LIV. Ersparniss an Brennmaterial bei allen Feuerungen durch die Umwandlung der Brennstoffe in die Form von Gasen und durch Verbrennung derselben unter einem constanten Volumen; von Paul Charpentier, Civilingenieur in Paris. (Schluß von S. 445 des vorhergehenden Bandes.) Mit einer Abbildung. Charpentier, über Ersparniß an Brennmaterial bei allen Feuerungen durch die Umwandlung der Brennstoffe in die Form von Gasen. Wir haben gesehen, daß die Moleculararbeit bei den permanenten Gasen wohl nicht als Null zu betrachten ist, obwohl sie in gar keinem Verhältniß steht zu dem Werthe, welchen sie bei den dichteren Gasen, bei den Flüssigkeiten und endlich bei den festen Körpern erreicht. Dessenungeachtet habe ich nachgewiesen, daß diese Arbeit sich äußert, sobald man den Gasen gestattet, sich frei auszudehnen, und daß, wenn man diese Ausdehnung verhindert, man dadurch einen größeren nützlichen Effect erzielt. Sehen wir nun, durch was für praktische Mittel wir dazu gelangen können, eine Verbrennung zu bewerkstelligen, wo es den Verbrennungsgasen nicht gestattet ist, sich frei auszudehnen. Wir kommen hiermit zur Besprechung über allgemeine Anlagen zur Durchführung eines ökonomischen Heizverfahrens, durch die vollständigste Verbrennung des in Gas verwandelten Brennmateriales und unter constanten Volumen der Verbrennungsproducte, sowie zur Beschreibung des neuen Systemes. Dasselbe besteht aus drei Haupttheilen: 1. dem Gaserzeugungs-Apparat; 2. dem Verbrennungs-Apparat der gebildeten Gase; 2. dem hydraulischen Regenerator. Der von mir verwendete Gaserzeugungs-Apparat ist schon dem Princip nach bekannt. Er wird durch ein Gebläse mit Luft versehen und ein Dampfstrom wird den glühenden Kohlen zugeführt. Dieser Apparat befindet sich so nahe als möglich dem eigentlichen Flammapparat, um auch seine Wärme wo möglich zu benützen. In gewissen Fällen behalte ich mir die Möglichkeit vor, zwischen den Gasapparaten und den Flammapparaten einen regulirenden Gasbehälter einzuschalten Der Flammapparat oder rauchverzehrende Apparat bildet in Form eines länglichen Schlauches gleichsam die Fortsetzung des Gasapparates und ist davon nur durch eine Klappe getrennt; er wird durch die in dem Gasometer erzeugten Gase gespeist. Der Zweck dieser Vorrichtung ist der, um vor der eigentlichen Flammenentwickelung eine möglichst innige Mischung zwischen diesen Gasen und der Luft zu bewerkstelligen. Um dieses zu erreichen, ist die Vorrichtung getroffen, daß die zugeführte Luft immer die zu verbrennenden Gase von allen Seiten umgibt. Die Luft wird in einem dünnen Strahl zugeführt; um jedoch diese beiden Gasarten innig zu vermischen, lasse ich sie durch vorgestellte feine Metallsiebe streichen, so daß dieselben in unendlich kleine Adern zertheilt sind, welche durch ihre innige Vermischung eine vollständige Verbrennung ermöglichen und auch keinen Rauch bilden können. Die Form dieses Verbrennungsschlauches kann je nach Bedarf viereckig, rechteckig oder rund sein. Die Zuführungsröhren der Luft und des Gases können mehr oder weniger groß sein, je nach den verwendeten Brennmaterialien. Ich leite die Luft zum Verbrennen der Gase nach einem bestimmten Winkel, welcher verändert ist nach der gewünschten Länge der Flamme. Ferner behalte ich mir noch die Möglichkeit vor, die zugeführte Luft durch Benützung der ausstrahlenden Wärme des Gaserzeugungsofens zu erwärmen. Bei Anwendung von Röhrenkesseln mit einem metallenen Feuerherd, wie bei Locomotiven, wende ich statt der vorerwähnten Schlauchvorrichtung einen gußeisernen oder blechernen Kasten mit vielen Löchern versehen an, durch welchen die beiden Gasarten durchströmen müssen aber immer in der Weise, daß die zu verbrennenden Gase in einem Mantel von Luft sich befinden. Diese Vorrichtung kann horizontal oder vertical gestellt sein, viereckig oder rund, je nach dem gegebenen Fall. Der hydraulische Regenerator empfängt die Verbrennungsgase nach ihrem Austritte aus dem Feuerraum und hat folgende Wirkung: 1. Vollständige Ausnützung der freien Wärme, welche durch die Verbrennungsproducte nach ihrer Wirksamkeit in dem Feuerraume bei Austritt aus demselben gleichsam weggetragen wird. Diese Wärmemenge ist verhältnißmäßig sehr bedeutend und wird bisher ausschließlich zur Erzeugung des kostspieligen Kaminzuges benützt. Dieser natürliche Zug wird durch die Anwendung von Ventilatoren überflüssig, wodurch eine Wärme-Ersparniß von 25 Procent hervorgebracht wird. 2. Der Apparat bewirkt auch die Regeneration der gebundenen Wärme, welche in der Dampfverwandlung des in dem Brennmaterial enthaltenen Wassers enthalten ist, und auch des durch die Oxydation des Wasserstoffes gebildeten Wassers. Diese latente Wärme wird durch meinen Apparat in eine freie umgewandelt und nützlich gemacht. 3. Regenerirung oder Wiedergewinnung jener Wärmemenge, welche bisher durch das Gestatten der Ausdehnung der Verbrennungsgase bei der dadurch bewirkten höheren Wärme-Capacität derselben verloren ging. Durch die Verbrennung bei constanten Volumen wird eben der Uebergang der Wärme in den gebundenen Zustand verhindert; sie bleibt frei und mithin verwendbar. 4. Wiedergewinnung der Wärme, welche bisher verbraucht wurde bei der inneren Moleculararbeit der Ausdehnung der Gase, indem dieser Apparat ihnen diese Ausdehnung nicht gestattet. 5. Der Regenerator kommt dem Verbrennungs-Apparate zu Hilfe und bringt mit ihm eine vollständige Rauchverzehrung zu Stande. 6. Endlich da das Wasser des Regenerators zur Speisung des Dampfkessels verwendet und durch die durchpassirenden Verbrennungsgase bis zum Siedepunkte erwärmt wird, so verliert es dadurch die überschüssige Kohlensäure und mithin die Kalksalze, welche in denselben in Lösung waren, wodurch der Dampfkessel vor Incrustation geschützt wird. Diese Wirkung des Regenerators ist von der höchsten Wichtigkeit. Dieselbe bewirkt folgendes: Wenn wir in den zu erwärmenden Feuerraum ein gegebenes Gewicht von einem entzündeten Gasgemenge eintreten lassen unter einem gewissen Druck über dem atmosphärischen, so wird diese Mischung die Tendenz haben, sich auszudehnen; ihre Spannung wird in Folge dessen abnehmen und das ist dasjenige, was bei allen industriellen Feuerungen stattfindet, welche durch einen Kamin in ungehinderter Verbindung mit der Atmosphäre stehen. Wenn man statt dessen den überschüssigen Druck, welchen das Gasgemenge bei seinem Austritte aus dem Zuführungsrohre hat, benützt, so zwing man dieses Gemenge von diesem Rohre bis zum hydraulischen Absperr-Apparate in einem unveränderlichen Raume zu verbleiben, und zu diesem Behufe führe ich die Verbrennungsgase aus dem Feuerraum in ein blechernes, mit Wasser gefülltes und durch eine Scheidewand in zwei ungleiche Theile getheiltes Gefäß. Die Verbrennungsgase drücken vermöge ihrer Spannung das Niveau des Wassers in A herab, so daß es in B gehoben wird, und die Differenz der beiden Niveaus dient als Maßstab ihrer Spannung. Aus der Skizze dieses Apparates in nachstehendem Holzschnitt ist ersichtlich, daß, wenn das Wasser in A bis etwas unter dem Siebboden ab gedrückt ist, die durchströmenden Gase vermöge ihres leichteren specifischen Gewichtes in B ausströmen werden, indem sie in kleinen Blasen durch die Flüssigkeit treten; um ihre Vermischung mit dem Wasser so innig als möglich zu bewerkstelligen habe ich diesen Siebboden angebracht. Textabbildung Bd. 212, S. 320 Wenn die Fläche sowohl als die Höhe der Wasserschichten gut berechnet sind, so kommt man zu dem Resultat, daß die bei B austretenden Gase ihren Wärme-Ueberschuß größtentheils abgegeben haben und daß sie ohne weiteren Druck in dem Luftraum sich verbreiten. Auf diese Weise geschieht es, daß für jeden Kubikmeter Gasgemenge, welcher in den Feuerraum eingetreten, 1 Kubikmeter Verbrennungsgas in derselben Zeit aus dem Feuerraume in dem durch Wasser abgeschlossenen Raum austritt, wodurch nicht nur die Beständigkeit in ihrer Dichtigkeit und in ihren Volumen erzielt wird, sondern auch die früheren erwähnten Wärmemengen zur weiteren Benützung zurückbehalten werden. Es können sich mehrere Fälle von verschiedener Anwendbarkeit dieser Methode darbieten je nach der Spannung, welche man in dem Feuerraume zu erhalten wünscht. Ich werde mich nicht länger aufhalten, diese speciellen Fälle zu beschreiben. Es ist endlich unnöthig weiter zu sagen, daß die Esse entweder abgetragen oder durch den Register vollständig abgeschlossen werden kann. Ich werde in einigen Worten die verschiedenen Bedingungen zu einer guten Heizung nochmals wiederholen und dabei die jetzt in der Industrie erlittenen Verluste anführen und darlegen, in welchem Verhältnisse die früher beschriebene Heizmethode die gewünschten Vortheile mit sich bringt und die bisherigen Nachtheile des alten Verfahrens beseitigt. Man hat ersehen, daß zu einer guten Verbrennung folgende Bedingungen gehören: 1. Daß das Brennmaterial sowie das verbrennende Gas mit einander innig gemengt seien. Wir haben gesehen, daß diese so wichtige Bedingung in dem gewöhnlichen Heizverfahren nie erfüllt ist. Wir haben auch geschlossen, daß selbst die Gasheizungen bei gewöhnlichem Zuge, so wie sie in dem Verfahren von Siemens ihren Hauptvertreter haben, eine vollständige Vermischung nicht erreichen konnten, während man bei dem neuen System im Gegentheil augenblicklich wahrnimmt, daß diese Mischung eine vollständige ist, indem die zu vermengenden Gase sich unter einem gewissen regulirbaren Winkel durchkreuzen und jedes Theilchen des zu verbrennenden Gases mit Sauerstoff umgeben ist. 2. Der zweiten Bedingung jener nämlich, daß der Brenn- und der Verbrennungsstoff dieselbe physikalische Beschaffenheit haben sollen, ist hier vollständig Genüge geleistet. 3. Die dritte Bedingung fordert, daß die Gase bei jener Temperatur auf einander einwirken, bei welcher die Verbrennung eine vollständige ist; diese Bedingung wird ebenfalls erfüllt, da die Verbrennungsgase sehr heiß aus dem Gasentwickelungs-Apparate austreten und die Verbrennungsluft ebenfalls erhitzt wird. 4. Die vierte Bedingung verlangt, daß die Gemenge derartig regulirt werden können, wie es das Resultat ihrer Verbindung verlangt. Diese letztere Bedingung kann unmöglich durch ein Rostfeuer erfüllt werden; sie ist sogar bei Anwendung von gasförmigen Brennmaterialien, bei natürlichem Zug sehr schwer zu erreichen, hingegen aber sehr leicht durchführbar, wenn die Verbrennungsgase sowie die Luft mit einer gewissen Spannung eintreten, welche man nach Belieben reguliren kann. Wir werden nun sehen, inwieferne die früher erwähnten Nachtheile der gewöhnlichen Heizungsmethode durch das neue Verfahren beseitiget werden. 1. Verluste durch einen Ueberschuß an Luft. Dieser Verlust verschwindet gänzlich durch die Erfüllung der früher erwähnten vierten Bedingung zu einer guten Verbrennung. 2. Verlust durch den Zug des Kamines. In dem neuen System verschwindet der Kamin total und der hydraulische Wärme-Regenerator bringt beinahe die ganze fühlbare Wärme der verbrannten Gase zur Benützung. Dieser zweite Verlust ist mithin beseitigt. Es muß wohl hier erwähnt werden, daß die Beseitigung dieses Verlustes durch einen kleineren Verlust erkauft ist, nämlich durch die Anwendung des Ventilators. 3. Verlust durch unvollständige Rauchverbrennung. Dadurch, daß die Luft sowie die zu verbrennenden Gase innig durch einander vermengt werden, ist von einem Rauche keine Rede. 4. Verlust durch den Abfall von Kohlentheilen durch die Roste. Dieser Verlust ist ebenfalls unbedeutend, indem die durch den Rost des Gaserzeugers durchfallenden Kohlen oder Coakstheilchen wieder in denselben geworfen werden. 5. Verlust durch die Verdampfung von 48 Kilogr. Wasser. Dieser Verlust ist ebenfalls beseitigt durch den Regenerator, indem der durch die Verbrennung von Wasserstoff erzeugte Wasserdampf durch einen Regenerirungs-Apparat gänzlich condensirt wird und seine latente Wärme dadurch gewonnen ist. 6. Verlust durch die Wärmeausstrahlung. Bei dem gewöhnlichen Verfahren habe ich nur vorübergehend davon erwähnt; bei meinem Verfahren beseitige ich den Verlust dadurch, daß unter dem Roste des Gaserzeugungs-Apparates ein Wasserbehälter sich befindet, während er selbst von einer Luftschichte umgeben ist jener Luft nämlich, welche zum Verbrennen verwendet wird. Ich komme nun zu den Verlusten, welche die Anwendung des neuen Verfahrens begleiten. 7. Verlust, entstanden durch die Verwandlung des Kohlenstoffes in Kohlenoxyd. Diese Verlustquelle, welche allen Gasheizungen innewohnt und die wir früher auf 2 Proc. in dem Siemens'schen und analogen Verfahren taxirt haben, habe ich bei der Besprechung dieses Verfahrens als eine nicht wieder gut zu machende erklärt. Bei der Anwendung eines Gaserzeugungs-Apparates, welcher unter Druck steht, hat hingegen die Erfahrung mehrerer Jahre gelehrt so wie die letzten wiederholt gemachten Versuche in der Eisenhütte von Montataire, daß man auf den Rost des Gaserzeugungs-Apparates einen Wasserdampfstrahl einströmen lassen kann, wodurch zwar ein Theil der Wärme verwendet wird, um den Wasserdampf zu zersetzen, aber zu gleicher Zeit die Verbrennungsgase bereichert werden.Vergl. Dingler's polytechn. Journal 1873, Bd. CXC S. 233. – Der Verfasser beschließt seine Betrachtungen durch die Aufzählung der verschiedenen Vortheile, welche durch die Anwendung des neuen Heizverfahrens angeblich erreicht werden und zwar: Möglichkeit der Benützung aller denkbaren Brennmaterialien für alle vorkommenden Fälle; – größere Schonung der feuerfesten Materialien in den Oefen der Hüttenprocesse sowie auch der Metallröhren bei Tubular-Kesseln, indem in Folge Abwesenheit von Sauerstoff die Rostbildung vermieden wird; – Möglichkeit einer beliebigen Regulirung der Flamme und Beseitigung des Rauches u.a.m.