Rauchverbrennung | eLexikon | Technologie, Gewerbe und Industrie - Heizung und Beleuchtung

Rauchverbrennung

Rauchverbrennung

[* 2] (hierzu Tafel). Die rauchfreie Verbrennung der Brennmaterialien interessiert in gleicher Weise die Technik wie die öffentliche Gesundheitspflege. Bei vollständiger Verbrennung entstehen nur Kohlensäure und Wasser, bei unvollständiger bleibt ein Teil der im Feuerungsraum entstandenen teerartigen Stoffe unverbrannt, aus Kohlenwasserstoffen scheidet sich Ruß aus, und namentlich entsteht statt Kohlensäure viel Kohlenoxyd. So viel Wärme, [* 3] wie bei Verbrennung des letztern entwickelt wird, geht bei der unvollständigen Verbrennung verloren, während der Ruß und die Dämpfe teerartiger Stoffe nur einen geringen Verlust repräsentieren, da in 1 cbm schwarzem Rauch sicher weniger als 2 g Kohlenstoff enthalten ist.

Gase (Physikalisches)

Dagegen sind diese letztern Produkte der unvollständigen Verbrennung für die Gesundheit höchst nachteilig, ihre Gegenwart in der Luft veranlaßt auch, daß die Zimmer nicht hinreichend gelüftet werden, und der Pflanzenwuchs leidet gleichfalls durch dieselben. Rußbildung wird vermieden durch Anwendung von Anthracit und Koks, weil diese keine Gase [* 4] entwickeln, aus denen sich Ruß abscheiden könnte. Anthracit besitzt aber in Deutschland [* 5] nur lokale Bedeutung, und gegen die Benutzung von Koks sprechen ebenso viele technische wie volkswirtschaftliche Gründe.

Vollständige Verbrennung kann man sehr leicht herbeiführen, indem man hinreichend Luft in die Feuerung leitet; man bedarf dazu aber sehr viel Luft, und diese führt große Mengen der erzeugten Wärme durch die Esse ab, so daß die Rauchverbrennung auf diese Weise nicht zu Ersparnissen, sondern leicht zu Verlusten führt. Nähere Untersuchung der bei der Feuerung obwaltenden Verhältnisse hat indes gezeigt, daß Rauchverbrennung mit pekuniärem Vorteil ohne zu großen Luftüberschuß herbeigeführt werden kann.

Dies ist freilich nur möglich bei rationellem Betrieb der Feuerungsanlage, und solcher wird zunächst nur in Fabriken etc. zu erreichen sein, während die häuslichen Feuerungen in der Mehrzahl mangelhaft konstruiert sind und schlecht bedient werden. Maßregeln zur Durchführung der Rauchverbrennung im Interesse der öffentlichen Gesundheitspflege werden deshalb so lange nur mäßige Erfolge haben, als es nicht gelingt, für die häuslichen Feuerungen bessere Verhältnisse zu schaffen.

Flammen - Flammenblume

Bei Beobachtung des Verbrennungsprozesses zeigt es sich, daß die in eine thätige Feuerung geworfenen Steinkohlen zunächst eine mehr oder weniger bedeutende Menge Gas entwickeln, welches mit langer, leuchtender Flamme [* 6] verbrennt. Sehr bald läßt aber die Gasentwickelung nach, es hinterbleiben glühende Koks, und diese verbrennen nun mit schwacher, bläulicher, nichtleuchtender Flamme. Rauch entsteht nur in der ersten Periode, und stets kommt es bei der Rauchverbrennung darauf an, eine vollständige Verbrennung des alsbald nach jeder neuen Beschickung eine Zeitlang sich entwickelnden Gases herbeizuführen.

Dazu ist nun die Zuführung einer hinreichende Luftmenge, eine genügend hohe Temperatur, eine innige Mischung der Luft mit dem Gas, ein genügend scharfer Luftzug (bei dessen Vorhandensein die übrigen Bedingungen auch erfüllt sind) und eine gewisse Zeit erforderlich. Luftmangel entsteht durch zu enge und zu wenige Rostspalten, durch zu hohe Kohlenschicht, durch Fehlen einer Öffnung zur Lufteinführung über die Kohlenschicht zur Zeit der Kohlengasbildung und durch zu schwachen Luftzug. Zu niedrige Temperatur erhält man bei geringwertigem Brennmaterial, zu niedriger Kohlenschicht, zu großem Rost, bei mangelndem und bei zu starkem Luftzutritt, beim Aufwerfen zu großer Mengen kalten Brennmaterials und bei zu geringem Abstand der kalten Kesselwände von der Flamme.

Von unvollständiger Mischung der Gase mit der Luft ist vor allem zu schwacher Luftzug und unzweckmäßige Zusammenführung der Gase die Ursache. Ohne Anregung von außen mischen sich die Gase mit der Luft für die hier zur Verfügung stehende Zeit viel zu langsam, und jedes Mittel, diese Mischung zu befördern, sollte selbst unter verhältnismäßig hohem Aufwand benutzt werden. Zu geringer Zug ist meist die Folge eines Konstruktionsfehlers in der Anlage der Feuerzüge und des Schornsteins; bisweilen leidet die Feuerung aber auch unter zu schwachem Zug, weil der Heizer bei zu großem Rost ¶

[* 2] Fig. 1. Fränkels Rost.

[* 2] Fig. 2. Carios Flammrohr-Innenfeuerung.

[* 2] Fig. 3 u. 4. Haupts Dampfkesselfeuerung. Seitenansicht. Vorderansicht.

[* 2] Fig. 5. Adams Feuerung.

[* 2] Fig. 6 u. 7. Ten-Brinksche Feuerung. Seitenansicht. Vorderansicht.

[* 2] Fig. 8. Abgeänderte Ten-Brinksche Feuerung.

[* 2] Fig. 9 u. 10. Donneleys Wasserröhrenrost. Seitenansicht. Vorderansicht.

[* 2] Fig. 11. Struplers Kohlenaufschütter auf Lafette.

[* 2] Fig. 12. Struplers Kohlenaufschütter, hängend.

Rauchverbrennung

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gezwungen ist, den Essenschieber teilweise zu schließen, um nicht zu starkes Feuer zu erhalten. Ein Zeitmangel zur Verbrennung endlich tritt ein, wenn der Rost oder die Heizfläche des Kessels oder beides gleichzeitig zu klein ist, und dies ist eine Hauptursache der Rauchentwickelung.

Bei der gewöhnlichen Planrostfeuerung spielt die der Feuerthür gegenüberliegende Feuerluke für die Rauchverbrennung die wichtigste Rolle, und ihre zweckmäßige Einrichtung garantiert fast den ganzen Erfolg. In derselben entsteht ein scharfer Luftzug und infolge der hierdurch beschleunigten Verbrennung eine hohe Temperatur. Die Form der Feuerluke ist mitbestimmend für eine innige Mischung der Gase mit der Luft, und endlich ist auch ihre Lage von Einfluß, ihre Unterkante sollte mindestens 20 cm über dem Rost liegen.

Deck - Decke

Das Kesselblech darf nicht zu nahe über der Flamme liegen, der Feuerherd muß um so höher sein, je langflammiger die Kohle ist, und sollte 50-60 cm hoch sein; bei Vorfeuerung mit gemauerter Decke, [* 9] welche glühend wird und Wärme ausstrahlt, genügt eine Höhe von 30-35 cm. Der Rost soll höchstens 1,5 m lang und etwa 2 m breit sein, was für die größten Kessel der Neuzeit ausreichend ist. Im allgemeinen genügt 1 qm für jeden Zentner pro Stunde zu verbrennender guter Steinkohle.

Die Summe aller Rostspalten muß 0,3-0,5 qm, der Feuerlukenquerschnitt 0,1-0,125 qm groß sein, und die Höhe der Kohlenschicht auf dem Rost ist immer auf 10-15 cm zu erhalten. Die Rostspalten sollen immer 4-8 mm breit sein, der Querschnitt der unter der Feuerthür befindlichen Windluke, durch welche die Luft unter den Rost zieht, muß womöglich gleich der freien Rostfläche sein. Eine runde Schauöffnung in der Feuerthür von etwa 3 mm Durchmesser gestattet die bequeme und vollständige Kontrolle des Feuers.

Auf einem Rost von angegebener Beschaffenheit und unter den oben angeführten Bedingungen läßt sich jede Kohlensorte rauchfrei verbrennen, wenn der Heizer richtig und aufmerksam arbeitet. Es soll frische Kohle aufgeschüttet werden, sobald die Gase der letzten Beschickung völlig ausgetrieben und verbrannt sind und die zurückgebliebenen Koks in stärkster Glut sich befinden. Dabei soll die Schicht der neu aufgeworfenen Kohle nur so stark sein, daß noch die Flammen der untern brennenden Kohlenschicht hindurchschlagen können.

Gelingt ein solches Aufstreuen wegen der Beschaffenheit der Kohle nicht, so bedeckt man nur einen Teil der gesamten Rostfläche mit frischer Kohle, damit die sich entwickelten Gase an der ungestörten Flamme sich entzünden können. Bei breiten Rosten beschickt man daher abwechselnd die rechte und die linke Hälfte, doch ist wenigstens bei Unterfeuerungen nicht empfehlenswert, beide Hälften durch eine Scheidewand voneinander zu trennen. Die schmalen Roste der Innenfeuerungen beschickt man abwechselnd auf der vordern und der hintern Hälfte.

Der Luftbedarf des Feuers ist nun in den verschiedenen Phasen der Verbrennung sehr ungleich und offenbar am größten, wenn sich gleich nach dem Aufwerfen frischer Kohle reichlich brennbare Gase entwickeln. Alsdann genügt die durch die Windluke unter den Rost strömende Luft nicht vollständig, und man öffnet vorteilhaft die auf einen Moment geschlossene Feuerthür so weit, daß die Flamme rein und weiß brennt, und so lange, bis die Gasentwickelung nahezu beendet ist.

In der nun folgenden Phase kann auch die Öffnung der Windluke etwas verengert werden, bis dann beim Aufschütten neuer Kohle wieder viel Luft gebraucht wird. Die Zuleitung des Mehrbedarfs an Luft durch die Feuerthür ist sehr einfach und bequem, aber nicht ohne einige Nachteile, da die Luft erst ganz hinten in der Feuerluke gebraucht wird und auch auf dem Weg dorthin viel Sauerstoff verliert. Aus diesem Grund erhält man immer einen Überschuß von Luft oder vielmehr von Stickstoff in den Feuergasen, und bei unvorsichtigem und langem Öffnen der Feuerthür entstehen bedeutende Wärmeverluste.

Berlin

Zur Erzielung größerer Unabhängigkeit von der Intelligenz und dem guten Willen des Heizers, zur Erleichterung der Arbeit desselben, zur Ersparung von Arbeitskräften und zur sichern Erzielung eines bessern Heizeffekts sind zahlreiche Heizeinrichtungen für rauchfreie Verbrennung angegeben worden, von denen wir nur wenige erwähnen können. Um das Eindringen überschüssiger Luft beim Öffnen der Feuerthür zu vermeiden, hat man Einrichtungen getroffen, welche gleichzeitig und automatisch den Essenschieber schließen oder doch den Heizer zwingen, dies zunächst zu thun. Heiser in Berlin [* 10] hat eine Vorrichtung angegeben, welche das Öffnen der Feuerthür überhaupt überflüssig macht, und bei Fränkels ganz ähnlichem Feuerungsrost sind beide Seiten des Rostes in schräge Ebenen gelegt. Auf diesen schrägen Rosten gleitet die Kohle aus dem Rumpf r [* 8] (Fig. 1) allmählich herab, wobei sie vergast und auf dem mittlern horizontalen Teil des Rostes rauchfrei verbrennt.

Die äußere Luft ist bei a und b durch die Kohlen des Rumpfes abgeschlossen. Schräge Lagerung der Roste hat auch Carios Feuerung [* 8] (Fig. 2). Der Neigungswinkel ist dem Böschungswinkel des Brennstoffs angepaßt, so daß dieser in gleichmäßiger Schicht auf dem Rost F F liegen bleibt, wenn er auf dessen obere Kante bei k aufgeschüttet wird. In der vordern Stirnwand sind die Kohlenthüren B und die Schlackenthüren D angebracht. Dieselben sind zweiteilig, und jeder Teil pendelt um einen obern Zapfen, [* 11] so daß sie sich beim Einschieben eines Geräts soweit als nötig öffnen und beim Herausziehen des Geräts selbstthätig wieder schließen.

Die Öffnungen C dienen zur bequemen Beobachtung des Feuers und sind mit Glimmerplatten verschlossen. Zum Aufschütten der Kohle benutzt man eine muldenförmige, vorn keilartig gestaltete Schaufel von der Länge des Rostes. Die mit Kohle gefüllte Schaufel wird durch die Thür B bei k eingeschoben, sie durchschneidet die glühende Kohlenschicht und entleert sich, sobald man sie umdreht, in die entstandene Furche. Diese Art der Beschickung sichert eine rationelle Verbrennung.

Die Schlacke, welche der auf den Rosten niedergleitende Brennstoff hinterläßt, sammelt sich bei e und wird durch die Thüren D entfernt. Die [* 8] Figur zeigt eine Einrichtung für Flammrohrinnenfeuerung, ganz ähnlich gestaltet sich die Konstruktion für Unterfeuerung. Bei nicht backendem Brennstoff, wie Braunkohlen, Holzabfällen, Lohe etc., kann die Feuerung auch mit Fülltrichter versehen werden, auch können hierbei die Rostseiten einander zugeneigt sein. Ungemein günstig wirkt das Vorwärmen der Verbrennungsluft.

Rauchverbrennung

Man kann hierzu die Wärme benutzen, welche an das Mauerwerk und nutzlos an die äußere Luft oder an das Fundament abgegeben wird. Durch zweckmäßig angebracht Kanäle läßt sich die Erhitzung der Luft noch weiter steigern und die Rauchverbrennung mit großer Sicherheit erreichen. Man hat auch zur Einführung der Verbrennungsluft ein Gebläse [* 12] angewandt, welches die Luft durch den Rost drückt und leicht eingestellt werden kann, so daß nach dem Beschicken mit Kohle reichlichere, nach dem Abrauchen der Kohle mäßigere Luftmengen zugeführt werden. Die Einrichtung eignet ¶

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sich besonders gut bei ganz klarer Kohle, welche der Luft bei weniger kräftigem Zug durch dichten Abschluß des Rostes den Durchgang ungemein erschwert. Bisweilen bläst man auch Luft mittels eines Dampfstrahlgebläses über dem Rost in die Feuerung, und sehr zweckmäßig ist die mit Ober- und Unterwindgebläse ausgestattete Dampfkesselfeuerung von Haupt in Brieg. [* 14] Dies ist eine Gasfeuerung, [* 15] bei welcher weniger Luft, als zur vollständigen Verbrennung des Kohlenstoffs erforderlich ist, unter den Rost geblasen wird, so daß sich reichlich Kohlenoxyd bildet, welches aus der Kohlenschicht entweicht und unter der Einwirkung des Oberwindes mit langer, reiner Flamme zu Kohlensäure verbrennt.

[* 13] Fig. 3 und 4 zeigen die für einen Cornwallkessel eingerichtete Feuerung. Vor den Flammenrohren, an der vordern Stirnwand des Kessels, befindet sich ein gußeiserner Kasten k, welcher die Feuerthür t enthält. Der Raum b ist der Kanal [* 16] für den Unterwind, welcher durch die Öffnungen a unter den Rost r geführt wird. Der Kanal c führt den Oberwind herbei, und dieser strömt durch viele kleine Öffnungen i in die Feuerung über den Rost. Der Eingang für beide Kanäle liegt bei e, wo die Windleitung von außerhalb angeschlossen ist.

Drosseladern - Drossin

Der Kanal teilt sich bei der Drosselklappe [* 17] d, und indem man diese Klappe mittels der Stange f hebt oder senkt, wird der Unterwind vermehrt und der Oberwind vermindert oder umgekehrt. So wird die Luftverteilung reguliert, bis die Flamme richtige Beschaffenheit zeigt. Adam in Sebnitz benutzt zur eine gewöhnliche Planrostfeuerung [* 13] (Fig. 5), deren hinterer Teil durch ein Gewölbe [* 18] vollständig abgeschlossen ist, so daß die Flamme unter diesem Gewölbe nach vorn und über demselben erst nach hinten unter den Kessel ziehen kann.

Die Flamme bestreicht also das frisch aufgeworfene Brennmaterial, erhitzt dasselbe und entgast es vollständig. Die zur Verbrennung des Rauchs erforderliche Luft strömt durch die teilweise geöffnete Feuerthür und mischt sich mit den Feuergasen in der engen Feuerluke. Das entgaste Brennmaterial wird auf den hintern Teil des Rostes geschafft, während der frei gewordene vordere Teil desselben mit frischem Brennmaterial beschickt wird. Diese Feuerungsanlage eignet sich nur für Braunkohlen, weil bei Anwendung von Steinkohlen das Gewölbe bald herunterschmelzen würde.

Treppenroste gewähren für die Rauchverbrennung insofern große Vorteile, als bei ihnen Kohle und Luft immerwährend und ununterbrochen zugeführt werden. In Bezug auf Rostgröße, Kohlenschichthöhe etc. ist bei ihnen dasselbe zu beachten, was für die Planroste hervorgehoben wurde. Für Steinkohlen, besonders für hitzig brennende, ist der Treppenrost nicht geeignet, weil er den glühenden Kohlen eine große Berührungsfläche darbietet und dadurch stark verbrennt. Diesen Nachteil vermeidet die Ten-Brinksche Feuerung, ohne die Vorteile des Treppenrostes einzubüßen. Der Kessel a [* 13] (Fig. 6 u. 7) ist mit einem besondern kurzen, cylindrischen Kesselteil b verbunden, dessen ganze Länge in [* 13] Fig. 7 ersichtlich ist.

Quer durch diesen Kesselkörper gehen zwei andre konische Körper c und c1, welche als Flammenrohre dienen, da in ihnen ein Planrost d d1 untergebracht ist. Auf diesem Rost verbrennt die Kohle; Asche und Schlacke stauen sich unten bei e an und schließen dort die Feuerung ab. An dem obern Ende des Rostes befindet sich ein gußeiserner Kasten, der nach außen in einen Trichter g endigt, welcher beständig voll Kohle gehalten wird, so daß diese die Feuerung nach oben abschließt.

Aus diesem Trichter gleitet die Kohle auf dem schräg liegenden Rost hinunter in dem Maß, in welchem sie unten abbrennt. Die Hauptverbrennung findet auf der untern Hälfte des Rostes statt, von wo die Flamme über die frische Kohle des obern Teils hinwegstreicht. Sie entgast dieselbe und streicht mit den Gasen an dem Kasten h vorbei, durch welchen Luft von außen eintritt, die sich mit den Brennprodukten mischt und in der Feuerluke bei j vollständige Verbrennung verursacht.

Die Menge der eintretende Luft wird durch die Klappe k reguliert. Auf der obern Hälfte des Rostes, wo die Kohlen noch kalt sind und nicht backen, würden sie leicht durch die Rostspalten fallen, weshalb die Roststäbe oben mit kleinen Querrippen versehen sind und den Rost dort wie einen Treppenrost erscheinen lassen. Gleichzeitig sollen diese Querrippen einen Teil der freien Rostfläche an dieser Stelle abschließen, da zu der Vergasung eine geringere Luftmenge gehört.

Hahn (Vogel) - Hahn (t

Der Kesselkörper b steht stets voll Wasser, welches durch das Rohr l aus dem hintern Teil des Hauptkessels zufließt. Durch die Platte m wird der Ten-Brink-Apparat von außen abgeschlossen; die Thür n dient zur Regulierung des Luftzutritts unter dem Roste. Durch die Thür p werden Schlacken und Asche entfernt. Die Reinigung des Kesselkörpers b im Innern geschieht durch die Mannlöcher q q1, und durch einen Hahn [* 19] kann alles Wasser abgelassen werden. Der in b sich bildende Dampf [* 20] entweicht durch den Verbindungsstutzen r, und außer diesem können noch zwei Verbindungsrohre von der Seite her angebracht werden.

Die Ten-Brinksche Feuerung hat mit Recht viel Beifall gefunden, da sie sowohl in der Rauchlosigkeit als im Verdampfungseffekt recht befriedigende Resultate liefert. Einige Mängel hat man durch mehr oder weniger tief greifende Abänderungen zu beseitigen gesucht, namentlich aber ist der Apparat auch für verschiedene andre Kesselsysteme eingerichtet worden. Man hat dann auch den Oberkessel b ganz fortgelassen und den schrägen Rost mit einem entsprechenden Gewölbe umgeben. So entstand die Feuerung, welche [* 13] Fig. 8 zeigt.

Das heiße, helle Feuer zieht über die frischen Kohlen bei a hinweg, und die entwickelten Gase werden bei b mit der Luft gemischt und verbrennen in c. Diese Feuerung eignet sich gut für Braunkohlen, während bei Steinkohlenfeuerung das Gewölbe d zu sehr gefährdet ist. Man kann dasselbe fortlassen, doch wirkt dann das helle Feuer bei weitem nicht so intensiv auf die frischen Kohlen, als es manche Sorten wohl verlangen. Bei allen Ten-Brinkschen Feuerungen ist die Erreichung des Erfolgs immer an die Bedingungen geknüpft, welche auch für den gewöhnlichen Planrost gelten. Bei Donneleys System [* 13] (Fig. 9 u. 10) ist ein Füllschacht mit zwei Rosten vorhanden, von denen der vordere ein, dem Brennmaterial entsprechend, mehr oder weniger geneigter gußeiserner Stabrost ist, während der hintere aus senkrechten Wasserröhren besteht. Je zwei dieser Röhren [* 21] sind oben und unten durch Köpfe verbunden und durch diese an die beiden horizontal liegenden Querrohre angeschlossen.

Von letztern steht das untere mit dem Wasserraum des Dampfkessels, das obere mit dem Dampfraum desselben in Verbindung; außerdem kommunizieren dieselben miteinander durch zwei außerhalb der Feuerung angebracht vertikale Rohre. Der Füllschacht wird von oben gefüllt, und es ist darauf zu achten, daß das Brennmaterial stets gleichmäßig nachsinkt. Die Luft tritt durch die Spalten des vordern Rostes zu dem Brennmaterial, und die Feuergase schlagen durch die Spalten des Wasserröhrenrostes in den eigentlichen, hinter demselben ¶