Titel: Cochrane, über eine neue Art Kohksöfen.
Autor: Cochrane, A. B.
Fundstelle: 1862, Band 164, Nr. CXVI. (S. 420–427)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj164/ar164116

CXVI. Ueber eine neue Art Kohksöfen; von A. B. Cochrane in Dudley.

Vorgetragen in der Institution of Mechanical Engineers. – Aus dem Civil Engineer and Architect's Journal, März und April 1862, S. 84 und 101.

Mit Abbildungen auf Tab. VI.

Verschiedene Arten Kohksöfen sind von Zeit zu Zeit angegeben worden, welche die Kosten des Verkohkens vermindern sollten, und die von wechselndem Erfolg begleitet gewesen sind. Neuerdings sind wieder Versuche gemacht worden, Feuerzüge unterhalb der Oefen in Anwendung zu bringen, welche aber ebenfalls nur theilweise günstige Resultate gaben. Der Gegenstand ist namentlich für Eisenbahnen von Wichtigkeit; könnte man Kohks zu einem Preise erhalten, welcher demjenigen der großen Kohle näher läge, als es bei dem jetzigen Verkohkungssystem möglich ist, welches kaum mehr als 50 Proc. ausgibt, so würde man vielleicht wieder zu der Anwendung von Kohks bei den Locomotiven zurückkehren können.

Beim gewöhnlichen Verkohkungsverfahren wendet man einen Ofen, Fig. 1, an, der aus einer etwa 10' weiten runden Kammer besteht, deren Sohle etwas von hinten nach vorne geneigt ist; der Ofen ist mit einem bei 4' über der Sohle beginnenden und bis etwa 8' sich erhebenden Gewölbe bedeckt. In der Mitte desselben befindet sich die Beschickungsöffnung, welche als Kamin bei der einfachsten Form des Ofens dient, und da wo für eine Reihe von Oefen ein besonderer Rauchfang vorhanden ist, den Eingang in einen allgemeinen Rauchcanal bildet. Die Kohks werden durch eine vordere Thür herausgenommen, welche bisweilen auch zur Beschickung des Ofens dient. In einem solchen Ofen, er mag nun bloß oben offen oder mit einem Kamin versehen seyn, wird der Verkohkungsproceß nur von oben eingeleitet und setzt sich nach unten bis zur Ofensohle fort; er kann jedoch nicht vor sich gehen, ohne daß eine beträchtliche Menge Luft wenigstens während einer gewissen Periode des Processes eingeführt wird, wodurch eine Verbrennung von Kohle stattfindet, welche stets einen gewissen Procentsatz Kohks als Verlust darstellt.

Der Luftzutritt ist unumgänglich nöthig, und bewirkt außerdem durch die unsichere Zugstärke, je nach dem Stand des Wetters, große Unregelmäßigkeiten; dieß zeigt sich z.B. darin, daß beim Vermindern des Zuges der Ofen längere Zeit zum Fertigwerden braucht, so wie auch |421| an den zuweilen vorkommenden unverkohkten Kohlentheilen. Dieses Uebel hat man zum Theil durch Annahme eines hohen Schornsteins für eine Reihe von Oefen vermieden, allein es entsteht dadurch die andere Schwierigkeit, daß bei einer langen Reihe sich der Einfluß des Kamins nur schwierig überall fühlbar macht. Man hat daher in manchen Fällen noch das ältere System beibehalten. Bei der gewöhnlichen Einrichtung von 48 Oefen in einer doppelten Reihe von je 24, mit einem Kamin in der Mitte, brennen immer die diesem näher gelegenen Oefen rascher ab als die entfernteren; man hat daher eine kreisförmige Stellung der Oefen um einen Kamin in der Mitte versucht, doch auch dieses System aus irgend einer Ursache wieder verlassen.

Meistens geben die gewöhnlichen Oefen nur 50–52 Proc. Kohks vom Gewicht der angewandten Kohle. Die Versuche, welche behufs der Einführung von mit Canälen versehenen Oefen gemacht worden sind, haben die Wichtigkeit der Benutzung derjenigen Hitze dargethan, welche bei den Oefen nutzlos verloren geht. Alle diese Oefen haben den Zweck, die abziehenden heißen Gase entweder unter der Ofensohle, oder auch um die Seiten und über die Decke des Ofens circuliren zu lassen, und durch ihre mittelst eines Luftstroms veranlaßte Verbrennung die Verkohkung zu befördern. Diese wird dadurch weit schneller bewirkt, und zugleich in Folge der Luftabsperrung vom Ofeninnern eine erhebliche Ersparniß erzielt. Allein diese Oefen sind einer außerordentlich starken Abnutzung unterworfen. Sie zeigte sich in einem Falle, wo der Ofen von den abziehenden Gasen ganz umgeben war, so stark, daß die Kosten dafür sich auf 6 Pence per Tonne Kohks berechneten; bei einem neueren System werden die Züge unter der Sohle der Oefen so rasch zerstört, daß die erforderlichen häufigen Reparaturen des Ofens das ganze Geschäft unthunlich machen.

Die im Folgenden besprochene Erfindung des Hrn. Henry Eaton in Bordeaux scheint hingegen den Anforderungen an einen guten Kohksöfen mehr als alle anderen zu entsprechen. Der Verf. hat nach diesem Plane einen Complex von 12 Oefen gebaut, um nicht allein die neue Construction überhaupt, sondern auch ihre Anwendbarkeit für das feine, bisher ganz weggeworfene Kohlenklein von Staffordshire zu prüfen. Der Erfolg war ein so vollständiger, daß das System noch weiterhin Anwendung gefunden hat.

Die neuen Oefen sind in den Figuren 26 dargestellt; Fig. 2 und 3 zeigen Aufriß und Grundriß eines Ofenkranzes; Fig. 4 gibt einen theilweisen horizontalen Durchschnitt in vergrößertem Maaßstabe; Fig. 5 und 6 stellen Längen- und Querschnitt der Oefen dar.

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Die Oefen, 12 an der Zahl, werden als Radien eines Kreises (Fig. 2 und 3) von 44 Fuß Durchmesser zusammengestellt, die um einen mittleren Kamin herumliegen, der einen ganz gleichförmigen Zug in allen Oefen bewirkt. Jeder Ofen A, Fig. 4 und 5, öffnet sich hinten durch einen Fuchs in den Regulator B, von wo ein kurzer Fuchs in den Kamin C führt. Dicht am Ofen hat dieser Fuchs 18'', im Regulator 8'' und am Fuß des Kamins nur 6'' Durchmesser.

Der Regulator B ist eine rechtwinkelige Kammer, die mit einer beweglichen durchlöcherten Platte bedeckt ist, durch welche die Luft zu den beim Verkohkungsproceß entweichenden Gasen Zutritt erhält. Der viereckige Kamin C ist an seiner Basis durch Scheidewände D, Fig. 4, getheilt, die etwas über die Oberfläche der Füchse aufsteigen, und den Zug des Kamins gleichmäßig über die 12 Oefen in vier Abtheilungen von je drei vertheilen. Die Füchse treten nicht in gleicher Höhe in den Kamin, sondern der mittlere von jeder Abtheilung ist etwas höher als die beiden seitlichen, wodurch am Fuße des Kamins Raum erspart wird. Die Spitze desselben hat 3' im Quadrat, braucht aber eigentlich 2' 7'' nicht zu überschreiten. Im Innern ist bis auf 12–15' Höhe über der Basis eine Fütterung von feuerfesten Steinen angebracht.

Durch diesen mittleren Kamin wird ein ganz gleichförmiger Zug in jedem Ofen erzeugt, was eine wesentliche Bedingung für den guten Verlauf der Verkohkung ist.

Das Fundament E, Fig. 5, des Kamins und der Oefen besteht aus festgestampften Cinders und trockenem Schutt, ohne jede Beimischung brennbarer Stoffe, worüber eine 9zöllige Schichte Steinmörtel gelegt ist. Der ganze Ofenkreis ist in Ziegelmauern eingeschlossen, die mit Bolzen und Gurten zusammengebunden sind, welche letztere nach der Gestalt der Thürrahmen geformt sind, wodurch diese an ihrer Stelle gehalten werden. Jeder Ofen ist oben durch ein Gewölbe (Fig. 6 im Querdurchschnitt) geschlossen, dessen einzelne Theile Bogen von demselben Kreise darstellen. Die Ausführung dieser Bogen bot anfangs einige Schwierigkeit, da es sich darum handelte, Dauerhaftigkeit zu erzielen, doch ließen sie sich in folgender Weise mit gänzlicher Sicherheit herstellen. Um einen vollkommenen Anfänger für diesen Bogen zu machen, muß der Winkel, unter welchem er auf den Zwischenwänden der Oefen aufsitzt, für jeden Punkt der Wände ein anderer seyn, da diese als Radien eines Kreises divergirend sind. Allein es hat sich als am besten herausgestellt, einen mittleren Winkel durchweg anzunehmen, und die letzten Bogensteine an jeder Seite des Ofens so zu behauen, daß sie gut an ihrem Platze festhalten. Die übrigen Bogensteine sind in Ebenen gelegt, welche einer Centrallinie |423| durch die Mitte jedes Ofens parallel sind, so daß sie beim Aufsetzen von den Anfängern nach dem Centrum eine parallele Oeffnung durch die Länge des ganzen Ofens frei lassen, und der Bogen leicht geschlossen werden kann. Ist dieß geschehen, so kann das aus drei Theilen zusammengesetzte Lehrgerüst leicht durch die Mündung des Ofens entfernt werden.

Wo nur eine Sorte Kohlen angewandt wird, geschieht das Laden der Oefen mittelst Wagen, welche etwa je 10 Ctr. enthalten, und auf einer Kreisbahn F (Fig. 5) über den Oefen laufen. Nach beendigtem Beschicken und Entfernen des Trichters G schließt man das Loch in der Ofendecke mit einer Platte und dichtet diese ringsum vollkommen. Wendet man ein Gemisch von mehreren Kohlensorten an, so ist es meistens passender, an der Gicht der Oefen zu füllen. Der Grundriß Fig. 3 zeigt die Hälfte des Ofenkranzes mit der Eisenbahn zum Beschicken durch die obere Oeffnung, und die andere Hälfte ohne diese Oeffnungen.

Den Gang der Verkohkung kann man jederzeit durch ein mittelst eines feuerfesten Steins verschließbares Loch in jeder Ofenthür beobachten. Da die Scheidewände nach vorne divergiren, so lassen sich am Ende des Processes die Kohks leicht herausbringen. Zum Zweck des Begießens der Kohks mit Wasser vor dem Ziehen, läuft ein Wasserrohr H (Fig. 5) um den Ofenkreis, aus welchem mittelst Ansetzschläuchen und Mundstücken das Wasser durch die Ofenmündung eingeführt wird. Ein kleiner beweglicher Krahn I (Fig. 2), der von zwei Arbeitern leicht regiert werden kann, erleichtert die einzelnen Theile der Arbeit und die Handhabung der Werkzeuge. Derselbe ist mit einer doppelten Hakenrolle (Fig. 7) versehen, über welche die Werkzeuge leicht geschoben werden können.

Zunächst werden diese Oefen in gewöhnlicher Weise ausgetrocknet, wozu 4–6 Tage vom ersten Feuern an erforderlich sind. Ist die Erhitzung hinreichend gestiegen, so werden die Oefen 1, 4, 7, 10 von Asche befreit und den ersten Tag beschickt, während man in den übrigen Oefen die Hitze bis zu ihrer eigenen Beschickung unterhält. Am zweiten Tage beschickt man 2, 5, 8, 11, am dritten 3, 6, 9, 12. Auf diese Weise erhitzen die Oefen 12 und 2 durch die Wand hindurch 1 hinreichend, ebenso liegen 4, 7, 10 je zwischen einem Paar erhitzter Oefen. Es haben also 1, 4, 7, 10 während 24 Stunden den Vortheil der Nebenhitze, in welcher Zeit sie eine hinreichende Temperatur erlangt haben, um die eine Reihe 2, 5, 8, 11 ohne Nachtheil beschicken zu können. Ja, die ersten Oefen sind hinreichend heiß, um das Verkohlen der am zweiten Tage beschickten einzuleiten. Aehnliches gilt für die Ladung am dritten Tag u.s.w.

Wenn man in diesen Oefen die Staffordshirer Kleinkohle verkohlen will, so mischt man sie entweder mit bituminöser Feinkohle von South Wales, |424| oder mit einer geringeren Menge Pechkohle, um ihr die fehlende backende Eigenschaft zu ertheilen, deren Mangel sie bisher zum Verkohken unbrauchbar machte. In beiden Fällen erhält man jetzt die Kohks in dicken Stücken von vorzüglicher Güte, und zur Verwendung im Hohofen gut geeignet. Ein Gemisch von. 45 Proc. der Kleinkohle von Staffordshire mit 55 Proc. bituminöser Feinkohle von Wales gab mit dem ersten Ofenkranz in Woodside, welcher nur 42' Durchmesser hatte, regelmäßig 55 bis 60 Proc. Kohks. Bei 75 Proc. Kleinkohle von Staffordshire mit 25 Proc. Pechkohle wurden 50–53 Proc. Kohks erhalten. Die Schwankungen in der Auslieferung rühren von der wechselnden Qualität der Kleinkohle her, indem einige Sorten mehr Bitumen als Bindemittel erfordern. Wenn die Kohks nicht ganz gebunden bleiben, entsteht großer Verlust beim Ziehen derselben. Durch richtiges Mischen der Kohlen kann man diesem Uebelstande abhelfen.

Bei dem Ofencomplex zu Woodside, welcher diese Resultate lieferte, waren die Scheidewände zwischen den Oefen 9'' dick. In Frankreich, wo Hr. Eaton die ersten Versuche während mehrerer Jahre machte, betrug diese Dicke nur 6 1/2''. Später sind sie sogar nur mit einem halben Stein, d.h. 4 1/2'' dick genommen worden, und die Folge waren noch bessere Resultate als bisher. Um diesen Umstand gehörig festzustellen, machte der Verf. daher einen Versuch, indem er von den 12 Oefen eines Kranzes die Hälfte mit 4 1/2–, die andere mit 9-zölligen Wänden baute. Es stellte sich heraus, daß in den Oefen mit den dünneren Wänden in gleicher Zeit 12 1/2 Proc. mehr Kohlen verkohlt werden konnten, als in den Oefen mit den dicken Wänden. Eine geringere Dicke als 4 1/2'' ist aber für Wände von 8 1/2' Länge und 4 1/2' Höhe nicht anwendbar; sie würden auch hierbei nicht bestehen können, wenn sie nicht durch die Gürtung gehalten würden.

Die bei diesen neuen Oefen erzielte Ersparniß rührt von dem Umstande her, daß die erforderliche Hitze zum Einleiten und Beschleunigen des Processes hauptsächlich durch die Strahlung von den Scheidewänden geliefert wird, und es nur bei einzelnen Kohlensorten nöthig ist, ihn durch Zulassen von Luft zu beschleunigen. Der Zweck welcher bei diesem System verwirklicht werden soll, ist die Vermeidung des Verlustes durch theilweise Verbrennung der Kohks wie beim gewöhnlichen Proceß; und bei gewissen an Bitumen reichen Kohlen geschieht dieß auch wirklich. Allein bei anderen, geringeren Sorten ist immer noch Luft erforderlich: 2–3 Quadratzoll Oeffnung unter der Thür reichen für die oben bezeichneten Mischungen aus. Immerhin ist es hierbei von der größten Wichtigkeit, die Luft am Anfang und nicht am Ende des Verkohkens einzuführen, damit die entweichenden Gase allein und nicht die zurückbleibenden |425| Kohks verbrannt werden. Ausnahmen hievon bilden gewisse Kohlensorten, deren Kohks, wie es scheint, durch eine entstehende kieselerdehaltige Aschenschicht vor der Einwirkung der Luft geschützt bleiben. In allen Fällen aber ist eine weitere Luftzufuhr, nachdem die Gase nicht mehr in hinreichender Menge zum Ausfüllen des Ofens entwickelt werden, für die Beendigung des Processes nachtheilig, indem dadurch Oefen und Ladung abgekühlt werden würden. Es muß also in diesem Stadium des Processes jeder Luftzutritt ausgeschlossen werden; die Hitze des Ofens ist dann hinreichend, um alle noch sich entwickelnden Gase auszutreiben; diese erscheinen als kleine Flämmchen an den Rissen und Spalten der Kohksmasse. Der Regulator B, Fig. 5, gestattet den Luftzutritt hinter dem Ofen durch seine durchlöcherte Deckplatte hindurch, und bewirkt so eine vollkommene Rauchverbrennung.

Der Querschnitt des Fuchses zwischen dem Regulator und dem Kamin ist von besonderer Wichtigkeit, und kann mit Erfolg dadurch adjustirt werden, daß man feuerfeste Steine in denselben hineinlegt; man thut dieß z.B., wenn man für eine Kohlensorte gezwungen ist sehr viel Luft zuströmen zu lassen. In einem solchen Fall brachte die bloße Verminderung des Querschnitts am Austritt des Regulators von 40 auf 39 Quadratzoll eine Mehrauslieferung von 5–6 Proc. Kohks zu Wege. Denn bei ganz offenem Fuchse wurde mehr Luft durch den Schornstein eingezogen, als nach dem Austreiben des größeren Theiles der Gase nothwendig war, wodurch dann eine Verbrennung an der Oberfläche der Kohks entstand; die Folge davon war eine sehr hohe Temperatur und eine verminderte Auslieferung. Nur die Verminderung des Querschnittes beim Fuchse konnte dieses verhüten. Die Regulirung desselben ist schon deßhalb von Wichtigkeit, weil bei keinem Ofenbau vollkommene Luftdichtheit der Construction bewirkt werden kann, und somit auch bei absichtlicher Abschließung der Luft immer noch durch die zahllosen kleinen Zwischenräume in den Ziegelmauern Luft einzudringen vermag, deren Menge sich dann nur durch den Querschnitt des Fuchses beschränken läßt. Allerdings konnte nach dieser Verengerung nur eine geringere Beschickung auf einmal verkohlt werden, allein das wurde durch eine höhere Ausbeute ausgeglichen. Indessen hat man sich vor einer zu starken Verengung des Fuchses zu hüten, welche, wie Versuche gezeigt haben, einen nachtheiligen Einfluß ausübt.

Nach Beendigung der Verkohkung sperrt man die Verbindung des Ofens mit dem Kamin ab, indem man eine Eisenplatte einschiebt. Dieß verhindert das Eintreten von Luft durch das Mauerwerk, während die Kohks noch 3–4 Stunden nach anscheinender Beendigung der Gasentwickelung liegen bleiben müssen. Es findet während dieser Zeit immer |426| noch eine kleine Gasentwickelung statt, was daran zu erkennen ist, daß man beim Oeffnen der Thür das Gas oberhalb der Kohks brennen sieht. Dieses Ruhenlassen gibt dem Kohks ein besseres Ansehen, indem sie die etwas schwarze Farbe am Boden dadurch verlieren.

Was nun das von einem Ofenkranz, wie dem beschriebenen von 44' Durchmesser, zu erhaltende Kohksquantum betrifft, so wurde dasselbe zu 60 Tonnen in der Woche während der ersten zwei Monate gefunden. Die zu große Dicke der Wände des ersten Kranzes von 42' Durchmesser veranlaßte nur eine Auslieferung von 55 Tonnen. Ein dritter Ofenkranz von 48' Durchmesser, dessen eine Hälfte der Zwischenmauern 4 1/2, die andere 9'' Dicke hat, liefert wöchentlich 80 Tonnen.

Die Zeit, welche ein gewöhnlicher Ofen von 11' innerem Durchmesser und 95 Quadratfuß Sohlfläche zum Verkohlen erheischt, beträgt 72 Stunden für 5 4/2 – 6 Tonnen Durham- oder Newcastle-Kohle. Einer der neuen Oefen, welcher eine Sohlfläche von 97 Quadratfuß hat, bei einem Durchmesser von 48' und einer Wandstärke von 9'', verkohlt 4 1/2 Tonnen in 72 Stunden, und zeigt dabei im Kohksproduct nur einen unbedeutenden Quantitätsunterschied. Bei den neuen Oefen fallen überdieß die Unregelmäßigkeiten der gewöhnlichen weg.

Die Kosten für einen Ofenkranz von 44' Durchmesser bei den Eisenwerken von Woodside betrugen 315 Pfd. Sterl., oder 26 1/2 Pfd. Sterl. für jeden Ofen; dabei ist Alles mitgerechnet, Wasserleitung, Kohksbänke, Werkzeuge, aber keine Einrichtungen für Aufbewahrung des Kohks. Die Kosten für eine Kreisbahn über den Oefen zum Einfüllen der Kohlen, betrugen nicht ganz 6 Pfd. St. für jeden Ofen.

Wo man eine gleichförmige Sorte von Kohlen verarbeitet, betragen die Arbeitskosten in einer Beziehung, nämlich in Betreff des Einladens der Kohks von den Bänken in die Waggons, mehr als bei gewöhnlichen Oefen. Bei dem Ofenkranz von 48' Durchmesser in Tursdale betrugen die Arbeitskosten, ausschließlich des Betrages für die Kohle, 1 Shill. 7 Pence für die Tonne Kohks. In Staffordshire, wo die Oefen durch die vordere Oeffnung mit dem Gemisch von Kohlenklein gefüllt werden, betragen die Arbeitskosten etwas mehr, aber die Auslagen etwa 75 Pfd. Sterl. für den Ofenkranz weniger. Es steigen die Kosten in diesem Falle auf 2 Shill. 3 Pence für die fertige Tonne Kohks, ohne die Kosten für die Kohlen.

Nimmt man an, daß der Werth des bituminösen Kohlenkleins aus dem Norden 3 Shill. 6 Pence per Tonne beträgt, und daß 68 Proc. an Kohks erhalten werden, so stellt sich demnach die Tonne Kohks auf 5 Sh. 2 P., wozu 1 Sh. 7 P. Arbeitskosten kommen, so daß die Kohks |427| bis in die Wagen geliefert auf 6 Sh. 9 P. zu stehen kommen. Indessen ist bei den bekannten sehr wechselnden Verhältnissen der Kohlengruben eine bestimmte Preisangabe für Kohlenklein unmöglich, da manche Gruben dasselbe um jeden Preis gerne los werden. Man kann daher nur für jeden einzelnen Fall berechnen, ob das neue System ökonomisch ist oder nicht.

Nimmt man den Preis des Kohlenkleins, wie dieß in Staffordshire der Fall ist, zu 2 Sh. 6 P., und den des – zu 45 Proc. zuzusetzenden – Kohlenkleins von Wales zu 12 Sh. an, so kommt die Tonne fertiger Kohks, bei einer Auslieferung von 57 1/2 Proc., einschließlich aller Kosten auf den Preis von 15 Sh. 9 P. zu stehen.

Was die Abnutzung des Mauerwerks der neuen Oefen betrifft, so ist aller Grund vorhanden, dieselbe als sehr gering und unwesentlich zu betrachten. Bei den obigen Kostenberechnungen ist indessen auch hiefür ein geringer Betrag angesetzt worden. Der erste Ofen in Woodside ist seit fast einem Jahr in Thätigkeit, und zeigt noch gar nicht das Erforderniß einer Reparatur. Kleine Ausbesserungen waren bei den gegossenen Thürrahmen nothwendig, da sie sich durch die Hitze unregelmäßig ausdehnten, allein eine hiernach eingeführte Verbesserung in deren Form hat diesen Uebelstand beseitigt.

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