Gasindustrie.Amerikanische Gasgeneratoren.Jernkont. annales, 1897 IV. Amerikanische Gasgeneratoren. In Stelton benutzte man, um schnell in Betrieb zu kommen, anfänglich sowohl beim neuen Martin-Werke wie auch beim neuen Rohschienenwalzwerke zur Gaserzeugung Generatoren Archer'scher Construction, in denen Gas aus Erdöl erzeugt wurde. Dies ging um so leichter an, als sich eine der grossen Oelrohrleitungen von Pittsburgh nach Philadelphia ganz in der Nähe des Werkes befand. Archer mischte Erdöl mit überhitztem Wasserdampf und erhitzte dies Gemisch so lange weiter, bis ein Gemenge von Kohlenoxyd und Wasserstoffgas entstand: C12H2n + 2 ± nH2O = nCO + (2n + 1)  H2. Der benutzte Apparat bestand aus drei concentrischen Gusstücken, deren äusserstes ummauert ist. Dampf trat durch ein Rohr ein, wurde in einer eingegossenen Spirale überhitzt und dann durch einen Injector mit Erdöl versetzt, welches mittels einer kleinen Dampfpumpe dorthin gedrückt wurde. In der mittleren Retorte erhielt das Gemisch seine erste. Erhitzung; dem von der Retorte kommenden Oelgase wurde weiter Erdöl zugesetzt und dasselbe einer anderen Spirale zu fernerer höchstmöglicher Erhitzung zugeleitet. Wurde das ganze Verfahren sorgfältigst durchgeführt, so lieferte der Apparat ein permanentes Brenngas. Ein ringförmiges Gefäss nahm tropfbar flüssig ausgeschiedene Producte aus vom Apparate ausgehendem Gase auf und vergaste sie weiter. Die Retorten wurden entweder mit Kohlen auf einem Roste geheizt oder auch durch Gas aus ihnen selbst. Das erzeugte Gas bestand fast ausschliesslich aus Kohlenoxyd und Wasserstoffgas, und da das dazu verwendete Erdöl aus C = 84, H = 14 und 2 Proc. unvergasbaren Bestandtheilen bestand, so erhielt man mit 126 k Wasserdampf 196 k Kohlenoxyd und 28 k Wasserstoff und die Zusammensetzung des Gases war nach Gewichts- bezieh. Volumprocenten: CO   87,5 bezieh.   33,5 H   12,5 „   66,5 –––––––––––––––––– in Summa 100,0 bezieh. 100,0 Diese Zusammensetzung des Gases involvirte eine Verbrennungswärme von 5773 W.-E. auf 1 k oder 2760 W.-E. auf 1 cbm; das Archer-Gas war somit heizkräftiger sogar als Wassergas. Man erzielte damit im Schweissofen leicht so hohe Temperaturen, dass man Gefahr lief, die Blöcke äusserlich zu schmelzen; im Martin-Ofen wirkte es kräftig frischend und erlaubte in Folge dessen, der Charge einen höheren Zusatz von Roheisen zu geben, als bei gewöhnlichem Generatorgase möglich war. In Stelton hatte jeder Ofen seinen Archer-Generator und dieser war so leicht zu behandeln, dass der Schweisser oder Schmelzer selbst sich die passende Flamme sichern konnte. Indessen ergab sich hier, wie auch anderwärts, dass, vom ökonomischen Standpunkte aus betrachtet, die Archer'sche Gaserzeugung für Martin- und Schweissofenbetrieb weniger vortheilhaft Anwendung fand; man gab sie auf, sobald die Umstände es erlaubten, und ging zu Generatoren mit Steinkohlenbetrieb über, die für die Eisenindustrie die besten ökonomischen Resultate liefern. Es ist nicht zutreffend, dass man in Stelton jemals ohne vorherige Vergasung Erdöl direct auf die Ziegelgitter der Regeneratoren geleitet hat; man kann aber wohl zuweilen beobachten, dass man Erdöl dem Anthracitgase zusetzt, um demselben eine grössere Wärmestrahlung zu verleihen. Die Steinkohlengeneratoren der neuen Anlagen bei Stelton sind von dem Typus, der in Amerika seit Ende der 70er Jahre allgemein beliebt ist und fast bei allen Werken gefunden wird; er führt deshalb den Namen The Standard Producer, Normalgenerator. Aeusserlich zeigt der Normalgenerator cylindrische Form, hat eine Höhe von 14 engl. Fuss, misst im Durchmesser 9½ Fuss und ist völlig mit Eisen (¼zölligen Blechen) ummantelt. Der eiserne Mantel ist allerdings theurer als eine eiserne Umankerung, wird aber, weil er dem Generator längere Dauer verleiht und jeden Verlust an Gas durch Sprünge und Risse verhindert, nahezu bei allen amerikanischen Generatorensystemen in Anwendung gebracht. Die innere Form ist gewöhnlich die zweier mit ihren Basen auf einander gestellten Konus. In Stelton ist man von der niedrigen Form abgewichen und hat dadurch eine zweckmässigere, grössere Oberfläche erzielt. Nicht sowohl wegen des Aschenfalles, als um der Kohlenschicht eine passende Unterlage zu verschaffen, durch welche der gegebene Unterwind leichter durchdringen kann, wendet man Planroste an; sie bestehen aus sechs Theilen, in Folge dessen das Einlegen und Herausnehmen schnell und sicher ausführbar wird. In Höhe von 1 Fuss über den Rosten ist eine Auflage zum Einschieben der Roststangen angebracht. Aschenthüren sind vier vorhanden, zwei obere und zwei untere; behufs der Abschlackung hat man nur nöthig, die beiden oberen zu öffnen, alsdann sind Rost und Roststangen bequem zu behandeln, ohne Beschwer durch die in den Aschenfall niederfallende Asche. Zwei Dampfstrahlgebläse liefern den Unterwind, der durch zwei Kanäle, die einander gegenüber einmünden, unter den Rost geleitet wird. Die Generatorgicht ist durch einen Konus geschlossen, der an einem ausbalancirten Hebelarme unter einer Glocke hängt, die frei gehoben und gesenkt werden kann. Der Gichtcylinder war an einer grösseren Eisenplatte festgeschraubt, in der Löcher zum Stochen angebracht waren. Nach Volumen berechnet, hat das Gas durchschnittlich folgende Zusammensetzung: CO 20,0 Proc. H 12,5 „ C2H 0,2 „ CH4 2,8 „ CO2 8,8 „ O 0,2 „ N 56,0 „ –––––––––– in Summa 100,0 Proc. Je nach Beschaffenheit der vergasten Kohlen wechselt die Beschaffenheit des Gases, dasselbe ist der Fall je nachdem früher oder später nach Aufgichten der Kohlen und Rostreinigung die Gasprobe genommen wird. Es sieht sich leicht ein, dass das Aufgichten der Kohlen, je mehr Generatoren ein und dieselbe Leitung mit Gas versehen, nicht gleichzeitig, sondern in regelmässiger Folge auf einander geschehen muss, um einen um so gleichmässigeren Gang der Gaserzeugung herbeizuführen. Je weniger Generatoren vorhanden sind, um so leichter lässt sich eine Ungleichmässigkeit der Gasbeschaffenheit feststellen. Unter solchem Verhältnisse bleibt es von Gewicht, dass der Generatorgang möglichst kühl ist, damit die flüchtigen Gase der Kohlen nicht zu schnell entwickelt werden und dass die Gichtsätze klein genommen werden und oft auf einander folgen. Am vortheilhaftesten wirkt continuirliches Aufgichten, weil dabei eine Ungleichmässigkeit des Gases, die lediglich von der Art des Aufgichtens abhängt, vollständig verschwindet. Unvermeidlich bleibt bei diesen Generatoren dagegen eine gewisse Ungleichmässigkeit der Gase in Folge des Ascheräumens. Bei dem rapiden Niedergange der Kohlenschicht beim Herausziehen der Roststangen nach beendetem Asche- und Schlackenziehen entstehen Kanäle, durch welche sich Luft zudrängt und Gase verbrennt. In Folge dessen ist unmittelbar nach dem Abaschen das Gas schwächer, als wenn sich die Kohlen zusammengesetzt haben; man bearbeitet, um dieses Zusammensetzen zu beschleunigen, die Kohlenschicht mit dem Spett rings um die Gicht. Das Ausaschen ist immer eine mühevolle Arbeit: sie nöthigt, den Generator ausser Betrieb zu setzen, und veranlasst häufig Verluste an Kohlen, weil ein Eingehen von Koks in die Asche schwer zu verhindern bleibt. Bei billigen, leicht schlackenden Kohlen mag dies von geringer Bedeutung sein gegenüber dem Vortheile aus der Leichtigkeit, mit der man durch die Reinigungsöffnung unter die Kohlenschicht gelangen kann. Diese Generatoren qualificiren sich somit bestens da, wo mehrere derselben an eine Gasleitung angeschlossen sind und billige Kohlen zur Verfügung stehen; findet das Gegentheil statt, so sind sie nicht wohl angezeigt. Um den hervorgehobenen Uebelständen beim Ausaschen zu entgehen, hat man sogen. continuirliche Generatoren construirt, deren Aussergangsetzen dabei entfällt; sie sind vorzugsweise zweierlei Art: Bei der einen wird die Asche durch einen Wasserverschluss herausgezogen, bei der anderen wird sie durch eine innerhalb dem Generator bestehende mechanische Anordnung herausbefördert, ohne dass eine Oeffnung desselben erfordert wird. Vom Typus der ersteren Art sind hauptsächlich in häufigerer Anwendung die Generatoren System Wilson, Duff, Swindell und Smyth, vom Typus der letzteren die Systeme Taylor bezieh. Kitson. Wilson's Generator besteht aus einem cylindrischen Schacht, der nach unten in einen vierseitigen, abgestumpften Kegel mit abgerundeten Ecken übergeht. Auf seinem Boden befinden sich zwei Schnecken zur Abführung der Asche. Zwischen diesen Schnecken steht aufrecht ein rechteckiges Rohr, gedeckt durch eine Schutzhaube gegen das Eindringen der Asche, durch welches Verbrennungsluft durch einen Dampfstrahlapparat gedrückt wird. Der unterste, sich verengende Theil des Generatorschachtes besteht aus Blech und bildet einen Trog, welcher, mit Wasser gefüllt gehalten, nach der einen Seite des Aschenfalles einen Wasserverschluss bildet, durch den beim Drehen die Schnecken die Asche in eine Vorkammer hinausschieben, aus der sie mit der Schaufel beseitigt wird. Die Gicht ist mit Konus und Haube verschlossen. Um den Aschen fall so zugänglich als möglich zu machen, ist der Generator auf vier pfeilerartige Unterbauten gestellt. Die Vergasung erfolgt unter günstigen Bedingungen. Die Verbrennungsluft tritt mitten im Generator unterhalb der glühenden Kohlenschicht ein und wird dadurch vom Aufwärtsgehen an der Wandung verhindert. Die Asche wird auf einem constanten Niveau über der Luftrohrmündung gehalten, wodurch unverbrannte Kohlenreste genügende Zeit zum völligen Aufbrennen erhalten, und die Asche gelangt kalt in das Verschlusswasser. Das Gas hat folgende Zusammensetzung in Volumprocenten: CO 21,8 Proc. H 12,6 „ C2H2 1,0 „ CH4 3,1 „ CO2 7,7 „ N 58,8 „ –––––––––– in Summa 105,0 Proc. Bei normalem Gange bewährt sich dieser Generator; aber er ist schwierig zu behandeln, wenn im Innern Schlackenansätze entstanden und beseitigt werden müssen. Duff's Generator besteht in einem vierseitigen prismatischen Schacht; am Boden finden sich zwei gegen einander geneigte Rostplatten, unterhalb welchen die Verbrennungsluft eingeführt wird. Durch den beiderseits vom Roste zwischen diesem und den Ofenwänden gebildeten Zwischenraum sinkt die Asche in eine mit Wasser gefüllte Cisterne, aus der sie mittels Kratzen durch den Wasserverschluss an den Schmalseiten der Cisterne herausgezogen wird. Die Roste dienen hier lediglich dazu, der Verbrennungsluft Zutritt mitten in die Kohlenmasse zu gewähren. Die Asche soll nicht durch dieselben fallen, gleichwohl ist dies nicht vollständig zu verhindern und man muss die durchfallende Asche aus einer besonderen Oeffnung unterhalb der Roste herausziehen. Das Entfernen der Asche, während welchem die Luftzuführung sistirt wird, erfolgt jeden zweiten Tag und nimmt nur wenige Minuten Zeit in Anspruch. Der Gichtverschluss besteht in Konus und Glocke, beiderseits neben demselben sind Oeffnungen vorhanden, durch welche die gasende Brennmaterialschicht mit dem Spett bearbeitet werden kann. Die Kohlen verbrennen in diesem Generator auf einem Aschenlager von constanter Höhe. Die Vergasung ist in Folge der Art und Weise der Luftzuleitung und der Aschebeseitigung eine besonders gleichmässige. Trotz raschen Triebs verbrennen die Kohlen gut und lassen weisse Asche. Nachfolgende Gasanalysen in Volumprocenten stammen von einem grösseren Werke, bei dem Siemens-Generatoren zu Duff'schen umgeändert wurden, vom Granite City Eisenwerke und vom Erfinder selbst; die vierte Analyse ist der Durchschnitt, berechnet aus den ersteren drei: CO 22,5 25,8 22,0 23,4 Proc. H 7,9 12,0 16,0 11,9 „ CH4 2,5 3,7 5,0 3,6 „ C2H2 0,4 0,1 – 0,3 „ CO2 5,3 3,6 6,0 4,9 „ O 0,5 0,1 – 0,3 „ N 60,9 54,8 51,0 55,6 „ –––––––––––––––––––––––––––––– 100,0 100,1 100,0 100,0 Proc. Duff's Generatoren fanden während der letzten Jahre starke Verbreitung und gehören sicher zu den besser construirten mit Wasserverschluss. Bei den Generatoren Swindell's, deren eine ansehnliche Zahl in Amerika vorhanden, ist der Schacht in seinem oberen Theile von cylindrischer Form, im unteren bilden ihn vier gegen einander geneigte Ebenen, von denen zwei einander entgegengesetzte mit gusseisernen Rosten versehen sind. Die Asche fällt in den rechteckigen Zwischenraum zwischen den Rosten mitten im Generator, man zieht dieselbe nur an der Stelle heraus, die für einen kleinen Wassersumpf Raum lässt, den man als für die Verbrennung vortheilhaft ansieht. Die erforderliche Verbrennungsluft wird durch zwei Dampfstrahlgebläse durch Röhren eingepresst, die die Unterkante der Roste bilden, der ganzen Länge nach mit kleinen Löchern versehen sind und somit die Luft gleichmässigst im Generator vertheilen. Die zwei Gichtöffnungen sind von ungewöhnlicher Construction: Der Kohlenbehälter ist auf einer Gleitplatte befestigt, die mittels Hebel an- und zurückgeschoben werden kann. Diese Construction erscheint wenig vortheilhaft und hat die grosse Unannehmlichkeit zur Folge, dass die Kohlen sich unter der Einsturzöffnung häufen und damit eine mühevolle gleichmässige Vertheilung nöthig machen. Die Verbrennung erfolgt auf einer Aschenschicht, die durch Ausziehen von Asche aus dem Wassersumpfe bei constantem Niveau erhalten wird. Um zu verhüten, dass das Feuer sich zu sehr nach den Wänden hinzieht, reichen die Roste nicht ganz bis an den cylindrischen Theil des Schachtes, anderenfalls würden sie, weil schräg stehend, die Verbrennungsluft am oberen Theile, dessen Kohlebedeckung schwächer ist als die des unteren, leichter durchströmen lassen und das Feuer nach den Wänden hinziehen. Die Anordnung der Füllöffnungen ist zu gleichem Zweck so beliebt, dass die Kohlen vorzugsweise nach den zwei Seiten niedergehen, wo die Brennmaterialschicht am dicksten sein muss. Eine Unannehmlichkeit macht sich beim Ausaschen bemerkbar: Da dasselbe sich in der Mitte vollzieht, setzt sich die Kohlenfüllung am schärfsten im Centrum derselben, durch den Schrägstand der Roste aber ist dahin der Zutritt der Verbrennungsluft am wenigsten lebhaft. Damit wird die Vergasung auf 6 bis 7 t in 24 Stunden beschränkt. Das erzeugte Gas ist von guter Beschaffenheit. Der Generator Swindell's arbeitet im Allgemeinen gut, besondere Vorzüge aber besitzt er kaum. Smyth's Generator ist durchaus cylindrisch. Die Kohlefüllung wird durch einen schräg gestellten Rost getragen, der unten die Generatorwand nicht ganz erreicht und gegen sie eine Oeffnung lässt, durch welche die Asche niedergeht. Zu oberst ist der Rost wagerecht, um das Niedergleiten der Kohlen gegen die Generatorwand zu beschränken. Unmittelbar über dem Roste sind an vier Punkten der Peripherie Löcher im Generator angeordnet, um im Nothfalle die Kohlen mit dem Spett bearbeiten zu können. Unter dem ganzen Schachte ist ein grosses Wasserbassin angebracht mit Wasserverschluss nach vorn, durch welchen die Asche ausgezogen wird. Auf der Rückseite, unmittelbar über der Wasserfläche, ist eine Oeffnung zum Ausziehen der Asche disponirt, welche durch den Rost fällt. Verbrennungsluft wird durch zwei Dampfstrahlgebläse zugeführt. Die Gicht ist mit Glocke und Konus geschlossen, sonst gewöhnlicher Construction; zum Bearbeiten der Kohlen mit dem Spett sind vier Löcher vorgesehen. Die Gasaustrittsöffnung ist gegen sonstigen Gebrauch viereckig und wird durch Schieber abgeschlossen, der mit Sand abgedichtet wird. Der Schrägstand des Rostes muss hier die Verbrennung noch nachtheiliger beeinflussen als bei dem vorherbeschriebenen Generatorsystem. Unbestritten muss der Strom der Verbrennungsluft durch die dünnere Kohlenschicht vordringen, die zudem durch das Voreilen über der oberen Kante des Rostes lockerer ausfällt als die dicker und dichter gelagerte am unteren Ende desselben. Dieser Vorgang begünstigt die Entstehung von Luftkanälen, die durch sorgsame Bearbeitung mit dem Spett ausgeglichen werden müssen. Auch beim Ausaschen sinkt der Theil der Kohlensäule am schnellsten, zu dem die Luftzuführung am geringsten ist, und enthält die Asche da viele Koksstücke beigemengt. Der Smyth'sche Generator vergast innerhalb 24 Stunden 10 bis 12 t Steinkohlen. Auch der Smyth'sche Generator entbehrt wohl bemerkenswerther Vorzüge; gleichwohl stehen deren viele in Amerika in Benutzung. Die Beliebtheit der Generatoren mit Wasserverschluss ist durch die Möglichkeit continuirlichen Betriebes begründet, aber sie nehmen einen grossen Aufstellungsraum in Anspruch, verbreiten Nässe rings um sich und die tiefere Partie der Kohlensäule ist unbequem zu bearbeiten. Aus diesen Gründen hat man Generatoren mit continuirlichem Betrieb ohne Wasserverschluss construirt, deren einige in einem zweiten Artikel demnächst behandelt werden sollen. Dr. Leo.