Titel: Crampton's Verfahren zur Anwendung der Kohle in Pulverform als Brennmaterial für industrielle Zwecke.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1869, Band 193, Nr. LXXIX. (S. 293–299)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj193/ar193079

LXXIX. Kohlenstaub als Brennmaterial; Crampton's Patent.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Wer die Art und Weise der Verbrennung, welche bei unseren Dampfkesseln etc. stattfindet, studirt hat, ist sicherlich von den großen Nachtheilen überzeugt, welche die heutigen Systeme mit sich bringen. Hauptsächlich sind mit denselben große Brennmaterial-Verluste verbunden, verursacht theilweise durch Ausstrahlung, zum größeren Theil aber durch die unvollkommene Verbrennung selbst, wodurch eine große Wärmemenge nutzlos durch den Kamin weggeführt wird. Der letztere Verlust entsteht hauptsächlich dadurch, daß in der Regel viel mehr Luft zugeführt werden muß als für die Verbrennung im chemischen Sinne nöthig ist. Um diese Verluste zu vermeiden, wurden verschiedene mehr oder minder praktische Constructionen ersonnen. Am bekanntesten ist die Siemens'sche geworden, welche sich auch in der Praxis ausgezeichnet bewährt hat. Die ersten Anlagekosten sind jedoch ein großer Nachtheil der Oefen von Siemens und ein Hinderniß ihrer allgemeinen Einführung.

Unter diesen Umständen war man längst bemüht, eine Construction zu finden, welche mit den Vortheilen der Siemens'schen Oefen größere Billigkeit vereinigt. Dieses scheint nun Th. R. Crampton in London gelungen zu seyn, und zwar dadurch, daß er wie Whelpley und Storer in Boston105) Kohle in Gestalt von Pulver verbrennt. Die Vortheile, welche Crampton mit dieser Art der Verbrennung erzielt hat, sind so beträchtlich, daß dieses System eine bedeutende Zukunft haben dürfte. Eine große Schwierigkeit, auf welche Alle stießen, die in dieser Richtung experimentirten, bestand darin, daß sich die Abzugsröhren bald voll Kohlenstaub setzten, der eben noch nicht verbrannt war; dadurch entstanden nicht nur Verstopfungen, sondern auch Brennmaterialverluste. Beides mußte vermieden werden und dieses ist der Zweck der Crampton'schen Construction.

Die Principien, auf welchen die Construction von Crampton beruht, sind folgende:

Wenn zwei Ströme, einer aus Kohlengas, der andere aus Luft |294| bestehend, in eine Kammer mit einander eingeführt und entzündet werden, so entsteht eine lange Flamme, und zwar wird dieselbe um so länger, je größer der Druck ist, mit welchem Kohlengas und Luft eingeblasen werden. Wird ein Gemisch von Gas und Luft eingeführt und dann angezündet, so entsteht ebenfalls eine Flamme, welche nur nicht so lang ist wie im ersten Fall. Die Entstehung dieser langen Flamme beweist nun, daß die Verbrennung der Gase nicht plötzlich vor sich geht, sondern daß dieselbe Zeit erfordert, wenn sie vollkommen seyn soll; daß ferner für eine vollständige Verbrennung eine gewisse Zeit verstreichen muß, ehe die gemischten Gase mit Körpern in Berührung gebracht werden, welche ihre Temperatur unter die für die chemische Verbindung erforderliche herabbringen würden. Wird Brennmaterial in solidem Zustand zugeführt, so ist die Zeit, welche die vollkommene Verbrennung erfordert, größer als wenn dasselbe gasförmig zugeführt wird; je größer die Brennmaterialstücke sind, desto mehr Zeit wird zur vollkommenen Verbrennung nöthig. Diese Thatsache, daß die Verbrennung, wenn sie vollkommen seyn soll, Zeit erfordert, bildet die Basis von Crampton's System, gepulverte Kohle zu verbrennen. Anstatt den Kohlenstaub in eine Kammer zu werfen, von welcher aus die Hitze nützlich verwendet werden soll, wird derselbe mit der nöthigen Menge Luft vorher gemischt und dann eingeblasen. Die Kammer ist lang genug und mit so vielen Prallsieben von Ziegeln oder Abtheilungen versehen, daß die Verbrennung vollständig stattgefunden hat, bevor die heißen Gase den Ort erreichen, an welchem sie nutzbar gemacht werden sollen. Zu diesem Zweck kann die Verbrennungskammer auch zickzackförmig gebaut werden. In jedem Falle sind an der Seite Oeffnungen angebracht, durch welche die Schlacken aus der Verbrennungskammer entfernt werden können.

Selbstverständlich, je kleiner die zugeführten Partikel sind, eine desto größere Oberfläche sie also im Verhältniß zu ihrem Gewicht haben, desto weniger Zeit wird man zur vollkommenen Verbrennung gebrauchen; mit anderen Worten: je feiner die Partikelchen sind, desto mehr nähern sie sich dem gasförmigen Zustand. Es würde daher am gerathensten seyn, die Kohle so fein als möglich zu pulvern, wenn nicht andere beachtenswerthe Umstände dagegen sprechen würden, und diese liegen im Kostenpunkt. In dieser Beziehung hat Crampton gefunden, daß das Pulverisiren der Kohle nicht mehr wie einen Shilling (36 Kreuzer) per Tonne (20 Centner) kosten darf, wenn es rentabel seyn soll. Je feiner man indeß für einen Shilling die Kohle bringt, desto besser ist es natürlich. Vielleicht sind in dieser Beziehung die Maschinen von Whelpley und Storer den Crampton'schen vorzuziehen. Crampton wendet |295| zum Mahlen der Kohle gewöhnliche Mühlsteine an, zwischen welche ein Luftstrom geleitet wird, der immer die feine Kohle wegnimmt, die Steine kühl erhält und das „Schmieren“ verhindert. Die Kohle wird, bevor sie auf die Steine kommt, grob mittelst Walzen zerkleinert. Die Art, in welcher der Kohlenstaub der Verbrennungskammer zugeführt wird, ist nach den Umständen verschieden und weiter unten näher beschrieben.

Die Vortheile, welche Crampton's Verbrennungsmethode gewährt, dürften folgende seyn:

In erster Linie muß bemerkt werden, daß man außer gutem Kohlenklein, auch schlechtes Brennmaterial günstig verwerthen kann. Nehmen wir z.B. Kohle, welche viel Schwefel enthält; um dieselbe für metallurgische Zwecke geeignet zu machen, muß sie gepulvert, gewaschen und dann zu Steinen geformt werden. Diese letztere Operation, gerade nicht die einfachste, fällt bei Crampton's Verfahren weg. In den Fällen wo die Kohle bloß erdige Bestandtheile enthält, welche nicht nachtheilig sind, braucht man dieselbe nur zu pulverisiren; die erdigen Theile fallen bei der Verbrennung als Schlacken nieder, ohne wie im anderen Fall, die Verbrennung zu stören. Ferner wird an Arbeit gespart; die Zuführung der Kohle zur Verbrennungskammer wird einfach durch Oeffnen oder Schließen eines Ventiles regulirt; dabei wird die Luft nur in solcher Menge zugeführt, als dieß für den Verbrennungsproceß in chemischer Beziehung nöthig ist. Als ein Resultat der Genauigkeit, mit welcher man die Luft einführen kann, mag das angesehen werden, daß die Verbrennung vollständig ohne Rauch vor sich gehen kann. Läßt man die abgehende Luft durch Siemens'sche Regeneratoren gehen, so kann man derselben alle Wärme entziehen und letztere wieder zum Heizen der einzublasenden Luft benutzen. Bei Schweißöfen kann im Ofen selbst eine gewisse Pressung hergestellt werden, was von unzweifelhaftem Vortheil ist, da diese Pressung das Einströmen kalter Luft durch Ritzen oder beim Oeffnen der Thür verhindert. Alles zusammengenommen, glauben wir, daß Crampton's System der Verbrennung der Beachtung der Industriellen jedenfalls empfohlen werden kann.106) Wir geben daher im Nachstehenden eine Beschreibung desselben nach der bei dem englischen Patentamt deponirten Specification.107)

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In Fig. 6 Tab. V ist dargestellt, wie die Kohle zerkleinert wird. Zuerst wird dieselbe zwischen die Walzen a gebracht, welche sie bis auf einen gewissen Grad zerkleinern (nicht überall ist dieses nöthig); alsdann gelangt sie in das Mühlsteinauge a¹. Während dieses Vorganges sind die Ventile 1 und 2 geschlossen. Der Exhaustor b zieht nun durch die Röhre c von dem Mühlsteinauge a¹ Luft zwischen die Steine und in das Mühlsteingehäuse d; die leichten Kohlentheilchen gehen durch den Exhaustor durch und werden in den Behälter e geliefert, in welchem sie sich ablagern. Die Wände dieses Behälters sind aus starker Leinwand oder sonst einem Stoff, welcher die Luft durchläßt, die Kohlentheilchen aber zurückhält. Die größere gemahlene Kohlenmasse fällt durch eine Röhre und wird in Säcken oder auf andere Weise aufgefangen.

Wendet man einen Exhaustor und einen Ventilator zu gleicher Zeit an, so treibt letzterer die Luft durch das Mühlsteinauge auf dieselbe Weise, wie dieß bei Getreidemühlen geschieht. Wird ein Exhaustor allein angewendet, so kann derselbe den Kohlenstaub zugleich in den Ofen bringen, wo er verbrannt werden soll. Alsdann sind die Ventile 2, 3 und 4 Fig. 6 geschlossen und die Wirkung ist folgende: Die Einströmungsöffnung des Exhaustors g ist durch eine Röhre mit dem Mühlsteingehäuse d verbunden; alles gemahlene Gut passirt alsdann den Exhauster g, welcher es durch ein Rohr direct nach dem Ort der Verbrennung treibt. Zeigt sich Mangel an Luft, so kann man dem durch Oeffnungen in dem Mühlsteingehäuse bei d' oder an der Einlaßöffnung des Exhaustors bei h abhelfen. Ist die Feuerung derart, daß dieselbe schon an und für sich einen hinreichenden Zug hat, so verbindet man die Röhre h' direct mit der Verbrennungskammer.

In Fig. 7 und 8 ist a ein Trichter, in welchem sich eine Rührvorrichtung befindet. In diesen Trichter wird der Kohlenstaub gebracht. b, b sind Regulirschieber, welche sich zwischen dem Trichter und dem Cylinder d befinden. Der letztere ist mit Stiften e versehen. Die Kohle fällt alsdann durch die Oeffnung zwischen den beiden Schiebern auf diese Stifte, resp. zwischen dieselben. Der Cylinder d dreht sich und bringt so die Kohle nach einer Bürste oder sonstigen Abstreifvorrichtung. Dadurch wird die Kohle von dem Cylinder weggenommen und in gleichmäßiger Strömung nach dem Trichter h gebracht. Letzterer steht mit der Einlaßöffnung des Ventilators bei i in Verbindung; hier wird der Kohlenstaub mit der nöthigen Menge Luft gemischt und durch die Röhre j nach der Verbrennungsstelle getrieben. An dem Ventilator oder Exhaustor können Regulirvorrichtungen angebracht werden, durch welche man die einströmende Luft in der Gewalt hat. Kohle und Luft können daher in |297| jedem Verhältniß gemischt werden. Kohlenmeßapparat und Gebläse sind hier in einer Construction vereinigt, und zwar ist dieselbe für Handbetrieb gezeichnet. Durch die Riemenscheibe k kann die Maschine auch vermittelst Elementarkraft getrieben werden. Die Speisewalze d wird durch eine Schraube und ein Wurmrad getrieben, wie man bei l sieht. Der Rührer wird von der Cylinderwelle aus durch einen Riemen in Bewegung gesetzt.

Mahl- und Speiseapparat mit Exhaustor oder Ventilator können auch in einer Construction vereinigt seyn, wie dieß in Fig. 6 dargestellt ist. Das Ventil 4 ist alsdann geschlossen und der Exhaustor b wird nicht gebraucht. Die Kohlenstücke werden vermittelst eines Schüttelapparates und der Röhre n in den Trichter o geliefert, wo dieselben durch die Walzen a vorgebrochen werden. Diese Walzen können auch als Meßapparat dienen. Die Kohlen fallen dann in das Mühlsteinauge a' und gelangen auf die Mühlsteine p, p; der Exhaustor g zieht aus dem Mühlsteingehäuse d durch die Röhre h (die Ventile 1 in der Röhre h' und 4 in der Röhre c sind geschlossen) Luft, und nimmt einen Theil des gemahlenen Kohlenstaubes mit sich; derselbe geht durch die Einströmungsröhre h' nach dem Gebläse, wo er mit anderer Luft, welche von der entgegengesetzten Seite, von h aus eintritt, zusammentrifft. Kohle und Luft werden gemischt und durch eine Röhre nach der Verbrennungskammer geführt. (In manchen Fällen wird durch den Exhaustor nur eine geringere Quantität Kohlenstaub von den Mühlsteinen gezogen; die größere Masse fällt alsdann durch die Röhre 1 (Fig. 6) bei offenem Ventil 2 in einen Trichter h und geht von da in die Einströmungsöffnung des Exhaustors bei u.)

Die Maschine wird vermittelst Riemen von der Welle v (Fig. 6) aus getrieben.

Sollen mehrere Oefen zu gleicher Zeit gespeist werden, so bringt man an dem Hauptrohr, durch welches der Kohlenstaub passirt, geeignete Verzweigungen an, die nach den einzelnen Oefen führen und mit Ventilen zum Reguliren versehen sind.

Die verschiedene Art und Weise der Kohlenzuführung ist durch Fig. 9, 10, 11, 12 und 13 dargestellt.

Bei Fig. 9 geht die gekrümmte Röhre A in die Hauptröhre B. Von C aus wird der Kohlenstaub in die gekrümmte Röhre geliefert. Der Luftstrom in P nimmt Kohle und Luft, welche durch A eintritt, mit, vermischt dieselben und bringt sie in die Verbrennungskammer.

Fig. 10 ist eine andere Anordnung der Kohlenzuführung. Die conische Röhre A mündet in die Hauptröhre B. Durch erstere geht ein starker Luftstrom und nimmt so die von D und E gelieferte Kohle und |298| Luft mit. Diese Vorrichtung kann dicht vor der Verbrennungskammer angebracht werden.

In Fig. 11 ist dargestellt, wie der Kohlenstaub durch gepreßte Luft in die Hauptröhre befördert wird. Hier geht ein Luftstrom von höherem Druck durch das Rohr B, welches in das Hauptrohr A mündet. Der Zuführungsapparat C bringt die Kohle in die conische Röhre D, von wo aus sie der Luftstrom in B nach A treibt und weiter transportirt. Wird hochgespannte Luft angewendet, so kann der Zuführungsapparat durch eine kleine Luftmaschine E getrieben werden. Dieselbe wird alsdann von B aus gespeist und der Zutritt der Luft durch ein Ventil F regulirt. Dieses System bietet große Vortheile überall da, wo die einzelnen Oefen weit aus einander liegen.

In Fig. 12 ist A der Ofen, B die Luftzuführungsröhre, C der Kohlenzuführungsapparat. B wirkt hier wie ein Injector. Statt Luft kann auch mit Luft gemischter Dampf injicirt werden. Diese letztere Anordnung (Fig. 12) wird meistens verwendet.

Fig. 13 stellt eine Anordnung dar, in welcher der Zug des Kamines hinreicht, um die Kohle in den Ofen zu transportiren.

C ist die Verbrennungskammer; D repräsentirt eine Menge kleiner Löcher, durch welche die von A und B aus kommende Kohle passiren muß. Durch einen Schieber vor den Oeffnungen D kann der Zutritt von Luft und Kohle regulirt werden. Anstatt nur kalter Luft kann auch heiße angewendet werden. Dieß geschieht dann in einer besonderen Röhre, d.h. Kohle und kalte Luft Passiren in einer Röhre und die heiße Luft in einer anderen; unmittelbar vor dem Eintritt in die Verbrennungskammer läßt man die Röhre für die heiße Luft in die Hauptröhre münden.

Beschreibung der Verbrennungskammern, Fig. 14 bis 17. – In Fig. 14 ist a die Verbrennungskammer, welche zwei oder mehrere Abtheilungen hat. Die Anzahl derselben richtet sich nach der Menge Kohlenstaub, welche verbrannt werden soll, so daß alle Kohlentheilchen verbrannt sind, bevor sie die letzte Abtheilung verlassen, c ist die Röhre, durch welche der Kohlenstaub eingeführt wird. Durch die Löcher d werden die Schlacken entfernt; g ist eine Thür, durch welche Brennmaterial eingebracht wird, um den Ofen anzuheizen, bevor man beginnt. Die Wirkung des Ofens ist alsdann folgende: Nachdem die Verbrennungskammer angeheizt ist, wird Luft und Kohle zugeführt. Dieselben gehen auf den Boden der Kammer, entzünden sich daselbst, gehen über die Feuerbrücke e in die zweite Abtheilung, unter derem Gewölbe |299| f durch in die dritte Abtheilung, und von da in die Kammer h wo die Hitze verbraucht wird.

Fig. 17 zeigt eine Abänderung dieser Anordnung.

In Fig. 15 geht die Mischung in die Kammer a, schlägt an den Boden an und geht durch das aus Ziegelsteinen gefertigte Sieb b, wo alle Kohle verzehrt wird, in die Kammer h, in welcher die Hitze ausgenutzt wird. Die Mischung von Kohle und Luft kann auch in verschieden starken und dünnen Strömen in die Verbrennungskammer treten.

Fig. 16 zeigt eine Anordnung, in welcher die Ziegelsteinsiebe b in etwas anderer Weise angebracht sind wie in Fig. 15.

P. B.

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Polytechn. Journal Bd. CLXXXV S. 285 und Bd. CXC S. 390.

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Im Engineering vom 11. Juni 1869 verspricht der Herausgeber in einer künftigen Nummer Details der Versuche mitzutheilen, welche bereits in praktischem Maaßstabe mit Crampton's System gemacht worden sind. Wir werden alsdann auf dieses industrielle Heizsystem zurückkommen.

A. d. Red.

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Specification of Thomas Russel Crampton (of Great George street, Westminster): Improvements in grinding, preparing and burning coal;“ Letters Patent dated the 13. August 1868, No. 2539.

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