XC. Ueber die zu St. Stephan angestellten Eisenfrischversuche mit Braunkohlengasen, von Tunner. Aus Hartmann's berg- und huͤttenm. Zeitung, 1844. Mit Abbildungen auf Tab. VI. (Fortsezung und Beschluß von Heft 4, S. 266 in diesem Bande des polytechnischen Journals.) Tunner, über Eisenfrischversuche mit Braunkohlengasen. Der zur zweiten am 13. Januar 1843 begonnenen Versuchsreihe angewendete Gaserzeugungsapparat ist auf Fig. 1 und 2, im Auf- und Grundriß abgebildet. Der Hauptsache nach bestand er aus drei kleineren Gaserzeugungsöfen A, B, C, wovon ein jeder seine Gase in den Separationscylinder D abgeben konnte. Hierdurch wurde der große, mit Gasen erfüllte Raum, welcher bei dem vorigen Gasofen vorhanden war, vermieden, folglich die Gefahr bei einer wirklichen Explosion in dem gleichen Maaße vermindert; ferner, da die Größe dieser unter sich gleichen Oefen so gewählt wurde, daß die aus zwei derselben entwikelte Gasmenge für den Betrieb des Puddelofens vollkommen ausreichte, so diente der dritte nur immer als Reserveofen, der dann in Thätigkeit gesezt wurde, wenn einer der wirksamen anfing in der Gasproduction nachzulassen, und sofort außer Betrieb gesezt werden sollte, um ihn mit Bequemlichkeit reinigen und wieder als Reserveofen in Stand sezen zu können; und endlich, da gleichzeitig immer zwei solche Oefen arbeiteten, so konnte die kurze Unterbrechung der augenbliklichen Windsperre bei einem derselben, um ihn mit Bequemlichkeit nachfüllen zu können, im Herde des Puddelofens kaum bemerkt werden. Zur größern Sicherheit hat man die Gasleitung so eingerichtet, daß die Gase aus jedem Ofen früher abgeleitet werden konnten, bevor er geöffnet werden konnte, um nicht etwa in der Hütte von dem heraustretenden Feuer gefährdet zu werden, oder im Fall, wenn aus irgend einer Ursache die Gase dem Puddelofen schnell entzogen werden sollten, der Gasstrom von jedem einzelnen Ofen in die horizontale Bodenröhre E und von da in die senkrechte Röhre F geleitet werden konnte, welche 6 Fuß über dem Hüttendache frei ausmündete; ebenso konnten auch die Gase aus dem Separationscylinder (oder Kasten) D durch die Röhren G und H zum Ausgangsrohre F geleitet werden, wenn die Pipe J gedreht wurde. Man hatte aber nie Ursache, von dieser Sicherheitsvorrichtung Gebrauch zu machen, und sie ist bei den lezten Versuchen – ohne allen Nachtheil – auch ganz beseitigt worden. Die drei Gasöfen waren nach Art eines Sefström'schen Ofens eingerichtet und erhielten ihren Wind aus der gemeinschaftlichen Windleitungsröhre L; die Menge desselben für jeden einzelnen Ofen war durch Hähne a genau zu reguliren. Jeder Ofen war mit 16 Düsen von 8 Linien Durchmesser vorgerichtet, und zum öftern Durchräumen derselben wurden in den äußern Cylinder correspondirende Oeffnungen gebohrt, die für gewöhnlich mit einem Pfropf geschlossen waren. Der obere Theil dieser Oefen war mit einem aus zwei Theilen bestehenden Dekel b, c geschlossen, welche durch Schließen befestigt waren; der Theil b konnte abgehoben werden, wenn der Ofen einer gänzlichen Räumung bedurfte; auf dem Theil c war die Gasleitungsröhre d von 6'' Drchm. befestigt, die in ihrer weitern Verbindung die Pipe e erhielt, mittelst welcher die Gase nach dem Separationskasten D oder zu dem Ausgangsrohre F geführt, oder aber ganz abgesperrt werden konnten. Der Dekeltheil b war mit der Gichtöffnung von 9'' Weite, und diese mit einer Schiebplatte versehen, welche durch einen horizontalen Hebel bewegt werden konnte. Zum Ausräumen der Asche und des Kohlenstaubes aus dem Sammlungskasten D hatte man anfänglich wieder, wie beim frühern Apparate, eine Thüre angebracht, welche aber später durch einen Trichter mit doppeltem Schieber ersezt wurde, damit dieses Ausräumen ohne Störung der Gasströmung vollzogen werden konnte. Alles Uebrige in der Gasleitung blieb unverändert. Der Puddelofen selbst wurde bloß ausgebessert; der Verbrennungsraum hingegen, nach Anleitung der Erscheinungen bei den früheren Versuchen, auf 30 Zoll verkürzt, und der Winderhizungsapparat-Ofen mit gußeisernen, gut verankerten Platten ummantelt. Man sezte zuerst einen Gasofen in Gang, indem man etwas glimmende Holzkohlen in denselben warf, darauf fohnsdorfer Kohlenklein stürzte und etwas weniges Wind einströmen ließ. Schon dieser Ofen entwikelte eine große Gasmenge, welche sich schnell und ohne alle Detonation entzünden ließ. Das Nachsezen des Kohlenkleins geschah nach Vorrükung der Schiebplatte mittelst kleiner Blechkübel ohne Anstand, indem für diesen Moment der Füllung die Pipe e gewendet wurde (öfters unterblieb selbst diese Vorsicht) und die wenigen noch ausströmenden Gase den Arbeiter nicht belästigten. Die Düsenöffnungen im Gasofen waren durch öfteres Räumen leicht hell zu erhalten, und die Gasentwikelung war durch eine kleine Wendung der Windpipe a schnell zu reguliren. Da man sich von dem guten Gange dieses Ofens überzeugte, wurde auf ähnliche Weise auch der zweite gleichzeitig in Betrieb gesezt, wodurch man eine solche Gasmenge erhielt, daß zu deren vollständiger Verbrennung selbst der volle Wind, aus dem Lufterhizungs-Apparate zugeführt, nicht mehr ausreichte, daher die beiden Gasöfen nur in langsamem Gange erhalten werden durften, um nicht zu viel unverbrannte Gase durch den Puddelofen zu jagen. Die Hize in dem leztern stieg schnell auf einen hohen Grad und gestattete nach wenigen Stunden das Bodenmachen. Alle Schwierigkeiten, deren Beseitigung bei dem vorigen Apparate so viele Aufmerksamkeit forderte, und der aus diesem Grunde zur allgemeinen Benuzung nicht empfehlenswerth scheint, waren nun beseitigt; jeder Explosionsgefahr war vorgebeugt, die Quantität der für den Betrieb erforderlichen Gase konnte nach Belieben augenbliklich entwikelt und dadurch die Temperatur im Puddelofen so hoch gesteigert werden, als es die zur Disposition stehende Menge erhizten Windes gestattete, dessen Temperatur über 300° N. betragen mochte. Ueberdieß stand der dritte Ofen in Reserve zum Betrieb bereit, wenn einer der beiden thätigen Oefen sich so verlegte, daß man ihn abstellen und räumen mußte. Vor dem Sezen neuer Kohlengichten erwies sich als empfehlenswerth, die Kohlensäule in dem Gasofen gleich nach Verrükung des Schubers mittelst eines eisernen Hakens etwas zu lokern, um dieselbe immer beweglich zu erhalten, was zur lebhaftern und gleichförmigern Gasbildung viel beiträgt. Durch diese Versuche ist demnach der Beweis hergestellt, daß mit dem rohen ungepuzten Kohlenklein von der Gattung der fohnsdorfer Braunkohlen die nöthige Temperatur für alle Processe des Eisenfrischwesens, welche bekanntlich die höchsten Hizegrade unter den sämmtlichen Hüttenprocessen fordern, mit Sicherheit für die Dauer und ohne Gefahr hervorgebracht werden kann. Nun beabsichtigt man nur noch das Kohlenklein von den verschiedenen Braunkohlen der Steiermark zu probiren, um die Versuche vollständig zu haben. In dieser Absicht wurde bereits am 20. Januar ein Versuch mit voitsberger Ligniten gemacht. Dabei zeigte sich, daß diese sehr mit Thonlagen verunreinigten, im Bruche ganz erdigen Braunkohlen jüngster Bildung eine helle schöne Flamme geben, jedoch im Gasofen mehr Schlake bilden als die fohnsdorfer gemeine glänzende Braunkohle. Dessen ungeachtet kam der Puddelofen mittelst des Gasapparates nach 5 Stunden in eine so vollkommene Hize, daß der Boden bereits weich wurde; leider war das Quantum dieser Kohlen, welches in ungefähr 15 Cntr. bestand, zu gering, als daß die Charge mit diesen allein hätte fortgesezt werden können. Später versuchte man auch mit diesem Apparate das Kohlenklein der an und für sich höchst unreinen Braunkohle von Wartberg in einem äußerst unreinen Zustande; allein aus diesem nahe zur Hälfte mit Letten, Grus und Schieferthon vermengten Material brachte man die zum Erweichen des Bodens nöthige Temperatur bei diesem Apparate nicht zu Stande. Indessen kann dieses Mißlingen nicht befremden, noch weniger entmuthigen. Die in St. Stephan zulezt in Anwendung gebrachten Gasöfen waren für das Klein der fohnsdorfer Braunkohlen mehr als genügend, für das der voitsberger Kohlen völlig zureichend, für das der wartberger Braunkohle aber unzulänglich. Es ist klar, daß ein größerer Aschengehalt der Braunkohlen die Qualität der Gase nicht ändern kann, sobald die dem Gasofen zugeführte Windmenge entsprechend ist; da man aber die Quantität der Gase mittelst der Größe oder Anzahl der Gasöfen ganz in der Gewalt hat, so ist einleuchtend, daß mit solchen unreinen Braunkohlen, die auf dem Roste eines gewöhnlichen Puddelofens nicht mehr tauglich sind, dennoch die erforderliche Temperatur hervorgebracht werden kann, ja hervorgebracht werden muß. Anders freilich ist das Verhältniß, wenn die Braunkohlen mit flüchtigen Stoffen verunreinigt sind, welche die Qualität der Gase auf eine nachtheilige Weise ändern können; indessen auch dieser Umstand wird der Vorzüglichkeit des Gaspuddelapparates wenig Abbruch zu thun vermögen. Denn, sezen wir den Aschengehalt der Steinkohlen, welcher nach Obigem nicht schaden kann, und ebenso einstweilen deren Schwefelgehalt bei Seite, so zeigt sich die Differenz in den Bestandtheilen der verschiedensten Steinkohlen nur zwischen ihren Hauptbestandtheilen, welche sind: Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff, und zwar haben die älteren besseren Kohlen mehr vom erstgenannten Bestandtheile als die jüngeren; allein selbst die jüngste Braunkohle hat noch mehr Kohlenstoff, oder weniger Sauerstoff und Wasserstoff, als die verschiedenen Holzgattungen. Nun sind wir aber im Stande, mit unsern Hölzern zu puddeln und zu schweißen, nur muß das Holz dazu in der Regel künstlich getroknet werden; sollten wir also nicht im Stande seyn, mit den jüngsten Braunkohlen dasselbe auszurichten? Sollen leztere ebenfalls künstlich getroknet werden, was jedenfalls gut seyn dürfte, was aber deren Zerspringen veranlaßt und deßhalb bei der gewöhnlichen Rostfeuerung nicht zulässig ist, so kann das bei Anwendung des Gasapparates ohne Anstand vorausgeschikt werden. Als Behauptung auszusprechen, daß auch ein größerer Schwefelgehalt, so wie überhaupt die Verunreinigung durch irgend einen schädlichen, flüchtigen Gemengtheil der Kohlen, der Gasmanipulation im Hüttenwesen für ihre Anwendung kein unüberwindliches Hinderniß bieten könne, möchte vorderhand zu gewagt erscheinen; allein in Abrede kann nicht gestellt werden, daß es innerhalb der Gränzen der Möglichkeit gelegen sey, den Gasapparaten eine solche Einrichtung zu geben, wobei die der Manipulation nachtheiligen, so wie die unverbrennbaren Gase während ihrer Strömung in den Puddelofen absorbirt würden, wo dann eine eben so vollkommene Herdmanipulation erfolgen, als ein ungemein hoher Hizegrad constant entwikelt werden müßte. In Betreff der Fragen nach den übrigen Resultaten der Gasmanipulation, nämlich: welcher Eisenabbrand, welcher Kohlenaufwand, welche Stabeisen-Qualität hat sich ergeben? kann erfahrungsmäßig keine vollkommene Auskunft gegeben werden, weil der ganze Proceß in St. Stephan wegen Mangels der nöthigen mechanischen Kraft nicht ausgeführt werden konnte. Rüksichtlich des Eisenabbrandes lauten die Nachrichten von den Faber'schen Gasöfen bekanntlich sehr günstig. Daß der Calo bei den Gasöfen wirklich geringer ausfallen müsse als bei den gewöhnlichen Flammenöfen, wird begreiflich, wenn man bedenkt, daß bei ersteren die Menge des bei dem Verbrennungsprocesse frei gebliebenen atmosphärischen Sauerstoffs völlig in der Gewalt des Manipulanten liegt, welcher bei dem ungleich vollkommneren Verbrennungsprocesse derselben wenig Veranlassung haben wird, einen nachtheiligen Ueberschuß von atmosphärischer Luft in den Herdraum gelangen zu lassen, was bei den gewöhnlichen Flammenöfen zu vermeiden oft nicht möglich ist. Wenn der Verbrennungsproceß in den Gasöfen, und zwar im eigentlichen Verbrennungsraume derselben, viel vollkommener erfolgt als bei einem gewöhnlichen Flammenofen, wie die Größe der Flamme außerhalb der Fuchsöffnung in beiden Oefen zeigt, so sollte man schon daraus auf einen geringem Brennmaterialaufwand schließen dürfen. Hiezu muß jedoch bemerkt werden, daß beim leztgenannten Ofen der Rost ganz nahe am Herde gelegen ist, während bei dem erstern der Gaserzeugungsraum sich in einem größern Abstande vom Herde befindet und zur nöthigen Absonderung der mitgeführten Staubkohlen ohne Zweifel stets befinden muß. Es wäre demnach erst zu entscheiden, ob bei einem solchen Gasofen der Gewinn durch die vollkommene Verbrennung oder der Verlust durch den separaten Gaserzeugungsraum und die Gasleitung mehr beträgt. Die dießfälligen Resultate bei den Versuchen in St. Stephan, verglichen mit den Ergebnissen der Puddelversuche mit fohnsdorfer Kohlen zu NeubergBei diesen Versuchen wurden 6260 Pfd. halbirtes Roheisen in 19 Chargen zu 5819 Pfd. Millbars umgewandelt und dabei 11729 Pfd. fohnsdorfer Braunkohlen verwendet. Bei den gleichen Versuchen in den Schweißöfen wurden 14053 Pfd. Millbars angewogen, daraus 11711 Pfd. einmal geschweißtes Stabeisen mit 19400 Pfd. Kohlen erzeugt., beweisen, daß der Gewinn mehr als der fragliche Verlust beträgt, besonders wenn berüksichtigt wird, daß der kleinere Puddelherd bei dem versuchten Gasofen durch seine verhältnißmäßig größere Oberfläche an und für sich einem größern Hizverluste ausgesezt war. Was endlich die Qualität des dargestellten Stabeisens bei der Gasmanipulation betrifft, so war man anfangs nicht ohne Besorgniß, weil ein Theil des in St. Stephan dargestellten Luppeneisens bei der weitern Verarbeitung sich als sehr brüchig erwiesen hat. Die Ursache davon hätte in einem größern Schwefelgehalte der Kleinkohlen wie in einem theilweisen Ueberführen des feinsten Staubes derselben gesucht werden können. Bei näherer Untersuchung hat sich jedoch die beruhigende Thatsache ergeben, daß alle jene Luppenstüke, welche einigermaßen von der eingemengten Puddelschlake gleich nach ihrer Entfernung aus dem Puddelherde befreit werden konnten, ein völlig tadelloses Stabeisen lieferten, und der Verfasser selbst besizt aus diesem Eisen gefertigte Nägel und Hufeisen, welche Jedermann als vollkommen gut erklären müßte. Um sich von der Intensität der Hize, welche im Herde eines solchen Gasflammenofens hervorgebracht werden kann, besser zu überzeugen, wurde der Puddelofen in einen Schweißofen umgestaltet. Zu diesem Ende gab man bloß auf die Herdplatten des Puddelofens ein Ziegelpflaster, und auf dieses eine Lage Quarzsand, wodurch die Gewölbshöhe über dem so gestalteten Herde auf 16 Zoll herabgesezt wurde; alles übrige blieb ungeändert, nur erhielt die Fuchsbrüke zum Abfließen der Schlaken einen 3 Zoll tiefen Einschnitt. Es wurden Schweißpakete aus 2'' breiten und 1/3'' diken Schienen im Gewichte von 14–15 Pfd. eingesezt. Die Hizen erfolgten anfänglich in 10–12 Minuten, später aber, nachdem der Ofen mehr in Hize gekommen war, in 6 Minuten, und war von einer Art, die nichts zu wünschen übrig ließ. Schon ein Blik in den Ofen zeigte die hohe Hize in demselben, und den Endbeweis lieferten die feuerfesten Ziegel der dortigen Gegend, welche in den gewöhnlichen Schweißöfen ziemlich gut aushalten, hier aber in wenigen Stunden schon stark angegriffen und in kurzem bis zur Gefahr des Ofeneinsturzes weggeschmolzen waren. Der Eisenabbrand schwankte zwischen 4 und 5 Proc. Dabei betrug die Pressung des kalten Windes in den zu den Sefström'schen Gaserzeugungsöfen führenden Windröhren 6 Linien, und jene des heißen Windes in dem Windkasten mit der Düsenvorrichtung 12 Lin. Queksilber; die Spannung der Gase hingegen war mit dem vorhandenen Manometer gar nicht meßbar, und dürfte nicht über 2–3 Linien Wasser betragen haben. Die Temperatur des erhizten Windes mag über 300° R. und die der Gase circa 250° R. gewesen seyn. Es folgen nun theoretische Berechnungen des Hrn. v. Scheuchenstuel über die Windmenge und den Hizegrad, die wir hier übergehen können. Aus der Vergleichung und Combination der Theorie mit den Erfahrungsresultaten aus obigen Versuchen glaubt nun der Verf. folgende vorläufige Regeln über den Gaspuddelproceß folgern zu können: 1) Die Gasströmung aus dem Gaserzeugungsofen soll für einen gewöhnlichen Puddelofen mit 300 Pfd. Roheiseneinsaz per Minute wenigstens 95 Kubikfuß von 0° Temp. oder 131 Kubikf. von 200° C., oder 166 Kubikf. von 200° C. betragen, wovon 65 Proc. aus brennbaren Gasen (Kohlenoxyd- und Kohlenwasserstoffgas) bestehen sollen; je weiter die Quantität oder Qualität der Gase unter dieser Annahme bleibt, desto geringer wird die Hize im Puddelofen seyn. 2) Die zwekmäßige Einrichtung und Bedienung des Gasofens wirkt entschieden auf den Gang des Puddelofens, und es muß die Windführung bei den Gasöfen den brennbaren Bestandtheilen der Kohlen stets angemessen seyn, es darf nicht zu viel und nicht zu wenig Wind zugeführt werden. Nach den Erfahrungen in St. Stephan scheint eine Temperatur von 400° C. die entsprechende zur Kohlenoxyd- und Kohlenwasserstoffbildung. 3) Die Gasströmung aus dem Gasofen darf nicht zu vehement seyn, damit die günstigste Gasbildung erfolgen könne und nicht zu viel Kohlenstaub mit den Gasen fortgerissen werde. 4) Die Gasleitungsröhren und der Gassammlungskasten müssen sorgfältig lutirt seyn, um die Temperatur der Gase möglichst hoch zu erhalten, wodurch der Hizegrad im Puddelofen sehr wahrnehmbar erhöht wird und die Verbrennung vollkommener erfolgt. 5) Aus gleichem Grunde wächst die Hize im Puddelofen, wenn die Temperatur des in denselben geleiteten Windes höher ist, daher für entsprechende Lufterhizungs-Apparate und sorgfältige Lutirung der Windleitungsröhren zu sorgen ist. Man kann durch diese Mittel die Temperatur im Puddelofen um 10–20 Proc. vermehren. 6) Die in den Puddelofen geleitete Windmenge muß der Qualität der aus dem Gasofen kommenden brennbaren Gase möglichst entsprechen, d. i. stets gerade so groß seyn, daß alle Gase vollkommen verbrennen. Ein kleiner Ueberschuß von Wind schadet dießfalls weniger als ein Mangel, insofern es sich nur um die Hervorbringung des größten Hizegrades handelt. Rechnet man in dieser Absicht die Erfolge nach, so findet man z.B. im ersten Falle, daß bei 1/5 zu wenig in dem Puddelofen die Temperatur um 296° C. oder 13 Proc. weniger beträgt als bei der genau entsprechenden Windmenge; hingegen wenn um 1/5 zu viel Wind einströmt, berechnet sich die Temperatur im Puddelofen um 8 Proc. geringer, folglich beträgt der Hizeverlust um 5 Proc. weniger als im vorigen Falle – dabei ist der Wind mit 300° C. und die Ofengase sind mit 100° C. in Rechnung gebracht. 7) Die Feuerbrüke soll nicht länger, auch nicht breiter oder höher seyn, als zur vollkommenen Mischung der Gase mit dem Winde und der vollständigen Verbrennung der ersteren nöthig ist, weil sonst ohne Noth viel Wärme an unverbrennliche Stoffe abgegeben und sogestaltet die absolute Hize herabgesezt wird. 8) Endlich, wie schon im Vorhergehenden erwähnt worden ist, je schlechter das Brennmaterial, desto größer müssen die erzeugenden Flächen der Gasöfen seyn, um in gleichen Zeiten gleiche Gasmengen zu liefern.