Titel: Die Entwicklung der Steinkohlengaserzeuger für den Hüttenbetrieb.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1907, Band 322 (S. 37–40)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj322/ar322013

Die Entwicklung der Steinkohlengaserzeuger für den Hüttenbetrieb.

Von Ingenieur Gille.

(Fortsetzung von S. 22 d. Bd.)

Als guter Gaserzeuger wird mit Recht der Hochofen angesehen, und es hat auch nicht an Versuchen gefehlt, die Form und Betriebsweise desselben auf den Steinkohlengaserzeuger zu übertragen, indem die Luft durch eine Anzahl auf dem Umfang des Schachtes verteilte Düsen eingeblasen und die Schlacke durch Zuschlag von Kalkstein verflüssigt wurde. Es zeigte sich jedoch, das die Ausmauerung von der flüssigen Schlacke stark angegriffen wurde, ein Uebelstand, dem durch Verwendung geeigneter Steine und durch gute Kühlung abzuhelfen gewesen wäre. Ein größeres Hindernis für diese Betriebsweise bildeten aber die im Vergleich zu anderen Gaserzeugern höheren Erzeugungskosten des Gases, welche teilweise durch die infolge der Flüssigmachung der Schlacke herbeigeführten größeren Wärmeverluste, teilweise durch den Kalksteinzuschlag verursacht wurden und welche durch die vollständige Ausnutzung des Brennstoffs und die einfachere Bedienung nicht aufgewogen werden konnten. Bei der Mischgaserzeugung überdies würde wohl auch die Temperatur im Generator nicht hoch genug sein, um die Schlacke in den flüssigen Zustand überzuführen.

Textabbildung Bd. 322, S. 37

Gleichwohl ist die Hochofenform des Gaserzeugers erhalten geblieben, wie aus Fig. 14 und 15 ersichtlich. Diese Gaserzeuger, besonders in der letzteren Ausführungsform, haben hauptsächlich auf oberschlesischen Hüttenwerken Eingang gefunden. Sie sind für die Vergasung nicht backender Kohle vorzüglich geeignet, Bei dem Generator (Fig. 14) wird das Luftdampfgemisch durch vier wassergekühlte Formen, welche ein wenig in den Schacht hineinreichen, eingeblasen. Die Asche wird durch mehrere unterhalb der Düsen befindliche und durch Türen verschließbare Oeffnungen entfernt. Zur Erleichterung des Ascheziehens ist der Boden kegelförmig ausgebildet.

Textabbildung Bd. 322, S. 37

Der in Fig. 15 dargestellte Gaserzeuger unterscheidet sich von dem vorigen hauptsächlich durch die Zuführung des Windes, welcher in der Mitte eingeblasen und durch eine Anzahl seitlich austretender Schlitze verteilt wird. Die Haube des Windverteilungskastens ist zum Schutz gegen Verbrennen mit feuerfesten Steinen übermauert. Die Windleitung ist so eingerichtet, daß hineinfallende Ascheteilchen nach Abschrauben eines Flansches entfernt werden können. |38| Um den Aufenthalt auf der Bühne angenehmer zu machen, ist bei diesem Gaserzeuger zwischen dem Schachtgewölbe und der Abdeckplatte ein leerer Raum geschaffen, indem oberhalb des Gewölbes ⌶-Eisen eingelegt sind, welche an dem Schachtmantel befestigt sind und die Abdeckung tragen.

Der Fülltrichter besteht aus einem Stück, der Verschlußkegel ist an einem Doppelhebel aufgehängt, dessen Lagerung ihrer Einfachheit wegen bemerkenswert ist. Den oberen Fülltrichterverschluß bildet eine wagerecht drehbare Platte, welche in ausgeschwenktem Zustande von einem an dem Fülltrichter gelagerten Dreh arm unterstützt wird. Diese Generatoren werden häufig in der in der Abbildung angegebenen Weise mit Staubsäcken ausgerüstet. Ein Erzeuger vergast in 24 Stunden 12–15000 kg Steinkohle. Die Zusammensetzung des Gases weicht bei gleicher Betriebsweise von demjenigen in den Korbrostgeneratoren erzeugten nicht wesentlich ab, doch ist die Ausnutzung des Brennstoffs eine bessere.

So einfach die letztbeschriebenen Gaserzeuger sind, so teilen sie doch mit den früher erwähnten den großen Uebelstand, daß bei Entfernung der Asche der Betrieb unterbrochen werden muß. Es galt daher eine Konstruktion ausfindig zu machen, welche einen ununterbrochenen Betrieb gestattet. Der Amerikaner Taylor läßt zu diesem Zweck die Brennmaterialsäule auf einem drehbaren Teller ruhen, so daß die Asche jederzeit über den Rand desselben befördert werden kann und in einen geschlossenen Aschenfall stürzt, aus welchem sie bei Gelegenheit entfernt wird. Eine einfachere Lösung der Aufgabe ist dadurch erzielt worden, daß man den unteren Abschluß des Gaserzeugers als Wasserverschluß ausbildete, indem man die Verlängerung des Schachtmantels in ein mit Wasser gefülltes Becken tauchen ließ. Der Brennstoff ruht dabei auf einer Aschenschicht, welche bis zu einer gewißen Höhe über dem Wasserspiegel reicht. Die Asche wird unter dem Rand des Schachtmantels her entfernt. Diese Anordnung gewährt noch den Vorteil, daß die in der Asche enthaltenen Wärmemengen, welche sonst unausgenutzt verloren gehen, zur Erzeugung von Wasserdampf herangezogen werden. Die Zahl derartiger Gaserzeuger ist so groß, daß es zu weit führen würde, sie sämtlich zu beschreiben, daher seien nur einige typische Vertreter hervorgehoben.

Textabbildung Bd. 322, S. 38

Zunächst der in Fig. 16 dargestellte Fraser-Talbot-Gaserzeuger, bemerkenswert durch seine selbsttätige Schürvorrichtung. Der Schachtmantel ist an vier Säulen angenietet. Der in das Wasserbecken hineinreichende Teil des Gaserzeugers wird von einer gußeisernen stumpfkegelförmigen Glocke gebildet, welche an dem wagerechten Schenkel eines an dem Schachtmantel angenieteten Winkeleisens befestigt ist. Dieser Winkelring trägt auch die feuerfeste Auskleidung. Die Zuführung der Luft erfolgt in der Mitte durch zwei übereinanderliegende gußeiserne Hauben. Die Luft, welche von einem Dampfstrahlgebläse eingeblasen wird, hat, ehe sie mit dem Brennstoff in Berührung kommt, die in der Glocke angehäufte Aschenschicht zu durchstreichen, wobei sie den aus dem Becken aufsteigenden Wasserdampf aufnimmt und sich gleichzeitig erwärmt.

Durch die Deckplatte des Generators ist eine in der Windhaube gelagerte hohle Welle geführt, welche zwei bis nahe an die Ausmauerung reichende Arme trägt, einen wagerechten und einen schräg nach unten geneigten. Welle und Arme sind mit Wasserkühlung versehen. Ein 10 PS-Elektromotor mit entsprechendem Vorgelege oder ein hydraulisch betriebener Apparat setzt die Arme in langsame Drehung und läßt sie gleichzeitig eine auf- und niedergehende Bewegung machen. Hierdurch wird die Kohle aufgelockert und gleichmäßig verteilt, die Bildung von Luftkanälen und großen Schlackenklumpen vollständig verhindert. Der Antrieb, der in der Figur nicht eingezeichnet ist, befindet sich auf einer Bühne über dem Gaserzeuger, welche von den am Schachtmantel angenieteten Säulen getragen wird. Die senkrechte Welle ist geteilt und die Teile durch eine elastische Kupplung verbunden zu dem Zweck, bei größeren Widerständen, welche einen Bruch der Arme herbeiführen könnten, diesen die Möglichkeit zu geben auszuweichen. Die Kohle wird durch zwei seitlich von der senkrechten Welle stehende Fülltrichter aufgegeben. In der Abdeckplatte sind noch einige Stochlöcher angebracht, welche allerdings mehr zum Beobachten als zum Schüren dienen.

Textabbildung Bd. 322, S. 38

Die selbsttätige Schürvorrichtung, so zweckmäßig sie sein mag, ist eine unerwünschte Komplikation und gibt leicht zu Betriebsstörungen Veranlassung. Sie ist aus diesem Grunde von späteren Konstrukteuren auch nicht mehr angewandt worden.

Textabbildung Bd. 322, S. 38

Der Fraser-Talbot-Generator ist amerikanischen Ursprungs, ebenfalls der, in Fig. 17 dargestellte Forter-Generator. Der Mantel dieses Gaserzeugers ist an einem von vier Säulen unterstützten gußeisernen Tragring befestigt, in welchen auch die den unteren Abschluß vermittelnde Aschenglocke eingehängt ist. Die Luft wird der gleichmäßigen Verteilung wegen sowohl in der Mitte als auch auf dem Umfang des Schachtes eingeblasen. Zu letzterem Zweck ist der mittlere Teil der Aschenglocke als Windkasten ausgebildet, der nach innen mit Rostplatten ausgesetzt ist. Das Auswechseln der Rostplatten erfolgt durch Türen im Windkasten. Um das Entfernen größerer Schlackenklumpen zu erleichtern, ist oberhalb des Windkastens eine Anzahl durch Stopfen verschließbarer |39| Schürlöcher angebracht. Die Stochlochverschlüsse auf der Abdeckplatte sind als Scharnierdeckel ausgebildet und werden mit dem Fuße geöffnet. Ein Forter-Generator von der in der Figur angegebenen Größe vergast in 24 Stunden etwa 9000 kg Steinkohle.

In Fig. 18 und 19 ist der in England und Amerika sehr verbreitete Duff-Gaserzeuger abgebildet, der durch Vermittlung der Firma Schmidt & Desgrâz, Hannover, auch in Deutschland Aufnahme gefunden hat. Seine Eigentümlichkeit besteht in einem die ganze Breite des Schachtes einnehmenden dachartigen Rostkasten, dessen obere Wände von einer Menge schmaler Spalten durchbrochen werden. Auf der einen Seite dieses Kastens wird das Dampfluftgemisch eingeblasen, während die andere Seite mit einer Oeffnung versehen ist, durch welche die durch die Schlitze fallenden Ascheteilchen entfernt werden. Der unten auf zwei Seiten abgeflachte Schachtmantel und die Ausmauerung ruhen auf zwei kräftigen Winkeleisen, deren senkrechte Schenkel in das rechteckige Wasserbecken tauchen. In den abgeschrägten Mantelflächen sind Ausräumöffnungen angeordnet, welche jedoch während des Betriebes vermauert sind. Der Querschnitt des Schachtes ist quadratisch mit stark gebrochenen Ecken, die Wände fallen senkrecht ab. Der Fülltrichter zeigt eine eigenartige Ausbildung des Hebels für das Gegengewicht der Verschlußplatte, welche gestattet, das Gewicht bis auf die Platte umzulegen, auf diese Weise einen dichten Verschluß gewährleistend. Die Schütthöhe im Duff-Generator beträgt je nach der Kohlenart 800 bis 1200 mm. Die Duff-Generatoren werden in den verschiedensten Abmessungen ausgeführt, ihre Leistungsfähigkeit beträgt bei 3 m lichten Durchmesser etwa 12000 kg Kohle in 24 Stunden.

Textabbildung Bd. 322, S. 39

Ein Gaserzeuger mit unterem Wasserverschluß deutschen Ursprungs zeigt Fig. 20, eine Konstruktion von Schlüter, Witten. Der im Profil an den Hochofen erinnernde Schacht des Schlüter-Generators ist rund und ruht mit einem Tragring über einem viereckigen Wasserbecken. Zwei Wände dieses Beckens sind hochgemauert und dienen als Auflager für den Tragring. Auf den beiden anderen Seiten wird der Abschluß durch zwei gerade Platten bewirkt, welche an unteren Rippen des Tragrings befestigt sind. Die Luft tritt zunächst in einen an der Innenseite des Schachtmantels anschließenden Kasten von rechteckigem Querschnitt ein und gelangt von hier aus durch eine Anzahl rechteckiger Schlitze in den Schacht. Um ein Durchdringen der Luft bis zur Mitte der Kohlensäule zu ermöglichen, ist der Schacht an dieser Stelle stark zusammengezogen. Die Luft wird unmittelbar in die glühende Brennstoffschicht eingeblasen, und arbeitet infolgedessen der Schlüter-Generator mit geringerer Windpressung als andere Gaserzeuger. Die Gefahr, daß bei dieser Betriebsweise die Schlacke rings um die Winddüsen an der Ausmauerung anbacken würde, liegt nicht vor, da gerade diese Stellen von dem Windkasten aus gut gekühlt werden. Das Reinigen der Düsen erfolgt durch Oeffnungen im Blechmantel, welche durch Stopfen verschlossen sind, das Röstern durch eine Anzahl schräg nach unten verlaufender Stochlöcher, welche oberhalb des Windkastens angeordnet sind.

Zu der Gruppe der letzterwähnten Gaserzeuger gehört auch der neuerdings in Deutschland eingeführte Morgan-Generator, der jedoch später in Verbindung mit den selbsttätigen Beschickungsvorrichtungen beschrieben werden soll, ferner der wegen einer besonderen Betriebsweise interessierende Mond-Gaserzeuger. Aus dem in diesem Generator erzeugten Gas wird das Ammoniak gewonnen; um ein Zerfallen desselben beim Entstehen zu verhindern, wird der Gaserzeuger sehr kalt betrieben, zu welchem Zweck der Luft sehr große Mengen Wasserdampf zugesetzt werden, bis zu 2½ kg f. d. kg Kohle. Der Wasserdampf wird in sehr vollkommener Weise durch die Eigenwärme des Gases erzeugt, die Ausbeute an Ammoniak soll beinahe die gesamten Gaserzeugungskosten decken. Trotzdem hat das Mondsche Verfahren in Hüttenwerken nur wenig Eingang gefunden, da der Betrieb mit zu großen Umständlichkeiten verbunden ist. Welchen Einfluß der hohe Wasserdampfzusatz auf die Gasbildung hat, zeigt nachstehende Analyse, welche die Zusammensetzung in Vol. v. H. angibt: CO2 – 16,5, CO – 11, CH4 2, H – 27,5, N – 43 mit einem unteren Heizwert von 1210 WE f. d. cbm. Das Gas ist wegen des hohen Wasserstoffgehaltes für hüttenmännische Zwecke nicht besonders geeignet.

Textabbildung Bd. 322, S. 39

Von Neuerungen, welche den Betrieb von Gaserzeugern betreffen, sind noch verschiedene zu erwähnen, zunächst der in Fig. 21 dargestellte Fülltrichter des Amerikaners Swindell. Der Verschlußkegel ist an einer Kette aufgehängt und diese an einer Rolle befestigt, deren Welle quer durch den Trichter geht und in den Trichterwänden gelagert ist. Auf dieser Welle ist außerhalb des Trichters der Hebel mit dem Gegengewicht aufgekeilt. Diese Aufhängung ermöglicht eine senkrechte Bewegung des Trichters und leistet Gewähr für einen dichten Verschluß. Der Fülltrichterdeckel ist an der Welle mit zwei lose drehbaren Hebeln angelenkt. In geöffnetem Zustande nimmt der Deckel die in punktierten Linien in der Figur eingetragene Stellung ein.

Textabbildung Bd. 322, S. 39
Textabbildung Bd. 322, S. 39

Stochlochverschlüsse, welche Gasverluste beim Schüren vollkommen ausschließen, sind in Fig. 22 und 23 abgebildet. Sie werden von der Firma Daugo & Dienenthal in Siegen hergestellt. In Fig. 22 wird das Stochloch von einer mit einem Handgriff versehenen Kugel geschlossen. Rings um dasselbe liegt eine kleine Dampfleitung, in welche eine Anzahl Löcher von geringem Durchmesser eingebohrt sind, deren Mittellinien sich in einem schräg nach unten gerichteten Winkel schneiden. Der Hahn in der Dampfleitung wird geöffnet, ehe die Kugel abgehoben wird, so daß sich über der Stochöffnung ein Dampfschleier legt, der das Austreten von Gas vollständig verhindert. Der Dampf tritt in den Gaserzeuger und vermischt sich mit den Heizgasen. Die in Fig. 23 abgebildete Konstruktion, welche auf demselben Grundsatz wie die vorige beruht, hat gegenüber dieser den Vorteil, daß beim Drehen des Verschlußdeckels gleichzeitig der Dampfhahn geöffnet wird, so daß ein Nichtgebrauch desselben aus Bequemlichkeit oder Nachlässigkeit nicht zu befürchten ist.

Die bisher erörterten Aufgebevorrichtungen lassen nur ein periodisches Beschicken der Gaserzeuger zu, eine Folge davon ist, daß die Gaszusammensetzung ständig Aenderungen |40| unterworfen ist, ein Umstand, der sich besonders bei einzeln betriebenen Gaserzeugern durch seine Rückwirkung auf den Ofengang unangenehm bemerkbar macht, während bei größeren Anlagen schon die Anzahl der Generatoren einen gewissen Ausgleich schafft.

Man hat eine gleichmässige Gaszusammensetzung dadurch zu erreichen versucht, daß das Aufgeben der Kohle in gleichmäßigen Zeitabständen systematisch betrieben wurde, sei es durch Vereinigung mehrerer Schächte zu einem Block wie bei dem neueren Siemens-Generator, sei es durch Anordnung mehrerer kleiner Fülltrichter für einen Gaserzeuger, wie bei einer Ausführungsform des Blezinger-Generators. Jedoch ist man hierbei immerhin von der Geschicklichkeit und dem guten Willen der Arbeiter abhängig. Ein weiterer Nachteil dieser Aufgebevorrichtungen besteht darin, daß die Kohle nur auf einen kleinen Teil der Schachtoberfläche niedergeht und mit Hilfe von Schürstangen durch die Stochlöcher verteilt werden muß. Es war daher ein bedeutender Fortschritt, als vor etwa 15 Jahren Bildt mit einem Apparat an die Oeffentlichkeit trat, der den Brennstoff in ununterbrochenem Strome bei gleichmäßiger Verteilung über den Schachtquerschnitt aufgab.

Textabbildung Bd. 322, S. 40
Textabbildung Bd. 322, S. 40

Die Bildtsche Beschickungsvorrichtung ist in Fig. 24 und 25 abgebildet. Sie besteht aus einem unten eingeschnürten Vorratsrumpf und einer rotierenden Verteilungsplatte, welche an einer senkrechten Welle unter dem Vorratsrumpf hängt. Die Verteilungsplatte hat eine schwach kegelförmige Gestalt und ist so groß, daß in der Ruhelage der Brennstoff aus dem Vorratsbehälter nicht über ihren Rand fallen kann. An die Platte schließt sich eine von oben gesehen spiralförmige Rippe in einem nach außen allmählich ansteigenden Winkel an und nimmt drei Viertel ihres Umfangs ein. Das letzte Viertel füllt eine nach innen gerichtete Rippe aus, die in einer ebenfalls allmählich größer werdenden Neigung verläuft und mit der Verteilungsplatte durch einige Querrippen verbunden ist. Die senkrechte Welle wird durch Schneckenvorgelege und Stufenscheibe von einer Transmission aus in drehende Bewegung gesetzt; sie kann mittels Handrad und Schraubenspindel senkrecht verstellt werden, mit ihr zugleich die Verteilungsplatte. Diese Einrichtung gestattet es, den Apparat für Brennstoffe verschiedener Stückgröße einzustellen. Die Kohle wird durch einen mit Schieberplatte verschliebaren Einfülltrichter in den Vorratsrumpf aufgegeben. Infolge der kegelförmigen Gestalt der Verteilungsplatte und durch den vom Trichterinhalt ausgeübten Druck wird die Kohle über den Rand der Platte befördert und fällt in einem der Neigung der Rippen entsprechenden Winkel in den Schacht des Gaserzeugers, teils nach dem Umfang, teils nach der Mitte. Die Rippen sind so angeordnet, daß die ganze Fläche des Schachtes gleichmäßig bestreut wird.

Die Bildtsche Beschickungsvorrichtung hat den Nachteil, daß die Verteilungsplatte der Hitze der abziehenden Gase ungeschützt ausgesetzt ist und sich daher leicht verzieht oder sogar bei Unachtsamkeit des Personals durch Oberfeuer abschmilzt. Diese Möglichkeiten sucht Edwards dadurch zu verhindern, daß er die Verteilungsplatte in ein wassergekühltes Gehäuse unterbringt, wie in Fig. 26 und 27 dargestellt ist. Die Verteilung der Kohle durch den Apparat von Edwards geschieht nach demselben Grundsatz wie bei Bildt, jedoch verzichtet Edwards auf die nach innen geneigte Rippe, so daß die Streuung nur auf einer ringförmigen Fläche stattfindet, da der der Größe der Verteilungsplatte entsprechende Raum nicht bestrichen wird. Die Nabe der Verteilungsplatte ist mit mehreren Rippen versehen um den Brennstoff, welcher sich in der Einschnürung des Vorratsrumpfes stauen könnte, aufzulockern. Die senkrechte Welle, welche die Verteilungsplatte trägt, ist in einer mit dem Vorratsrumpf fest verbundenen Nabe gelagert und an ihrem oberen Ende mit dem Einfülltrichter verkeilt. Letzterer hat eine verzahnte Rippe und wird mit Hilfe eines Klinkwerks, das in die Zähne dieser Rippe eingreift, gedreht. Die den Vorratsrumpf nach oben abschliessende Platte, welche mit der schon erwähnten Nabe aus einem Stück besteht, besitzt mehrere gleichmäßig angeordnete Oeffnungen. Kongruente Oeffnungen sind in einer zweiten Platte angebracht, welche auf der ersteren aufliegt und um die Nabe drehbar ist. Wird diese Platte mittels eines in eine angegossene Kanone gesteckten Stabes soweit gedreht, daß die Oeffnungen übereinanderliegen, so fällt der Brennstoff aus dem Einfülltrichter in den Vorratsrumpf und füllt diesen gleichmäßig hoch an.

Textabbildung Bd. 322, S. 40
Textabbildung Bd. 322, S. 40

(Schluß folgt.)

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