Titel: Amerikanische Gasgeneratoren.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 309 (S. 56–59)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj309/ar309017

Gasindustrie.
Amerikanische Gasgeneratoren.

(Fortsetzung des Berichtes Bd. 307 S. 117.)

Der obere Theil des gemauerten Schachtes von Taylor's Generator ist stark konisch, darunter nahezu cylindrisch, er erweitert sich abwärts nur um wenige Centimeter und setzt sich niederwärts als Blechkonus mit grossen Oeffnungen fort, in welchem sich die Asche ansammelt. Mitten im unteren konischen Theile ragt ein Rohr empor, dessen Oeffnung mit einem Schutzschirm versehen ist, der die Asche am Eindringen in dasselbe hindert; ein Dampfstrahlapparat presst Verbrennungsluft durch dasselbe. Unter dem Blechkonus ist eine um ihr Centrum drehbare gusseiserne Bodenplatte disponirt, die auf Kugeln ruht, die in einer Spur an ihrer Unterseite laufen. Die Drehung der Platte wird mittels zweier Zahnradgetriebe und Kurbel vollzogen. Die Unterkante des Blechkonus und der drehbare Boden stehen so zu einander, dass die Entfernung beider von einander etwa 150 mm misst und dass die Asche unter einem Winkel von 56° sich häuft. Oben am Blechkonus befinden sich rund um den Generator vier senkrechte Reihen von kleinen Löchern mit Verschlussvorrichtung, durch welche der Höhenstand der Asche beobachtet werden kann; unter diesen Beobachtungslöchern sind runde Stangen, alias Kratzer, angebracht, welche bei Drehung der Bodenplatte die Asche abkratzen. Bei ungleichem Gange des Generators, d.h. wenn das Feuer auf einer Seite höher liegt als auf der anderen, regulirt man den Stand auf die Weise, dass man die Kratzer an der Seite weiter hineinschiebt, wo man stärkeren Zug wünscht. Die Gicht ist mit Glocke und Konus versehen, unterscheidet sich aber von der gewöhnlichen Form, durch kleine Abmessungen und durch das Fehlen von Löchern.

Taylor's Generator wird in sieben Grössen von 600 bis 2400 mm innerem Durchmesser angewendet, die im Durchmesser um 300 mm von einander verschieden sind. Die grösste Sorte vergast 8 t Steinkohlen in 24 Stunden, die kleinste nur 1 t in derselben Zeit.

Die Verbrennung vollzieht sich im Taylor-Generator unter besonders günstigen Bedingungen. Der Verbrennungswind, welcher etwa 150 mm unterhalb der oberen Fläche der in constanter Höhe gehaltenen Asche eingepresst wird, vertheilt sich gleichmässig unter und zwischen den Kohlen; da derselbe der Kohlenschicht so nahe eingeführt wird, hat er kein stärkeres Aschenlager zu passiren, und man kann in Folge dessen eine viel stärkere Kohlenschicht geben, wodurch ein Gas von sehr geringem Kohlensäuregehalt erzielt wird. Dazu mag in seiner Art auch der Drehboden beitragen, der durch seine Bewegung die Kohlenschicht erschüttert und etwa entstandene Kanäle |57| und Hohlräume zusammenfallen bezieh. sich wieder ausfüllen macht.

Bei auf angegebene Weise erfolgendem Ausaschen geht die Kohlenschicht zunächst der Ziegel wand am raschesten nieder und brennt nicht so leicht an der Wandung fest; die Wände selbst aber bleiben verhältnissmässig kühl und Jahre lang in gutem Stande.

Sind schwer schlackende Kohlen zu vergasen, so gibt man dem Theile des Generators, in welchem die Kohlenschicht glüht, einen mit Wasser gekühlten Blechmantel, wodurch das Anhaften sicher verhütet wird.

Die Asche, welche beim Herabfallen vom Drehboden genügend sich abkühlt, ist nahezu völlig frei von brennbaren Stoffen; bei wochenlanger Probearbeit wurden nicht mehr als 0,5 Proc. derselben nachgewiesen.

Bei Inbetriebsetzung eines Taylor-Generators ist scharf darauf zu halten, dass die Anfeuerung genau oberhalb der Mündung des Windrohres erfolgt. Man füllt dazu zuerst den Generator mit kohlenfreier Asche oder, wenn diese fehlt, mit Sand bis zur Mündung dieses Rohrs, worauf Feuer angemacht und der Generatorbetrieb in gewöhnlicher Weise weitergeführt wird. Wären brennbare Stoffe bei Anfeuerung des Generators im Untertheile des Ofens vorhanden, so würden dieselben Feuer fassen und den Blechkonus verderben.

Das Gas verlässt den Generator durch einen cylindrischen Gasfang und hat dabei eine Temperatur von etwa 400° C; kurz vor einer Begichtung ist die Farbe bei der Kohlenschicht im Generator dunkelkirschroth.

Die Volumzusammensetzung des Gases ist folgende:

CO = 27,3 Proc.
H = 12,0 „
C2H4 = 0,4 „
CH4 = 2,5 „
CO2 = 2,5 „
O = 0,3 „
N = 55,0 „
––––––––––––
100,0 Proc.

Der cylindrische Schacht von Kitson's Generator ist auf Trageisen aufgemauert, die von Pfeilern getragen werden, und setzt sich niederwärts aus Eisenplatten fort, welche einen schief stehenden Drehboden ummanteln, gegen den sie nach Wunsch bei verschiedenen Veranlassungen verschieden gestellt werden, so dass der Zwischenraum zwischen Boden und jeder Platte nach Bedarf geregelt wird. Bei der Drehung des Bodens ist somit die Asche beliebig zu beseitigen und man richtet sich dabei nach der Höhe der Aschenschicht, die man durch die Schaulöcher im untersten Theile des gemauerten Schachtes beobachten kann. Vom festen wagerechten Boden, auf welchen die Asche niederfällt, wird sie mittels eines an der unteren Fläche des Drehbodens befestigten Wischers in den Aschenfall gestrichen, der nach Bedarf entleert wird. Der schräge Boden bleibt beständig im Rotiren begriffen und vollzieht eine Drehung innerhalb 30 Minuten; in seiner Mitte ist eine Oeffnung für ein Dampfstrahlgebläse angebracht, dessen Mündung durch ein entsprechend geformtes Blech geschützt wird. Die Kohlen werden mittels continuirlicher Begichtung mit Konus und Glocke aufgesetzt.

Die Verbrennung erfolgt im Kitson-Generator unter Bedingungen, welche die Erzeugung eines guten Brenngases begünstigen. Die Kohlenschicht, welche bei richtiger Einstellung der Chargir- und Ausaschungsapparate für einen gegebenen Gasbedarf sich constant in gleicher Höhe hält, wird durch die Rotation des schrägen Bodens ständig auf und ab bewegt, wodurch die Bildung schädlicher Luftkanäle in ihr verhindert und sie selbst zugleich aufgelockert und luftdurchlässig gemacht wird. Die Behandlung der Kohlenmasse mit dem Spett erübrigt dadurch vollkommen und es fehlen in Folge dessen alle Oeffnungen zum Stochen im Generator selbst und im Gichtverschlusse desselben. Trotz lebhaften Betriebes liefert der Kitson-Generator somit ein gutes und gleichmässiges Gas.

Kitson's Generator hat häufigere Anwendung während der wenigen Jahre seit seiner erstmaligen Construction noch nicht gefunden; er muss aber erwähnt werden, um an einem Beispiele zu zeigen, welche Richtung man einschlagen soll bei der Construction von Gasgeneratoren und dass es besser ist, eine um etwas theurere Anlage auszuführen, mit der man bei geringster Menschenarbeit und kleinstem Brennmaterial verbrauch ein gutes Gas erzeugt, als eine billigere, mit der die Erreichung dieser Vortheile ausgeschlossen bleibt.

Steinkohlen können bekanntlich im Generator entweder mit Luft allein oder mit mit Wasserdampf gemischter Luft vergast werden; es sind demnach Luftgeneratoren und Dampfgebläsegeneratoren oder, wie letztere auch genannt werden, „Halbwassergasgeneratoren“ von einander zu unterscheiden. Die bisher beschriebenen amerikanischen Steinkohlengasgeneratoren gehören zu den letzteren, sie sind mit den zugehörigen Gasanalysen in nachfolgender Tabelle zusammengestellt:

Textabbildung Bd. 309, S. 57

Als typisch, jedes in seiner Art, für Luftgeneratorgas und Halbwassergas sind folgende Analysen anzusehen.

|58|
Luftgeneratorgas
bei Saint Gobin
Vol.-Proc.
Halbwassergas
aus Taylor's Generator
Vol.-Proc.
CO 24,2 27,3
H 8,2 12,0
CH4 2,2 2,5
C2H4 0,4
CO2 4,2 2,5
N 61,2 55,0
O 0,3
–––––– ––––––
100,0 100,0

Das Luftgeneratorgas tritt aus dem Generator in einer Temperatur von 800° C, das Halbwassergas in einer Temperatur von 400° C. Bei einem gewöhnlichen regenerativen Ofen hat man keinen Nutzen von der höheren Temperatur des ersteren Gases bei seinem Eintritt in die Regeneratoren, weil so erhitztes Gas keine Wärme von den untersten Reihen der Ziegelgitter, die bei normalem Gange kaum 800° warm sind, aufzunehmen und zum Ofen zurückzuführen vermag. Es kann sogar vorkommen, dass das wärmere Gas an diese Ziegel Wärme abgibt. Diese Wärme kommt dem Ofen nicht zu gute, sondern verursacht nur, dass beim nächsten Umsetzen die Verbrennungsproducte wärmer in den Schornstein übertreten. Man scheint auch die Erfahrung gemacht zu haben, dass man von einer 400° übersteigenden Temperatur des Gases beim Austritt aus dem Generator keinen Nutzen zieht, so warm aber muss das Gas doch sein, damit durch Abkühlung desselben auf dem Wege zum Ofen sich nicht Theerbestandtheile in der Leitung absetzen.

Die Rechnung ergibt, dass das angeführte Luftgeneratorgas 13,96 Gew.-Proc. reine Kohle hält und dass dessen specifische Wärme 0,2670 ist. Aus 1000 k vergaster reiner Kohle wurden somit erzeugt 7,160 k Gas, welches beim Fortgange aus dem Generator mit einer Temperatur von 800° eine berechnete Wärmemenge enthält von 7,160 × 800 × 0,2670 = 1529376 W.-E. Taylor's Gas aber enthält 15,87 Gew.-Proc. Kohle und seine specifische Wärme ist 0,2790. Aus 1000 k vergaster reiner Kohle werden somit 6,490 k Gas erzeugt, welches beim Austritt aus dem Generator mit einer Temperatur von 400° eine berechnete Wärmemenge von 6,490 × 400 × 0,2790 = 724284 W.-E. enthält.

Aus 1000 k reiner Kohle ergast enthält somit das vom Generator austretende „Luft“gas eine Wärmesumme, welche mit 805092 W.-E. das Halbwassergas übersteigt. Dieser Wärmeüberschuss kann nahezu als für den Ofenprocess verloren angesehen werden.

Zur Herstellung von Halbwassergas aber bedarf man des Dampfes – und da man gefunden hat, dass die Vergasung der Kohle am besten zu ¼ mit Dampf und zu ¾ mit Luft erfolgt, so benöthigt man zur Vergasung von 1000 k reiner Kohle Dampf, dessen Erzeugung, im gewöhnlichen Dampfkessel angenommen, gewöhnliche Steinkohle erfordert, was einem Wärmeverbrauch von nur 47 × 6000 = 292000 W.-E. entspricht.

Damit soll keineswegs gesagt sein, dass es sich nicht lohne, bei der Gaserzeugung Dampf anzuwenden, wenn seine Aufmachung besonderes Brennmaterial kostet; im Gegentheil, schon aus dem Gesichtspunkte der Ersparung von Wärmemenge bei dem aus dem Generator heraustretenden Gase erhellt ein guter Gewinn; dem aber schliessen sich andere Vortheile an.

Bei Anwendung von Halbwassergas halten sich die Gasventile besser und ist die Gasleitung leichter in Stand zu halten, weil sie in weniger hohem Grade vom Gase erhitzt werden.

Der grössere Wasserstoff- und geringere Stickstoffgehalt des Halbwassergases geben demselben einen grösseren Brennwerth. Die Berechnung ergibt, dass 1000 k Luftgas bei der Verbrennung 98230 W.-E. entwickeln, welche im Kilogramm reiner Kohle im Gase 7036 W.-E. entsprechen, während 1.000 k Halbwassergas eine Verbrennungswärme von 128530 W.-E. besitzt, welche für 1 k im Gase befindlicher reinen Kohle 8099 W.-E. ergeben. Der Effect der vergasten Kohle ist somit um 15 Proc. gesteigert. Demnach muss sowohl Kohle erspart wie auch ein höherer pyrometrischer Effect erzielt werden, letzterer aber gestattet einen rascheren Betrieb und ermöglicht eine Verringerung des Abbrandes beim Ofenprocess.

Es muss ferner auf die Kohlenersparung hingewiesen werden, die sich dadurch kennzeichnet, dass die Asche der Halbwassergeneratoren so arm an brennbaren Rückständen ist; sie wird niemals bis zur Sinterung erhitzt und bleibt stets in Pulverform. In dieser Beziehung zeichnet sich Taylor's Generator besonders aus, der eine Asche mit nur 0,5 Proc. brennbaren Rückständen liefert.

Der zur Zeit gewöhnlichste Generator bei den Martinwerken Schwedens liefert nach Åkerman (Jernkont. annaler, 1891) Asche mit 34 Proc. brennbaren Rückständen, wobei, da die vergaste Steinkohle 5,5 Proc. Asche hält, mindestens 3,5 Proc. der Steinkohle verloren gehen.

Die Dampfstrahlgeneratoren sind billiger zu erhalten. Bei den Luftgeneratoren steigt die Temperatur im unteren Theile des Schachtes so hoch, dass ein Theil der Schlacken schmilzt und an den Wandungen festsintert, aber auch dieselben anfrisst und zerstört, so dass der Generator nach verhältnissmässig kurzer Betriebszeit innerlich umgemauert werden muss. Dagegen überdauert der Dampfstrahlgenerator Jahr um Jahr in derselben Ausmauerung; seine Erhaltungskosten stellen sich in Folge dessen nur ¼ oder ⅓ so hoch wie die des Luftgenerators. Schliesslich ist der Betrieb der Dampfstrahlgeneratoren ein billigerer, weil bei ihm die Menschenarbeit durch Maschinenarbeit ersetzt werden kann. Der in den verhältnissmässig kühl bleibenden Leitungen sich absetzende Russ ist von kleiner Menge und leicht her auszukratzen, da er pulverförmig bleibt.

Die bei schwedischen Martinwerken gebräuchlichen Generatoren sind in der Regel mit einem Wasserbassin unter den Rosten versehen, aus dem das Wasser verdunstet und sich mit dem Verbrennungswinde mischt. Diese Verdunstung ist normal nicht gross und beträgt nach Åkerman (l. c.) 4 bis 7 Proc. vom Gewichte der vergasten Steinkohlen. Man erreicht damit nicht dasselbe Resultat wie mit dem Dampfstrahlgenerator nach Taylor's Type, bei dem der verbrauchte Dampf 24 bis 30 Proc. vom Gewichte der vergasten Kohlen erreicht.

Neuerlich beschränkt man sich nicht mehr allein auf Verbesserung der Brenngaserzeugung, man entschwefelt auch dasselbe, wie bei Darby im The Journal of the Iron et Steel Institute für 1896, S. 164, unter der Spitzmarke „Mond producer gas applied to the manufacture of Steel“ nachzulesen ist.

Die Generatoranlage beim Universalwalzwerke in Steelton zählt in zwei Reihen 20 Generatoren; bei ihr ist |59| besonders wohl vorgesehen, dass die grossen Kohlen- und Aschentransporte leicht und unter Aufwendung geringster Arbeit sich vollziehen.

Auf einem Gleise zur Seite des Generatorhauses kommen die Kohlen im Bahnwaggon mit Bodenklappen an; unter diesem Gleise, welches auf einer Balkenconstruction verlegt ist, ist ein schmäleres Gleis disponirt, welches durch Drehscheiben und Aufzüge mit einem in passender Höhe über den Generatoren laufenden Gleise in Verbindung gebracht ist. Aus den Eisenbahnwagen, in denen die Kohlen ankommen, werden diese in Hunde entleert, die alsdann von Hand über Drehscheiben und Aufzüge an der Giebelseite des Generatorhauses nach der Gleisstelle über den Generatoren geschoben werden, wo die Steinkohlen zu vergichten sind; auch sie werden durch den Boden entleert, worauf sie in gleicher Weise nach der anderen Giebelseite und wieder nach unten befördert werden, um eine neue Ladung aus den grossen Bahnwagen entgegen zu nehmen.

Zwischen beiden Generatorreihen zieht sich ein ausgemauerter Einschnitt mit Bahngleise hin, welches gleichfalls mit den erwähnten Aufzügen in Verbindung steht, von denen das eine nach einem Gleise führt, welches ausserhalb des Gebäudes als Hochbahn seine Fortsetzung findet. Unter dieses Gleise wenden die Bahnwagen geschoben und in sie wird die Asche direct aus den Hunden entleert, welche auf dem Einschnittgleise damit beladen wurden. In Folge dieser bequemen Anordnung genügen 4 Mann zur Bedienung der ganzen Generatoranlage.

Nach dem eben beschriebenen Systeme ist die Generatoranlage der Guggenheim Smelting Co. disponirt, ohne Rücksicht auf Ersparung von Handarbeit dagegen die der Granite City Iron Co. Ill, wo eine Modifikation der Duffschen Generatoren in Gebrauch steht. Bei letzterem Werke werden die mit Kohlen geladenen Bahn wagen auf dem Gichtplateau der Generatoren mit der Schaufel entleert und von Hand verkarrt; beide Arbeiten sind sehr beschwerlich bei einer ziemlich grossen Anlage.

Bei der Guggenheim Smelting Co. umfasst die Anlage 14 Taylor-Generatoren in einer Reihe und wird nahezu der gesammte Betrieb derselben maschinell bedient, so dass nur 1 bis 2 Mann für denselben erfordert werden. Die Kohle wird aus den Eisenbahnwagen durch Bodenklappen in unterhalb dem Gleise angebrachte Füllrümpfe entleert, aus denen sie auf mechanischem Wege, „mittels Conveyor“ in über den Generatoren disponirte andere Füllrümpfe überführt und aus diesen mittels Rinnen zu den Generatorgichten abgelassen wird. Eine gleiche mechanische Anordnung besteht auch zum Abtransport der Asche.

Alle diese Generatoranlagen sind von den übrigen Gebäulichkeiten getrennt und liegen im Freien, so dass Kohle und Asche leicht und bequem verfahren werden können und die Anlagen selbst kein Hinderniss bilden für die Transporte der zugehörigen Schmelz- und Schweissöfen. Diese Fernverlegung der Generatoren wird ermöglicht durch den Umstand, dass das Halbwassergas in isolirten Leitungen ohne Schwierigkeit über lange Strecken geleitet werden kann. Eine in Generatoranlagen sich auszeichnende Ingenieurfirma in Philadelphia gibt als Längengrenze für Halbwassergasleitungen 500 Fuss an.

Dr. Leo.

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