Titel: Wert und Bestimmung des Kohlensäuregehaltes der Heizgase.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 26–29)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318007

Wert und Bestimmung des Kohlensäuregehaltes der Heizgase.

Von A. Dosch, Köln.

(Fortsetzung von Seite 814 Bd. 317.)

3. Aehnlich stellen sich die Verhältnisse, wenn in den Heizgasen fester Kohlenstoff in Form von Russ vorhanden ist; von anderen Beimengungen sei zunächst abgesehen.

Würde in 1 cbm Bauchgas r = kg Russ festgestellt worden sein, so wäre bei der Verbrennung eines kg Brennstoffes durch Russ verloren gegangen ein Gewicht von

Cr = r . Gv'

wenn mit Gv' die jetzt entstandene Rauchgasmenge bezeichnet wird. Die Grossen von Oe, φ und Gv werden sich wiederum, wie unter 2., in Oe', φ' und Gv' verwandelt haben und es würde sein:

Oe' = 2,667 (CCr) + 8H – O + S

oder

Oe'= Oe – 2,667 . Cr . . . . . . (41)

Das Rauchgasvolumen würde, auf 0° Cels. und 760 mm Barometerstand reduziert gedacht, betragen

und mit dem Werte von Oe' aus Gleichung (41)

Gv' = 1,854 (CCr) + 0,699 . (Oe – 2,667 Cr) (q' – 1) + 2,634 . φ' (Oe – 2,667 Cr)

Gv' = 1,854 C+ Oe (3,33 . φ' – 0,699) – Cr (8,88 . φ' 0,011) . . . . . (42)

Ferner ist das Verhältnis des Kohlensäuregehaltes zu dem Rauchgasvolumen

. . . . (43)

worin Gv' den Wert aus Gleichung (42) hat und worin noch unbekannt ist Cr und φ'

Es war nun

Cr = r . Gv'

Setzt man den Wert von Gv' aus Gleichung (42) ein und löst nach Cr auf, so ergiebt sich

. . (44)

Der Klammerausdruck des Zählers stellt wiederum diejenige Rauchgasmenge dar, welche entstände, wenn der Brennstoff vollständig, jedoch mit dem Luftüberschuss φ' verbrennen würde.

In Gleichung (44) ist nur noch φ' unbekannt. Um diese Grösse zu ermitteln, setzt man den Wert von Cr aus Gleich. (44) in Gleich. (43) für Kv' ein. Nach φ' aufgelöst, erhält man, wie unter 2., eine Gleichung von der Form:

φ' . R + N = O

worin bedeutet:

R = 3,33 . Oe . Kv + 1,854 . r (3,33. Oe – 8,88 C)

und

N = – 1,854 C + Kv' (1,854 C – 0,699 Oe) + 1,854 r [C (1,854 + 0,011) – 0,699 Oe]

Hieraus bestimmt sich dann das Verhältnis der zugeführten zu der theoretisch erforderlich gewesenen Luftmenge zu:

. (45)

worin Oe den bekannten Wert für vollständige Verbrennung bedeutet.

Ist in den Abgasen kein Russ vorhanden, würde also r = 0, so geht die Gleich. (45) für φ' in diejenige für φ bei vollständiger Verbrennung über.

Der Wärmeverlust durch Russ allein beträgt, unter der Annahme, dass das festgestellte Russgewicht reiner Kohlenstoff sei,

Qv' = r . Gv' . 8100 . . . (46)

Um Vergleichs werte zu erhalten, seien wieder zwei Beispiele gegeben:

Es werde, wie unter 2., eine Kohle wie unter II, Tabelle 4 verbrannt; demnach C = 0,793, Oe = 2,43. Es sei ermittelt: Kv' =10%, Tt =250°, sowie a) r = 0,005 kg; b) r = 0,002 kg per 1 cbm der Heizgase.

Setzt man zunächst einen Einfluss des Russgehaltes auf die entstehende Rauchgasmenge nicht voraus, so ist

|27|

Hiermit würde die entstehende Rauchgasmenge

Gv = 1,854 . 0,793 + 0,10 . (3,33 . 1,84 – 0,699)

Gv = 14,655 cbm

ohne Berücksichtigung des entstehenden Wasserdampfes.

Hiermit würde der durch die Rauchgase an sich herbeigeführte Verlust

Qv = [14,655 . 0,32 + 0,595 (9 . 0,0513 + 0,0218)] . 250

Qv = 1244 W- E

oder 16,5% des Heizwertes.

Ferner würde sich der Verlust durch Russ nach Gleichung (46) ergeben zu

Qr = 0,005 . 14,655 . 8100 = 594 W – E

oder 7,88% des Heizwertes.

Unter Berücksichtigung, dass der Russgehalt einen Einfluss auf die entstehende Rauchgasmenge gewinnt, stellen sich die wirklichen Verhältnisse etwas anders. Es ist φ' nach Gleichung (45)

φ' = 1,82

Mit diesem Verhältnis ergiebt sich der durch den Russ verlorene Kohlenstoffgehalt pro 1 kg Brennstoff, zu

Cr = 0,067 kg pro 1 kg Brennstoff,

und der Kohlenstoffgehalt, welcher zur Bildung von Kohlensäure noch zur Verfügung war, betrug

CK = 0,793 – 0,067 = 0,726 kg

pro 1 kg Brennstoff.

Ferner bestimmt sich die entstandene Rauchgasmenge nach Gleichung (42)

Gv' = 1,854 . 0,793 + 2,43 (3,33 . 1,82 – 0,699) – 0,067 (8,88 . 1,82 – 0,011)

Gv' = 13,413 cbm

Mit dieser Rauchgasmenge erhält man den durch die Rauchgase an sich herbeigeführten Verlust zu

Qv' = [13,413 . 0,32 + 0,595 (9 . 0,0513 + 0,0218)] . 250

Qv' = 1145 W – E

oder 15,2% des Heizwertes.

Ferner ergiebt sich der Wärmeverlust durch Russ zu

Qr' = 0,005 . 13,413 . 8100 = 0,067 . 8100 = 543 W – E

oder 7,2% des Heizwertes.

Der Gesamtverlust beträgt mithin 15,2 + 7,2 = 22,4% des Heizwertes, gegenüber 16,5 + 7,88 = 24,38%, wenn der Einfluss des Russgehaltes auf die Rauchgasmenge nicht berücksichtigt wird.

Zu b.)

Es ist wie unter a)

φ = l,84;

Gv = 14,655 cbm.

Der Verlust durch die Rauchgase an sich, ohne Rücksicht auf den Einfluss des Russgehaltes auf die Rauchgasmenge:

Qv = [14,655 . 0,32 + 0,288] 250 = 1244 W – E

oder 16,5% des Heizwertes.

Der Verlust durch den Russgehalt

Qr = r . Gv . 8100 = 0,002 . 14,655 . 8100 = 237 W– E

oder 3,15% des Heizwertes.

Wird der Einfluss des Russgehaltes auf die Rauchgas menge berücksichtigt, so ergiebt sich:

φ' = 1,83

Hiermit wird die Russmenge

Cr' = 0,0282 kg pro 1 kg Brennstoff.

Die zur Bildung von CO2 zur Verfügung gewesene Kohlenstoffmenge beträgt demnach

CK = 0,793 – 0,0282 = 0,7648 kg

Ferner beträgt die entstandene Rauchgasmenge

Gv' = 1,854 . 0793 + 2,43 (3,33 . 1,183 – 0,699) – 0,0282 . (8,88 . 1,83 – 0,011)

Gv'= 14,12 cbm

Hiermit ergiebt sich der Wärmeverlust durch die Rauchgase an sich

Qv' = [14,12 . 0,32 + 0,288] . 250 = 1202 W – E

oder 15,9% des Heizwertes.

Der Wärmeverlust durch Russ ist

Qr' = 0,002 . 14,12 . 8100 = 228 W – E

gleich 3,03%, oder

Qr' = Cr' . 8100 = 0,0282 . 8100 = 228 W – E

Der gesamte Verlust durch Russ und Rauchgase beträgt mithin 15,9 + 3,03 = 18,93% gegenüber einem Verlust von 16,5 + 3,15 = 19,65% ohne Rücksicht auf den Einfluss des Russgehaltes.

Man erhält mithin folgende Zusammenstellung, welche darthut, dass die Bestimmung des Kohlensäuregehaltes nicht genügt, wenn Russ in den Heizgasen vorhanden ist.

Fall a) Fall b)
Lediglich aus dem Kohlensäure-
gehalt festgestellter Wärmeverlust

16,5%

16,5%
Wirklicher Wärmeverlust mit Be-
rücksichtigung von Russ

22,4%

18,93%
Differenz der Wärmeverluste 5,9% 2,43%
Es sind dies % vom wirklichen
Werte

26,3

12,8

Dass ferner bei grösserem Russgehalte auch Rücksicht auf den Einfluss desselben auf die entstehende Rauchgasmenge genommen werden muss, um Fehler zu vermeiden, erweist nachstehende Zusammenstellung

Fall a) Fall b)
Gesamtverlust ohne Rücksicht des
Einflusses von Cr

24,38%

19,65%
Wirklicher Wärmeverlust 22,4% 18,93%
Differenz der Wärmeverluste 1,98% 0,72%
Es beträgt dies % vom wirklichen
Werte

8,8

3,8

4. Es erübrigt hier noch, kurz den Fall zu untersuchen, in welchem alle unter 1 bis 3 angegebenen Verluste zusammentreffen. Mit Bezug auf die daselbst gewählten Bezeichnungen würde zunächst die erforderliche Sauerstoffmenge sein:

Oe'' = 2,667 (CCA – Cz – Cr) +8H – O + S+ 1,333 . Ce

Hierin ist

kann also stets als bekannt vorausgesetzt werden:

|28|

Cr = r . Gv''

Cz = 0,00536 . z . Gv''

wenn mit Gv'' das jetzt entstandene Gasvolumen bezeichnet wird.

Hieraus ist

Das entstehende Rauchgasvolumen würde mit der obigen Grösse von Oe''

Gv'' = 1,854 (CCACr) + 0,011 Cz + [Oe – 2,667 (CA + Cr) – 1,33 . Cz] (3,33 φ'' – 0,699) . . (48)

Setzt man einen der Werte von Cr oder Cz aus Gleichung (47) in diese Gleichung ein und löst nach einer dieser Grossen auf, so erhält man:

worin die Grösse 0,011 . 0,00536 . z, weil verhältnismässig klein, vernachlässigt werden kann.

Das Verhältnis der Kohlensäure zu dem entstandenen Rauchgasvolumen beträgt jetzt

. . . (50)

Setzt man die Werte von Cr und Cz aus Gleichung (49) in Gleichung (50) ein, so ergiebt sich das Verhältnis der zugeführten zu der theoretisch erforderlichen Luftmenge zu:

φ'' = [1,854 (C – CA) – Kv {1,854 (C – CA) – 0,699 (Oe – 2,667 CA)} – 1,854 r . (1,865 C – 0,699 Oe) – 1,854 . 0,00536 z {2,797 (CCA ) – 0,699 (Oe – 2,667 CA}]:

[Kv (3,33 . Oe – 8,88 CA) + 1,854 r . (3,33 . Oe – 8,88 C) + 1,854 . 0,00536 . z .{3,33 . Oe – 4,44 (C+ CA}] . . . (51)

Aus dieser allgemeinen Formel für φ'' ergiebt sich das Verhältnis φ für andere Fälle, wenn nicht alle hier angenommenen Bestandteile in den Heizgasen oder in der zurückbleibenden Schlacke festgestellt werden, in einfacher Weise, indem die nicht vorhandenen Grossen Null gesetzt werden.

Da hier alle unter 1 bis 3 erwähnten Verluste zusammentreffen, so wird selbstverständlich auch der Unterschied zwischen dem Wärmeverluste, wie er sich lediglich aus dem Kohlensäuregehalte bestimmen würde und dem wirklichen Wärmeverluste um so auffallender in die Erscheinung treten.

Um ein ungefähres Bild über die diesbezüglichen Verhältnisse zu erhalten, sei nachstehend ein Beispiel gegeben: Eine Kohlensorte habe folgende Zusammensetzung: C = 60%; H = 4,0%; O = 12,0%; S = 3,0%; Ab = 14,0%; W = 7,0%. Hw (berechnet) = 5618 W – E;, die erforderliche Sauerstoffmenge aus der Zusammensetzung Oe = 1,83. Von dieser Kohlensorte seien während einer gewissen Zeit B = 3000 kg verfeuert worden; während derselben Zeit erhielt man A = 467 kg Asche und Schlackeauf dem Roste. Ferner sei festgestellt worden: der in der Asche und Schlacke enthaltene Kohlenstoff a = 10%; Kv = 8%, z = 1,0%, r = 0,0025 kg, sowie T – t = 250°.

Die nach den vorstehend gegebenen Formeln berechneten Werte sind nachstehend zusammengestellt. Die Folgerungen, welche aus den Resultaten zu ziehen sind, sind im allgemeinen dieselben, wie sie bereits unter 1 bis 3 angegeben waren: Sobald nicht der gesamte in dem Brennstoffe enthaltene Kohlenstoff zu Kohlensäure verbrennt, genügt die Kenntnis der Grösse von Kv allein nicht mehr zur Ermittelung des wirklichen Wärmeverlustes und ebensowenig zur Ermittelung der wirklichen Mauchgasmenge; jener würde zu klein, diese zu gross erhalten.

Zusammenstellung der Ergebnisse bei Vorhandensein von Unverbranntem in der Asche, sowie Kohlenoxyd und Russ in den Heizgasen.



Grössen-
bezeichnung


Wert-
bezeichnung

a) Verhältnisse
ohne Berück-
sichtigung des
Einflusses von
CA, Cr und Cz
auf die Rauch-
gasmenge
b) Verhältnisse
mit Berücksich-
tigung des Ein-
flusses von CA,
Cr und Cz auf
die Rauchgas-
menge
Wirkl. Verhältnisse
Verhältnis der
zugeführt. zu
der theoretisch
erforderlichen
Luftmenge


φ =




2,31


2,08
In der Asche u.
Schlacke ent-
haltener Koh-
lenstoff pro
1 kg Brennstoff


CA =


kg


0,0155


0,0155
Durch Russ
für die Ver-
brennung ver-
loren. Kohlen-
stoff pro 1 kg
Brennstoff


Cr =


kg


0,347


0,275
Durch Kohlen-
oxyd gebun-
dener Kohlen-
stoff pro 1 kg
d. Brennstoffes


Cz =


kg


0,112


0,088
Für die Ver-
brennung
wirklich vor-
handener Koh-
lenstoff pro
1 kg Brennstoff


CK =


kg


0,44


0,469
Entstehendes
Rauchgas-
volumen

Gv =

cbm

13,9

11,0
Lediglich aus
dem Kohlen-
säuregehalte
berechneter
Wärmeverlust


Qv =


W – E
% von Hw


1175
20,9


942
16,8
Wärmeverlust
durch CA

QA =
W – E
% von Hw
123
2,2
123
2,2
Wärmeverlust
durch Cz

Qz =
W – E
% von Hw
634
11,3
502
9,0
Wärmeverlust
durch Cr

Qr =
W – E
% von Hw
281
5,0
223
3,9
Gesamter
Wärmeverlust

Qg =
W – E
% von Hw
2213
39,4
1790
31,8

Auf Grund der vorstehend erhaltenen Ergebnisse wird nun die Frage entstehen, ob die Bestimmung des Kohlensäuregehaltes der Rauchgase allein von demjenigen Werte, wie dies für gewöhnlich angenommen und behauptet wird, sei. Im allgemeinen muss dies bejaht werden; denn es darf nicht vergessen werden, dass alle die angeführten Verluste, wie durch Unverbranntes in der Asche, Kohlenoxyd und |29| Russ, bei einer ordnungsgemäss und gut arbeitenden Feuerungsanlage nicht vorkommen sollen. Andererseits muss dem freilich entgegengehalten werden, dass wohl bei wenigen Feuerungen aller Kohlenstoff zu Kohlensäure verbrennt, sondern, dass ein gewisser, wenn auch nach Art und Bedienung der Feuerung sehr verschiedener Betrag desselben verloren geht. Immerhin muss jedoch im Auge behalten werden, dass dieser Betrag im allgemeinen nicht zu bedeutend ist, und dass für viele Fälle so genaue Rauchgasuntersuchungen, wie sie hier angenommen waren, nicht durchgeführt werden können – aus verschiedenen Gründen –, so dass eben die Kenntnis des Kohlensäuregehaltes allein dasjenige Mittel bleibt, welches schnell und an Hand von guten, bequem zu handhabenden Apparaten einen meist richtigen Aufschluss über das Arbeiten einer Feuerungsanlage giebt.

(Fortsetzung folgt.)

Druckfehler-Berichtigung.

No. 49, S. 778, Zeile 25 von unten lies:

Qv'' = 3,33 . Oe (φ – 1) . c . (T – t)

statt

Qv'' = 3,33. Ov (φ – 1) . c . (Tt)

No. 50, S. 794, Zeile 9 von unten lies:

statt

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: