Neuheiten in Feuerungseinrichtungen.

Von F. H. Haase, Patentanwalt in Berlin.

(Fortsetzung des Berichtes S. 97 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

Obwohl der neuere Fortschritt in Gesammteinrichtungen von Feueröfen als positiv und lobenswerth nicht erachtet werden kann, so muss doch anerkannt werden, dass in der letzten Zeit zahlreiche Einzelconstructionen geschaffen wurden, welche theils durch Formenschönheit, theils durch Zweckmässigkeit hervorragen. Es wurde bereits bei Besprechung der Gesammteinrichtung neuerer Feueröfen mancher beachtenswerthen Detaileinrichtung gedacht.

Anerkennenswürdige Detaileinrichtungen sind in der Regel die Frucht langjähriger Erfahrung, die in ganz speciellem Felde der Feuerungstechnik gewonnen wurde. Uebertragungen von Constructiones die aus anderen Fachgebieten, insbesondere aus dem Maschinenbau, entlehnt sind, in die Feuerungstechnik, verursachen, wenn sie ohne specielle Erfahrung in dieser vorgenommen werden, oftmals eine Verteuerung des Gegenstandes der Construction, ohne demselben einen erheblich grösseren praktischen Werth zu verleihen, wohingegen für schöne äusserliche Gestaltung oft mit sehr geringen Kosten mehr geschehen könnte. Nicht wenige Oefen, deren innere Einrichtung mit vieler Sorgfalt behandelt ist, zeichnen sich äusserlich durch absolute Geschmacklosigkeit aus.

Die Besprechung von Constructionsdetails, welche im Ofeninneren zur Anwendung kommen und sich lediglich durch eine gewisse Formschönheit auszeichnen, werde ich als unwesentlich unterlassen; äusserlich zur Anwendung kommende formenschöne Detaileinrichtungen sind aber seit längerer Zeit in der Feuerungsbranche als Neuheit nicht mehr vorgekommen. Ornamentale Verzierungen rechne ich nicht zu den constructiven Schönheitsformen.

Unter den Detaileinrichtungen neuerer Construction sind in erster Linie die Rosteinrichtungen zu erwähnen, und zwar insbesondere Einrichtung von Planrosten und von Korbrosten.

Beide Rostarten sollen nicht nur Verbrennungsluft in eine aufgehäufte Masse festen Brennmaterials einströmen lassen, sondern auch der Asche den Durchfall gestatten. Zugleich soll ein solcher Rost auch der Brennmaterialmasse möglichst wenig abkühlende Berührungsfläche darbieten.

Diese Aufgaben erfüllt ein Rost von der Einrichtung, welche die Fig. 10 und 11 erkennen lassen, nicht in befriedigender Weise. Die Asche sammelt sich auf den breiten wagerechten Schenkeln i1 der winkelförmigen Roststäbe aa1 an und die schräg ansteigenden Schenkel a derselben bieten dem Brennmaterial eine sehr grosse Eisenfläche |182| dar, welche um so mehr abkühlend wirkt, als der Erfinder in möglichster Nähe des Rostes ein Wasserbad im Aschenfallraum unterhält, in welches sogar einzelne Vorsprünge der abwärts gerichteten Rippen dieser Roststäbe eintauchen sollen. Derartige Kühlung ist für den Rost auch höchst wichtig, weil er sonst sehr rasch durchbrennen muss.

Ausserdem lässt dieser Rost auch verhältnissmässig wenig Luft in die Brennmaterialmasse einströmen, weil die Oeffnungen c nur einen sehr kleinen Theil der wagerechten Ausdehnung der Rostfläche umfassen. Der Erfinder gibt in seiner Patentschrift die Ansicht kund, dass sein Rost mehr Luft in die Brennmaterialmasse einströmen lasse als ein Planrost sonstiger Art, weil er die Möglichkeit bietet, dass die Luft mit einer grösseren Fläche des Brennmaterials in den durch dessen natürliche Böschungen gebildeten freien Räumen b ungehemmt in Berührung gelangt. Diese Eigenheit bietet aber doch nicht der Luftzuströmung einen grösseren Einströmungsquerschnitt im Rost selbst. Wenn die über dem Rost liegende Brennmaterialschüttung von geringer Höhe wäre, so könnte man zugeben, dass die freien Räume b eine Verminderung des Widerstandes der Luft beim Durchstreichen des Brennmaterialhaufens bewirken; da aber der Erfinder, wie Fig. 11 erkennen lässt, die Absicht hegt, den Rost recht hoch mit Brennmaterial zu überdecken, so verliert auch die freie Zuströmung der Luft in die Lufträume b vollständig an Bedeutung.

Uebrigens sei hier bemerkt, dass man den Widerstand; der sich dem Durchströmen der Gase durch die Brennmaterialaufhäufung hindurch entgegensetzt, gewöhnlich viel höher anschlägt als er in Wirklichkeit ist; derselbe ist im Allgemeinen in den meisten Feuerungsanlagen ein sehr kleiner Bruchtheil der in denselben sich überhaupt der Gasbewegung entgegensetzenden Widerstände und wird nur dann bedeutend, wenn man mit stark backendem oder gar mit schmelzendem Brennmaterial und mit nicht genügend aufmerksamer Bedienung zu rechnen hat.

Will man der Luft eine möglichst grosse Einströmungsöffnung bieten, so hat man dafür ein sehr zweckmässiges Mittel in Roststäben, welche Querschlitze besitzen und sich selbst stark nach unten verjüngen, so dass, wenn die Querschlitze tief genug in den Roststab einschneiden, ein für die gesammte freie (von den Schlitzen eingenommene) Rostfläche genügend freier Querschnitt für die Luftzuströmung dargeboten wird (vgl. Fig. 12 und 13). Damit sich nicht in den Querschlitzen selbst Asche ansammeln und diese etwa anfüllen kann, ist es nothwendig, die Basis dieser Querschlitze möglichst abschüssig zu machen (vgl. C in Fig. 12). Auch empfiehlt es sich, die Schlitze von oben nach unten muldenförmig zu erweitern, damit die Möglichkeit des Liegenbleibens von Asche und kleinen Kohlen-Stückchen in ihnen vollständig ausgeschlossen ist. Diesen Ausführungsbedingungen entspricht eine grosse Anzahl neuerer Rostconstructionen sehr gut. Die Querschlitze würden sich auch bei dem bekannten Cario-Roste (vgl. D. p. J. 1892 286 206) durchführen lassen.

Uebrigens sind solche Querschlitze nur dann am Platze, wenn sich anders die nöthige freie Rostfläche nur mit ungenügend dicken Roststäben beschaffen lässt.

Würde das Brennmaterial weder Asche noch Schlacke ausscheiden, so brauchte die freie Rostfläche nicht grösser zu sein als die freie Durchgangsfläche einer Brennmaterialschicht, welche man durchschnittlich zu 0,2 F veranschlagen kann, wenn F die Grösse des Gesammtquerschnittes der Brennmaterialschicht ist.

Ist die Ascheausscheidung des zu verfeuernden Brennmaterials sehr gering und ein Verschlacken oder Verschmieren des Rostes nicht zu befürchten, so genügt es, wenn man die Spaltfläche des Rostes um 50 Proc. grösser wählt als die freie Durchgangsfläche einer Brennmaterialschicht, also

f = 0,3.F . . . . . . . . . . .(1)

wählt, wenn f die. Spaltfläche des Rostes bezeichnet.

Ist dagegen die Aschen- oder die Schlackenausscheidung des zu verfeuernden Brennmaterials sehr gross, so muss die Spaltfläche des Rostes (die freie Rostfläche) 2½- bis 4mal so gross als die freie Durchgangsfläche der Brennmaterialschichten gewählt, also

f = 0,5.F bis 0,8.F . . . . (2)

genommen werden.

Ist die Ausdehnung der Brennmaterialschichten ebenso gross wie die Gesammtoberfläche des Rostes, so ist unmittelbar das Verhältniss der freien Rostfläche zur totalen Rostfläche und es ergibt sich danach auch leicht die Grenze, bis zu welcher man einen Planrost aus einfachen ungeschützten Roststäben verwenden kann, wenn man sich über die zulässige Schlitzbreite schlüssig gemacht hat. Bezeichnet man diese mit b und die Dicke, welche man den ungeschlitzten Roststäben geben darf, mit d, so muss die Beziehung

. . . . . . . . . . (3)

erfüllt sein.

Hat man beispielsweise trockenen (nicht backfähigen) Kohlengries zu verbrennen, welcher keine grössere Spaltbreite als b = 3 mm gestattet, so darf man bei einfacher prismatischer Form der Roststäbe diesen keine grössere Dicke als

geben. Ist also der Aschegehalt dieses Brennmaterials selbst sehr gering, so darf die Dicke des Roststabes nicht mehr als

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betragen, bei welcher Dicke die Stäbe sich in starker Hitze sehr bald derart seitlich durchbiegen, dass der Luftraum zwischen ihnen sehr ungleich wird und ein Verbrennen der Stäbe deshalb bald zu befürchten ist. Ein Verbinden mehrerer Stäbe durch Stehbolzen vermindert diesen Missstand erfahrungsgemäss sehr wenig und zwar selbst dann, wenn die Spaltbreite auf 5 bis 7 mm erweitert wird und die Roststäbe oben weniger als 15 mm dick sind, welche Dicke als das zulässige Minimalmaass zu betrachten ist.

Will man oberhalb der Brennmaterialschüttung möglichst hoch erhitzte Feuergase haben (was bei den meisten Feuerungsanlagen nichtindustrieller Art anzustreben ist), so ergibt eine einfache Betrachtung, auf welche ich hier nicht näher eingehen kann, dass eine Einengung des Schüttraumes nach oben ein solches Ziel begünstigen würde; doch würde eine solche Einrichtung die Aufschüttung des frischen Brennmaterials in grösserer Dicke bedingen, derzufolge der Vortheil, den die Einengung in einer Hinsicht bieten könnte, durch einen gleichzeitig zur Geltung kommenden Nachtheil bei weitem übertroffen würde. Zudem würde die Einengung auch den Widerstand der Feuergase in der Brennmaterialmasse zwecklos erhöhen. Indessen kann man den Vortheil einer Verminderung der Ausdehnungsfläche der (in Wärmeentwickelung begriffenen) von den Feuergasen zuletzt zu durchströmenden Brennmaterialschichten in anderer Weise erstreben, nämlich dadurch, dass man die der Verbrennungsluft zunächst ausgesetzte Oberfläche des Brennmaterials grösser wählt als die Oberfläche des frisch aufgeschütteten Brennmaterials, indem man zu diesem Zweck zur Lufteinführung von den Seiten des Brennmaterialraumes her seine Zuflucht nimmt. Soll dabei durch alle Stellen der Luftzuführung auch Asche in den Aschenfallraum niederfallen, so gelangt man für kleine Ausführungen zunächst zu dem Korbrost.

Derselbe wird entsprechend der soeben gegebenen Erklärung zu hoher Temperaturerzeugung besonders dann empfehlenswerth, wenn das zu verfeuernde Brennmaterial schwer verbrennlich ist und deshalb zu seiner Verbrennung einer grösseren Zusammenhäufung bedarf, wie z.B. Koks. Der Korbrost ist demnach aber auch geradezu dafür bestimmt, sehr hoher Temperatur ausgesetzt zu werden, welcher er nur dann für hinreichende Dauer widersteht, wenn er äusserlich einem recht lebhaften Luftzuge ausgesetzt ist.

Eine der vorzüglichsten Korbrost-Einrichtungen und -Anordnungen veranschaulichen die Fig. 14 und 15. Der Korbrost, welcher dem Ingenieur H. Kori in Berlin patentirt ist, besteht aus einem hufeisenförmigen, mit senkrechten Schlitzen versehenen Rahmen K und einem daran drehbar angehängten und vermöge länglicher Gelenköse in seiner Längenrichtung etwas verschiebbaren Planrost P, welcher an seinem Vorderende einen Handgriff und seitlich Zapfen hat, mittels deren er an den verzahnten Vorderkanten Z des hufeisenförmigen Rahmens K in verschiedener Höhenlage (mehr oder weniger schräg liegend) festgelegt werden kann. Beim Anheizen des Ofens wird der Planrost P in wagerechte Richtung gelegt, um Brennmaterial bequem auf ihm aufschichten und entzünden zu können. Soll später der über der schrägen Richtplatte des Feuerherdes liegende, in den Figuren nicht ersichtliche Schacht des Ofens (welcher ähnlich construirt ist, wie der in Fig. 4 dargestellte) mit Brennmaterial vollgefüllt werden, so bringt man den Planrost P zuvor in seine höchste, in Fig. 14 ersichtliche Schräglage, in welcher ein Herniederfallen von Brennmaterial in den Aschenfallraum ausgeschlossen ist.

Zum Entschlacken kann man den Planrost in eine weniger schräge Lage bringen; zum Entleeren des Ofens wird der Planrost ganz herabgelegt, wie in Fig. 13 dargestellt, und während des Betriebes endlich kann der Planrost leicht von Zeit zu Zeit in rüttelnde Bewegung gesetzt werden, um die auf ihm befindliche Asche zum Durchfallen zu nöthigen. Der Schutz des Korbrostes gegen Verbrennung wird begünstigt durch die senkrechte Richtung des hufeisenförmig gebogenen Korbrahmens und durch dessen Freilage in einem sehr grossen Luftraume, sowie durch den an die höchste Stelle des Korbrahmens sich anschliessenden Luftkanal, welcher das Feuerherdfutter umgibt und in den Feuerraum einmündet, indem zufolge dieser Einrichtungen Luft in reichlichem Maasse genöthigt wird, den Rahmen in seiner ganzen Ausdehnung in sehr lebhaftem Zuge zu bestreichen.

Dazu kommt noch hinzu, dass der Korbrost auch, getreu seiner weiter oben erwähnten Bestimmung (für hohe Temperaturerzeugung in der höchsten Brennmaterialschicht), nur in geringer Höhe von Brennmaterial überdeckt wird, welches aus einem im Vorderraume des Ofens seitlich vom Korbrost befindlichen Füllschacht auf den letzteren niedersinkt.

Der Korbrost bietet übrigens den Misstand einer nur im Ganzen oder in sehr umfangreichen zusammenhängenden Theilen möglichen Auswechselung, so dass, wenn er an einer Stelle durchgebrannt ist, nichts anderes übrig bleibt, als entweder den ganzen Korbrost oder doch einen umfangreichen Haupttheil desselben durch einen neuen zu ersetzen. Der Korbrost ist deshalb, wenn er seiner oben erläuterten Bestimmung gemäss angewendet wird, nur für kleine Ausführungen zu empfehlen.

Für grosse Ausführungen ist eine analoge, etwa aus einzelnen Stäben gebildete Einrichtung nicht in gleicher Weise verwendbar, weil dabei eine zu grosse Masse glühender Kohlen erforderlich wäre, um den ganzen Korbrost auszufüllen, als dass es noch möglich wäre, denselben vor sehr raschem Verbrennen zu bewahren. Es erscheint deshalb bei grossen Feuerungsanlagen zweckmässiger, künstlich eine der Abzugstelle der Feuergase zunächst liegende Brennmaterialoberfläche von möglichst kleiner Ausdehnung in der Weise zu beschaffen, dass man die ganze Brennmaterialmasse nach Maassgabe ihrer fortschreitenden Zersetzung mehr und mehr nach einer bestimmten Stelle hin befördert und Vorsorge trifft, dass daselbst stets starkglühende Kohlen liegen und alle Zersetzungsproducte den an dieser „Stelle höchster Temperatur der Brennmaterialoberfläche“ entstehenden Verbrennungsgasen zuströmen müssen, so dass also an dieser Stelle eine vortheilhafte directe Feuerung mit einer Gasfeuerung combinirt wird.

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Ein umgekehrter Zug der hoch erhitzten Verbrennungsproducte über die weniger erhitzten Zersetzungsproducte und Verbrennungsgase hinweg (wie er nicht selten in Gebrauch ist), muss als weniger vortheilhaft bezeichnet werden, weil dabei die an heissester Stelle entstandene Kohlensäure auf ihrem Wege über die weniger weit zersetzten Brennmaterialien hinweg oder durch deren gasförmige Ausscheidungen hindurch eine vollständige Reducirung zu Kohlenoxydgas erleidet, so dass es nöthig wird, eine zweite Verbrennungsstelle für die aus der ganzen Brennmaterialmasse entstandenen Generatorgase zu schaffen und so nicht nur die erste Verbrennungsstelle eventuell zu entwerthen und oft nutzlos die vorzeitige Abkühlungsfläche erheblich zu vergrössern, sondern auch anstatt einer vortheilhaften directen Feuerung eine nicht unter günstigsten Verhältnissen vor sich gehende Gasfeuerung herbeizuführen. Ich sage ausdrücklich eine nicht unter günstigsten Verhältnissen vor sich gehende Gasfeuerung, weil vortheilhafteste Gasfeuerung eine vorhergehende Abkühlung der Feuerungsgase, alsdann erfolgende Mischung mit einem Theil der nöthigen Verbrennungsluft und darauf folgendes Mischen dieses Gemisches mit dem Reste der nöthigen Verbrennungsluft in möglichst hoch erhitztem Zustand (dieser letzteren) zum Zweck möglichst rascher Verbrennung mit einem Minimum an Luftbedarf bedingt¹⁾, während in dem in Betrachtung stehenden Falle die zu verbrennenden Gase theilweise schon auf ihrem Wege zur zweiten Verbrennungsstelle hin verbrennen und bis dahin eine ziemlich hohe Temperatur behalten. Eine Ausnahme von dieser Regel findet unter bestimmten Verhältnissen nur bei einer der Ten-Brink-Feuerung ähnlichen Einrichtung statt.¹⁾

Nach dieser Erklärung würde man eine Treppenrosteinrichtung, bei welcher alle sich entwickelnden Gase über die auf dem dazu gehörigen Planrost zur vollständigen Verbrennung gelangenden glühenden Kohlen hinwegstreichen, als vortheilhaft erachten können, wenn nicht die misslichen Eigenschaften der Stufenplatten (bedeutende Abkühlungsflächen darzubieten, keine Asche durchfallen zu lassen und das Aufbrechen backender Kohlen zu erschweren) als beschränkend in Betracht kämen. Diese Beschränkung hat bekanntlich vielfach zur Vereinigung eines schräg liegenden Planrostes mit einem darunter wagerecht liegenden zweiten Planrost geführt und es bestehen zahlreiche Einrichtungen dieser Art, welche sich für bestimmte Brennmaterialien sehr gut bewährt haben und den vorstehend entwickelten Bedingungen annähernd entsprechen.

Eine hierher gehörige Rosteinrichtung neuerer Art veranschaulicht Fig. 16. Ueber einem langen schräg liegenden Planrost liegt zunächst ein um sein oberes Ende drehbares Kniestück 6, welches von Zeit zu Zeit in die punktirte Lage gedrückt wird, um das Brennmaterial abwärts zu drängen. Ueber diesem beweglichen Kniestück liegt ein Schüttrichter c, unter welchem bei a ein Luftraum frei gelassen ist, in den einige Flacheisen e schräg eingeschoben sind, um das Herausfallen des Brennmaterials zu verhüten. Unter dem schräg liegenden Planrost liegt ein besonders construirter Schlackenrost ff1, über welchem ein zum Herausziehen der Schlacken genügender Raum frei bleibt. Der Schlackenrost lässt nur durch seinen Hintertheil f1 Asche durchfallen, während sein Vordertheil geschlossen ist (angeblich um ein Verbrennen der hier liegenden Brennstoffmasse zu verhüten?). Im Aschenfallraum wird ein Wasserbad unterhalten.

Ueber die Leitung der Feuergase gibt die Figur, welche der Patentschrift Nr. 55319 entnommen ist, keine Andeutung.

Wird backende Steinkohle verfeuert, so wird das Kniestück b durch ein gerades Glied ersetzt, welches seinen Drehpunkt am unteren Ende erhält. Durch zeitweiliges Einwärtsdrücken dieses Gliedes soll die Steinkohlenmasse energischer abwärts gedrückt werden als bei der in Fig. 16 dargestellten Einrichtung, welche für halbfette und nicht backende Kohlen bestimmt ist.

Das einfachste Mittel zur Erzielung möglichst hoher Temperatur in der von den Feuergasen zuletzt durchströmten oder bestrichenen Brennmaterialschicht bietet die Umkehrung der zumeist gebräuchlichen Bewegungsrichtung der Luft und der Feuergase in der Brennmaterialaufhäufung, so dass die aus den frischesten Brennmaterialschichten entstehenden Feuergase nach und nach in Schichten gelangen, in welchen die Verbrennung immer weiter vorgeschritten ist, also die Pultfeuerung. Der Anwendung dieser Feuerungsart steht jedoch die Benöthigung eines Rostes als Auflager für die stärkst glühenden Kohlen entgegen, indem ein solcher Rost sehr rasch verbrennt, wenn er, anstatt von wenig vorerhitzter Luft durchstrichen zu werden, nur der Einwirkung der höchst temperirten Feuergase unterliegt. Man hat deshalb in ausgedehnterem Maasse bisher von der Pultfeuerung nur bei Verfeuerung von Langholz Gebrauch gemacht, welches gegen eine grössere Oeffnung angestützt werden kann. An Versuchen zur Umgehung der Verwendung eines Rostes für die Pultfeuerungsart bei anderen Brennmaterialien hat es allerdings nicht gefehlt, die praktischen Ergebnisse, welche mit solchen Versuchen erzielt wurden, waren aber für weiteren Verfolg derselben wenig anregend.

In neuerer Zeit hat nun Donneley in Hamburg den Versuch wieder aufgenommen und sich die in Fig. 17 dargestellte Einrichtung patentiren lassen. Hiernach macht Donneley die Verwendung eines Rostes für kleinstückiges Brennmaterial durch Y-förmige Gestaltung des Brennmaterialfüllraumes entbehrlich, indem er zunächst die beiden ersten abwärts gerichteten Schenkel dieses Raumes für die Brennmaterialfüllung benutzt und durch den dritten Schenkel die Feuergase aufwärts abführt; während des Verlaufes der Feuerung, nachdem einmal das Brennmaterial in dem senkrecht stehenden Schenkel in starke Glut gebracht |185| ist und in der Folge nur durch stark glühende Kohle (bezieh. Koks) ergänzt wird, vollzieht sich die Verbrennung ganz analog der bei der Pultfeuerung vor sich gehenden. Die Verbrennungsluft durchstreicht, wie bei dieser, zuerst das frische Brennmaterial und nimmt von demselben Gase mit sich fort über das stark glühende Brennmaterial hinweg, während das frische Brennmaterial selbst ganz allmählich bis zur höchsten Temperatur vorerhitzt wird. Donneley sucht den Process dabei noch zu beschleunigen durch starke Vorerhitzung der Verbrennungsluft, welche er zu diesem Zweck zunächst um die Wandung seines eigenartigen Feuerherdkörpers herum (oder auch über demselben hinweg) leitet, bevor er sie in unmittelbarer Nähe der Schüröffnung in den Brennmaterialfüllraum einströmen lässt.

Erfahrungsresultate mit dieser Feuerungseinrichtung sind bisher nicht bekannt geworden, doch dürften bei geeigneter Wahl des Materials des Feuerherdkörpers, welcher unter der Hitze, der er ausgesetzt ist, stark leiden wird, gute Erfolge nicht ausgeschlossen sein.

(Fortsetzung folgt.)