100 Kilogr. gelber Torf = 94,6 Kilogr. lufttrocknem Fichtenholz,
100 " brauner " = 107,6 " " "
100 " Erdtorf = 104,0 " " "
100 " Pechtorf = 110,7 " " "
100 Kubikmeter gelber Torf = 33,2 Kubikmeter Fichtenholz,
100 " brauner " = 89,7 " "
100 " Erdtorf = 144,6 " "
100 " Pechtorf = 184,3 " "
Mit diesen Resultaten stimmen auch die von =Brix= erhaltenen überein.
=Karsten= giebt an, dass bei Siedeprocessen
2-1/2 Gewichtstheil Torf = 1 Gewichtstheil Steinkohle,
4 Volumen " = 1 Volumen "
Die =Verdampfungskraft= des Torfes ist nach =A. Vogel= folgende:
Wasser. Verdampfungskraft.
Lufttrockner Faserstoff 10 Proc. 5,5 Kilogr.
Maschinentorf 12-15 " 5-5,5 "
Presstorf 10-15 " 5,8-6,0 "
[Sidenote: Neue Verwendung des Torfes.]
Der Torf hat seit etwa zwanzig Jahren eine neue Anwendung dadurch
gefunden, dass man seine Produkte der trocknen Destillation auf
Leuchtmaterialien (Paraffin, Torfkreosot, Solaröl) verarbeitet. Die
Gewinnung des Paraffins aus irländischem Torf im Grossen wurde schon
1849 von =Reece= versucht; fortgesetzte Versuche von =Kane= und
=Sullivan= ergaben das Resultat, dass 1 Tonne (= 20 Ctr.) Torf ungefähr
1,36 Kilogr. Paraffin, 9 Liter eines zur Beleuchtung geeigneten
flüchtigen Oeles und 4,54 Liter eines fixen Oeles liefere, welches als
Maschinenschmiere Anwendung finden könne. Nach =Wagenmann= liefert ein
Torf von der Hebrideninsel Lewis 6-8 Proc. Theer, und zwar 2 Proc.
Photogen, 1,5 Proc. Solaröl und 0,33 Proc. Paraffin.
Torfkohle.
[Sidenote: Torfkohle.]
In vielen Gegenden Deutschlands steht die Verwendung des Torfes als
Brennmaterial in keinem Verhältniss zu den vorhandenen Torflagern; grosse
Strecken Torfmoore liegen fast unbenutzt oder werden doch nicht in einem
solchen Umfange ausgebeutet, als die vorhandene Menge und die
Wiedererzeugung des Torfes gestatten. Der Grund davon liegt in der
Unbequemlichkeit, welche mit der Verwendung des Torfes verknüpft ist:
sein Volumen ist im Vergleich zu seiner Heizkraft meist ein sehr grosses,
bei seiner Verbrennung erzeugen sich unangenehm riechende Produkte,
welche den Torf zur Zimmerheizung fast unbrauchbar machen. Man sucht
daher den Torf dadurch zu verbessern, dass man ihn in =Torfkohle=
verwandelt.
Die Zusammensetzung der Torfkohle ist wegen der schwankenden
Zusammensetzung der Torfsorten eine sehr verschiedene.
Die Zusammensetzung der äussersten Glieder lässt sich auf folgende
Weise ausdrücken:
Torfkohle, Torfkohle,
erste Qualität. schlechteste Qualität.
Kohlenstoff 86 34
hygroskopisches Wasser 10 10
Asche 4 56
Ueber den absoluten und specifischen Wärmeeffect der Torfkohle lässt
sich nach den wenigen Daten, die vorliegen, keine sichere Angabe
machen. Gewöhnliche Torfkohle kommt in ihrem specifischen Wärmeeffect
dem der Holzkohle sehr nahe, im übrigen steht sie in den meisten Fällen
bezüglich ihrer Brauchbarkeit hinter der Holzkohle zurück, weil sie
wegen ihrer geringen Dichtigkeit und der grossen Menge staubförmiger
Asche kein intensives Feuer zu geben vermag. Der Benutzung in
Schachtöfen steht ihre leichte Zerdrückbarkeit entgegen, indem sie sich
leicht, namentlich in den tieferen Theilen des Schachtes, zu einer
dichten Masse zusammenballt, welche der Gebläseluft den Durchgang
erschwert und den Schmelzprocess in Unordnung bringt. Dagegen bedient
man sich bei Herd-, Pfannen- und Kesselfeuerungen der Torfkohle mit
vielem Erfolg. Die aus verdichtetem Torf dargestellte Torfkohle hat
eine so grosse Festigkeit und Dichtigkeit, dass dieselbe für den
Metallurgen von sehr grosser Wichtigkeit werden kann, wenn ihre
Herstellung ohne zu grosse Kosten ausführbar ist.
Die Braunkohlen.
[Sidenote: Braunkohle.]
Eben so wie der Torf ist die =Braunkohle= ein durch nasse Vermoderung
verändertes Holz, wobei jedoch der wesentliche Unterschied stattfindet,
dass der Zersetzungsprocess bei der Braunkohle viel weiter vorgeschritten
ist, als beim Torfe. Berücksichtigt man allein die Eigenschaften, so
lässt sich nicht wohl eine Grenze zwischen Braunkohle und Steinkohle
ziehen; nur die geologischen und paläontologischen Verhältnisse des
Vorkommens vermögen Anhaltepunkte für die Bestimmung einer fossilen
Kohlenart zu liefern. Es lässt sich in dieser Hinsicht allgemein sagen,
dass jede fossile Kohle, welche jünger ist als Kreide, und in Formationen
über derselben vorkommt, Braunkohle zu nennen ist; jede Kohle, die in
Formationen sich findet, welche älter sind als Kreide, ist als Steinkohle
zu bezeichnen. Da der Stickstoffgehalt der Steinkohlen weit grösser ist
als der der Braunkohlen, so lässt sich darauf eine Reaction gründen,
durch welche man Steinkohle in sehr vielen (jedoch nicht in allen) Fällen
leicht von Braunkohle unterscheiden kann. Letztere, in ihrer
Zusammensetzung der Cellulose weit ähnlicher als die Steinkohle, liefert
beim Erhitzen in einem Probirglase Dämpfe, die durch vorherrschenden
Holzessig sauer reagiren, während bei gleicher Behandlung von Steinkohle,
durch vorwaltendes Ammoniak und durch Ammoniakbasen (Anilin, Lepidin
etc.) ammoniakalisch reagirende Dämpfe gewonnen werden. Nach einer andern
Probe soll man die zu untersuchende Kohle im fein gepulverten Zustande
mit Kalilauge erhitzen; Steinkohle lässt die Flüssigkeit farblos,
Braunkohle färbt sie meist durch Bildung von Kaliumhumat braun, doch sind
hiervon ausgenommen die Braunkohlen der nördlichen alpinen
Tertiärformation, sobald sie den Charakter der Fettkohle annehmen. Ein
anderer charakteristischer Unterschied zwischen Steinkohle und Braunkohle
ist (nach =E. Richter= und nach =Hinrichs=) der, dass erstere beim
Trocknen bei 115° allmälig bis zu einem gewissen Minimum an Gewicht
verliert, dann aber wächst das Gewicht wieder in Folge einer Oxydation.
Braunkohle zeigt diese Gewichtszunahme nicht.
Nach dem verschiedenen Zersetzungsgrade unterscheidet man mehrere
Varietäten der Braunkohle: 1) die =fasrige Braunkohle= (fossiles oder
bituminöses Holz, Lignit) von dem Ansehen des Holzes, in dem nicht
selten Stamm-, Ast- und Wurzelstücke deutlich erkennbar sind; 2) die
=gemeine Braunkohle= bildet derbe spröde Massen von muscheligem Bruche.
Bei glänzendem Bruche nennt man sie Gagat; 3) die =erdige Braunkohle=
oder =Erdkohle= ist, wie schon ihr Name andeutet, eine mit erdigen
Substanzen gemengte dunkelbraune Braunkohle. Zur Theerschwelung (für
Solaröl und Paraffin) geeignete Braunkohle findet sich in Deutschland
besonders in Preussen (bei Weissenfels und Zeitz, Oschersleben, Saarau
in Schlesien) und im Königreich Sachsen (in der Nähe von Borna), sie
führt den Namen »Schmierkohle«.
Sehr häufig findet sich in den Braunkohlen Schwefelkies (und zwar die
rhombische Varietät als Vitriolkies). Ist in derselben die Menge der
kiesigen und erdigen Bestandtheile überwiegend, so entsteht daraus die
=Alaunerde=, mit welchem Namen auch ein mit Bitumen und Schwefelkies
gemengter Thon bezeichnet wird. Der Aschengehalt der Braunkohlen ist
ein sehr verschiedener. Im Durchschnitt lässt sich der Aschengehalt der
Braunkohlen zu 5-10 Proc. annehmen. Die Asche besteht wesentlich aus
Thonerde, Kieselerde, Kalk, Magnesia, Eisen- und Manganoxyd. Das
hygroskopische Wasser kann bei frisch geförderten Kohlen bis zu 50
Proc. steigen, beträgt aber im lufttrocknen Zustande durchschnittlich
20 Proc., so dass, wenn man den allerdings sehr schwankenden
Aschengehalt unberücksichtigt lässt, lufttrockne Braunkohle etwa
zusammengesetzt ist aus
Kohle 48-56 Proc.
Wasserstoff 1-2 "
chemisch gebundenem Wasser 31-32 "
hygroskopischem Wasser 20 "
Die Brennbarkeit der Braunkohle ist geringer als die des Holzes, ihre
Flammbarkeit steht zwischen der des Holzes und der Steinkohle. Die
Braunkohlen geben im Allgemeinen folgenden Wärmeeffect:
[A] = Absol.
[B] = Specif.
[C] = Pyrom.
[D] = 10 Proc.
hygrosk.
---+----
|
Braunkohle | Wasser
-----+---- | +-----
| | | [A] [B] [C]
Lufttrockne faserige mit 20 Proc. und ohne Asche 0,48 0,55 1800
" " " " 20 " " " " [D] " 0,43 -- --
" erdige " " 20 " " " " ohne " 0,61 0,79 1975
" " " " 20 " " " " [D] " 0,55 -- --
" muschelige " " 20 " " " " ohne " 0,69 0,88 2050
" " " " 20 " " " " [D] " 0,62 -- --
Gedarrte faserige " " 20 " " " " ohne " 0,61 -- 2025
" " " " 20 " " " " [D] " 0,55 -- --
" erdige " " 20 " " " " ohne " 0,76 -- 2125
" " " " 20 " " " " [D] " 0,69 -- --
" muschelige " " 20 " " " " ohne " 0,85 -- 2200
" " " " 20 " " " " [D] " 0,76 -- --
Aus dieser Tabelle geht hervor, dass lufttrockne Braunkohlen gedarrtes
Holz an absolutem und pyrometrischem Wärmeeffect und an specifischem
Wärmeeffect das beste Holz um mehr als das Doppelte übertreffen.
Die =Verdampfungskraft= der Braunkohlen ist folgende:
Wasser. Asche. Verdampfungskraft.
Böhm. Braunkohle 28,7 Proc. 10,6 Proc. 5,84 Kilogr.
Bituminöses Holz 23,7 " 3,9 " 5,76 "
Erdkohle 47,2 " 4,8 " 5,55 "
Stückkohle 47,7 " 3,1 " 5,08 "
[Sidenote: Anwendung der Braunkohle.]
Die Anwendbarkeit der Braunkohle als Brennmaterial ist beschränkter als
die der Steinkohle, da sie für solche Zwecke, für welche die backenden
Steinkohlen besonders brauchbar sind, nicht benutzt werden kann. Die
Braunkohlen sind namentlich zu Rostfeuerungen, z. B. in chemischen
Fabriken und Salinen, so wie als Heizmaterial für Stubenöfen brauchbar.
Die erdige Varietät lässt sich indessen oft nur dann zur directen
Feuerung benutzen, wenn sie zuvor eingesumpft und in Formen, gleich den
Ziegeln, meist mit Hülfe von Maschinen, gestrichen und getrocknet
worden. Die Praxis hat gezeigt, dass frisch geförderte Braunkohlen den
gelagerten vorzuziehen sind, indem letztere, selbst bei Abwesenheit von
Schwefelkies, bei längerem Lagern unter dem Einflusse der Luft und der
Feuchtigkeit eine langsame Verbrennung erleiden, wodurch sie an
Brennkraft einbüssen. Eine wichtige Anwendung haben die Braunkohlen
darin gefunden, dass man sie der trocknen Destillation unterwirft und
auf Paraffin und Solaröl verarbeitet.
Die Steinkohlen.
[Sidenote: Steinkohlen.]
Die =Steinkohle= (oder Schwarzkohle) ist nächst den Eisenerzen und dem
Steinsalze das wichtigste anorganische Naturprodukt, welches der Bergmann
aus der Tiefe zu Tage fördert. Die Eisenproduktion, die grosse Mengen
Brennstoff consumirenden Gewerbe, würden nie die gegenwärtige Ausdehnung
erreicht haben, wenn nicht die Steinkohle den nöthigen Brennstoff
geliefert hätte. Die Steinkohlen dienen zur Heizung und zur Produktion
von Kraft. Wohlfeile Steinkohlen sind daher auch gleichbedeutend mit
wohlfeiler Arbeitskraft und bilden somit eine der wichtigsten Grundlagen
der modernen Industrie.
Die Steinkohlen sind mumisirte und verkohlte Ueberreste einer längst
untergegangenen Flora, deren hundertfältig über einander gepresste Stämme
gegenwärtig regelmässige, oft viele Quadratmeilen ausgedehnte
Gebirgsschichten bilden. Ueber den Process, welcher bei der
Steinkohlenbildung stattfand, existiren mehrere Ansichten. Die einfachste
Ansicht ist wohl die, dass ein sehr langsamer, durch die Erdwärme
unterstützter und durch den Druck der aufliegenden Gebirgsschichten
modificirter Zersetzungsprocess, welcher auf eine immer reinere
Darstellung des Kohlenstoffs hinarbeitete, die Hauptrolle gespielt hat.
Daher ist der Anthracit fast reiner Kohlenstoff, während die
verschiedenen Varietäten der Steinkohle noch um so mehr bituminöse und
flüchtige Substanzen enthalten, je weniger weit ihre Zersetzung
fortgeschritten ist. Der Wasserstoff und Sauerstoff entweicht mit
Kohlenstoff verbunden als Kohlenwasserstoffgas (Grubengas,
Methylwasserstoff), als Erdöl und als Kohlensäure. Der Anthracit in
seiner vollendetsten Form ist als dasjenige Produkt zu betrachten, in
welchem der Zersetzungsprocess, durch welchen Braun- und Steinkohle sich
bilden, sein Ende erreicht hat.
Kohlenstoff Wasserstoff Sauerstoff
Cellulose 52,65 5,25 42,10
Torf von Vulcaire 60,44 5,96 33,60
Lignit 66,96 5,27 27,76
Erdige Braunkohle 74,20 5,89 19,90
Steinkohle (secundäres Gebirge) 76,18 5,64 18,07
" (Kohlenformation) 90,50 5,05 4,40
Anthracit 92,85 3,96 3,19
Bei der durch die Ausbreitung der Dampfkraft und Abnahme des Holzes als
Heizungsmaterial stark gesteigerten Consumtion der Steinkohlen ist es von
Interesse, einen Ueberblick zu gewinnen über die noch vorhandenen
Steinkohlenschätze der Erde. Die grössten Steinkohlenbecken Europas sind
1) in =England=[194] das im Süden von Wales, welches 4 geographische
Meilen breit und 20 Meilen lang ist, ferner das im Norden bei Leeds,
Manchester und Sheffield, an welches sich die Becken von Newcastle und
von Schottland anschliessen; 2) in =Belgien= das Kohlenrevier von Lüttich
(Maas-Bassin), das von Charleroi und Namür (Sambre-Bassin) und das von
Mons; 3) in =Frankreich= das der Loire (St. Etienne und Rive de Gier),
von Valenciennes, von Creuzot und Blanzy, von Aubin (Aveyron), von Alais
(Gard); 4) in =Deutschland= das schlesische Becken, das Saarbecken, das
Kohlenrevier an der Ruhr, die Kohlenbassins bei Zwickau und im
Plauen'schen Grunde u. s. w.; 5 in =Oesterreich= die böhmischen Becken zu
Pilsen, Brandau und Schlan. Aber das grösste dieser europäischen Becken
verschwindet ganz, wenn man sie mit denjenigen vergleicht, welche in
=Nordamerika= vorkommen. Das ausgedehnteste der nordamerikanischen Becken
ist dasjenige, welches in einiger Entfernung südwestlich vom See Erie
seinen Anfang nimmt und sich über die Staaten Pennsylvanien, Virginien,
Kentucky, Tennessee, bis an den Fluss Tennessee fortsetzt. Es trägt den
Namen Apalachisches Kohlenfeld, hat eine Breite von 37 und eine Länge von
130 geographischen Meilen, während die Oberfläche 2800 geographische
Quadratmeilen einnimmt. Um weniges kleiner sind die Becken von Illinois,
von Canada und Michigan.
[194] Die Steinkohlenproduktion in Grossbritannien ist sehr im Steigen
begriffen. Sie betrug
1860 80 Millionen Tons à 20 Ctr.
1862 81 " " "
1864 92 " " "
1866 101 " " "
1868 104 " " "
1869 108 " " "
[Sidenote: Accessorische Bestandtheile der Steinkohle.]
Unter den accessorischen Bestandtheilen der Steinkohlen ist
erwähnenswerth der Schwefelkies, welcher entweder als eigentlicher
tesseraler Schwefelkies oder als rhombischer Strahl- oder Vitriolkies
eine zwar gewöhnliche, aber unliebe Beimengung desselben bildet, indem
er durch seinen Schwefelgehalt die Kohle zu gewissen Feuerungszwecken
untauglich macht, theils durch seine Vitriolescirung die Kohle
auflockert und zersprengt, sogar Selbstentzündungen der Flötze und
Lager verursachen kann. Nächst dem Schwefelkies erscheinen nicht selten
Bleiglanz, Kupferkies und Zinkblende. Alle diese Sulfurete sind wohl
aus den entsprechenden Sulfaten entstanden, welche, in Wasser gelöst,
die Steinkohlenflötze durchdrangen und durch die Einwirkung der
organischen Substanz reducirt wurden. Von erdigen Mineralien sind
besonders Kalkspath, Braunspath, Gyps, Baryt, Schieferthon, der thonige
Sphärosiderit und der Kohleneisenstein oder Blackband (ein inniges
Gemenge von Eisenspath, Kohle und etwas Kieselthon), eines der
wichtigsten Mineralien der carbonischen Formation, zu erwähnen.
[Sidenote: Eintheilung der Steinkohlen.]
In technischer Hinsicht theilt man die Steinkohlen nach ihrem Verhalten
im Feuer ein in: 1) =Backkohlen=, deren Pulver, in einem Tiegel erhitzt,
schmilzt und zu einer gleichförmigen Masse zusammenbackt; 2)
=Sinterkohlen=, deren Pulver nur zu einer festen Masse sich vereinigt,
ohne eigentlich zu schmelzen; 3) =Sandkohlen=; wenn das Pulver keinen
Zusammenhang bekommt. In England unterscheidet man nach der Benutzung
=drei= Sorten Kohle, nämlich 1) die =Gaskohle= (_gaz coal_), 2) die
=Hauskohle= (_household coal_), 3) die =Dampfkohle= (_steam coal_).
Wenn wir diese Eintheilung beibehalten, so zeigt die elementare
Zusammensetzung, verglichen mit ihrem chemischen und physikalischen
Verhalten, dass die =Backkohlen= entweder ein aus Kohlenstoff und
Wasserstoff bestehendes Bitumen enthalten, oder, was wahrscheinlicher
ist, dass eine solche Verbindung bei höherer Temperatur aus ihnen sich
bilde; dass die in den Sinterkohlen vorhandene grössere Sauerstoffmenge
die Quantität dieses Bitumens verringert, aber seine Bildung nicht
verhindert. Bei den Sandkohlen bildet sich dieses Bitumen in noch
geringerer Menge. Neuere Untersuchungen jedoch bestätigen diese Ansicht
nicht, dass mit der Zunahme des Sauerstoffs die Eigenschaft des Backens
abnehme und die sauerstoffärmsten Kohlen stets Sandkohlen seien. Es
sind Steinkohlen gefunden worden, die fast gleiche Zusammensetzung,
aber trotzdem ein sehr verschiedenes Verhalten in der Hitze
zeigen[195].
[195] =E. Richters= hat neuerdings ein Verfahren zur vergleichenden
Bestimmung der Backfähigkeit verschiedener Steinkohlen
beschrieben. Vergl. Dingler's polyt. Journ. Bd. 195 p. 72.
[Sidenote: Anthracit.]
Der =Anthracit= oder die =Kohlenblende= ist, wie schon erwähnt, als
dasjenige Produkt des Zersetzungsprocesses, durch welchen überhaupt
Steinkohlen gebildet werden, zu betrachten, in welchem jener Process sein
eigentliches Ziel und Ende erreicht hat. Der Anthracit findet sich im
Uebergangsgebirge vorzugsweise zwischen den Schichten des Thonschiefers
und der Grauwacke, sowie zwischen Glimmerschiefer und auf solchen Gängen,
welche jene Formation durchsetzen. Der Anthracit ist ein völlig
unkrystallinischer Körper, wodurch er sich vom Graphit unterscheidet. Er
ist tiefschwarz, spröde, von muschligem oder doch unebenem Bruche, brennt
mit wenig leuchtender, aber rauchloser Flamme, erweicht im Feuer nie,
decrepitirt aber häufig darin.
=Jacquelain= erhielt bei der Analyse folgender Anthracite nachstehende
Resultate:
Kohlenstoff. Wasserstoff. Sauerstoff. Stickstoff. Asche.
aus Swansea 90,58 3,60 3,81 0,29 1,72
" Sablé 87,22 2,49 1,08 2,31 6,90
" Vizille 94,09 1,85 " 2,85 1,90
" d. Isère-Dep. 94,00 1,49 " 0,58 4,00
Man hat die Brauchbarkeit des Anthracits als Brennmaterial lange Zeit
verkannt. Er lässt sich indessen bei zweckmässiger Behandlung,
besonders bei kräftigem Gebläse, vortheilhaft auf mannichfache Weise
benutzen. In Swansea und Pennsylvanien wendet man den Anthracit als
Reductionsmittel der Eisenerze in Hohöfen (Anthracithochöfen) an. Man
benutzt ausserdem den Anthracit beim Kalkbrennen, Ziegelbrennen, in
Salinen, selbst für häusliche Zwecke als Brennmaterial.
[Sidenote: Backkohle.]
Die =Backkohle= ist ausser ihrem Verhalten in der Hitze, wobei die
zerriebene Kohle zusammenbackt und ein dichtes, geflossenes Koksstück
bildet, durch dunkelschwarze Farbe und leichte Entzündlichkeit
charakterisirt. Bezeichnet man (mit =Fleck=) den Procentgehalt an
Kohlenstoff in der aschenfreien Kohlensubstanz mit C, den disponiblen
Wasserstoff mit W_{1}, den gebundenen Wasserstoff mit W; den Sauerstoff
und Stickstoff mit S, so ist (C + (W + W_{1}) + S = 100). W_{1} berechnet
sich aus der Annahme, dass 8 Proc. Sauerstoff 1 Proc. Wasserstoff binden,
mithin ist W_{1} = 5/8 und dieser Werth von dem Gesammtwasserstoffgehalt
abgezogen, liefert als Differenz den disponiblen Wasserstoff = W. Die
Eigenschaft eine Kohle zu backen und geflossene Koks zu liefern, ist
dadurch bedingt, dass auf 100 Th. Kohlenstoff nicht weniger als 4 Th.
disponibler Wasserstoff kommen. Sie eignen sich besonders zur
Leuchtgasfabrikation (=Gaskohle=), wenngleich =Fleck= als Gaskohle im
weitesten Sinne jede Kohle ansieht, welche auf 1000 Th. Kohlenstoff
mindestens 20 Th. gebundenen Wasserstoff enthält. Da nun aber der Werth
einer solchen Gaskohle gleichzeitig von dem disponiblen Wasserstoff
abhängt, durch dessen Gegenwart die Leuchtkraft des Gases in Folge
gelöster flüchtiger Kohlenwasserstoffe erhöht werden muss, so kann man
Kohlen mit 2 Th. gebundenem und 4 Th. disponiblem Wasserstoffe (auf 100
Th. Kohlenstoff) als =beste= Kohlensorte und mit dem Namen =Back-= und
=Gaskohle= bezeichnen.
Wegen ihres grossen Wasserstoffgehaltes lassen sie sich leichter
entzünden als die übrigen beiden Steinkohlensorten und geben aus diesem
Grunde die längste Flamme. Sehr stark backende Kohlen eignen sich für
sich allein für Flammenfeuer nicht, weil sie in Folge ihres starken
Aufblähens den Rost verstopfen und dadurch den Luftzug hindern, und
weil sie wol eine schnelle, aber keine anhaltende Hitze geben. Dagegen
ist Backkohle besonders gut anwendbar zum Schmieden des Eisens
(=Schmiedekohle=, _charbon de forge_, _houille maréchale_, _smith
coal_); weil sie während des Brennens zu einer Masse zusammensintert,
durch welche die Gebläseluft zusammengehalten, der Wärmeeffect
gesteigert und an Brennmaterial gespart wird.
Die =Sandkohle= ist die geringste Kohlensorte; sie ist sehr
sauerstoffreich, schwindet stark beim Verkoken und hinterlässt aus
kleinen Stücken bestehende, sandige Koks. Sie enthalten weniger als 40
Th. disponiblen Wasserstoff. Sie wird vorzugsweise in Fällen angewendet,
wo es sich weniger um die Art des Feuers, als um möglichste Billigkeit
handelt, wie beim Ziegel- und Kalkbrennen.
Die =Sinterkohle= hat eine mehr ins Eisengrau gehende Farbe; Oberfläche
und Bruch sind oft sehr glänzend. Sie ist weit schwieriger entzündlich
als die Backkohle und enthält sehr häufig viel Schwefelkies; sie eignet
sich ganz vorzüglich zur Entwickelung von schneller und zugleich
anhaltender Hitze und passt deshalb für den Flammen- und
Schachtofenbetrieb, für Tiegelschmelzungen, unter Kesselfeuerungen u. s.
w. Bei der Verkokung verändern sie ihr Volumen nur wenig, sinken im
Koksofen schwach zusammen und geben bei wenig Gasausbeute auch lockere
gesinterte Koks. Sie enthalten in der verbrennlichen Substanz auf 100 Th.
Kohlenstoff weniger als 4 Th. disponiblen und weniger als 2 Th.
gebundenen Wasserstoff. An die Sinterkohlen schliessen sich gewisse
Anthracite an, obgleich die eigentlichen Anthracite als natürliche Koks
ausser aller Beziehung zu dem Verkokungs- und Vergasungsprocesse stehen.
In dem Wasserstoffgehalt der organischen Masse der Steinkohlen und
dessen Verhältniss hat man, wie aus Vorstehendem folgt, einen
Gradmesser zur Beurtheilung ihrer physikalischen Eigenschaften nach
ihrer chemischen Zusammensetzung. Es enthalten
Backkohlen auf 100 C über 4 W_{1}, unter 2 W
Back- und Gaskohlen " 100 C " 4 W_{1}, über 2 W
Gas- und Sandkohlen " 100 C unter 4 W_{1}, " 2 W
Sinterkohlen " 100 C " 4 W_{1}, unter 2 W
Nimmt man den Gehalt an hygroskopischem Wasser in der Steinkohle zu 5
Proc. und den durchschnittlichen Gehalt gleichfalls zu 5 Proc. an, so
ergeben sich für die mittlere Zusammensetzung folgende Zahlen:
Kohlenstoff 69-78
Wasserstoff 3- 4
Chemisch gebundenes und hygroskopisches Wasser 13-23
Asche 3
Die Steinkohlenasche ist ein Gemenge von Mineralstoffen, welches nach
den mechanischen und chemischen Einflüssen, denen die kohlenbildenden
Vegetabilien ausgesetzt waren, der Qualität und Quantität nach nicht
nur in den fossilen Kohlen verschiedenen Alters, sondern auch in
demselben Kohlenflötze wechseln kann; es hat die qualitative
Zusammensetzung der Braunkohlenasche und besteht wesentlich aus
Thonerdesilicat oder aus Gyps und Schwefeleisen, ausserdem auch noch
aus Kalk und Magnesia an Kohlensäure gebunden, Eisen- und Manganoxyd,
sowie aus geringen Mengen von Chlor und Spuren von Jod. An Thonerde
reiche und an Kieselerde arme Aschen sind unschmelzbar; solche, in
welchen ein hoher Kieselerdegehalt bei mangelndem Eisenoxyd
vorherrscht, fritten, ohne zu schmelzen, ein Gehalt an Eisenoxyd- und
Kalisilicaten macht die Aschen leicht schmelzbar, bedingt vermehrte
Schlackenbildung und führt durch Einhüllung von Kohletheilchen Verluste
an Brennstoff und dadurch Verminderung der Brennkraft herbei. Die
wirkliche Aschenmenge (wohl zu unterscheiden von dem
Verbrennungsrückstand in Rostfeuerungen) variirt zwischen 0,5 und 20
bis gegen 30 Proc. Durch die =nasse Aufbereitung= der Steinkohlen vor
der Verkokung wird ein Theil der Mineralbeimengungen entfernt.
[Sidenote: Wärmeeffect.]
Der Wärmeeffect von Steinkohlen von mittlerer Zusammensetzung, ihr
specifisches Gewicht und ihre Zusammensetzung sind in folgender Tabelle
zusammengestellt:
[A] = Kohlenstoff
[B] = Waserstoff
[C] = Chem. geb. Waser
[D] = Hygrosk. Wasser
[E] = Asche
[F] = absoluter
[G] = specifischer
[H] = pyrometrischer
[I] = 1 Theil reducirt Blei
[J] = 1 Theil erwärmt Wasser von 0-100° C.
[K] = Spec. Gewicht
Zusammensetzung. Wärmeeffect.
[A] [B] [C][D][E] [F] [G] [H] [I] [J] [K]
Anthracit 85 3 2 5 5 0,96 1,44 2350° 26-33 60,5-74,7 1,41
Backkohle 78 4 8 5 5 0,93 1,17 2300° 23-31 52,8-72 1,13-1,26
Sinterkohle 75 4 11 5 5 0,89 1,16 2250° 19-27 44-61,6 1,13-1,30
Sandkohle 69 3 18 5 5 0,79 1,06 2100° 21-31 50-71 2,05-2,34
In der Praxis nimmt man an, dass das Heizvermögen einer guten
Steinkohle dem der Holzkohle nahe komme und das des trockenen Holzes um
das Doppelte übertreffe. Bei Schmelzprocessen verhält sich die
Heizkraft von Steinkohlen zu Holz dem Volumen nach wie 5 : 1, dem
Gewichte nach wie 15 : 8. Nach den Versuchen von =Karsten= sind in
Flammenöfen in der Wirkung
100 Volumen Steinkohle = 700 Volumen Holz,
100 Gewichtsth. " = 250 Gewichtsth. "
bei Siedeprocessen
100 Volumen Steinkohlen = 400 Volumen Holz = 400 Volumen Torf
100 Gewichtsth. " = 160 Gewichtsth. " = 250 Gewichtsth. "
[Sidenote: Verdampfungskraft der Steinkohlen.]
Die Verdampfungskraft der Steinkohlen bildet für eine technische
Untersuchung den allerwichtigsten Gesichtspunkt. Sie erscheint als der
Ausdruck von drei Factoren, nämlich 1) dem Gehalt an hygroskopischem
Wasser, 2) dem Gehalt an unverbrennlichen Theilen, 3) der
Zusammensetzung der organischen Substanz. Da, wie =Hartig='s Versuche
ergeben haben, die Verdampfungskraft der verbrennlichen Substanz bei
den meisten Steinkohlen gleich (= 8,04-8,30 Kilogr. Dampf) ist, so kann
man den Verdampfungswerth einer Kohle einfach durch eine Wasser- und
Aschenbestimmung erfahren. Nach =W. Stein= kann die praktische
Nutzleistung der Steinkohlen zu 2/3 der aus der chemischen
Zusammensetzung berechneten angenommen werden.
Die nutzbare Verdampfungskraft der in Süddeutschland gebräuchlichen
Steinkohlensorten ist nach Versuchen im Laboratorium und nach
Heizversuchen folgende:
Nutzbare
Asche. Verdampfungskraft
Ruhrer Kohle I. Qualität 5,0 7,2
Zwickauer Pechkohle I. " 6,06 6,45
" " II. " 15,41 5,61
Böhmische Kohle I. " 6,6 5,8
" " II. " 6,9 4,9
" " III. " 10,3 4,2
Saarkohle 21,50 6,06
Stockheimer Kohle I. " 6,3 2,72
" " II. " 8,4 3,86
[Sidenote: Bogheadkohle.]
Unter dem Namen =Bogheadkohle= oder Torbane-Hill-Kohle versteht man eine
in Bathgate bei Edinburgh und auf den Hebriden in grosser Menge sich
findende fossile Kohle, welche eben so wie die auf der Pankrazzeche
unweit Pilsen in Böhmen vorkommende =Blattelkohle= eine der
Sigillarienzone angehörende, der Cannelkohle verwandte Steinkohle ist, in
welcher grosse Mengen von bituminöser Substanz angehäuft sind. Sie
liefert nur geringe Koks und giebt bei der trocknen Destillation
Paraffin, Solaröl und Photogen, während die eigentliche Steinkohle
Anthracen, Naphtalin und Benzol liefert. 100 Th. Bogheadkohle enthalten
Kohlenstoff 60,9 65,8
Stickstoff 0,7 0,7
Wasserstoff 9,1 9,1
Schwefel 0,3 0,1
Sauerstoff 4,3 5,4
Wasser 0,3 0,5
Asche 24,1 18,6
Die Bogheadkohle findet sowol als Brennmaterial, sowie zur Gasbereitung
(1 Ctr. giebt mehr als 800 Kubikfuss Gas) und Fabrikation von Paraffin
und Solaröl Anwendung. Der Bogheadkohle ähnlich sind die ebenfalls in
Schottland vorkommenden Kohlen, die =Wemysskohle=, die
=Lanarkshirekohle= und die =Rigside-Kohle=.
Petroleum als Brennstoff.
[Sidenote: Petroleum als Heizmaterial.]
Das =Petroleum= (worunter hier nicht allein das natürliche Erdöl zu
verstehen ist, sondern auch durch Destillation von fossilen Kohlen und
bituminösem Schiefer erhaltene flüssige Kohlenwasserstoffe) ist unter
gewissen Bedingungen als Heizmaterial sehr beachtenswerth. Das spec. Gew.
dieses Oels schwankt zwischen 0,786 und 0,923 bei 0°. Der
Ausdehnungscoëfficient für 1°C. liegt zwischen 0,00072 und 0,000868; die
Kenntniss desselben ist für die Praxis von Wichtigkeit. Die in der
nordamerikanischen Dampfmarine mit Petroleum angestellten Versuche sind
günstig ausgefallen; ein Dampfer mit Petroleum geheizt, kann die See
unter Dampf dreimal so lang, mit weniger Arbeit und grösserer Oekonomie
halten, als mit einem gleichen Gewicht Steinkohlen. Da das Petroleum bei
seiner Verbrennung keinen Rauch, sondern nur einen wässrigen Dunst
bildet, so fallen auch die Rauchkamine weg. Da das Petroleum bis zu 14
Proc. Wasserstoff enthält, so erhält man durch Condensation der
Verbrennungsgase ein grosses Quantum reinen Wassers, welches bei
Seedampfern sehr gut als Speisewasser verwendet werden kann. Die bei
dieser Condensation frei werdende Wärme kann zum Vorwärmen des
Speisewassers benutzt werden. Nach den Versuchen von =H. Deville= ist ein
Heizer überflüssig, da die Zufuhr des Petroleums zur Feuerung mit grosser
Leichtigkeit zu reguliren ist.
Nach =Fr. Storer= verdampft 1 Kilogr. rohes Petroleum 10,36 Kilogr.
Wasser, während 1 Kilogr. Anthracit nur 5,1 Kilogr. Wasser verdampft.
(Die theoretische Verdampfungskraft des reinsten Petroleums ist 18,06
Kilogr., denn geht man von der procentischen Zusammensetzung des
Petroleums aus, so ist
C 0,86 . 8080 = 6948
H 0,14 . 34462 = 4824 11772
----- -----
11772 W.-E. und 652 = 18,08 Kilogr.
Nach den ausgedehnten Versuchen =H. Deville='s (1866-1869) ist die
Heizkraft verschiedener Petroleumarten in Wärmeeinheiten ausgedrückt
beispielsweise folgende:
Schweres Oel aus Westvirginien 10180 W.-E.
Leichtes Oel aus Westvirginien 10223 "
Leichtes Oel aus Pennsylvanien 9963 "
Schweres Oel aus Ohio 10399 "
Oel von Java (Rembang) 10831 "
Oel von Java (Cheribon) 9593 "
Oel von Java (Sarabaya) 10183 "
Petroleum von Schwabweiler (Elsass) 10458 "
Petroleum von Ostgalizien 10005 "
Petroleum von Westgalizien 10235 "
Rohes Schieferöl von Autun 9950 "
In neuerer Zeit haben =R. Foote=, =Wyse=, =Field= und =Aydon=, ferner
=H. Deville=, =Dorsett= und =Blyth= etc. Dampfkesselfeuerungen für
Petroleum construirt, die jedenfalls die Beachtung der Pyrotechniker
verdienen. Seit einiger Zeit wird das Petroleum anstatt Alkohol als
Heizmaterial bei Kaffeemaschinen und ähnlichen Kochapparaten der
Haushaltung mit Vortheil benutzt.
Koks.
[Sidenote: Koks.]
Unter =Koks= versteht man die durch Verkokung der Steinkohle dargestellte
Kohle, welche, je nachdem Back-, Sinterkohle oder Sandkohle zu ihrer
Darstellung gedient hatte, als =Backkoks=, =Sinter-= und =Sandkoks=
unterschieden werden. Mit dem Namen =Gaskoks= bezeichnet man die bei der
Bereitung des Leuchtgases aus Steinkohlen in den Retorten
zurückbleibenden Koks.
Das =Verkoken=, sehr häufig, obgleich fälschlich, =Abschwefeln=
genannt, hat zum Zweck: 1) den Kohlenstoffgehalt zu vergrössern, um mit
dem Koks eine höhere Temperatur als mit den Steinkohlen hervorbringen
zu können; 2) die während des Brennens, namentlich zum häuslichen
Gebrauch, unangenehm riechenden Bestandtheile zu entfernen; 3) den
Steinkohlen die Eigenschaft zu benehmen, in der Hitze teigig zu werden,
wodurch, besonders bei der Anwendung in Schachtöfen, die Gebläseluft
durchzudringen verhindert wird; 4) einen Theil des Schwefels des in den
Steinkohlen häufig enthaltenen Schwefelkieses zu entfernen. Vor dem
Verkoken der Steinkohlen ist häufig eine =nasse Aufbereitung= der
Kohlen erforderlich. Die Kohlenflötze sind nämlich vielfach von Klüften
durchzogen, welche im Laufe der Zeit mit Mineralstoffen (namentlich
Thonschiefer und Eisenkies) sich ausgefüllt haben. Auch sind die
Thonschichten, zwischen denen die Flötze eingebettet liegen, nicht
scharf von der Kohle abgegrenzt, vielmehr findet eine Durchdringung
beider in der Lettenkohle statt, welche äusserlich kaum von der Kohle
sich unterscheidet, jedoch nur 30-50 Proc. verbrennliche Substanz
enthält und deshalb kaum noch zu den Brennstoffen zu rechnen ist. Da
das den Kohlen anhängende Gestein (Berg) nach dem Verbrennen die
Aschenmenge vergrössert und die Asche verschlackbar macht, wodurch
leicht Kohlenstücke eingehüllt und bei Rostfeuerungen die Roststäbe
leicht verstopft werden können, da überdies beim Ausschmelzen von Erzen
die Aschenbestandtheile nachtheilig einwirken können, so hat man in
neuerer Zeit vielfach Apparate eingerichtet, um durch nasse
Aufbereitung die specifisch leichteren Kohlen durch Schlämmen von dem
Eisenkies, dem Thonschiefer etc. zu befreien, ehe man sie dem Verkoken
unterwirft. Da das spec. Gewicht des anhängenden Gesteines ungefähr
dreimal so gross ist als das der eigentlichen Kohle, so wird sich, wenn
man grob zerkleinerte Kohle, wie sie bei der Förderung aus den Gruben
neben der groben Kohle in grosser Menge als =Gruss=, =Grubenklein= oder
=Förderkohle= gewonnen wird, in einen tiefen Wasserbehälter schüttet,
das schwerere und unreine zuerst am Boden absetzen und ausgeschieden
werden können. Da aber in der Praxis seichtere Behälter leichter zu
handhaben sind, so giebt man diesen den Vorzug und lässt darin die
Kohle durch wiederholte Stösse zum Schweben und Absitzen gelangen. Die
verschiedenen Schlämm- und Waschapparate haben dieselbe Einrichtung,
wie sie zur nassen Aufbereitung von Erzen Anwendung finden. Es hat sich
gezeigt, dass bei diesem Verfahren aus Kohlen mit 10-12 Proc.
Aschebestandtheilen 4-5, ja selbst 7-8 Proc. ausgeschieden wurden,
wobei aber freilich nicht ausser Acht zu lassen ist, dass bei der
Aufbereitung 7-8 Proc. Kohle zu Staub zertrümmert werden und abgehen.
=Bessemer= wendet zur Kohlenaufbereitung anstatt des Wassers eine
Lösung von Chlorcalcium etc. an, die ein solches spec. Gewicht hat,
dass die Kohlen darauf schwimmen, das anhängende Gestein aber darin zu
Boden sinkt. Der beim Aufbereiten der Steinkohlen bleibende Rückstand
wird, wenn er reich an Schwefelkies ist, geröstet und zur
Schwefelsäurefabrikation verwandt (vergl. Seite 226).
Das =Verkoken der Steinkohlen= geschieht wie die Holzverkohlung in
Meilern, in Haufen, in Oefen oder in Retorten. Im letzteren Falle, der
uns hier nicht beschäftigt, beabsichtigt man, die sich entwickelnden
flüchtigen Produkte (Leuchtgas, Ammoniakwasser, Theer) aufzufangen. Aber
auch beim Verkoken in Oefen sucht man (wie z. B. in dem =Knab='schen
Ofen) eine Nebengewinnung von (für die Fabrikation der Theerfarben so
wichtig gewordenem) Theer und von Ammoniaksalzen.
[Illustration: Fig. 313.]
[Sidenote: Meilerverkokung.]
Die =Meilerverkokung= ist der Meilerverkohlung sehr ähnlich. Man mauert
auf der Kohlenmeilerstätte eine etwa 1-1,5 Meter hohe Esse auf, welche
dem später errichteten Meiler als Quandelschacht dient. Diese Esse hat
einen Durchmesser von 0,3 Meter und ist mit mehreren Reihen Zuglöchern
(Fig. 313) versehen, durch welche der Canal mit der Kohlenmasse in
Verbindung bleibt. Die grösseren Steinkohlenstücke (Wände) legt man rings
um die Esse, die kleineren nach der Peripherie zu, wodurch der Meiler
sich abrundet. Die Zwischenräume der grösseren Stücke werden mit
Steinkohlenklein (_Cinder_) ausgefüllt. An der Sohle des Meilers bildet
man von der Peripherie nach der Esse führende Züge oder Luftkanäle. Auf
die Sohle des Essenschachtes wirft man trockne Holzspäne und zündet sie
von oben an. Der Meiler bleibt so lange im Treiben, so lange noch Rauch
entweicht; danach wird die Essenmündung durch den eisernen Deckel
verschlossen und die Mündungen der Zugkanäle werden mit Lösche bedeckt.
In England beschleunigt man die Abkühlung durch Anwendung von kaltem
Wasser; es soll dadurch ausserdem eine vollständigere Entschwefelung der
Koks bewirkt werden. Die =Haufenverkokung= ist der Haufenverkohlung ganz
ähnlich.
[Sidenote: Ofenverkokung.]
=Ofenverkokung.= In neuerer Zeit nimmt man das Verkoken der Steinkohlen
immer mehr und mehr in eigentlichen Oefen vor, weil hier die Leitung des
Feuers leichter und ein zu starkes Verbrennen der Kohle eher zu vermeiden
ist -- die Koksausbeute ist deshalb meist grösser. Man hat den Koksöfen
sehr verschiedene Constructionen gegeben, theils entweichen die Gase und
Dämpfe aus ihnen ganz unbenutzt, theils sind die Oefen der Art
eingerichtet, dass die brennbaren Gase zum Erhitzen der zu verkokenden
Steinkohlen dienen (zuweilen verwendet man die Verkokungsgase zur
Dampfproduktion für den Betrieb der Hohofengebläse oder der
Fördermaschinen). Die hierher gehörigen Oefen zerfallen in solche mit
Luftzutritt und in solche ohne Luftzutritt. Von den letzteren ist als
Beispiel der =Appolt='sche Koksofen anzuführen, welcher im Wesentlichen
als eine Art stehender Gasretorte zu betrachten ist, welche nur
Oeffnungen zum Abzug der entwickelten Gase besitzt. Bei einer anderen Art
Oefen will man aus den Gasen und Dämpfen vor ihrer Verbrennung den
Kohlentheer (der seit dem Entstehen der auf die Theerverarbeitung sich
stützenden neuen Industriezweige eine solche Wichtigkeit erlangt hat,
dass an einzelnen Orten die Theerproduktion so lucrativ sein kann wie die
Erzielung von Koks) und Ammoniaksalze gewinnen; als Beispiel der
letzteren Art von Oefen sei der =Knab='sche Ofen beschrieben.
[Illustration: Fig. 314.]
Von den =geschlossenen= Koksöfen älterer Construction sei der zum
Verkoken von Stückkohlen auf dem Eisenhüttenwerk Gleiwitz in Schlesien
angeführt, welcher Fig. 314 im Verticaldurchschnitt abgebildet ist. Der
cylindrische, oben mit einer durchlochten Wölbung versehene Koksraum
_A_ ist an seinen Wänden mit Registeröffnungen _o, o, o_ versehen,
welche von aussen mittelst passender Stöpsel verschlossen werden
können. Auch in der Ofensohle befinden sich solche Oeffnungen, wodurch
dieselbe zu einer Art Rost wird. Mit grösserem Vortheile wird indessen
die Sohle massiv gebaut, wenn man dafür sorgt, dass die unterste Reihe
der Registeröffnungen unmittelbar über der Ofensohle ausmündet. Das
Einsetzen der zu verkokenden Steinkohlen geschieht theils durch die
Gewölbeöffnung _b_, theils durch die Thüre _a_; zuerst kommen grössere
Stückkohlen, wobei jedoch eine in der Thüröffnung ausmündende Zündgasse
zur Aufnahme von brennenden Kohlen frei gelassen wird. Nachdem der Ofen
bis zum unteren Theil des Ableitungsrohres _r_ gefüllt ist, wird die
Thüre bis auf die Mündung der Zündgasse vermauert, werden alle
Registeröffnungen mit Ausnahme der untersten Reihe geschlossen, wird
auch die Oeffnung des Gewölbes mit dem eisernen Deckel _d_ bedeckt.
Sobald sich die Steinkohlen durch die unterste Reihe der
Registeröffnungen in orangefarbener Glut zeigen, schliesst man diese
und öffnet die darüber befindliche Reihe, was nach etwa 10 Stunden der
Fall ist, nach abermals 10 Stunden schliesst man die zweite Reihe der
Registeröffnungen, nach 16 Stunden die dritte und nach 3 Stunden die
vierte. Der vollkommen verschlossene Ofen bleibt 12 Stunden zur
Abkühlung stehen; alsdann öffnet man die Thüre _t_, zieht die glühenden
Koks mit Haken heraus und löscht sie sogleich mit Wasser ab. Der
vorstehend beschriebene Gleiwitzer Ofen fasst 35-40 Ctr. Steinkohlen;
nach einem Durchschnitte von mehreren Monaten erhält man damit 53
Gewichtsprocente und 74 Gemässvolumprocente Koks. Die Gase und Dämpfe
entweichen durch das Rohr _r_ nach einem Verdichtungsapparat, welcher,
für je zwei Verkokungsöfen gemeinschaftlich, die Theerdämpfe condensirt
und aufnimmt, die Gase aber entweichen lässt. 1 Ctr. Kohlen giebt gegen
10 Liter Theer.
[Illustration: Fig. 315.]
Die =Verkokung von Staubkohlen= geschieht auf überwölbten Herden, nach
Art der Backöfen gebaut. Der Abfall der Kohlen an den Gruben
(Grubenklein, Fettschrot, Schrot) lässt sich durch das Verkoken sehr
vortheilhaft verwerthen, wenn der Abfall von Backkohlen herrührt, weil
die Theilchen beim Erhitzen zusammenbacken und einen eben so cohärenten
Koks liefern als die Stückkohlen. In vielen Fällen müssen die
Staubkohlen vor dem Verkoken (wie bereits oben bemerkt) durch die nasse
Aufbereitung von dem anhängenden Gestein befreit werden, da viele
Koksconsumenten jetzt ausschliesslich solche gereinigte Koks verlangen
und sich ein Maximum von Asche z. B. 6 Proc. garantiren lassen.
[Illustration: Fig. 316.]
[Illustration: Fig. 317.]
[Illustration: Fig. 318.]
Die Construction der Verkokungsöfen der Staubkohlen ist ziemlich
verschieden. Bei der Leipzig-Dresdener Eisenbahn bedient man sich der
Fig. 315 im verticalen Durchschnitte gezeichneten Oefen. Der
Verkokungsraum ist 3,3 Meter hoch und an der Sohle 3,3 Meter breit. Die
1 Meter hohe und eben so breite Thüröffnung kann durch die eiserne Thür
_d_ verschlossen werden, in deren oberem Theile sich vier neben
einander liegende Zuglöcher befinden. Der Schornstein _b_ ist etwas
höher als 1 Meter. An jeder Seite der Thüröffnung ist im Mauerwerk ein
eiserner Haken _e_ befestigt, welche eine Eisenstange halten, auf die
der Arbeiter beim Ausziehen das Gezähe stützt. In einem solchen Ofen
werden 50 Dresdener Scheffel Staubkohlen[196] in 3mal 24 Stunden
verkokt. Bei dieser Quantität werden feste und dichte Koks erhalten;
verringert man den Einsatz und sonach auch den Druck, so erhält man
leichtere Koks. Der auf dem Steinkohlenwerke zu Zaukerode bei Dresden
benutzte Koks-Backofen hat folgende Construction (Fig. 316). Die Sohle
des Verkokungsraumes ist kreisförmig und spitzt sich nur gegen die
Thüröffnung ein wenig zu; die Breite der Sohle beträgt 3,6 Meter. Die
verschiedene Höhe der verticalen Seitenwände des Verkokungsraumes wird
durch das cylindrische Gewölbe _c_ bestimmt, das an seinen höchsten
Stellen über 3,08 Meter über der Herdsohle liegt. Die Dämpfe und Gase
entweichen durch zwei gegen 1,3 Meter hohe Schornsteine ins Freie. Die
gusseiserne Thüre besteht aus zwei Flügeln, welche die Thüröffnung aber
nicht ganz verschliessen, sondern den obersten Theil derselben offen
lassen, wodurch die Luft in das Innere des Ofens treten kann. _e_ ist
einer der bereits (Fig. 314) erwähnten eisernen Haken.
[196] 1 Dresdner Scheffel = 103-8/10 Liter.
In den Koksbereitungsanstalten an der Saar und bei Sulzbach, so wie
früher auch auf einigen lothringischen Eisenhütten bedient man sich
beistehend (Fig. 317 im Verticaldurchschnitt und Fig. 318 im
Grundrisse) abgebildeter Steinkohlen-Backöfen, die sich von den älteren
Koksbacköfen, bei welchen der Luftzutritt durch Thürspalten und
Schornsteine stattfindet, dadurch vortheilhaft unterscheiden, dass ein
geregelter Luftzutritt durch Gewölböffnungen vorhanden ist. Die Sohle
des Verkokungsofens ist eiförmig; ihr Längendurchmesser beträgt 3
Meter, ihr Breitendurchmesser 2 Meter, die grösste Höhe des Ofenraumes
nur 1 Meter. Der 1,75 Meter hohe Schornstein dient auch zugleich zum
Einschütten der Staubkohlen. Eigenthümlich ist bei diesem Ofen die
Vertheilung des Luftzuges. In der Höhe von etwas über 0,3 Meter über
der Herdsohle läuft ein hufeisenförmiger Zugkanal um den Ofenraum, der
zu beiden Seiten der Thüre _t_ in _o'_ und _o'_ ausmündet; die in diese
Oeffnungen strömende Luft vertheilt sich durch neun Querkanäle und
strömt in den Ofenraum. Die Thüre _t_ verschliesst die Oeffnung fast
vollkommen. Ein Einsatz von 1-1,25 Kubikmeter (40 bis 50 Kubikfuss)
Backkohlenklein wird in diesem Ofen 30 bis 24 Stunden verkokt.
[Illustration: Fig. 319.]
[Illustration: Fig. 320.]
Unter denjenigen Koksöfen neuerer Construction, bei welchen die beim
Verkoken entweichenden Gase verbrannt werden, um die hierbei frei
werdende Wärme zum Verkohlen selbst zu benutzen, steht der Koksofen
von Gebr. =Appolt= mit in erster Linie. Der erste dieser Oefen ward
1855 zu St. Avold (Lothringen) errichtet. Er unterscheidet sich von den
bisher beschriebenen Koksöfen durch drei Punkte: zunächst durch die
Form eines stehenden Schachtes, ferner dadurch, dass dieser Schacht von
aussen geheizt wird, endlich dadurch, dass, wie schon oben bemerkt, die
Erhitzung des Ofenschachtes nur durch die bei der Verkokung sich
entwickelnden und angezündeten Dämpfe und Gase geschieht. Fig. 319
zeigt den Verticaldurchschnitt, Fig. 320 den Horizontaldurchschnitt
nach der Linie 1 bis 2. Damit die Hitze besser in die Mitte der
Schächte _a a_ dringe, sind dieselben von länglich viereckigem
Querschnitte (0,45 und 1,24 Meter bei 4 Meter Tiefe) und zur besseren
Ausnutzung der Wärme sind je 12 Schächte in zwei Reihen zu einem
Gesammtofen vereinigt. Die einzelnen Schächte, deren Wände durch hohle
Räume _b_ getrennt sind, sind unter sich und mit dem Mantel durch
Bindesteine verbunden; die hohlen Räume communiciren mit einander. Jede
Abtheilung hat zwei Oeffnungen, eine obere, durch welche die
Steinkohlen eingeschüttet werden, und eine untere, mit einer
klappenartigen eisernen Fallthüre verschlossen, durch welche man die
Koks herausfallen lässt. In dem unteren Theile der Seitenwand der
Abtheilungen sind zwischen den Steinen enge Spalten _e_ angebracht,
durch welche die Gase und Dämpfe abziehen, welche in den hohlen Räumen,
unter Mitwirkung von Luft, die durch _f f_ einströmt, verbrannt werden.
Die durch diese Verbrennung erzeugte Hitze bewirkt die Verkokung der im
Innern der Abtheilungen befindlichen Steinkohle. Die verbrannten Gase
strömen durch die Canäle _g_ und _h_ ab. Durch die Schieber _R_ wird
der Zug regulirt. Die Canäle _g_ münden in einen horizontalen Canal
_i_, die Canäle _h_ in einen solchen _j_. Die beiden Canäle _i_ und _j_
vereinigen sich in der Esse _k_. Die Abtheilungen des Ofens sind (Fig.
319) an ihrem oberen Ende durch stufenweise vorspringende Steine
verengt, sodass nur eine kleine Oeffnung übrig bleibt, welche durch
einen gusseisernen Deckel verschlossen wird. Dieser Deckel ist in der
Mitte mit einem Rohr versehen, durch welches man einen Theil der gas-
und dampfförmigen Destillationsprodukte ableiten kann. Eine über jeder
Reihe von Ofenabtheilungen angebrachte Eisenbahn nimmt den Wagen auf,
welcher jedesmal die 25 Ctr. Steinkohlen, welche die Beschickung einer
Abtheilung bilden, derselben zuführt. In dem massiven Mauerwerk
unterhalb des Ofens sind zwei Canäle _u_ angebracht, in welche auf
Eisenbahnen die Wagen geschoben werden, welche die Koks aufnehmen
sollen. Bei dem Betriebe des Ofens bringt man Holzfeuer in die
Abtheilungen und schüttet Steinkohlen darauf. Das Innere des Ofens
erhitzt sich dabei rasch durch Verbrennung der Gase, welche durch die
Spalten _e_ aus den Abtheilungen entweichen. Hat der Ofen die genügende
Hitze erlangt, um die Zersetzung der Steinkohle und die Verbrennung der
flüchtigen Produkte zu bewirken, so beschickt man diese Abtheilung mit
25 Ctr. Steinkohle, worauf man die obere Oeffnung durch Aufsetzen des
Deckels und Lutiren desselben dicht verschliesst. Zwei Stunden später
wird dieselbe Operation bei der zweiten Abtheilung ausgeführt u. s. f.,
bis man nach 24 Stunden alle zwölf Abtheilungen beschickt hat. Nach
Ablauf dieser Zeit ist die Verkokung der Steinkohlen in der ersten
Abtheilung beendigt und man schreitet zum Ausziehen der Koks. Nach der
Entleerung derselben wird die Abtheilung von Neuem mit Kohlen
beschickt u. s. w. Zwei Stunden später wird die zweite Abtheilung in
gleicher Weise entleert und frisch beschickt u. s. f.
Die =Appolt='schen Oefen sind ziemlich theuer zu erbauen (er kommt auf
15,000 Frcs. zu stehen, während ein gewöhnlicher einfacher Koksofen mit
1800-3000 Frcs. herzustellen ist), aber ein jeder liefert auch täglich
gegen 240 Ctr. Koks und, da fast kein Abbrand stattfindet, 66 bis 67
Proc. Koks aus Kohlen (von Duttweiler), die in liegenden Oefen
höchstens 61 Proc. Koks gegeben hätten. Ein Uebelstand des
=Appolt='schen Ofens liegt darin, dass die Oefen in der Mitte mehr
Hitze bekommen als die äusseren und also mit der nämlichen Kohle einen
viel dichteren Koks liefern, ein Umstand, welcher bei der Verwendung
des Koks zu metallurgischen Processen störend auftritt.
Von anderen Constructionen von Koksöfen, bei denen die sich
entwickelnden Gase und Dämpfe zum Verkoken selbst Anwendung finden,
seien kurz folgende angeführt: der Ofen von =Marsilly= hat ein
geschlossenes Gewölbe, ist aber zum Abzug der Dämpfe und Gase mit einem
Fuchs in der Rückwand versehen, durch welchen die flüchtigen Produkte
unter die Sohle des Ofens gehen und dieselben bei ihrer Verbrennung
heizen. Aehnlich ist die Construction des Ofens von =Jones=, doch
findet bei ihr der Unterschied statt, dass die Verbrennung der
Koksofengase zum Theil wieder in den Verkokungsraum zurückgedrängt
wird. Diese Einrichtung, nur bei sehr mageren Kohlen zulässig,
schliesst eine theilweise Verbrennung der Koksmasse nicht aus,
beschleunigt aber, sofern die Atmosphärengase erwärmt in den Ofen
treten, den Verkokungsprocess wesentlich. Nach dem Principe der
Doppelröstöfen sind die Doppelkoksöfen von =Frommont= und von
=Gendebien= construirt. Die Oefen =Frommont='s, seit einer Reihe von
Jahren ausser an der Maas in Belgien, auch in Saarbrücken und
Westphalen in Anwendung, sind Etagenöfen, in welchen die Gase aus dem
unteren Verkokungsraum durch eine Anzahl Oeffnungen an der oberen Wand
und durch eine gleiche Anzahl Canäle zu dem oberen Herd aufsteigen und
sodann auf der anderen Seite gemeinschaftlich mit den Gasen des oberen
Ofens bis unter die Sohle des unteren Ofens streichen und ausserdem
noch ihre Wärme an die Hinterwand und die Seitenwand abgeben, ehe sie
in den Schlot gehen. Die Oefen von =Gendebien= unterscheiden sich von
den =Frommont='schen nur dadurch, dass je ein oberer Ofen über zwei
unteren in der Mitte steht. Sie sind vorzüglich an der Sambre in
Anwendung. Während bei den beiden vorhergehenden die Oefen über
einander stehen, stehen bei dem von =Smet= construirten Koksofen die
zusammenwirkenden Oefen neben einander, wodurch eine sorgfältigere
Ausnutzung der brennbaren Gase erzielt werden kann.
Von eigenthümlicher Construction ist der Koksofen von =Dubochet=, von
dem Ingenieur =Powel= 1851 in der =Dubochet='schen Gasfabrik construirt
und in Deutschland, namentlich vor dem Bekanntwerden der =Appolt='schen
Oefen auf den Verkokungswerken des Saarbeckens vielfach in Anwendung.
Der Ofen von =Dubochet-Powel= ist ein Röhrenofen mit geneigten Herden
und besteht aus zwei flachen über einander liegenden Theilen mit stetig
geneigter Curve, die durch Thüren von einander getrennt sind. Der obere
Theil ist der eigentliche Destillationsofen, die hier entweichenden
Gase werden unter den Ofen hingeleitet und durch zugeleitete Luft
vollständig verbrannt, wodurch die zur Verkokung erforderliche Hitze
hervorgebracht wird. Nach beendigter Verkokung fallen die Koks in den
unteren Theil des Ofens, den Kühlofen, um von hier aus nach dem
Erkalten entleert zu werden. Vor ihrem Austritt in den Schornstein
führt man die Verbrennungsgase in eine seitlich angebrachte
Dampfkesselanlage, welche den Dampf zur Aufbereitung der Kohlen
liefert.
Ein gewisses, wenn auch nicht völlig gerechtfertigtes Aufsehen hat in
den letzten Jahren, wie oben erwähnt, der Koksofen von =Knab= gemacht.
Anstatt, wie es bei dem =Appolt='schen Ofen der Fall ist, die
Koksofengase direct zur Verkokung zu verwenden, scheidet =Knab= vorher
die Theerbestandtheile und das Ammoniakwasser ab. Zu dem Ende
entweichen die Gase und Dämpfe durch einen im Ofengewölbe befindlichen
Abzugscanal und gelangen von da in zwei grosse mit Koks gefüllte
Blechtonnen, worin sie fast alles Theerwasser absetzen; hierauf ziehen
sie in ein Röhrensystem, aus welchem von Zeit zu Zeit Röhren in
Wasserbehälter führen, in welchen der Rest von Theer- und
Ammoniakwasser zur Abscheidung gelangt. Die Gase ziehen hierauf wieder
nach dem Ofen zurück und treten in den Feuerraum, wo sie in einem
ringförmigen Brenner verbrannt werden, in dessen Mitte die
erforderliche Luftmenge tritt. Das Aufsaugen der Gase aus dem Ofen und
das Durchtreiben derselben durch die Condensers, sowie das Zurückleiten
der vom Theer und Ammoniak befreiten Gase geschieht durch
Glockenexhaustoren, wie man sie früher in der Gasfabrikation verwendet
und heute noch zuweilen in der Papierfabrikation bei der Entwässerung
des endlosen Papierblattes durch Luftdruck und in der Essigfabrikation
zur Entfernung der entsauerstofften Luft und zur Verdichtung der Dämpfe
in dem Sperrwasser benutzt. Nach der Angabe von =Gaultier de Claubry=
werden in den Kokswerken der =Société de carbonisation de la Loire= bei
St. Etienne in 88 Oefen täglich 150 Tonnen Steinkohle in Koks
übergeführt. Die Ausbeute in 100 Theilen ist folgende:
Grober Koks 70,00 Theer 4,00
Kleiner Koks 1,50 Ammoniakwasser 9,00
Abfallkoks 2,50 Gas 10,58
Graphit 0,50 Verlust 1,92
Ob die Qualität der in den =Knab='schen Oefen erhaltenen Koks den
Anforderungen des Eisenbahnen- und Hohofenbetriebes entspricht, muss
dahingestellt bleiben, da allen Erfahrungen zufolge alle in
geschlossenen Gefässen neben Leuchtgas und Theer gewonnenen Koks durch
mürbe Beschaffenheit und geringe Güte sich auszeichnen.
Die =Verkokung von Staubkohlen= geschieht auf überwölbten Herden, nach
Art der Backöfen gebaut. Der Abfall der Kohlen an den Gruben
(Grubenklein, Fettschrot, Schrot) lässt sich durch das Verkoken sehr
vortheilhaft verwerthen, wenn der Abfall von Backkohlen herrührt, weil
die Theilchen beim Erhitzen zusammenbacken und einen ebenso cohärenten
Koks liefern als die Stückkohlen.
Die aus den Koksöfen oder Retorten gezogenen Koks werden entweder mit
Wasser abgelöscht oder durch Bedeckung mit Asche gedämpft. Ersteres
Verfahren ist bis jetzt fast überall eingeführt, es beansprucht den
geringeren Raum, erfordert weniger Arbeit und giebt dem Koks ein
besonderes silberglänzendes Ansehen. Die Nachtheile der Ablöschung mit
Wasser bestehen darin, dass man dem Koks einen Stoff zuführt, dessen
demnächstige Beseitigung (Verdampfung) beim Verbrennungsprocesse eine
grössere Menge Wärme in Anspruch nimmt, und ferner darin, dass
gewissenlose Producenten durch das über Erfordern zugeführte
Löschwasser das Gewicht des Koks zum Nachtheil der Käufer vermehren.
Die Wasseraufnahmefähigkeit der drei Hauptschichten der
Koksbeschickungen ist eine sehr verschiedene. Die schaumigere, poröse
Kopfschicht nimmt bis zu 120 Proc. ihres Gewichtes an Wasser auf. Die
Hauptmasse der Beschickung, die Mittelschicht, bindet nur bis zu 1-1/2
Proc. und endlich die Fussschicht bis zu 13 Proc. ihres Gewichtes an
Löschwasser. Im Durchschnitt kann man annehmen, dass Koks, denen eben
nur das zum Ablöschen erforderliche Wasser zugeführt wird, dadurch um 6
Proc. seines Gewichtes zunimmt. Gedämpfter Koks, kalt in Wasser
geworfen, bindet nicht 1/3 so viel Wasser, wie der in glühendem
Zustande mit Wasser abgelöschte.
[Sidenote: Eigenschaften und Brennwerth der Koks.]
Die Koks bilden, wenn sie zweckmässig dargestellt worden sind, eine
gleichartige, dichte und feste Masse, die schwer zu zerbrechen und zu
zerdrücken ist und keine allzugrossen Blasenräume enthalten darf. Koks,
aus backenden Stückkohlen in Meilern dargestellt, zeigen
blumenkohlähnlich gewundene Contouren. Die Farbe ist schwarzgrau bis
eisengrau, der Glanz ein matter Metallglanz. Schwefel soll sich in gutem
Koks nur in sehr geringer Menge finden. Der Schwefel findet sich in der
Steinkohle bekanntlich als Schwefel- oder Eisenkies; während des
Verkokens destillirt aber nur ein Theil des Schwefels ab und es bleibt
eine niedrigere Schwefelungsstufe des Eisens zurück, welche noch fähig
ist, an erhitztes Eisen und Kupfer Schwefel abzugeben und demnach
Metallgegenstände (Rohrstäbe, Dampfkessel) zu zerstören, oder auf das
Schmelzprodukt (Roheisen) einzuwirken.
[Sidenote: Zusammensetzung und Brennwerth der Koks.]
Die mittlere Zusammensetzung guter gewöhnlicher Koks ist folgende:
Kohlenstoff 85-92 Proc.
Asche 3- 5 "
Hygroskopisches Wasser 5-10 "
Wegen ihrer Dichte und des Mangels an brennbaren Gasen ist die
Brennbarkeit der Koks so gering, dass sie zu ihrer Entzündung starke
Glühhitze und zum Fortbrennen einen gepressten Luftstrom verlangen.
Nach einer grossen Anzahl auf preussischen Hütten angestellter Versuche
sind bei einem mit erhitzter Luft stattfindenden Hohofenbetriebe:
100 Gewichtstheile Koks = 80 Gewichtstheilen Holzkohlen,
100 Volumen " = 250 " "
Bei den Versuchen von =Brix= lieferte 1 Kilogr. Koks von
oberschlesischer Steinkohle (bei einem Gehalte von 5,9 Proc. Wasser und
2,5 Proc. Asche) 7,15 Kilogr. Dampf.
Künstliche Brennstoffe.
[Sidenote: Künstliche Brennstoffe.]
Unter =künstlichen Brennstoffen= versteht man ein ursprünglich
pulverförmiges Brennmaterial, in der Regel Hüttenabfall, wie
Steinkohlenklein, Sägespäne, welchem man durch Vermischen mit einem
Bindemittel, gewöhnlich mit Theer oder Thonbrei, und Pressen eine
geeignete Form, in der Regel die von Ziegeln gegeben hat. In gewisser
Hinsicht gehören die gepressten Torfziegel und die in Formen gestampfte
und getrocknete ausgelaugte Lohe (Lohkuchen, Lohkäse) hierher.
[Sidenote: Peras.]
Erwähnenswerth ist die =künstliche Stückkohle= oder die =Peras=, deren
Darstellung aus Klein, von backenden Kohlen seit einer Reihe von Jahren
von dem Ingenieur =Marsais=, Director der Steinkohlengruben zu St.
Etienne, eingeführt worden ist. Das Wesentliche des Verfahrens besteht
darin, dass man das Kohlenklein zuerst wäscht, um sowohl die schweren
Verunreinigungen, wie Kies und Steine, als auch die abschlämmbaren Theile
wie Thon und Erde abzuscheiden. Die durch diesen Scheideprocess gewonnene
reinere Kohle wird zum Abtropfen in Haufen gebracht, hierauf mit Hülfe
von cannelirten Walzen zu Pulver gemahlen, das Pulver getrocknet, noch
warm mit 7-8 Proc. eingedicktem Steinkohlentheer vermischt und die heisse
Masse in Formen gepresst, wodurch Ziegel mit abgerundeten Ecken, je etwa
20 Pfd. schwer, erhalten werden, welche nach dem Erkalten eine ziemliche
Härte besitzen. Die Peras zerbrechen nicht so leicht wie die meiste
natürliche Stückkohle; sie lassen sich weit besser magaziniren, indem 1/5
an Raum gespart wird. Den Peras an die Seite zu stellen sind die
=Patentkohlen= von =Wylam= und von =Warlich=.
Hierher gehört auch die =geformte Holzkohle= (Pariser Kohle), welche
seit ungefähr 15 Jahren von =Popelin-Ducarre= in Paris in den Handel
gebracht wird; sie besteht aus Holzkohle, welcher man durch Beimischen
von Holztheer und Verkohlung des letzteren Cohärenz ertheilt hat. Die
Holzkohle wird mit 8-12 Proc. Wasser versetzt und zwischen glatten
Walzen zu einem gröblichen Pulver gemahlen. 100 Kilogr. Kohlenpulver
werden mit 33-40 Liter Steinkohlentheer durchknetet; die durchknetete
Masse wird darauf in einer eigens hierzu construirten Maschine in die
Form von Cylindern gebracht. Die geformten Kohlencylinder werden 36-48
Stunden lang an der Luft ausgetrocknet und darauf in Muffelöfen
verkohlt. Die geformten Kohlen haben vor den gewöhnlichen Kohlen den
Vorzug, dass sie wenig zerreiblich, daher leicht transportabel sind,
mehr Hitze geben, langsamer und regelmässiger verbrennen; ein Stück,
einmal angezündet, brennt an der Luft fort, was bekanntlich die Koks
nicht thun.
[Sidenote: Kohlenziegel oder Briquettes.]
Stark backende Kohlen können auch ohne Zusatz von Pech aus Kohlentheer
durch starkes Pressen (unter hydraulischen Pressen oder durch Formräder)
zu einer cohärenten Masse vereinigt werden, wenn man sie in
verschlossenen Gefässen bis auf 260-400° C., d. h. bis zu dem Punkte
erhitzt, bei welchem sie zu erweichen beginnen, und sie nochmals einem
starken Druck aussetzt. Der bituminöse Theil der Kohle wird hierbei
hinreichend flüssig, um für das Uebrige das Bindemittel zu geben. Auf
diese Weise werden die =Kohlenziegel=, =Brennsteine= oder =Briquettes=
dargestellt, und zwar in einer für Kesselfeuerungen oder den häuslichen
Gebrauch passenden Grösse, wodurch den Consumenten die Mühe des
Zerkleinerns erspart wird[197]. Es hat sich herausgestellt, dass die
Briquettenfabrikation vortheilhaft mit der Theerdestillation behufs der
Herstellung von Benzol, Carbolsäure, Naphtalin, Anthracen und Asphalt
combinirt werden kann.
[197] Vergl. =Th. Oppler=, Die Fabrikation der künstlichen Brennstoffe,
insbesondere der gepressten Kohlenziegel oder Briquettes. Berlin
1864; ferner Jahresbericht der chem. Technologie 1864 p. 760;
1866 p. 333; 1868 p. 800.
Gasförmige Brennmaterialien.
[Sidenote: Gasförmige Brennmaterialien.]
Die Benutzung gewisser =brennbarer Gase= und =Gasgemenge als
Brennmaterial= bei hüttenmännischen Processen ist schon seit einer Reihe
von Jahren vorgeschlagen worden, jedoch erst in neuester Zeit in der
Metallurgie, wie in der chemischen Technik überhaupt, zur Ausführung
gelangt. Die gegenwärtig als Brennmaterial angewendeten Gase sind
entweder =Gichtgase= oder =Generatorgase=. Mit dem ersteren Namen
bezeichnet man nicht nur die der Gicht eines Eisenhochofens entströmenden
Gase, sondern überhaupt eine jede Flamme, welche aus einem
hüttenmännischen Ofen (z. B. Koksofen) unbenutzt entweicht. Die
Zusammensetzung der Gichtgase richtet sich selbstverständlich nach der
Art des angewendeten Brennstoffes, nach der Temperatur und dem Druck der
Verbrennungsluft und nach der Höhe über der Form, in welcher die Gase
aufgefangen wurden. Sie sind stets Gemenge von Kohlenoxyd,
Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff, Kohlensäure und Stickstoff, bei
Anwendung von Steinkohlen oder Koks enthält das Gasgemenge auch Ammoniak.
Die =Generatorgase= sind brennbare Gase, welche in einem besonderen Ofen,
dem =Generator=, aus festen Brennstoffen (mit oder ohne Mitwirkung eines
Gebläses) erzeugt worden sind. Sie finden bei den verschiedensten
technischen Processen Anwendung, indem dadurch Gelegenheit gegeben ist,
Brennmaterialien geringster Qualität nutzbar zu machen. Nach =Ebelmen=
haben diese Gase dem Gewichte nach folgende Zusammensetzung:
Generatorgase aus
Holzkohlen. Holz. Torf. Koks.
Stickstoff 64,9 53,2 63,1 64,8
Kohlensäure 0,8 11,6 14,0 1,3
Kohlenoxyd 34,1 34,5 22,4 33,8
Wasserstoff 0,2 0,7 0,5 0,1
In England wurde nach =Percy= mehrere Jahre lang auf Eisenhütten ein
Gasgemisch angewendet, das man durch Einleiten von Hochdruckdämpfen in
mit Koks angefüllte rothglühende Retorten erhält. Die =Siemens='schen
Regeneratoren mit Gasfeuerung (_regenerative-gas-furnace_), welche
Seite 22 und 310 bereits beschrieben wurden, gehören gleichfalls
hierher. Sie haben in der Gasbereitung, bei Schweissöfen, Puddelöfen,
besonders auch bei der Zinkgewinnung etc. schon ausgedehnte Anwendung
gefunden.
[Sidenote: Heizgas.]
In neuerer Zeit denkt man an vielen Orten, so z. B. in Berlin, an die
Beschaffung von =wohlfeilem Gas für Heizzwecke= (Heizgas). Seit einem
Jahrzehnd etwa sind verschiedenartige Gasfeuerungen vielfach in
Gebrauch gekommen, und dieselben würden wegen ihrer Reinlichkeit und
Bequemlichkeit sicher noch weit mehr Verwendung finden, wenn nicht
einerseits das gewöhnliche Leuchtgas zur ausgedehnteren Verwendung als
Heizmaterial zu theuer wäre, und andererseits die Gaserzeugungsapparate
(wie die oben genannten =Siemens='schen) beim Betriebe im Kleinen nicht
ungenügende Resultate gäben. Die Beschaffung von billigem Gas für
Heizzwecke erscheint demnach äusserst wünschenswerth. In Berlin ist
gegenwärtig die Gründung einer Anlage zur Beschaffung von Heizgas unter
technischer Leitung von =C. Westphal= und =A. Pütsch= im Werke. Es wird
beabsichtigt, das Gas in Fürstenwalde, fünf Meilen von Berlin, aus
Braunkohlen darzustellen und dann in einer Röhrenleitung nach der
Hauptstadt zu schaffen. Es sollen dazu in Fürstenwalde zwölf
Retortenhäuser von je 35 Meter Länge und 21 Meter Tiefe mit 70 Oefen zu
je 10 Retorten gebaut werden; die Retortenöfen sollen mittelst
=Siemens='scher Regenerativfeuerungen geheizt werden. Zur Beförderung
des in Condensatoren von Theer, Wasser etc. gereinigten Gases nach
Berlin ist eine Röhrenleitung von 1,3 Meter Weite bestimmt, in welche
das Gas mittelst vier Gebläsemaschinen gepresst wird. Die Gebläse
werden durch vier Dampfmaschinen, deren jede 360 Pferdestärken hat,
aber bis zu 500 Pferdekräften leisten kann. Der Gasdruck in der Leitung
soll 1,5 Centimeter Wasser betragen, da dieser verhältnismässig hohe
Druck die Anwendung von Röhren mit geringerem Durchmesser gestattet und
auch sonst vortheilhafter erscheint als ein schwächerer. Die Leitung
soll aus 5 Meter starkem Eisenblech hergestellt und über dem Boden
hingeführt werden, wobei sie in geeigneten Zwischenräumen von
gemauerten Pfeilern getragen werden soll, so dass sie leicht untersucht
und reparirt werden kann. Bei 5 Meter Wasserdruck wird die Leitung 407
Kubikfuss Gas pro Sekunde abführen. In Berlin soll das Gas in 12
Gasometern von je etwa 750,000 Kubikfuss Fassungsraum angesammelt
werden, um dann nach den verschiedenen Theilen der Stadt ganz ähnlich
wie Leuchtgas vertheilt zu werden. -- Nach den Versuchen von =Ziureck=
lässt sich aus den Fürstenwalder Braunkohlen ein für Heizzwecke sehr
gut geeignetes Gas darstellen. Bei einem specifischen Gewicht von
0,5451 besteht dasselbe aus:
Wasserstoff 42,36 Proc.
Kohlenoxyd 40,00 "
Sumpfgas 11,37 "
Stickstoff 3,17 "
Kohlensäure 2,01 "
Condensirbare Kohlenwasserstoffe 1,09 "
------------
100,00 Proc.
Wenn diese Mischung beim Betrieb regelmässig erhalten werden kann, so
dürfte das Gas seinem Zwecke vollständig entsprechen; 3000 Kubikfuss
desselben sind nach den Versuchen in Bezug auf Heizkraft gleich einer
Tonne Braunkohle oder gleich 1/3 Tonne Steinkohle[198]. Es soll zu
ungefähr 5 Sgr. pro 1000 Kubikfuss verkauft werden, wonach also die
Heizkraft einer Tonne Steinkohlen nicht höher als 1-1/2 Thlr. zu stehen
käme. Die Werke sind vorläufig auf eine jährliche Produktion von 9500
Mill. Kubikfuss oder etwa 2-2/3 Mill. täglich berechnet, wodurch der
Bedarf an Heizmaterial etwa für die halbe Stadt gedeckt werden würde.
[198] 1 Tonne = 275-300 Pfund.
Die Heizanlagen[199].
[Sidenote: Allgemeines.]
Unter =Heizung= verstehen wir das Erwärmen eines hohlen Raumes nebst den
darin befindlichen Gegenständen durch die bei der Verbrennung der
Brennmaterialien erzeugte Wärme. Der hohle Raum sei nun ein Zimmer, ein
Kessel, ein Glashaus der botanischen Gärten u. s. w. Es ist die Aufgabe
der Technik (in diesem Falle =Pyrotechnik=), durch die Verbrennung eines
Brennmaterials behufs der Heizung nicht nur eine möglichst grosse
Wärmemenge, sondern auch einen möglichst hohen Wärmegrad zu entwickeln
und diese Wärme auch so vollständig als möglich zu verwerthen. Um durch
die Verbrennung eines Brennstoffes den absoluten und specifischen
Wärmeeffect so weit als thunlich zu erreichen, muss die Verbrennung eine
vollständige sein, es darf nicht nur kein brennbarer Theil der
Verbrennung entgehen, es müssen auch Vorkehrungen getroffen werden, dass
jeder verbrennliche Theil durch die Verbrennung die höchste
Oxydationsstufe erreiche. Wie wichtig für die Praxis das letztere ist,
geht daraus hervor, dass
1 Th. Kohlenstoff bei seiner Verbrennung zu Kohlenoxyd
2480 Wärmeeinheiten
1 " " " " " " Kohlensäure
8080 "
liefert. Damit die Verbrennung eine vollständige sei, muss dem brennenden
Körper die erforderliche Menge Sauerstoff in Gestalt von atmosphärischer
Luft zugeführt und die ihres Sauerstoffes theilweise beraubte und mit den
Verbrennungsprodukten beladene Luft beständig fortgeführt werden. Ein
solcher Luftzug kann entweder durch natürliche Luftcirculation oder durch
künstliche Mittel, nämlich durch =Saugen= oder durch =Pressen=
hergestellt werden. Im ersteren Falle werden die gasförmigen
Verbrennungsprodukte durch =Exhaustoren= hinweggesaugt, wodurch neue Luft
nachzuströmen veranlasst wird, im zweiten Falle wird durch ein =Gebläse=
Luft eingepresst und dadurch das Verbrennungsprodukt entfernt. Fast alle
Heizungen im engeren Sinne finden bei natürlichem Luftzuge statt.
Alle Heizungsanlagen bestehen aus drei Theilen, dem =Feuerherd=, dem
=Heizraum= und dem =Schornstein=. Der =Herd= (Feuerherd) ist der Ort,
in welchem durch Verbrennung eines Brennmaterials zu Zwecken der
Heizung Hitze erzeugt wird. Der =Heizraum= ist der Ort, in welchem die
erzeugte Wärme zunächst ihre Wirkung äussern und ihre Benutzung finden
soll, und der =Schornstein= endlich ein in der Regel verticaler,
seltener schräg oder in mehrfacher Richtung ansteigender Canal, in
welchen mittelst eines kleinen engen Canals (=Fuchs=) die verbrannten
Gase abgeleitet werden, während zugleich durch den Schornstein das
Nachströmen frischer Luft auf das Brennmaterial bewirkt wird.
Der =Herd= oder =Feuerherd= kann sehr verschiedene Beschaffenheit
haben. Die roheste und mangelhafteste Einrichtung, welche auch nur bei
sehr brennbaren Materialien, wie Holz und Torf, möglich ist, besteht
darin, das Brennmaterial flach auf dem Herde auszubreiten und einen
Luftstrom durch eine Oeffnung in der Ofenthüre hinzuleiten; sie ist
deshalb mangelhaft, weil eine grosse Menge Luft, ohne mit dem
Brennmaterial in Berührung zu kommen oder zur Unterhaltung des Feuers
beizutragen, durch den Ofen hindurchzieht und einen grossen Theil der
Wärme mit sich fortführt. Die zum vollständigen Verbrennen des
Brennmaterials erforderliche Luft soll durch das Brennmaterial
strömen. Zu diesem Zwecke ist die Unterlage für das Brennmaterial
durchbrochen und besteht aus mehreren parallel neben einander gelegten
Stäben von feuerfestem Thon oder Eisen, dem =Rost=. Der Raum unterhalb
des Rostes heisst der =Aschenraum= oder =Aschenfall=; obgleich seine
Bestimmung nicht nur die ist, die Asche aufzunehmen, sondern auch dem
Roste und dem Feuerherde Luft zuzuführen. Zu dem Feuerungsraume führt
seitwärts oder von oben eine Oeffnung, das =Schürloch=, durch welches
Brennmaterial aufgeworfen wird; diese Feuerungsmethode trägt den
Uebelstand, dass beim Oeffnen des Schürloches kalte Luft über den Rost
gelangt, wodurch eine Abkühlung der Luft in dem Schornstein, also
Verminderung des Zuges und Rauchbildung, mit anderen Worten
Brennstoffverlust stattfindet. Die in neuerer Zeit construirten
=Treppenroste=, bei welchen die eisernen Stäbe zwischen den
Seitenwänden des Feuerungsraumes treppenförmig in gewissen
Zwischenräumen über einander liegen, haben den genannten Uebelstand
nicht. Bei einem schwefelhaltigen Brennstoff werden die Roststäbe
leicht zerstört; man lässt deshalb meist über dem eigentlichen Roste
einen künstlichen Rost von zusammengesinterter Asche sich bilden,
welcher auch die Verbrennung von Kohlenklein gestattet. Da nicht zu
allen Perioden einer Heizung ein gleich starker Luftzug erfordert wird,
so hat man Vorrichtungen zur Regulirung des Zuges; diese sind: 1) eine
Schornsteinklappe, durch welche mit Hülfe einer Zugstange die obere
Schornsteinmündung mehr oder weniger gesperrt werden kann; 2) ein
Schieber oder Register im Fuchse oder in dem Schornsteine; 3) eine
Thüre vor dem Aschenfalle.
[199] Unentbehrliche Werke über Pyrotechnik sind: =C. Schinz=, Die
Wärme-Messkunst, Stuttgart 1858; ferner =E. Péclet=, Traité de la
chaleur; troisième édition, Paris 1861-62, 3 Volumes, und
speciell für Zimmeröfen die Badische Gewerbezeitung, redigirt von
=H. Meidinger=.
[Greek: a]) _Die Heizung von Wohnungen._
[Sidenote: Heizung von Wohnungen.]
Die Heizung von Wohnungen und öffentlichen Gebäuden, mit welcher
entsprechende Ventilation verbunden sein muss, kann auf verschiedene
Weise vor sich gehen; je nach dem Umstande, ob strahlende oder geleitete
Wärme die Heizung bewirkt, und nach der verschiedenen Construction der
Heizungsapparate, unterscheidet man 1) Kaminheizung, 2) Ofenheizung, 3)
Luftheizung, 4) Canalheizung, 5) Heisswasserheizung, 6) Dampfheizung, 7)
Gasheizung.
[Sidenote: Directe Heizung.]
Eine =directe= Heizung von Räumen durch Verbrennung von Holz und anderem
Brennstoff auf offenem Herde, in Kohlenpfannen und kleinen Oefen ohne
Schornstein ist wohl die erste und älteste Heizungsmethode gewesen.
Mitten in den Hütten befindet sich ein Herd, dessen Rauch durch eine im
Dache befindliche Oeffnung abzieht. Ziemlich häufig trifft man in den
grösseren Städten Frankreichs die üble Gewohnheit, das Zimmer durch eine
Kohlenpfanne zu heizen, wodurch die Luft nicht nur verschlechtert,
sondern sogar zum Athmen gänzlich untauglich wird. Es ist daher die
unmittelbare Erwärmung der Luft durch Brennmaterialien unter allen
Umständen gefährlich.
[Sidenote: Kaminheizung.]
Die =Kaminheizung= ist seit langer Zeit in Gebrauch; sie gründet sich auf
Erwärmung der Luft durch unmittelbare Ausstrahlung der Wärme des Feuers.
Sie ist unstreitig die unvollkommenste Heizungsart, da bei ihr ein
ausserordentlich grosser Luftwechsel stattfindet, indem in das Kamin
nicht allein die zur Unterhaltung des Feuers erforderliche Luft
einströmt, sondern auch über die Flamme viel erwärmte Luft in den
Schornstein geht, wodurch eine hermetische Abschliessung des Zimmers zur
Vermeidung der Abkühlung nicht möglich wird, denn sobald die grosse
Quantität der in den Schornstein einströmenden Luft nicht durch neue,
durch Fenster und Thüren eindringende Luft ersetzt wird, entsteht ein
niederwärts gehender Zug in dem Schornsteine und das Kamin fängt an zu
rauchen. Die Kaminheizung eignet sich deshalb in ihrer ursprünglichen
Gestalt nur für Länder, welche mildes Klima oder Brennmaterial im
Ueberfluss haben. Die Annehmlichkeit dieser Heizungsart, das Feuer
beobachten und selbst unterhalten zu können, der fortwährende Luftwechsel
und die Construction der Kamine, welche gestattet, die Füsse fortwährend
warm zu halten, während der übrige Körper kühl bleibt, welche ferner
erlaubt, aus dem Heizapparate eine Zimmerdecoration zu machen, alle diese
Umstände sind wohl der Grund, dass man in England und zum Theil auch in
Frankreich die Kaminheizung beibehalten hat. Die Heizung mittelst
strahlender Wärme durch Kamine hat in ihrer ältesten, einfachsten und
unvollkommensten Form folgende Einrichtung: Am unteren Theil der Mauer,
in welcher der Schornstein in die Höhe geht und unmittelbar unter dem
Schornstein befindet sich eine Nische, in der das Feuer brennend erhalten
wird. Später hat man die Kamine dadurch verbessert, dass man sie weniger
tief in die Mauer legte, damit ihre Wirkung sich mehr auf die Zimmerluft,
als auf die Kaminwände erstreckte, dass man den oberen Theil der Nische
dort, wo er in den Schornstein tritt, möglichst verengt und sowohl diese
Rauchöffnung, als auch die vordere grosse Oeffnung nach dem Zimmer zu
mittelst Schieb- und Flügelthüren verschliesst.
Um neben der strahlenden Wärme auch einen Theil der geleiteten zu
benutzen, ohne jedoch dem Kamine das Eigenthümliche zu benehmen, hat
man den unmittelbaren Abzug der erwärmten Luft aus der Feuernische in
den Schornstein verhindert und eine Circulation der erwärmten Luft,
ähnlich wie bei den Zimmeröfen, hergestellt. Durch diese Combination
von Ofen mit Kamin entstandenen Feuerungen heissen =Ofenkamine=. Unter
ihnen zeichnen sich die von =Franklin=, =Desarnod= und =Curandeau= aus.
[Sidenote: Ofenheizung.]
Die =Ofenheizung= ist die bei weitem gebräuchlichste. Man verlangt von
einem rationell construirten Ofen (Zimmer- oder Stubenofen), dass er
brennstoffschonend sei, daher die möglichst vollkommene Verbrennung des
Brennmaterials zulasse; dass so viel als möglich die aus dem
Brennmaterial entwickelte Hitze an die Ofenwände und den Ofenkörper
abgegeben werde und so wenig als möglich in den Schornstein entweiche;
dass der Zimmerraum auf einer gleichmässigen Temperatur erhalten werde,
und dass gehörige Ventilation dieses Raumes vorhanden sei. Da der
Zimmerofen frei in dem zu heizenden Räume steht, so wird sowol die
strahlende, als auch die geleitete Wärme realisirt und es geht in der
That von dem Brennstoffe blos die Wärme verloren, welche mit den
Verbrennungsgasen abzieht. Der Wärmeverlust wird durch verlängerte
Rauchkanäle verringert, wobei jedoch zu bedenken ist, dass der Rauch mit
einer Temperatur mindestens von 75° in den Schornstein entweichen muss,
damit der erforderliche Zug stattfinde. Es ist zweckmässig, den Ofen vom
Zimmer aus zu heizen; gegen die Heizung von aussen gewährt sie den
Vortheil einer fortwährenden Lufterneuerung und Brennstoffersparniss,
weil beim Heizen von innen diejenige erwärmte Luft, welche beim Heizen
von aussen durch die Ausdehnung durch Thüren- und Fensterfugen entweicht,
nun zur Heizung des Ofens benutzt wird; wird durch den Zug des von innen
geheizten Ofens das Einströmen von kalter äusserer Luft durch die Fugen
befördert, so wird auch dadurch das Entweichen von innen erwärmter
verhindert.
Die Materialien, aus welchen unsere Zimmeröfen construirt werden, sind
Gusseisen, Eisenblech und gebrannter Thon (Kacheln und Ziegel). Das
=Eisen= nimmt als Wärmeleiter die Hitze leicht auf; da die Dicke der
Ofenwände in der Regel gering ist, so geht die Hitze des verbrennenden
Brennmaterials leicht und rasch in die Umgebung über. Die eisernen
Oefen haben dagegen den Nachtheil, im rothglühenden Zustande die Luft
im geringen Abstande vom Ofen übermässig zu erhitzen, wozu noch kommt,
dass die Luft in der Nähe eines eisernen Ofens eine chemische
Veränderung erleidet und wie bereits =Deville= und =Troost= 1868
nachgewiesen haben, in Folge der Durchdringlichkeit des Gusseisens für
Kohlenoxydgas 0,0007-0,0013 ihres Volumens an Kohlenoxyd aufnehmen
kann.
Der =gebrannte Thon= eignet sich demnach als Ofenmaterial besonders
dann, wenn es sich um eine gleichmässige Heizung handelt; so rasch und
reichlich diesem Material auch die Wärme dargeboten werden mag, stets
wird es die Wärme bei weitem langsamer und nur nach und nach abgeben.
=Gemischte Oefen=, bei welchen der Heizkasten aus Eisen und der Aufsatz
aus Kacheln besteht, vereinigen in gewisser Hinsicht die Vortheile der
eisernen und der Kachelöfen, indem durch den eisernen Feuerraum die
Heizung des Zimmers beschleunigt wird, der obere aber zum Aufspeichern
der Wärme dient.