Titel: | Ueber die hauptsächlichsten Ursachen der Betriebsstörung solcher Hohöfen, deren Gichtgase benutzt werden, und über Mittel zur Verhinderung dieser Störungen; nebst allgemeinen Betrachtungen über die beste Form und die besten Verhältnisse der Hohöfen; von Hrn. Parry |
Fundstelle: | Band 151, Jahrgang 1859, Nr. X., S. 35 |
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X.
Ueber die hauptsächlichsten Ursachen der
Betriebsstörung solcher Hohöfen, deren Gichtgase benutzt werden, und über Mittel zur
Verhinderung dieser Störungen; nebst allgemeinen Betrachtungen über die beste Form und
die besten Verhältnisse der Hohöfen; von Hrn. Parry
Aus den Proceedings of the South Wales Institute of
Engineers, 1858, Bd. I S. 25.
Mit Abbildungen auf Tab.
I.
Parry, über Verhinderung der Betriebsstörung solcher Hohöfen, deren
Gichtgase benutzt werden.
Bekanntlich kommen bei Hohöfen, denen man die Gichtgase entzieht, um sie in Röhren an
entfernte Punkte zur Benutzung zu führen, statt sie, wie gewöhnlich, in der Gicht
selbst zu verbrennen, Störungen des Betriebes vor. Es ist ferner bekannt, daß
verschiedene Hohöfen auf verschiedene Weise und manche der Art gelitten haben, daß
man die Benutzung der Gase wieder aufgeben mußte. Viele Hüttenleute sind der
Meinung, daß die Verschiedenheit in der Zusammensetzung der Erze aus verschiedenen
Grubendistricten in einer gewissen Verbindung mit diesen Störungen steht, weßhalb
dieselben in einem Hüttendistrict bemerkbarer seyen als in dem andern. Andere sind
der Meinung, daß für einen guten Hohofenbetrieb die Verbrennung der Gichtgase über
der Erzgicht ein wesentliches Erforderniß sey.
Mein Zweck ist zu zeigen, daß wenn die Gase gesammelt werden, nachdem sie den Hohofen
wirklich verlassen haben und nicht vorher, dessen Betrieb gar nicht gestört wird. Um
dieß zu bewirken, müssen sie aus einem Raume abgeleitet werden, welcher über der
Beschickungsoberfläche in der Gicht angebracht ist; denn wenn sie an irgend einem
Punkte darunter, aus dem Ofen selbst und unter der Oberfläche der Erzgicht entnommen
werden, so leidet der Betrieb mehr oder weniger, weil der aufsteigende Strom der
heißen reducirenden Gase von seiner gewöhnlichen, regelmäßigen Richtung abgelenkt
wird, während er doch in jeder Höhe des Ofenquerschnittes die gleiche
Geschwindigkeit haben sollte. Wenn man die Gase z.B. durch Seitenöffnungen in dem
Schachtfutter ableitet, so werden die dort liegenden Theile der Beschickung stärker
erhitzt und chemisch angegriffen, als die in der Mitte befindlichen Theile. Leitet
man dagegen die Gase aus der Mitte des Ofenschachtes ab, indem man eine Röhre unter
die Oberfläche der Beschickung- und Kohksgichten einsenkt, so wird der
mittlere Theil heißer
werden als die Seitentheile und es hat dieß, wie im vorhergehenden Falle, einen
nachtheiligen Einfluß auf das Eisen und den Brennmaterialverbrauch. Dieß ergibt sich
aus der folgenden Darstellung der bei mehreren verschiedenartig eingerichteten
Hohöfen beobachteten Betriebsstörungen, sowie aus den mit Erfolg angewendeten
Methoden zur Verhinderung derselben.
Das erste, zum Auffangen der Gase von mir angewendete Verfahren war dasselbe wie das
auf dem Continent übliche. Eine eiserne Röhre wurde in die Gicht eingelassen, so daß
ihr unterer Rand etwa 7 Fuß unter dem Gichtrande stand; sie war beiläufig 3 Fuß
enger als die Gichtöffnung, so daß ein ringförmiger Raum von 1 1/2 Fuß Weite
zwischen der eisernen Röhre und dem Schachtfutter in der Gicht blieb. Aus diesem
Raum ließ man die Gase durch den im Ofen stattfindenden Druck mittelst eines Rohrs
ausströmen, welche durch das Ofengemäuer ging. Wenn der Cylinder (die Röhre) mit
Gichten gefüllt erhalten wurde, so entwich beiläufig ein Drittel oder ein Viertel
von dem Gase in die freie Luft, während der Rest in den ringförmigen Raum überging.
Wurde nun ein solches Verfahren ununterbrochen fortgesetzt, so zeigten sich stets
Betriebsstörungen in Begleitung von schwarzen Schlacken und schlechtem Roheisen. Es
ist einleuchtend, daß, wenn der Cylinder mit der Erzgicht gefüllt erhalten wird,
sein Inhalt als ein loser Verschluß auf den Gasstrom wirkt, welcher durch den Druck
von Unten aufwärts getrieben wird und denselben gegen den ringförmigen Raum, wo der
Widerstand geringer ist, ablenkt, daher die Erze oder die Beschickung im Mittlern
Theil des Ofens von dem aufwärtsgehenden Strome nicht genügend durchzogen und
folglich nicht hinreichend erhitzt werden. Die diesen kalten Kern umgebende
Beschickung erlangte dagegen einen außergewöhnlichen Hitzgrad, wie das das
Verbrennen der Formen in ihrer Nähe bewies. Es müssen daher die Erze in dem äußern
Theil des Ofens reducirt und vollständig gekohlt werden, während die den mittlern
Theil einnehmenden Erze, je nach dem Grade, in welchem der aufsteigende Strom der
heißen Gase von ihnen abgelenkt wird, nach der Schmelzzone hinabsinken, ohne durch
und durch reducirt und gehörig gekohlt zu seyn. Vermengt sich nun daselbst letzterer
Theil der Beschickung mit dem hinlänglich reducirten und schmelzen beide zusammen,
so entsteht ein schlechteres Roheisen und schwarze Schlacke von den unreducirten
Erzen.
Wenn man den eisernen Cylinder in der Gicht nur theilweis mit Beschickung gefüllt
erhielt, so entwichen weit mehr Gichtgase in die Atmosphäre, wie vorauszusehen war,
und es durchströmten daher mehr Gase die mittleren Theile des Ofens; bei einem
solchen Verfahren war der Ofenbetrieb stets viel besser, aber es konnte nur ein
kleinerer Theil des Gases benutzt werden. Hohöfen mit Schächten von verschiedener Gestalt erlitten durch das
obige System des Gasableitens Störungen in verschiedenem Grade. Bei den älteren
Schächten mit engen Gichtöffnungen waren die Störungen weit geringer als bei den
neueren Schachtformen mit weiten Gichten; der Versuch, aus letzteren einen
bedeutenden Theil der Gase durch Einhängen einer engen Röhre abzuleiten, mißlang,
und es mußte daher dieselbe durch eine weitere ersetzt werden.
Man könnte der Meinung seyn, daß, da dieselbe Wind- und
Brennmaterial-Menge angewendet wurde wie vorher, der aufwärtssteigende Strom
heißer Gase die gleiche reducirende und kohlende Wirkung auf die aufliegende Masse
ausüben mußte, welche Richtung er immerhin beim Entweichen an den höheren Theilen
des Ofens genommen haben mag, indem, wenn auf den mittlern Theil der
Beschickungsgicht nicht gehörig eingewirkt wurde, dagegen der äußere mantelförmige
Theil diese Einwirkung um so mehr erfuhr. Berücksichtigt man aber, daß das Eisen nur
eine gewisse Menge von Kohlenstoff und nicht mehr aufnehmen kann, so ergibt sich,
daß dasselbe, nachdem es dieses Verhältniß erhalten hat und dann in den äußeren
Theilen des Ofenschachtes, wo heiße Gase in Ueberfluß vorhanden sind, der Kohlung
noch weiter ausgesetzt wird, sich mit keiner weitern Menge verbinden und daher dem
in den mittleren Theilen des Ofens gebildeten Eisen seinen fehlenden Kohlenstoff
nicht ersetzen kann.
Es war nun klar, daß kein System des Ableitens der Gase aus dem Hohofenschacht durch
die Seitenwände (man mag einen gußeisernen Cylinder in die Gicht einlassen, oder
ringsum in dem Schachtfutter Oeffnungen anbringen, welche die Gase in einen jenes
umgebenden Raum führen) ohne größere oder geringere Benachtheiligung des Betriebes
angenommen werden kann und daß daher irgend eine andere Einrichtung getroffen werden
muß. Da nun die Störung dadurch entstand, daß man die Gase von einem Punkte unter
der Oberfläche der Beschickungsgicht und von den Seiten des Schachtfutters
ableitete, so kann die einzige vorwurfsfreie Methode nur darin bestehen, daß man die
Gase in einem Raum über der Oberfläche der Gichten
sammelt, damit der Druck auf der ganzen Fläche der Gichtöffnung ausgeglichen wird
und folglich die Gase gleich frei in der Mitte wie an den Seiten aufwärts strömen
können. Dadurch wird der Ofen in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt,
insofern als die Richtung des heißen Gasstromes nach Aufwärts keinen ungleichen
Widerstand erfährt; überdieß werden sämmtliche Gase, und nicht nur ein Theil
derselben benutzbar. Um eine solche Gaskammer zu bilden, muß die Gichtöffnung
verschlossen und das Aufgeben durch einen Trichter oder Aufschütter bewirkt werden.
Es wurden verschiedene Formen desselben vorgeschlagen und die zuletzt angenommene war ein
tonischer Aufgeber, ähnlich dem auf der Codner-Park-Hütte
angewendeten, welcher im Supplementband (1844) von Dr.
Ure's
Dictionary of arts abgebildet ist.Die Apparate, welche bis zum Jahre 1853 in England zum Auffangen der
Gichtgase in Gebrauch waren, hat Blackwell in
seiner Abhandlung über die Benutzung der Hohofengase (polytechn. Journal
Bd. CXXVII S. 261) nach guten
Abbildungen beschrieben.A. d. Red. Eine ähnliche Vorrichtung zum Aufgeben war schon im Jahre 1800 auf den
Cyfarthfa-Eisenwerken im Gebrauch; der Kegel war in der Gichtöffnung
angebracht und das Aufgeben erfolgte mittelst Körben auf den Scheitel des Kegels.
Bei einem solchen Aufgeben der Gichten mußten die größeren Stücke der Kohks und der
Beschickung nach der Mitte des Schachtes zu fallen, daher in dieser Richtung die
Gase ungehinderter aufwärts strömen konnten. Wenn ein solcher Apparat an einem Ofen
älterer Art mit conischem Schacht und enger Gicht in der Absicht angebracht wurde,
um sämmtliche Gase aufzufangen, so hatte das einen ausgezeichneten Erfolg und der
Hohofen producirte, je nach den Erzsätzen, jede Art von Roheisen, wie gewöhnlich.
Aus dieser Thatsache schloß ich, daß das Ableiten der Gase von der Oberfläche der
Beschickung, nebst der conischen Form der Aufgeber, allein die unerläßlichen
Bedingungen für den Betriebserfolg aller Hohöfen seyen. Weitere Erfahrung hat jedoch
die Unrichtigkeit dieser Folgerung erwiesen.
Ein in der Gicht weiter Hohofen wurde mit demselben Aufgebeapparat, der sich früher
so erfolgreich bewiesen hatte, versehen; es stellten sich aber dieselben
Betriebsstörungen ein, wie in den Fällen wo ein Theil der Gase durch eine in die
Gicht eingehängte Röhre aufgefangen wurde. Da dieser Ofen nur bis 6 oder 7 Fuß von
dem Gichtrande entfernt, gefüllt werden konnte, wo er (wegen der starken Wölbung des
Schachtes in der Nähe der Gicht) 13 1/2 Fuß weit war, so war offenbar eine ganz neue
Ofenform in Betrieb, nämlich ein Ofen von 37 Fuß Höhe statt 44, mit einer 13 1/2 Fuß
statt 8 Fuß weiten Gicht; und da sich die Erze nicht dicht an die Wände anlegen,
weil sie sich dort nicht in einander schieben können wie in den Centraltheilen des
Ofens, so müssen sich die Gase an den Wänden hinauf freier entwickeln. Dieß
bestätigte sich auch vollkommen, als man in der Nähe der Rast ein Loch durch die
Ofenwand bohrte; in einem Kranz, 2 Fuß von dem Futter entfernt, zeigten sich nämlich
die Schmelzmaterialien weißglühend, hingegen etwas weiter nach der Mitte zu fanden
sich Stücke von schwarzen Kohks und von Eisenstein der noch nicht rothglühend
geworden war. Der Aufgebeapparat wurde nun 5 Fuß höher angebracht, so daß die Gichtenoberfläche nur
in geringer Entfernung von der alten Oeffnung abstand, worauf der Ofengang wieder
der gewöhnliche wurde. Daß aber die verminderte Höhe nicht allein den unregelmäßigen
Gang des Ofens veranlaßte, hat sich seitdem herausgestellt; der Hohofen wurde
nämlich, da er reparirt werden mußte, ausgeblasen und seine Reparatur dann in der
Art ausgeführt, daß die Höhe 37 Fuß, die Gichtweite 7 1/2 und die Kohlensackweite 15
Fuß betrug. Derselbe Aufgebeapparat, welcher vorher schlechte Resultate gab, wurde
wieder angewendet und der nun seit dem Wiederanblasen fünf Jahre lang betriebene
Hohofen hat seitdem fortwährend eine bedeutende Production von
Gießerei-Roheisen gegeben, es werden alle Gase desselben benutzt und dennoch
fanden eben so wenig Störungen statt, wie bei einem Hohofen mit offener Gicht.
Hiermit scheint also der Schlüssel zur erfolgreichen Benutzung der Gase gefunden zu
seyn. Das Verschließen der Gichtöffnung hat keinen Einfluß auf die Wirksamkeit eines
bis oben hin voll gehaltenen Hohofens, dessen Schacht die zweckmäßigen Verhältnisse
besitzt. Unter der Gichtweite müssen wir den Durchmesser von demjenigen Theil
verstehen, welcher die mittlere Höhe der Erzgichten-Oberfläche repräsentirt
und nicht die der eigentlichen Schachtweite. Es entsteht nun die Frage, in welchem
Verhältniß diese Gichtweite zu der Kohlensackweite, als der größten Weite des
Schachtes stehe, und wie sich letztere zu der Höhe verhalten muß, um die höchste
Production und die größte Brennmaterialersparung zu erlangen. Dieses Ziel kann aber
nur dann erreicht werden, wenn die isothermischen Linien in dem Ofen parallel mit
dem Horizont sind, d.h. wenn die Temperatur der Schmelzmaterialien in irgend einer
gegebenen Höhe durch den ganzen horizontalen Querschnitt dieser Höhe die gleiche
ist, und folglich die Materialien in einem gleichartig vorbereiteten Zustande in die
Schmelzzone gelangen. Wir haben gesehen, daß wenn die Gicht eines Hohofens zu weit
ist, die erhitzten Gase eine größere Neigung haben an den Seiten als in der Mitte
aufwärts zu strömen, wodurch die Horizontalität der Linien von gleicher Temperatur
zerstört wird, so daß sie eine krumme Form erhalten, die convexe Seite nach Unten;
es werden daher Erze von verschiedener Temperatur und von verschiedenen Graden der
Vorbereitung jede horizontale Querschnittsfläche des Ofens einnehmen; indem
dieselben in die Schmelzzone hinabsinken und sich dort mischen, veranlassen sie um
so größere Nachtheile, je größer die Abweichung der Curven von einer horizontalen
Linie ist. Ist dagegen die Gichtöffnung eines Ofens im Verhältniß zu den anderen
Theilen zu eng, so werden die meisten Gase in der Mitte aufwärts strömen, wobei die
Beschickung rings an den
Wänden verhältnißmäßig ohne Einwirkung bleibt. Man wird leicht einsehen, daß alsdann
dieselben Nachtheile wie in dem vorhergehenden Falle eintreten müssen und daß die
isothermischen Linien nun nach Unten concav, statt convex werden, daher wie vorher,
jeder horizontale Querschnitt des Ofens, Erze von verschiedenen Temperaturen und von
verschiedenen Graben der Reduction oder Kohlung enthalten wird, je nach der Tiefe
die sie im Ofen erreicht haben. Mir selbst ist nie ein extremer Fall dieser Art
vorgekommen; auf dem Dowlais-Eisenwerk aber stand ein Ofen von 6 Fuß Weite in
der Gicht und von 18 Fuß Weite im Kohlensack, in einem schlechten Betriebe, der
jedoch dadurch verbessert wurde, daß man die Gicht auf 9 1/2 Fuß erweiterte; die
Production verdoppelte sich nun, während der Brennmaterialverbrauch per Tonne Roheisen auf die Hälfte sank, überdieß die
Qualität des Eisens besser wurde.
Ich habe bereits erwähnt, daß bei Hohöfen, die ursprünglich mit einer zu engen Gicht
versehen sind, der schlechte Betrieb durch einen conischen Aufgeber von geringem
Durchmesser verbessert werden kann. Eben so können die mit dem entgegengesetzten
Fehler behafteten, in der Gicht zu weiten Hohöfen, vorausgesetzt daß die Wände fast
senkrecht sind oder sich nicht rasch nach Unten zu erweitern, bis zu einem gewissen
Grade verbessert werden durch Anwendung eines so weiten Kegels, als er nur in die
Gicht eingelassen werden kann; denn dabei werden die Erze dicht an dem Schachtfutter
aufgegeben und die großen Stücke fallen nach der Mitte des Ofens zu, wodurch das
Ausströmen der Gase in dieser Richtung erleichtert wird, überdieß erhält die
Oberfläche der Gichten eine concave oder beckenförmige Gestalt, daher dem in der
Mitte aufsteigenden Strom ein geringerer Widerstand dargeboten wird.
Hinsichtlich der Frage, welche Form und welche Verhältnisse ein Hohöfen haben muß, um
die besten Resultate in Bezug auf Beschaffenheit des Roheisens und
Brennmaterialersparung zu erlangen, der Ofen mag nun mit einer offenen Gicht oder
mit einem Apparate zum Auffangen der Gase betrieben werden, gibt die Erfahrung
folgende Antwort. Wenn die Gicht halb so weit als der Kohlensack ist, so erlangt man
einen guten Betrieb und jede Abweichung von diesem Verhältnisse hat ernstliche
Störungen zur Folge. Die Höhe des Ofens muß aber auch in einem gewissen Verhältniß
zu dem größten Durchmesser stehen, um ein gleichförmiges Aufströmen der Gase durch
alle seine Theile zu sichern; denn wenn ein Ofen im Verhältniß zur Höhe zu weit ist,
so muß die Rast einen zu kleinen Winkel haben und es ist dann die Beschickung rings
an ihren Wänden zu entfernt von der directen Linie des aufsteigenden Gasstroms, so daß dieser auf die
Beschickung nicht gehörig einwirken kann. Die Verhältnisse welche ich empfehle, und
die sich auch in mehreren Fällen hinlänglich erprobt haben, sind folgende: Die Gicht
sey halb so weit als der Kohlensack oder der weiteste Theil des Schachtes, und es
liege der Kohlensack in nicht geringerer Tiefe, als sein Durchmesser beträgt. In
dieser Gegend sey der Schacht nach einer Curve profillirt, damit sie eine größere
Räumlichkeit erhält, als dieß bei der conischen Form der Fall wäre. Der Halbmesser
der Curve muß in der Verlängerung der Linie liegen, welche den größten Durchmesser
des Schachtes, d.h. den des Kohlensacks darstellt. Die Curve wird unterhalb des
Kohlensackes fortgeführt, bis sie den obersten Punkt der Rast trifft, mit welcher
sie keinen Winkel unter 70° machen darf. Die Rast reiche bis zu der durch die
Formen gehenden Ebene; die Höhe vom Kohlensack bis zu den Formen darf nicht geringer
seyn als der Durchmesser von jenem plus der Hälfte des
Durchmessers von der Ebene in der die Formen liegen.
Diese Verhältnisse geben einem Hohofen, welcher bei jeder gewählten Höhe die
größtmögliche Räumlichkeit besitzt und bei dessen Form kein Theil der
Beschickungsgichten der Einwirkung der Gasströme entzogen wird; ein solcher Ofen ist
in Fig. 15 im
Schachtdurchschnitt dargestellt. Wenn die Höhe das oben angegebene Verhältniß zum
Kohlensackdurchmesser übersteigt, so hat dieß keinen andern Nachtheil als daß ein
unnöthiges Opfer an Räumlichkeit gebracht wird. Die Höhe des Apparates zum Auffangen
der Gase, über der Gichtöffnung, muß je nach der Art des zum Aufgeben angewandten
Trichters regulirt werden. Der oben beschriebene nimmt, während er manche Vortheile
besitzt, viel Raum im Ofen ein und gestattet das Entweichen von Gas während des
Aufgebens. Wenn das Princip, nach welchem die Gichtgase, ohne Störung des
Hohofenbetriebes, gesammelt und abgeleitet werden können, einmal allgemeiner bekannt
ist, so wird wohl eine Aufgebevorrichtung erfunden werden, welche frei von diesen
Mängeln ist.
Wie man sieht, lege ich einigen Werth auf die Räumlichkeit eines Hohofens, welche
dadurch erzielt werden kann, daß man ihm eine größere Weite im Verhältniß zur
gewöhnlichen Höhe gibt; wie ich aber eben gezeigt habe, ziehen die Gase, wenn nicht
eine gewisse Verengung der Gicht vorgenommen wird, an den Wänden mehr hinauf als in
der Mitte. In Hohöfen, welche im Verhältniß zur Höhe eng sind, ist die Störung,
welche in Folge einer Abweichung von dem oben angegebenen Verhältnisse der
Gichtweite zu der Kohlensackweite eintritt, nicht sehr bedeutend; denn obgleich die
Gase in einem Theile des Ofens vorwalten können, so bleiben doch in diesem Falle in
denjenigen Theilen welche am wenigsten mit Gas versehen werden, noch Gase genug, um auf die Erze
die erforderliche chemische Wirkung auszuüben – und von dem mit Gasen in
Ueberfluß durchdrungenen Theil entweichen dieselben an der Gicht mit höherer
Temperatur als es der Fall wäre, wenn sie gleichförmig auf eine größere Erzmasse
eingewirkt hätten. Bei Oefen von 4200 Kubikfuß Inhalt fand ich die Temperatur der
entweichenden Gase = 640° F. (337,7° C.); aber bei einem Ofen von 6000
Kubikfuß Inhalt betrug die Temperatur der entweichenden Gase nur 360° F.
(182,2° C.) und es fand daher ein Unterschied von 280° F.
(155,5° C.) statt. Da nun die Wirksamkeit eines Hohofens in dem Ueberschuß der in der Verbrennungszone erzeugten
Temperatur über der zur Schmelzung der Erze erforderlichen besteht, so folgt, daß
das Hinzukommen von diesen 280° (155,5°) Hitze, welche von den Erzen
zurückgehalten und abwärts geführt wurden, eine wichtige Rolle bei der
Brennmaterialersparung spielt. Rehmen wir z.B. an, der Schmelzpunkt der Erze betrage
2750° F. (1510° C.), die Temperatur steige aber in einem mit kalter
Gebläseluft betriebenen Hohofen auf 3250° F. (1787,5° C.) so haben wir
eine Effectivkraft von 500° F. (277,7° C.), welche zur Schmelzung der
Erze verbraucht oder latent gemacht werden kann. Steigert man hingegen durch
Anwendung von erhitzter Gebläseluft die Temperatur auf 3500° F.
(1926,6° C.), so wird die Effectivkraft 750° F. (396,6° C.),
und in dieser Steigerung derselben besteht bekanntlich der Vortheil, welchen die
Anwendung heißer Gebläseluft gewährt. Ob nun der noch hinzukommende
Temperaturüberschuß von Oben oder von Unten geliefert wird, kann keinen Unterschied
in den Resultaten machen; daher der Vortheil, welchen man von der größern Absorption
von Wärme aus den Gasen bei einem großen Ofen in Vergleich mit einem kleinen zu
erwarten hat, vorausgesetzt daß beide in einer gegebenen Zeit gleiche
Brennmaterialmenge verbrauchen.
Das Princip, auf welchem diese Ersparung beruht, fand bisher nicht die verdiente
Beachtung, was vielleicht daher rührt, daß die Hohöfen schon eine Reihe von Jahren
hindurch eine bedeutende Räumlichkeit erlangt haben, oder weil die Vergrößerung
derselben oft nur durch übermäßige Erweiterung der Gicht bewerkstelligt wurde,
wodurch man die Vortheile wieder verlor, die man dadurch hätte gewinnen sollen, daß
man die Gase veranlaßte, sich mehr nach den Seiten des Ofens hin abzulenken. Wenn
jedoch kleine Hohöfen um das Doppelte oder Dreifache ihres früheren Inhalts
vergrößert werden, so treten die Wirkungen viel deutlicher hervor, denn es stellt
sich eine Brennmaterialersparung von 150 bis 200 Proc. heraus. Bei einem großen
Hohofen, der einen räumlichen Inhalt von 6000 Kubikfuß hat, und dessen Gase nur mit
einer Temperatur von 360° F. ausströmen, wird es aber fraglich, ob eine weitere Vergrößerung
desselben noch viele Vortheile gewähren kann, wenn er dabei dieselbe
Brennmaterialmenge und dieselbe Luftmenge in der Stunde verbraucht wie vorher. Die
nothwendig vergrößerte Höhe müßte eine entsprechende zerquetschende Wirkung auf das
Brennmaterial äußern und dadurch würde wahrscheinlich die geringe
Temperatursteigerung, welche außerdem zu erwarten wäre, unmöglich gemacht. Dagegen
könnten viele Oefen von gewöhnlicher Construction mit sehr großem Vortheil auf die
doppelte Räumlichkeit bei derselben Höhe gebracht werden.
Da ich bei der vorliegenden Arbeit nicht beabsichtigte im Allgemeinen auf die Theorie
der Hohöfen einzugehen, so begnügte ich mich, das Erforderliche davon mitzutheilen,
um nachstehende Folgerungen zu erläutern und zu begründen:
1) Daß bei einem, in zweckmäßigen Verhältnissen construirten Hohofen von großer
Räumlichkeit die Gase nicht anders aufgefangen und abgeleitet werden können, als aus
einer Kammer über der Gichtöffnung, d.h. nachdem sie den Ofen wirklich verlassen
haben; und daß dabei der Durchmesser des Aufgebekegels nicht größer seyn darf als
die Hälfte des Gichtdurchmessers, damit die Beschickung gleichförmig über die ganze
Gichtoberfläche vertheilt werden muß, mag die Größe der Stücke seyn, welche sie
wolle.
2) Daß Hohöfen mit zu engen Gichtöffnungen im Verhältniß zu der Weite des
Kohlensackes, bei denen die meisten Gase den mittlern Theil hinaufziehen, daher an
den Seiten ein Segment mit niedriger Temperatur bleibt, in ihrem Betriebe dadurch
verbessert werden können, daß man in der Nähe der Gicht einen Theil der Gase von den
Seiten her ableitet; dieß wird dadurch bewirkt, daß man entweder einen Cylinder von
geringer Höhe in die Gichtöffnung einhängt, oder Oeffnungen in der Seite des
Schachtes an der Gicht anbringt. Es ist einleuchtend, daß in beiden Fällen ein Theil
der Gase von der Mitte nach den Seiten des Schachtes hingeleitet und folglich
daselbst die Temperatur erhöht wird.
3) Daß bei ähnlichen Oefen sämmtliche Gase gesammelt werden können und nebstdem eine
Betriebsverbesserung erzielt wird, wenn man in der Gichtöffnung einen kleinen
conischen Aufgeber anbringt; dadurch wird nämlich die Höhe des Ofens vermindert, die
Gichtöffnung aber erweitert. Der Verlust an Räumlichkeit wird durch die auf diese
Weise veranlaßte Ablenkung des aufsteigenden Gasstroms nach den äußern Theilen der
Erzgichten mehr als ausgeglichen.
4) Daß auch der Betrieb der Oefen mit zu weiten Gichten verbessert werden kann, indem
man in der Mitte eine Röhre einhängt, um einen Theil des Gases aus der Achse des
Ofens abzuleiten; da nämlich in diesem Falle die aufsteigende Säule an der
Peripherie überwiegt, so wird die Ablenkung eines Theils derselben nach der Mitte
die dort niedrigere Temperatur erhöhen.
5) Daß bei ähnlichen Oefen, deren Schächte nahezu cylindrisch sind, sämmtliche Gase
dadurch benutzt werden können, daß man einen großen conischen Aufgeber anwendet, der
die Gicht fast ganz ausfüllt. Die größern Erzstücke rollen dann nach der Achse des
Schachtes zu und erleichtern also dort den Durchgang des heißen Gasstroms, so daß
die Temperatur aller Materialien in jedem Querschnitt des Schachtes ausgeglichen
wird. Der Verlust an Inhalt durch den Raum, welchen der Aufgeber beansprucht, wird
hiedurch compensirt und der Ofen in gutem Betriebe erhalten.
6) Daß es für die Brennmaterialersparung und die Qualität des erblasenen Roheisens
von viel größerer Wichtigkeit ist, daß die Gase, nachdem sie die obere Gränze der
Schmelzzone verlassen haben, der sämmtlichen aufliegenden Masse auf deren ganzen
Querdurchschnitt einen gleichen Hitzgrad mittheilen und folglich eine äquivalente
chemische Veränderung derselben bewirken, als eine Vergrößerung der Räumlichkeit
vorzunehmen, in der Absicht mehr Hitze von dem aufsteigenden Strom zu absorbiren, wo
dann obige Bedingungen nicht mehr erfüllt werden.
7) Daß aber, wenn diese Bedingungen erfüllt werden, die
Brennmaterial-Ersparung um so größer seyn muß, je größer der Inhalt des Ofens
ist.
8) Daß die Wirkung der conischen Aufgeber auf eine gewisse Gränze beschränkt ist,
weil sie ihren Zweck, die aufsteigenden Gase von den Seiten des Schachtes nach der
Mitte abzulenken, nur mehr ungenügend erfüllen, sobald die Höhe des Ofens
verhältnißmäßig gering und dessen Gicht sehr weit ist, – wie Fig. 17 zeigt.
9) Daß bei engen Hohöfen, deren Räumlichkeit im Verhältniß der eingeblasenen
Windmenge klein ist, jede Vorrichtung zum Auffangen der Gase auf der Gicht, ohne
Benachtheiligung des zu producirenden Roheisens angewendet werden kann; dieß beruht
darauf, daß eine große Menge reducirender und kohlender Gase von hoher Temperatur
alle Theile des Ofens durchzieht und die erforderlichen chemischen Veränderungen der
Erze vor deren Verschmelzung hervorbringt; dagegen würde eine Abweichung des
aufwärts gehenden Gasstroms von seinem gewöhnlichen Laufe in dem obern Theile eines
solchen Ofens, ihren Einfluß nicht so weit hinab ausdehnen, als in einem weitern
Ofen; oder mit anderen Worten, es kann eine Abweichung der isothermischen Linien von
der horizontalen Lage erst dann beginnen, wenn ein hoher Punkt in dem Ofen errreicht
ist. Aber einen Brennmaterialverlust, der einer gewissen Verminderung der
Räumlichkeit entspricht, muß man sich gefallen lassen.
10) Daß bei dem Bau neuer Hohöfen, oder bei dem Einsetzen neuer Kernschächte oder
Futter in alte Oefen, Einrichtungen zum Auffangen sämmtlicher Gase mit sicherm
Erfolg getroffen werden können.
Fig. 15 zeigt
den senkrechten Durchschnitt eines Hohofenschachtes, welcher die von mir
vorgeschlagene Gestalt und Verhältnisse besitzt und mit einer Gaskammer und einem
Aufgebeapparat zum Auffangen aller Gase versehen ist.
Fig. 16.
Großer Hohofen, in dessen Gicht ein enger Cylinder eingelassen ist. Bei demselben
strömten fast alle Gase an den Seiten aufwärts und veranlaßten sehr bedeutende
Betriebsstörungen; als aber das untere Ende des Cylinders auf 9 1/2 Fuß erweitert
wurde, während das obere Ende die frühere Weite von 7 Fuß beibehielt, wurde zwar
weniger Gas gesammelt, hingegen der Betrieb verbessert.
Fig. 17. Ein
ähnlicher Ofen, mit einem conischen Aufgeber versehen, wodurch seine Höhe um 7 Fuß
vermindert, die Gichtöffnung hingegen auf 13 1/2 Fuß Durchmesser vergrößert wurde;
bei demselben strömten die Gase ebenfalls in zu großem Verhältniß an den Seiten
aufwärts und veranlaßten dieselben Unregelmäßigkeiten.
Fig. 18.
Derselbe Ofen wie in Fig. 16, jedoch mit einem
Raum zum Sammeln der Gase über der Oberfläche der Gichten versehen, die bis zum
Rande der alten Oeffnung aufgegeben wurden. In Folge dieser Einrichtung konnten nun
alle Gase aufgefangen werden, ohne daß der Betrieb des Hohofens in Beziehung auf
Brennmaterialersparung und Güte des Roheisens etwas zu wünschen übrig ließ.