es sind also für Dauerbetrieb immer zwei Oefen erforderlich, die abwechselnd arbeiten; das nach wenigen Minuten erforderliche Umsteuern macht den Betrieb unbequem. Da die Reaktion gemäß der Formel C + H₂O = CO + H₂ vor sich geht, so besteht das reine Wassergas zu gleichen Volumteilen aus CO und H; es ist also ziemlich reich. Geht man von Berthelots Angabe aus, 1 cbm Wasserstoff wiege bei 760 mm Quecksilber = 10333 kg/qm Druck und 0° Temperatur 0,09004 kg oder 0,08715 kg bei 10000 kg/qm, so ist das Molekularvolumen, bezogen auf 32 kg Sauerstoff, wenn Wasserstoff das Atomgewicht 1,008 hat, gleich 23,13 cbm. Da die Bildungswärme des Wassers nach Berthelot 58100 Kalorien, die des Kohlenoxyds nach Thomson 29000 Kalorien und die der Kohlensäure nach demselben 96960 Kalorien ist, so ergibt sich damit der Heizwert des reinen Wassergases als (58100 + 96960 – 29000) : (2 · 23,13) = 2725 Kal./cbm. Nun ist aber das Wassergas auch wegen seines Reichtums an Wasserstoff nicht ohne weiteres zum Betriebe von Gasmaschinen geeignet Solange man niedrige Verdichtungsgrade in diesen anwendete, war es unbedenklich; bei hohem Verdichtungsgrade aber gibt es Anlaß zu Vorzündungen; es ist zu heftigen Verpuffungen geneigt.

Bei den älteren Wassergasverfahren von Strong und Lowe entsteht durch das Warmblasen Siemensgas, bei den neueren nach Dellwick-Fleischer ein Gemenge von Kohlensäure und Stickstoff als Nebenerzeugnis. Würde man nach dem ersteren arbeiten, so könnte man das nebenher fallende Siemensgas mit dem Wassergas mischen und so ein ärmeres, sehr brauchbares Gas erhalten. Will man aber ein solches anwenden, so ist es bequemer, Luft und Dampf nicht abwechselnd, sondern gleichzeitig in den Vergaser zu bringen, also Wassergas und Siemensgas gleichzeitig zu erzeugen. Der Ofen kann dann, weil die zur Wassergasbildung erforderliche Wärmemenge durch die Siemensgasbildung geliefert wird, dauernd arbeiten; die ganze Einrichtung wird äußerst einfach. Die beiden nebeneinander her laufenden Reaktionen entsprechen dann den Formeln C + O = CO und C + H₂O = CO + H₂. Da aber nicht Sauerstoff, sondern Luft eingeblasen wird, so enthält das Gas neben 23,13 cbm Wasserstoff und 46,26 cbm Kohlenoxyd noch (0,787 : 0,213) · 0,5 · 23,13 = 42,73 cbm Stickstoff; 2 kg Kohlenstoff liefern also 3 · 23,13 + 42,73 = 112,12 cbm Gas, das aus 21% Wasserstoff, 41% Kohlenoxyd und 38% Stickstoff besteht. Sein Heizwert ist also [58100 + 2 (96960 – 29000)] : 112,12 = 1700 Kal./cbm. Die Schaffung der zur Erzeugung solchen Mischgases geeigneten Apparate verdankt man dem Engländer Dowson, der solche Einrichtungen zuerst in der Mitte der achtziger Jahre einführte. Er verwendete zuerst Anthracit als Brennstoff, weil diese sehr magere Kohle ein Gas liefert, das nur wenig gereinigt zu werden braucht und deshalb eine selbst für sehr geringen Arbeitsbedarf zweckmäßige Anordnung zuläßt. Später wurde auch Koks als Brennstoff eingeführt; eine solche Einrichtung ist skizzenhaft in Fig. 1 wiedergegeben. In einem kleinen Dampfkessel A wird überhitzter Dampf erzeugt, der durch ein Strahlgebläse a, in dem er Luft ansaugt, mit dieser unter den Rost des Ofens B tritt. Der Ofen ist luftdicht abgeschlossen, enthält eine hohe Brennstoffschicht und wird durch den Fülltrichter b beschickt. Der Brennstoff wird zunächst in diesen gefüllt, dann schließt man den Deckel c und läßt ersteren durch das Ventil d in den Schacht herabfallen. Das bei der Inbetriebsetzung zuerst entweichende Gas ist noch naß und arm; es entweicht durch den Hahn e in den Schornstein f Erkennt man, es entzündend, an der Flamme, daß es reich genug geworden ist, so läßt man es durch das Rohr g in den Wäscher C treten. Von hier gelangt es, durch den mit Koks gefüllten Regenapparat D und einige Sägespänereiniger E hinlänglich gereinigt, in einen Gasbehälter.

Die Einrichtung ist einfach und bequem zu betreiben, Der[648] Ofen ist, um gleichmäßiges Gas zu erhalten, viertelstündlich mit kleinen Brennstoffmengen zu beschicken; er braucht täglich nur einmal abgeschlackt zu werden. Die Sägespänereiniger, bei Verwendung von Anthracit als Brennstoff nicht einmal unbedingt nötig, halten etwa eine Woche vor, der Koks aus dem Regenapparate dient später zur Kesselheizung. Die Gaserzeugung ist derartig regelmäßig, daß der Gasbehälter nur für 3–4 Minuten auszureichen braucht. Die Erzeugung wird dem Verbrauche angepaßt, indem der steigende und fallende Gasbehälter mittels eines Kettenzuges den Strahlapparat beeinflußt. Man hat selbstverständlich versucht, diese Einrichtung zu vervollkommnen. Insbesondere hat man den Wirkungsgrad gehoben, indem man die Wärme des abziehenden Gases, die im Koksreiniger nutzlos vernichtet wird, zur Vorwärmung der Luft oder zur Dampfüberhitzung verwertete, und man ist mit diesen Einrichtungen bis auf einen Wirkungsgrad von 75% gekommen, d.h. man findet im Heizwerte des Gases 75% von dem des Brennstoffes wieder.

Die wesentlichste Aenderung rührt aber von Bénier her, der Mitte der neunziger Jahre Anlagen schuf, die man im Gegensatze zu den Dowsonschen Druckgasanlagen Sauggasanlagen nennt. In diesen wird die Luft nicht durch einen Dampfstrahl in den Erzeuger gedrückt, sondern Luft und Dampf werden von der Maschine durch denselben gesaugt. Die Einrichtung bedarf jetzt keines besonderen Dampfkessels, sondern dieser wird durch einen ohne Ueberdruck arbeitenden Verdampfer ersetzt, auch kommt der Gasbehälter in Fortfall; die Maschine erzeugt bei jedem Hube so viel Gas, wie sie gebraucht. Als Beispiel diene zunächst Fig. 2. Auf dem Aschenfall a des Gaserzeugers bauen sich übereinander der ausgemauerte Schacht b, der Verdampfer c und der Kohlenbehälter d auf. Letzterer ist durch einen großen Hahn vom Fülltrichter abgeschlossen. Die Luft wird bei e angesaugt, streicht über die Wasseroberfläche des Verdampfers, dessen Inhalt etwa 80–90° warm ist, schwängert sich hier mit Wasserdunst und wird durch das Rohr f unter den Rost geleitet. Der Verdampfer ist mit einem Ueberlauf versehen, durch den der Spiegel immer in gleicher Höhe gehalten wird; die Wasserzufuhr ist so eingeteilt, daß der Ueberlauf stets tröpfelt. Auch dieses Tropfwasser gelangt unter den Rost und bedeckt den Boden des Aschenfalls in einer wiederum durch einen Ueberlauf bestimmten Höhe. Es dient zum Ablöschen der Asche, aber es verdunstet auch teilweise durch die strahlende Wärme des Rostes und trägt zur Gasbildung bei. Das Gasrohr g führt durch den Wasserverschluß h zum Rieseler i, der mit Koks gefüllt ist, der durch eine Brause berieselt wird; das Gas steigt durch die Kokssäule und wird so gewaschen. Das gereinigte Gas geht durch den Topf k, in dem sich aus dem Rieseler mitgenommenes Wasser niederschlagen kann, zur Maschine. Gewöhnlich ist dieser noch ein Stoßreiniger vorgeschaltet, in dem das Gas nochmals Gelegenheit hat, Wasser und Teer abzusetzen; es ist ein Karten, in den gelochte Bleche oder Drahtbürsten eingeschlossen sind. Das Niederschlagswasser läuft in der steigend verlegten Gasleitung zum Topfe zurück. Beim Anblasen wird der Hahn l geöffnet und das Rohr f geschlossen, der von Hand angetriebene Bläser treibt die Luft durch den Schacht in das Rohr n, das ins Freie führt. Zeigt eine Probestämme an, daß das Gas gut ist, so schließt man l und öffnet den Hahn o; dann bläst man durch den Rieseler nach der Maschine zu in eine zweite ins Freie führende Abgasleitung. Erst wenn auch hier eine Probestämme gutes Gas meldet, setzt man den Bläser still, öffnet den Hahn in f und dreht die Maschine an. Während des Anblasens, das, wenn der Erzeuger während der Betriebspause nicht kalt wurde, eine gute Viertelstunde, bei der Inbetriebsetzung mit frisch entfachtem Feuer aber länger dauert, läuft das zugeführte Wasser durch den Ueberlauf des Verdampfers in den Aschenfall. Um die Anlage stillzusetzen, öffnet man den Hahn l in der Schornsteinleitung und schließt den Hahn o. Dadurch bringt man das Wasser am Boden des Rieselers zum Steigen, so daß der Wasserverschluß h sich füllt und das Rieselwasser durch das über o liegende Rohr nach p abläuft. Es ist damit also die Verbindung zwischen Erzeuger und Rieseler gesperrt. Ferner wird der Durchgangshahn des Rohres f geschlossen und der daran befindliche Lufthahn geöffnet; dann brennt der Erzeuger als gewöhnlicher Stubenofen während der Betriebspause. Bei zu schwachem Zuge kann man selbstverständlich mit den Türen am Aschenfälle nachhelfen. Oeffnet man diese während des Betriebes, um den Rost zu reinigen, so wird dadurch die Gaserzeugung zwar gestört, aber für die kurze Zeitdauer schadet das nicht viel. Ein weiteres Beispiel zeigt Fig. 3. Hier ist nach Taylors Vorgange der Verdampfer vom Vergaser getrennt, um die Wärme der abziehenden Gase besser[649] auszunutzen. Er ist als Röhrenkessel ausgebildet, das vom Vergaser zum Rieseler durch die Röhren gehende Gas verdampft also das für ersteren bestimmte Wasser. Auch hier bauen sich auf dem Aschenfall a der Schacht b und der Brennstoffbehälter c auf, doch hat der letztere keinen besonderen Fülltrichter, sondern nur einen nicht vollkommen dicht schließenden Deckel. Der Verdampfer d ist mit einem Speisetrichter e versehen, dieser mit einem Ueberlauf, so daß der Wasserspiegel in dem Verdampfer stets gleich hoch steht, Ueberdruck aber nicht entstehen kann. Der gebildete Dampf tritt selbstverständlich unter den Rost, das Gas geht durch das Rohr f zum Rieseler; dieser ist nicht mit Koks gefüllt, sondern mit Holzlatten ausgesetzt. Hahn g und Schornsteinrohr h dienen zur Inbetriebsetzung. Ein besonderer Abschluß zwischen Rieseler und Erzeuger ist nicht vorgesehen; es wird für genügend gehalten, das Rohr f bis in das auf dem Boden des Rieselers befindliche Wasser tauchen zu lassen, dessen Spiegel selbstverständlich, und zwar durch den mit Wasserverschluß versehenen Ueberlauf k, unverändert erhalten wird.

Neuerdings hat man, um rascheres Anlassen zu ermöglichen und um das Verhältnis zwischen Luft- und Dampfmenge besser regeln zu können, Verdampfer ohne Wasserraum angeordnet, wie Fig. 4 und 5 zeigen. Die Luft tritt bei a in den hohlen Deckel des Erzeugers, der zu ihrer Vorwärmung dient, und von hier in den ringförmigen, vom abziehenden Gase geheizten Verdampfer b, in den bei c Wasser gespritzt wird. Das gebildete Dampfluftgemisch gelangt durch das Rohr d unter den Rost; dieses Rohr kann durch das Ventil e vom Aschenfall abgesperrt werden. Das gebildete Gas umspült den Verdampfer und geht durch das Doppelventil f entweder zum Schornstein oder zum Koksrieseler. Bei größeren Ausführungen tritt an die Stelle des unteren Ventilkegels ein Wasserverschluß im Rieseler. Um nun die eingespritzte Wassermenge der Saugwirkung der Maschine anpassen zu können, ist der in größerem Maßstabe in Fig. 5 abgebildete Speiseregler g angebracht. Dieser besteht aus einem Ueberlauftopf, in den das Wasser bei h eintritt und aus dem man es nach Bedarf durch das Ventil i in die zum Verdampfer führende, bei c mündende Leitung treten läßt. Der Ventilkegel hängt an der biegsamen Platte k, die den Boden des Gefäßes l bildet und deren Hub durch die Schraube m begrenzt wird. Dieses Gefäß ist mit der Saugleitung der Maschine verbunden; je stärker sie arbeitet, desto mehr Wasser tritt in den Erzeuger.

Man hat diese Sauggasanlagen in mancher Richtung zu verbessern gesucht. In bezug auf die Ausnutzung der Wärme heizt man die Luft vor durch das zu den Reinigungsapparaten fließende Gas, durch die strahlende Wärme des Vergasers oder gar durch die Abgase der Maschine, auch wärmt man das Speisewasser des Verdampfers vor, hat als solches sogar das Kühlwasser der Maschine benutzt. Anderseits hat man zur Erhöhung der Gleichmäßigkeit der Gaserzeugung Druckregler vor die Maschine geschaltet; oder man verbesserte das Gas durch Einfügung von Sägemehl- oder Stoßreinigern. Endlich hat man die Vorzüge des Ueberdruckes, verminderte Saugspannung der Maschine, Ausgleich durch den vor der Maschine befindlichen Behälter, mit denen des Unterdruckes verbunden, indem man zwischen der Gaserzeugungsanlage und der Maschine ein Gebläse einschaltete, das also die Luft durch die erstere saugt und das Gas der letzteren zudrückt. Alle diese Anlagen sind auf Anthracit und Koks beschränkt; sie gebrauchen je nach Größe und Belastung von ersterem 0,4–0,5 kg pro 1 PS., von letzterem etwas mehr.

Die Schwierigkeiten, die sich der Verwendung andrer Brennstoffe entgegenstellen, sind die Sicherung des Vergasers gegen Verstopfungen und die Bildung von Teer bei Entstehung schwerer Kohlenwasserstoffe; dieser ist der Maschine sehr gefährlich und schwer abzuscheiden.

Bituminöse Steinkohlen hat mit Erfolg zuerst Mond in England verarbeitet. Er führt, um Verstopfungen zu vermeiden, Wasserdampf in großem Ueberschuß in den Vergaser und verbrennt die entstehenden schweren Kohlenwasserstoffe in demselben. Aber die Einrichtung ist wegen Wiedergewinnung der großen Wärmemengen, die ohne diese mit der großen Dampfmenge in Verlust gehen würden, sehr umfangreich und nur in größtem Maßstabe vorteilhaft, auch ist das Gas sehr wasserstoffreich.

Ebenfalls nur für Großbetrieb, insbesondere für Hüttenwerke u.s.w. geeignet ist der Ringgenerator von Jahns, Fig. 6 und 7. Hier werden mehrere (z.B. vier) Oefen a a zu einer Gruppe vereinigt; sie werden nacheinander in Betrieb genommen. Zwischen den Oefen liegt ein Mittelkanal b; durch verschließbare Oeffnungen c sind die Oefen oben und durch immer offene Kanäle d unten mit ihm verbunden. Jeder Ofen ist außerdem oben bei e absperrbar an die gemeinsame Gasleitung f geschlossen. Im jüngsten Ofen, der oben an den Mittelkanal[650] geschlossen ist, wird nun der frische Brennstoff entgast, d.h. von den schweren teerbildenden Kohlenwasserstoffen befreit, gewissermaßen verkokt. Das erzeugte Gas ist nicht brauchbar; es wird durch das im Mittelkanal liegende Dampfstrahlgebläse g abgesaugt und durch die unteren Kanäle in die beiden nächstälteren Oefen gedrückt. Der in diesen befindliche Brennstoff ist schon gut durchgebrannt, das hier entwickelte Gas brauchbar, deshalb sind diese Oefen an die Gasleitung geschlossen. Das unbrauchbare Gas des ersten Ofens verbrennt in, ihnen, die Verbrennungsprodukte, Kohlensäure und Wasserdampf, werden zersetzt und tragen zur Gaslieferung bei. Der vierte, älteste Ofen ist schon zu weit herabgebrannt, um noch hinlänglich reiches Gas zu liefern; um ihn aber gänzlich zu erschöpfen, schließt man ihn zunächst auch oben an den Mittelkanal und schiebt sein Erzeugnis auch unten in die beiden gasliefernden Oefen, die ja so wie so Luftzufuhr haben müssen. Ist er ausgebrannt, so wird er abgestellt, von Schlacken entleert und neu gefüllt. Er tritt nun als jüngster wieder in die Reihe, in der jeder Ofen um eine Nummer vorrückt. Diese auch nur für Großbetrieb geeignete Anordnung hat sich gut bewährt; man kann mit ihr ganz arme Kohlen, ja selbst Klaubberge bewältigen.

Die sonstigen Sauggaserzeuger zur Vergasung bituminöser Kohlen beruhen sämtlich auf dem Gedanken, die Kohle zunächst in Koks zu verwandeln und dann diesen zu vergasen, die bei ersterem Vorgange entfliehenden Destillationsgase aber permanent zu machen, was am besten geschieht, wenn man sie durch eine glühende Kohlenschicht leitet. Man unterscheidet Vergaser mit einfacher und, mit doppelter glühender Schicht. Die letzteren nennt man Doppelvergaser. In beiden Fällen macht man die Brennstoffsäule im Schacht sehr hoch und saugt das gebildete Gas in etwa halber Höhe ab. Brennt der Vergaser nur unten, so werden die oben entstehenden Destillationsgase unter oder über den Rost geschafft, durchstreichen die glühende Schicht und werden so verbrannt. Ein Verlust ist damit kaum verbunden, weil ja dabei zwar die Kohlenwasserstoffe zu Kohlensäure und Wasser verbrennen, diese aber beim Durchstreichen der Brennstoffsäule wieder in Kohlenoxyd und Wasserstoff umgewandelt werden

Dem in Fig. 8 und 9 abgebildeten Vergaser wird die Luft bei a, der Dampf bei b zugeführt; das entwickelte Gas wird in halber Höhe bei c abgesaugt, es umspült den oberen Teil des Ofens, um ihn warm zu halten, und geht bei d zur Reinigung. Im oberen Teile des Schachtes wird der Brennstoff, ähnlich wie in einer Leuchtgasretorte, entgast, die entwickelten Destillationsprodukte werden durch die Dampfstrahlgebläse b bei c abgesaugt und durch die Rohrleitungen f in den unteren Teil des Schachtes gefördert, wo sie verbrennen, wie oben erörtert wurde. Bemerkenswert ist, daß dieser Ofen keinen Rost hat und daß die Asche allmählich in ein Wasservorratloch fällt, aus dem sie bequem ohne Betriebsstörung[651] entfernt werden kann. Die Doppelvergaser brennen dagegen oben und unten, sind häufig oben offen, so daß die Luft ohne weiteres zutreten kann. Dampf wird meist nur unten zugeführt. Sie arbeiten also oben, abgesehen von den schweren Kohlenwasserstoffen, auf Siemensgas und unten auf Dowsongas; beide mischen sich im Abzüge. Als Beispiel diene Fig. 10. Die Kohle wird in dem eingehängten Rumpf a destilliert, unter dem die oben glühende obere Brennstoffsäule b liegt. Luft tritt in den den Rumpf durchdringenden Raum c und den ihn umgebenden Raum d; die Destillationsgase gelangen durch die kleinen Oeffnungen des Rumpfes aus a nach c und d und verbrennen hier über der glühenden Schicht. Die Verbrennungserzeugnisse werden beim Durchdringen der oberen Brennstoffsäule b zerlegt und bei e abgesaugt. Die in a gebildeten Koks glühen oben in b, erlöschen beim Niedersinken und bilden die untere Brennstoffsäule f, welche über dem Rost, an dessen Stelle hier die drehbare Stützplatte g tritt, brennt. Das Dampfluftgemisch tritt bei h ein, durchdringt die untere Brennstoffsäule, verwandelt sich dabei in Heizgas und wird gleichfalls bei e abgesaugt.

[652] Befriedigende Ergebnisse mit Steinkohlen wurden erst in neuester Zeit erzielt; früher gelang es, Braunkohle und Torf, deren Teer nicht so schädlich für die Maschine ist, zu bewältigen. Die erstere verwendet man gewöhnlich in Ziegelform.

Der für Braunkohlenziegel bestimmte Gaserzeuger, Fig. 11–13, hat einen Schacht von quadratischem Querschnitt. Die Kohle sinkt aus dem Fülltrichter a in den Entgasungsraum b, kommt in der Schicht c ins Glühen, durchsinkt weiter den über der Gasentnahme liegenden Schachtteil d und gelangt endlich in den Vergasungsraum e über dem Roste. Die Luft wird durch Oeffnungen in den Türen f zugeführt, während die Türen g zum Schüren dienen; der Dampf tritt durch die Oeffnungen h unter den Rost. Zur oberen glühenden Schicht gelangt die Luft auf dem Wege i i; bei manchen Kohlensorten empfiehlt es sich, hier auch noch etwas Dampf zuzuführen. Die Gasentnahme erfolgt bei k.

Der Schacht des Doppelvergasers für Torf, Fig. 14 bis 16, besteht aus zwei Teilen; der weitere, obere, ist mit zwei Etagenrosten a a versehen; der engere, untere, mit dem gewöhnlichen Planrost b. Ist der Ofen im Betriebe, so brennt also der Torf auf dem Etagenrost am Rande der Brennstoffsäule; der in der Mitte des Schachtes befindliche brennt aber nicht, sondern sinkt allmählich nieder und wird nur verkohlt; die entstehenden Schwelgase werden durch das rostartige Rohr c in der Mitte abgefangen und durch das Rohr d unter den Planrost geleitet, steigen dann durch die auf diesem brennende Schicht und die darüberliegende Koksschicht auf und werden bei e abgeführt. Ein Gebläse, das die Schwelgase nach unten führt, ist nicht vorhanden, vielmehr wird durch Drosselung der unter den Planrost tretenden Luft ein Unterdruck erzeugt, der sie herabzieht. Daß sie nicht durch die Torfsäule, sondern durch das Rohr d gehen, wird durch die Abmessungen des Schachtes bewirkt. Dieser ist bei f wesentlich verengt und wird nach unten allmählich wieder weiter; durch die Verengung wird ein so starker Widerstand erzeugt, daß die Schwelgase den bequemeren Weg durch das Rohr d vorziehen. Die geringen Mengen von Schwelgas, die etwa nichtsdestoweniger mit dem herabsinkenden Torfkoks nach unten gelangen, spielen keine Rolle.

Der Wirkungsgrad dieser Vergaser beträgt bis 75%, während man mit Braunkohlenziegeln, Anthracit und Koks über 80% erreicht, d.h. also der Heizwert des Gases ist der betreffende Teil vom Heizwerte des zu seiner Herstellung verwendeten Brennstoffes; 1 kg von diesem liefert 4–5 kg Gas, das allerdings ziemlich arm ist, es hat 1000–1200 Kal./cbm Heizwert.

Neben diesem besonders hergestellten Kraftgas spielen industrielle Abgase eine hervorragende Rolle. Es handelt sich hier um die Gichtgase der Eisenhochöfen und die bei der Verhüttung des Kupferschiefers fallenden, um die Gase der Koksöfen und die Schwelgase, welche bei der Herstellung des Paraffins aus Braunkohle entstehen. Von diesen Abgasen sind nur die der Koksöfen reich, sie kommen mit 3000–5000 Kal./cbm dem Leuchtgas nahe oder gleich; ihnen folgt Schwelgas mit etwa 2500 Kal./cbm. Die Gichtgase sind durchweg arm, sie haben nur 850–950 Kal./cbm, die der Kupferöfen gehen bis auf 700 Kal./cbm herunter.

Am wichtigsten ist das Gichtgas der Hochöfen. Da bei der Herstellung von 1 t Roheisen 4000–4500 cbm Gichtgas entstehen, von denen nur die Hälfte zur Erhitzung der Gebläseluft gebraucht wird, so bleiben wenigstens 2000 cbm übrig, die bisher meist unter Dampfkesseln verbrannt wurden, jetzt aber weit vorteilhafter zum Betriebe von Gasmaschinen Verwendung finden. Rechnet man für 1 PS.-Stunde 3 cbm Gichtgas, so hat also ein Eisenwerk, das 600 t Eisen in 24 Stunden erzeugt, Brennstoff für etwa 17000 PS. übrig. Da dies viel mehr ist, als das Werk selbst gebraucht, so kann es erhebliche Arbeitsmengen abgeben.

Das Gichtgas ist für den Betrieb von Gasmaschinen sehr bequem zu verwenden; seit man in diesen das Gemisch vor der Entzündung bis zu 12 kg/qcm verdichtet und gute elektrische Zündvorrichtungen besitzt, macht es, gut gereinigt, gar keine Schwierigkeiten.[653] Auf die Reinigung ist allerdings großer Wert zu legen, weil es große Staubmengen mit sich führt, die, in der Maschine sich ablagernd, große Unzuträglichkeiten zur Folge haben. Es genügt aber mein, den Staubgehalt bis unter 0,1 g/cbm herabzubringen, d.h. bis auf den Staubgehalt der Luft in den Hüttenwerken. Das zu erzielen ist aber gar nicht schwierig, man kommt sogar bis auf 0,025 g/cbm. Die Reinigung geht teils trocken, teils naß vor sich. Man veranlaßt das Gas zuerst durch Querschnitts- und Richtungsänderung, den Staub abzuscheiden, man wäscht es dann in großen, mit Wasserstreudüsen ausgestatteten Zylindern, in Waschtrommeln, und leitet es gelegentlich auch noch durch Sägespänereiniger. Auch wendet man zur feineren Reinigung Zentrifugalventilatoren mit Wassereinspritzung, mit Vorliebe aber die Zentrifugalwäscher von Theisen, Fig. 17, an. Diese bestehen aus einem etwas konischen Gehäuse, dessen innere Wandung mit einem Drahtnetze bekleidet und damit rauh gemacht ist. In diesem Gehäuse läuft eine zylindrische Trommel, die am einen Ende mit geraden Flügeln a, der Länge nach mit schrägen Flügeln b besetzt und am andern Ende als Bläser c ausgebildet ist. Das Gas tritt nun bei d ein und wird durch die Flügel a in kreisende, von den Flügeln b aber in schraubenförmige Bewegung gesetzt und vom Bläser c fortgedrückt. Der Drehrichtung entgegen tritt durch tangential gerichtete Mündungen e e Wasser ein, welches durch das Drahtnetz mit herumgerissen, wegen der Schräge der Trommel auf gleichfalls schraubenförmigem Wege dem Gase entgegen und bei f abfließt. Durch die innige Berührung von Wasser und Gas wird das letztere gereinigt, wobei insbesondere die Kondensation des darin befindlichen Wasserdampfes eine Rolle spielt.

Schwieriger ist die Reinigung der Koksofengase, weil diese viel Teer absetzen. Jedoch pflegt dieser bei großen Koksofenanlagen durch besondere Einrichtungen, welche die Gewinnung der Nebenprodukte bezwecken, abgeschieden zu werden, so daß es sich für die Maschine eigentlich nur um Gas handelt, das der Hauptsache nach bereits gereinigt ist und höchstens einer Nachreinigung bedarf. Wegen des größeren Reichtums der Koksofengase an Wasserstoff ist der Betrieb nicht so bequem wie mit Hochofengas. Aber dennoch sind in neuester Zeit auf den Kohlenzechen viele tausend Pferdestärken in befriedigenden Betrieb genommen worden. Folgende Tafel gibt eine Zusammenstellung der Zusammensetzung verschiedener Kraftgase.

Literatur: Witz, Traité théor. et prat. des moteurs à gaz et à pétrole, Bd. 1, Paris 1903; Lencauchez, Les gaz combustibles et les moteurs à gaz, Bull, de la Soc. minérale, 1904, S. 82; Schöttler, Neuere Kraftgaserzeuger, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1905, S. 1809.

Schöttler.

Fig. 1.

Fig. 2., Fig. 3.

Fig. 4 und 5.

Fig. 6.

Fig. 7.

Fig. 8 und 9.

Fig. 10.

Fig. 11.

Fig. 12.

Fig. 13.

Fig. 14–16.

Fig. 17.