Titel: Polytechnische Schau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1928, Band 343 (S. 115–118)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj343/ar343037

Polytechnische Schau.

(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge – nur mit Quellenangabe gestattet.)

Das Wielandt-Torfverkokungsverfahren. Bei dem Torfverkokungsverfahren nach Dr. Wielandt, Oldenburg, unterscheidet man:

  • 1. die Rohtorfgewinming,
  • 2. die Torfverkokungsöfen,
  • 3. die Apparatur.

Zu 1. Der Rohtorf wird mit der gesetzlich geschützten Torfbaggermaschine gewonnen, die durch endlose Plattenketten 10 bis 20 m/st je nach der Moortiefe bewegt wird und die aus Eimerbagger, Misch- und Formwerk und einem an das Maschinengestell angeschlossenen 30 bis 45 m langen Sodenableger besteht. Dieser Sodenableger ist ein durch Platten gebildetes Förderband, das die Torfboden auf der ganzen Breite des Feldes abwirft und sich gleichmäßig mit dem Fahrgestell vorwärts bewegt. Die ganze Baggermaschine benötigt eine Kraft von 25 bis 40 PS bei 4 Mann Bedienung und sie verarbeitet je nach der Moorbeschaffenheit 40 bis 60 m3 (5 bis 8 t) Torf in der Stunde. Die Torfsoden werden vermittels Wagen der Ofenanlage oder dem Torfschuppen zugeführt.

Zu 2. Die Wielandt-Torfkoksöfen sind für folgende Tagesleistungen vorgesehen:

Größe 1, 1 Ofen mit 2 Kammern für 15 bis 20 t
Durchsatz,
2 Oefen mit 4 Kammern für 30 bis 40 t
Durchsatz,
Größe 2, 1 Ofen mit 2 Kammern für 22,5 bis 30 t
Durchsatz,
2 Oefen mit 4 Kammern für 45 bis 60 t
Durchsatz,
3 Oefen mit 6 Kammern für 67,5 bis 90 t
Durchsatz.

Die Kammern zerfallen in 2 Teile, von denen der untere mit Schamotte ausgekleidet ist, während der obere aus Gußeisen gebildet wird. Der untere Teil stellt die Verkokungskammer dar, der obere die Trocknungskammer. Zum Beheizen der Kammern dient das eigene Koksofengas, zum Anheizen ein Generator für Torffeuerung, der gleichzeitig als Reservequelle vorgesehen ist. Die Ofenanlage arbeitet im kontinuierlichen Betrieb und wird alle 1 bis 2 Stunden je nach der Torfart mit dem Torf aufgefüllt. Die Anlagen mit mehreren Oefen sind so ausgeführt, daß jeder Ofen einen besonderen Schornstein hat und daß alle Oefen unabhängig voneinander betrieben werden können. In den Sommermonaten kann der zur Verkokung kommende Torf der Ofenanlage direkt zugeführt werden, während er in der Winterzeit im Schuppen aufgestapelt wird.

Zu 3. Die Apparatur besteht aus einer Kühl-, Wasch- und Saug- sowie Druckanlage; Saug- und Druckanlage sind in einem Raum des Betriebsgebäudes untergebracht, die Kühl- und |116| Waschanlage im Freien vor dem Betriebsgebäude. Die Betriebsweise ist folgende: Das aus dem Koksofen heraustretende Torfrohgas besitzt eine Temperatur von 20° bis 270° und muß abgekühlt werden. Zu diesem Zweck wird es durch eine Leitung in den Kühler geführt. Zwischen Kühler und Ofen sind aber noch zylinderförmige schmiedeeiserne Behälter, die Teerwasservorwärmer, eingeschaltet, in denen das Kondensat vorgewärmt wird, und zwar nach dem Gegenstromprinzip, indem das Teerwasser unten ein- und oben austritt, das heiße Torfgas dagegen die entgegengesetzte Richtung einschlägt. Bis zum Eintritt in die Kühlanlage führt das Torfgas noch alle Kondensate mit sich. Durch Herabkühlung auf 60 bis 80° findet eine Verdichtung und Ausscheidung der festen und flüssigen Beimengungen statt, die als Teer niedergeschlagen und in eine besondere Grube geleitet werden. Auch bei der Kühlanlage ist das Gegenstromprinzip angewendet worden. Die bei der Kühlung sich bildenden Teerdämpfe werden durch Wasser selbsttätig abgespült. Der hinter der Kühlanlage geschaltete Gassauger wird durch eine Transmission angetrieben und bezweckt, eine Entlastung der Ofenkammern von dem Druck herbeizuführen, der durch den Widerstand entsteht, den das Gas bei dem Durchstreichen der einzelnen Apparate findet. Dadurch wird auch eine bessere Gasausbeute erzielt und die Verkokung gefördert. Das den Gassauger darstellende Gehäuse ist aus Gußeisen, zylinderförmig und seitlich abgeschlossen, wobei sich mehrere Flügel um die Längsachse drehen und das Gas durch die Ein- und Ausgangsstutzen saugen bzw. drücken. Durch Stufenscheiben auf der Transmissionswelle läßt sich der Gang des Saugers den jeweiligen Verhältnissen anpassen. Dann steht noch ein Umlaufregler mit dem Gassauger in der Verbindung, der etwa zu viel angesaugtes Gas aus der Druckseite wieder in die Saugseite zurückgelangen läßt und so die Arbeit des Gassaugers einstellt. Das im Torfgas enthaltene Ammoniak wird durch einen senkrecht stehenden mit Raschig-Waschringen angefüllten Wascher in der Weise entfernt, daß das Gas und das ihm entgegenströmende Berieselungswasser gezwungen werden, sämtliche Flächen der Waschringe zu berühren und zu benetzen. Im unteren Teil des Waschers sammelt sich das Ammoniakwasser an, das in die bereits genannte Grube für den aus den Kühlern heraustretenden Teer fließt. Das Kühlwasser wird einem Hochbehälter entnommen. Das Torfgas ist nunmehr gereinigt und gebrauchsfertig und wird vom Wascher aus den Brennern der Koksöfen zugeleitet. Von dem insgesamt erzeugten Gas werden etwa ⅔ in den Koksöfen verbrannt, ⅓ in Gasmaschinen zur Krafterzeugung verwertet. Die verschiedenen Anlagen sind mit Ein- und Ausgangsventilen und mit Schiebern ausgerüstet, die ein beliebiges Ein- und Ausschalten der einzelnen Apparate ohne Unterbrechung des Betriebs gestatten. Gassauger und Pumpen werden durch einen Torfgasmotor angetrieben und als Reserve wird außerdem noch ein Elektromotor aufgestellt. Der Kraftbedarf der Apparate beziffert sich auf 8 bis 15 PS je nach Größe der Anlage. Der gesamte Betrieb wird durch Meßeinrichtungen für Druck- und Temperaturverhältnisse überwacht, ferner sind die erforderlichen Sicherheitseinrichtungen in Verbindung mit Warnapparaten eingebaut, die übermäßige Drucksteigerungen durch das Ertönenlassen einer Sirene melden und das unter zu hohem Druck stehende Gas ins Freie abführen. Als Belegschaft kann man folgende Ziffern für die verschiedenen Anlagegrößen zugrunde nehmen: 2 bis 4 Mann für die Förderung des Torfs vom Vorratslager zu den Füllwagen, 6 bis 9 Mann für die Entleerung und Füllung der Ofenkammern, 3 Maschinisten, 3 bis 4 Mann für den Koksschuppen und Versand, 1 Mann für Ausbesserungen, 1 bis 2 Mann als Reserve.

Erzeugnisse der Verkokungsanlage. Legt man einen Torf zu Grunde der Zusammensetzung:

58% Kohlenstoff,

6% Wasserstoff,

31% Sauerstoff,

5% Asche,

so kann man rechnen mit einer Ausbeute von 30% Gas, 30% Koks, 30% Gaswasser und 4% Teer. Die Wärmeeinheiten betragen für das Torfgas 2500 bis 3000 kcal, für den Torfkoks 7500 kcal und für den Torfteer 9600 kcal. Die Durchschnittsanalysen für Torfgas, Torfkoks, Gaswasser und Torfteer sind:

Torfgas: Schwefel 0,2 %,
Kohlensäure 20 %, Asche 4 %.
Aethan 1 %, Gaswasser:
Aethylen 3 %, Ammoniak 3 %,
Sauerstoff 1 %, Essigsäure 4 %,
Methan 20 %, Methylalkohol 1 %,
Kohlenoxyd 30 %, Essigsaurer Kalk 5 %,
Stickstoff 5 %, Ammoniumsulfat 12 %.
Wasserstoff 20 %.
Torfteer:
Torfkoks: Gaswasser 15 %,
Kohlenstoff 88 %, Rohöl 40 %,
Wasserstoff 2 %, Rohparaffinschupp 30 %,
Sauerstoff 4,5 %, Pech 10 %,
Stickstoff 1,3 %, Verlust 5 %

Die Torfverkokungsanlage macht sich allein durch die Koksausbeute und die Teergewinnung bezahlt. Von Interesse ist fernerhin, daß die abgetorften Moorflächen brauchbares Acker- und Ansiedlungsland ergeben. Die Verwendungsmöglichkeiten für den Torfkoks sind mannigfaltig. In 1. Linie dürfte er mit der Holzkohle in Wetbewerb treten, da er eine fast dreifache Druckfestigkeit besitzt und demnach höhere Beschickungssäulen verträgt als die Holzkohle. Die Schlacke von Torfkoks ist kohlenstofffrei, pulverförmig und nicht ungünstig schlackend. Beim Transport und Lagern nimmt er keine Feuchtigkeit auf. Man kann ihn verwenden in Stahlwerken zur Aufkohlung, in Temperöfen, bei der Hartgußherstellung, zum Trocknen der Formen in Eisen- und Stahlgießereien, in Kupferschmiedewerkstätten, in Glockengießereien zum Ausglühen der Glocken, in Metallgießereien, dann als Brennstoff im Kupolofen der Eisengießerei infolge seines geringen Schwefel- und Phosphorgehaltes, ferner zur Herstellung aktiver Kohle, als Entfärbungsmittel und Filtrationsmasse sowie zur Reinigung von Säften, nach Mischung mit flüssiger Luft als Sicherheitssprengstoff, nach Beimischung mit Salpeter als rauchloser Brennstoff und zur Herstellung von Glühstoffpatronen.

Dr.-Ing. H. Kalpers.

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Untersuchung über die feuerfesten Stoffe des Kupolofens. Die feuerfesten Stoffe für den Kupolofenbetrieb haben in der Gießerei eine geringere Beachtung erfahren als andere Gießerei-Rohstoffe. Der Gießereifachmann war eben meistens geneigt, sich für irgendeinen feuerfesten Stein zu entscheiden, weil ihm die Arbeitsbedingungen und -Temperaturen im Ofen noch nicht ganz klar waren. Die grundsätzliche Forderung an den feuerfesten Stoff ist bekanntlich die, daß er einem bestimmten Hitzegrad widersteht, und zwar muß sein Schmelzpunkt mindestens bei Segerkegel 19 sein. Der im Kupolofen übliche feuerfeste Stein enthält über 65% SiO2 und mindestens 25% des anderen wichtigen Bestandteiles, der Tonerde (Al2O3). Je höher die letztere, um so größer die Feuerbeständigkeit. Schamottesteine sind von saurem Charakter, welcher Tatsache eine große Bedeutung bei der Untersuchung des Verhaltens der Steine im Kupolofen zukommt.

In seiner Arbeit vor dem amerikanischen Institut für feuerfeste Stoffe kommt Booze zu folgenden Schlüssen: der Druckversuch sollte nicht zur Bestimmung der Eignung eines Schamottesteines wegen der Verschiedenheit der Betriebsbedingungen dienen; und weiter, die Formveränderung in der Ofenwand ist kein wichtiger Fehler eines Schamottesteines und wird nur eintreten, wenn sich hohe Temperaturen in beträchtlicher Tiefe der Wand entwickeln. Dies erklärt den Grund für Mißerfolge an einem Ofen, der längere Zeit mit einem schweren Futter zur Verkleinerung seines Fassungsvermögens betrieben wurde. Unter diesen Umständen wird der Stein gleichmäßiger erwärmt, als wenn eine einfache Schicht gegen den Mantel stößt, was zur Folge hat, daß eine erweichende Wirkung im Stein in einem größeren Bereich stattfindet. Die Frage der Isolierung der Schmelzzone ist wiederholt erörtert worden und es scheint, daß jeder Versuch, die Wärmestrahlung durch das Futter zu verhüten, sich auf das Futter nachteilig auswirken würde. Besser wäre die Ausnützung der durch die Esse abziehenden Hitze.

Es besteht kein Zweifel darüber, daß Mißerfolge beim Kupolofenfutter auf Risse zurückzuführen sind. Diese Risse entstehen bei plötzlichem Temperatur Wechsel, wobei die Zerstörung sich in weitem Maße nach der Dichtigkeit des Steines richtet, und diese letztere Eigenschaft hängt wiederum von der Herstellung des Steines ab. In der Regel wird angenommen, daß der aus feinerem Ton hergestellte Stein beim Wärmewechsel und Abkühlen dem Zerspalten mehr ausgesetzt ist als ein Stein aus grobkörnigem Stoff. Bei dem letzten werden die Spannungen durch die zwischen den großen Körnern bestehenden ungleichmäßigen Fugen erleichtert, die nicht so fortlaufend sind wie beim feinkörnigen Stoff und infolgedessen eine zusammenhängende Linie verhüten. Demnach entstehen Risse in den Steinen infolge der Unfähigkeit der Steinpartikelchen, sich bei schroffem Temperaturwechsel frei zu bewegen. Im Kupolofen sind die Risse meistens bei den Düsen festzustellen wegen des Eintritts des Windes an der heißesten Stelle des Futters, ferner weil sich hier die Richtungen der Luftströme ständig infolge des Fallens der Chargen, des flüssigen Metalles und der Schlacke ändern. Einen Einfluß auf die Rißbildung übt die Auftragung eines Verputzes auf die Oberfläche aus. In der Praxis ist es üblich, das Futter zu befeuchten, damit der Verputz besser anhaftet. Wird der Ofen vor vollständiger Trocknung des Verputzes schnell angeheizt, so bildet sich zwischen dem Futter und dem Verputz Dampf, so daß der Verputz wieder abbröckelt und das Futter wieder ungeschützt ist. Sprünge und Abfallen des Verputzes entstehen auch durch Schwindung, welchen Nachteil man durch genaue Bemessung der Art der die Grundmasse für die Verputzmischung bildenden Schamotte verhüten kann. Bei fetten Tonen sollte man einen erheblichen Anteil von Magerungsmitteln hinzumischen. Eine gute Mischung besteht aus gemahlenen gebrauchten Steinen, frischer Schamotte und Wasser. Die Schamotte sollte von der gleichen Beschaffenheit sein wie für die Steine. Zur Erhöhung der Feuerbeständigkeit und des Widerstandes gegen Abnutzung ist die Verwendung von Kochsalz zwecks Erzielung einer Glasur auf dem feuerfesten Futter angeregt worden. Beim Kupolofenbetrieb sind jedoch die Betriebsbedingungen zu berücksichtigen; in diesem Falle würde bei den hier üblichen hohen Temperaturen das Salz sich verflüchtigen und verdampfen und nach Kondensation eine zerfressende Wirkung auf das Ofenfutter ausüben und mithin seine Schmelzbarkeit erniedrigen. Dagegen wird der Wert der Verputzmasse durch Zusatz von hochfeuerfesten Stoffen neutralen Charakters, wie z.B. von kohlenstoffhaltigen, erhöht.

Ein weiterer Grund für die Beschädigung des Ofenfutters ist in dem korrosiven Einfluß der Schlacke zu erblicken. Theoretisch sollte zwar die Reaktion zwischen einer Säure und einer Base ein Salz ergeben, doch ist diese Reaktion im Kupolofen nicht so einfach, da andere Flußmittel vorhanden sind, die diese ganze Frage schwierig machen. Große oder weite Fugen zwischen den Steinen erlauben ein leichtes Eindringen der Schlacke, namentlich minderwertige Schamotte im Mörtel. Auch bei dem Mörtel ist die gleiche Schamotte zu verwenden wie die für die Steine. Dann ist die Art der Steine selbst zu beachten. Besteht der Stein aus grobkörnigem Material, so kann die Schlacke schneller eindringen, als wenn er dicht ist. Andererseits ergibt sich auch eine Korrosion, wenn der Stein feinkörnig und die Schlackenteile fein verteilt sind. Zum Widerstand gegen die Schlacke sollte demnach das Aeußere des Steines fest sein. Dies wird bei der Steinherstellung durch das Pressen erreicht, indem die schamotte-beladenen Wasserteilchen nach der Oberfläche gezwungen werden. Die Erzeugung einer glasharten Oberfläche ist also Aufgabe des Brennprozesses. Manche Hersteller von hochwertigen feuerfesten Steinen brennen infolgedessen ihre Steine zweimal. Eine andere Ursache für die Zerfressung der Steine bildet die Möglichkeit der Umwandlung des Schwefels in Schwefelsäure, wenn der Koks feucht war. Dann darf auch der Aschengehalt der Asche nicht außer acht gelassen werden, ferner der Einfluß von Kalkstein und Alkalien. Im Gegensatz zu manchen Arten von metallurgischen Oefen wird das Kupolofenfutter durch das Niedergehen der |118| Beschickung abgenutzt; dies ist namentlich in der Schmelzzone der Fall. Schließlich wirken noch die Flamme und die chemischen Vorgänge unter reduzierenden und oxydierenden Bedingungen zerstörend auf das Futter ein.

Die Verwendung von fugenlosem Futter, von Stampfmasse, scheint an Verbreitung zu gewinnen. U.a. wurden mit Kaolin-Futter sehr befriedigende Erfahrungen gewonnen. Für diesen Zweck dürften geeignet sein: Kaolin mit 46% Tonerde, Sillimit mit 62% und Mullit mit 71% Tonerde. Diese Stoffe sind allerdings ziemlich teuer, welcher Nachteil nicht dazu ermutigt, daß man sich für sie anstatt der bisher üblichen Steine entscheidet. (The Foundry Trade Journal, 1927, S. 547/48.)

Dr.-Ing. Kalpers.

Ueber Zementationsmittel. Jeder Stahl läßt sich zementieren, welches auch immer sein Kohlenstoffgehalt sein mag; doch sind unter den verschiedenen Stahlsorten Unterschiede insofern zu machen, als nicht allein die aus der Zementation sich ergebende Härte, sondern auch noch die Elastizitätsgrenze und die Widerstandsfähigkeit des Stahles zu berücksichtigen sind. Ein sehr weicher Kohlenstoffstahl z.B. eignet sich für solche zementierte Stücke, die einer geringen Ermüdung unterzogen sind, wie für Motorwellen, Motorschubstangen, Differentialrollen, während ein weicher oder halbharter Nickel-Stahl eine größere Sicherheit bei höheren Beanspruchungen gibt. Ein Nickel-Stahl mit 2% Ni und ein Nickel-Chrom-Stahl mit 2,5% Ni und 0,3% Cr eignet sich für Achsen, Achsschenkel, Kurbelwellen für schnelllaufende Wagen, wichtige Zahnräder u.a.m.

Der Kohlenstoff, der nach seiner Umwandlung in seine Oxydationsprodukte die Zementation zu bewirken hat, kann sich in verschiedenen Zuständen vorfinden:

1. Fester Kohlenstoff. Kohle und Koks eignen sich nicht für die Zementation, dagegen wohl Holzkohle. Bei der Wahl des Zementationsmittels ist in Betracht zu ziehen, daß die zu zementierenden Stücke vom Zement umgeben in die Zementierkästen gebracht, daß die Stücke je nach ihren Abmessungen sich in verschiedenen Mengen in den Kästen vorfinden werden und daß schließlich auch die Kästen selbst hinsichtlich ihrer Abmessungen sich nach einem bestimmten Stück richten können. Als Zementationsmittel wird man dabei dasjenige wählen, das sich am schnellsten erwärmen wird zwecks Sicherung der für den Arbeitsvorgang günstigsten Temperatur und das ferner das meiste Zementiergas ergibt, wobei schließlich auch noch eine möglichst geringe Kontraktion unter dem Einfluß der Wärme von Bedeutung ist. Die Holzkohle eignet sich aus dem Grunde besser als Kohle und Koks, weil sie wenig Asche enthält, leicht ist und je Tonne ein bedeutendes Volumen besitzt. Die Volumenfrage des Zementes spielt dabei eine Rolle; wenn man das Volumen einer Tonne Koks (etwa 2 m3) mit demjenigen einer Tonne Holzkohle (4–6 m3) vergleicht, so ist es klar, daß man mit dieser für ein gegebenes Gewicht mehr Zementierkästen füllen kann als mit dem Koks. Weiter ist dann die weiche Holzkohle von der harten zu unterscheiden; zu der ersten rechnet man die Kohle der Fichte, Weide, Tanne, des Lärchenbaumes, der Linde und der Pappel, zu der zweiten die der Buche, Eiche, Esche, Ulme und Birke. Die ersteren sind schlechtere Wärmeleiter als die harten Holzkohlen, dazu sind sie leichter entzündbar, was die Dauer ihrer Zementationseigenschaften heruntersetzt. Die Holzkohle muß sich in CO umwandeln, um auf den Stahl einzuwirken. Der für diese Umwandlung notwendige Sauerstoff ist trotz vollständiger Füllung und Abschließung der Kästen vorhanden, und zwar rührt er zunächst von der Luft her, die jede auch noch so kleine Kohlenparzelle umgibt, dann von der durch die Holzkohle absorbierten Luft.

2. Kohlenstoff-Sauerstoff-Verbindungen. Hierzu gehören Kohlenoxyd und Kohlensäure. Die Bedeutung des Kohlenoxyds bei der Zementation ist bekannt. Die Kohlensäure kann man sich entstanden denken durch vollständige Verbrennung der Elemente des festen Kohlenstoffs oder durch die Zersetzung der Karbonate oder Bikarbonate, die absichtlich mit der Holzkohle vermischt wurden. Bei Betrachtung des 1. Falles ist zu bemerken, daß die Wirkung der Luft auf den Kohlenstoff CO und CO2 in verschiedenen Verhältnissen je nach der Temperatur ergibt; das Verhältnis wächst als Funktion der Temperatur, mit anderen Worten je höher die Temperatur, um so weniger hat sich Kohlensäure gebildet.

3. Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindungen. Diese Karbide können fest, flüssig oder gasförmig sein; bei Zementierversuchen durch Gase hat man Methan, Aethylen und Leuchtgas verwendet, wobei diese Stoffe durch das Metall dissoziiert wurden, und zwar bei Methan nach der Gleichung: CH4 + 3Fe = Fe3C + C4H und bei Aethylen nach den beiden Gleichungen:

C2H4 + 3Fe = Fe3C + CH4;

C2H4 + 6Fe = 2Fe3C + 4H.

4. Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindungen. Hierzu gehören das Albumin, Ossein, Elastin, die Wolle, Horn und Leder. Die Wirkung dieser einfachen oder komplexen Stickstoff-Verbindungen ist schwieriger zu erklären; man kann sich die Reaktion denken: CN = CN + 6Fe = 2Fe3C + 2N. Wolle, Horn und Leder haben ungefähr die gleiche Zusammensetzung wie das Ossein, d.h. wie die organische Substanz der Knochen (49–50% C, 6–7% H, 16–18% N, 24–26% O + S). Außerdem ist zu beachten, daß die Knochen oder das Knochenmehl mineralische Bestandteile enthalten, vor allen Trikalziumphosphat und Kalziumcarbonat. (La Technique Moderne.)

Dr.-Ing. Kalpers.

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