Die Gaserzeuger: Handbuch der Gaserei mit und ohne Nebenproduktengewinnung

387 Pages·1923·26.41 MB·German

by  Dipl.-Ing. H. R. Trenkler (auth.)

Die Gaserzeuger
Handbuch der Gaserei mit und ohne
Ne benproduktengewinnnng
Von
Dipl.-Ing. H. R. TrenkleI'
Direktor d'er Dentschen ;Uolldgas- und
Nebellprodukten-G. m. b. H.
Mit li)G Abhildungen im Text
llnd 75 Zahlentafeln
Berlin
Verlag von Julius Springer
1923
ISBN- 13:978-3-642-904 78-3 e-ISBN- 13:978-3-642-92335-7
DOl: 10.1007/978-3-642-92335-7
ABe Rechte, insbesondere das der
Ubersetztlng in fremde Sprachen, vorbehalten.
Copyright 1923 by Julius Springer in Berlin.
Softcover reprint ofthe hardcover 1st edition 1923
Meinem lieben
VATER
zum siebzigsten Geburtstag
und
meiner verstorbenen
MDrfTER
in trenem Gedenken
iuniglichst nnd dankbal'st
zugeeignet
Zur Einfiihrung.
Die Gaserzeuger sind ihrer Natur als Hilfseinrichtungen ent
sprechend in der Literatur mehrfach und teilweise sehr eingehend be
handelt worden. Trotzdem horte ich in der Praxis imm\3r wieder den
Wunsch nach einem brauchbaren Handbuch ausgesprochen, und zwar
im Verlaufe der letzten Jahre immer mehr, weil sich einerseits das
Anwendungsgebiet der Gasfeuerungen immer weiter ausbreitete und
andererseits, weil die Bauarten der Gaserzeuger immer zahlreieher
wurden. Durch die Frage der Nebenproduktengewinnung ist das
Arbeitsgebiet im Laufe der Jahre ein wesentlich erweitertes geworden,
und die altere Buchliteratur geniigte daher ihrem Zweck nicht mehr.
Die neueren Mitteilungen in der Zeitschriftenliteratur sind dagegen
einander vielfach widersprechend.
Es ergaben sich daraus folgende Gesichtspunkte fiir die Abfassung
eines neuen Werkes: GroEte Vollstandigkeit bei volliger Wahrung der
Dbersichtlichkeit und kritische Beurteilung der zahlreichen Vorschlage.
Der Betriebsingenieur ist, wie leicht eingesehen werden kallll,
nicht in der Lage, sich iiber einzelne Gebiete von Hi.lfseinrichtungen
fortlaufend so genau zu orientieren, als ihm selbst dies manchmal
wiinschenswert erscheint; zudem kennt er meist nur die Betriebs
verhaltnisse seines Werkes. Demnaeh glaubte ieh auf Dbersiehtliehkeit
bei del' Behandlung des ganzen Stoffes groEten Wert legen zu miissen.
1eh habe dazu eine bereits friiher von mil' gegebene Einteilung del'
technisehen Gasarten benutzt. welehe sieh bisher sehr bewahrt hat.
Neben dieser systematischen Einteilung aus chemischen Gesichts
punkten fiigte ieh als neu hinzu eine Beurteiluug der Verfahl'en auf
meehaniseher Grundlage. Dureh diese Gruppierung der ganzen Ver
fahren naeh versehiedenen GesiehtspunHen hoffe ieh die Dbersicht
liehkeit el'reieht zu haben, welehe mir notwendig ersehien.
Schwel'er zu erfiHlen war die Forderung nach Vollstandigkeit,
wenn man nicht den Umfang des Buchesiiber ein gegebenes MaE
hinaus ansehwellen und die Ubersiehtlichkeit durch eine allzu groEe
Fiille beeintraehtigen lassen wollte.
Seit mehr als 17 Jahren auf diesem Spezialgebiete tatig, konnte
ieh leieht diejenigen Bauarten ausseheiden, welche heute 110eh fiir den
VI Zur Einfiihrung.
praktischen Betrieb von Wichtigkeit sind.· Alle anderen alteren Bau
arten habe ich in einem geschichtlichen Teil zusammengefaBt. Jeder,
der sich mit diesem Gebiet bescbaftigt hat, kennt die Unzahl von
Patenten und Bauarten, von denen meist gar nicht festgestellt werden
kann, ob sie uber den griinen Tisch hinaus uberhaupt nur versuchs
weise Anwendung in der Praxis gefunden haben. Trotzdem laBt sich
nicht leugnen, daB in diesem Gesamtmaterial ein auBerordentlich
groBer Wert liegt, da ja erfahrungsgemaB oft ·ein alter Gedanke, der
seinerzeit nicht lebensfahig war, erneut Wurzel schlagt und dann zu
den uberraschendsten Ergebnissen und Umwalzungen fu.hrt.
lch habe mich daher auch auf dies em Gebiet der groBten Voll
standigkeit befleiBigt, muBte aber selbstverstandlich langatmige Be
schreibungen und Erlauterungen vermeiden. Von den wichtigen V or
schlagen genu.gt meines Erachtens nach fu.r den Ingenieur die Zeichnung
allein. Durch Benennung der in Betracht kommenden Patentschriften
ist aber jeder Leser imstande, einer besonderen Frage ohne Schwierig
keit nachzugehen.
Auch in diesem Abschnitt habe ich ahnliche Vorschlage zusammen
gefaBt, um eine moglichst groBe Ubersichtlichkeit zu wahl'cn. Der Ver
lauf einzelner Erfindungsgedanken ist trotz del' oft sehr mannigfaltigen
Formen verfolgt und festgehalten worden. So glaubte ich am besten zu
einer kritischen Wu.rdigung zu kommen odeI' wenigstens die Unterlagen
zu geben, die den einzelnen Leser instand setzen, eine solche Kritik
und Beurteilung selbst durchzufu.hren.
Da das Werk seine Entstehung den Bedtlrfnissen der Praxis ver
dankt, habe ich weiter den gr6flten Wert auf die praktischen Ergebnisse
mit den verschiedenen Bauarten, auf die Betriebsfiihrung und die bei
del' Dberwachung notwendigen Untersuchungen gelegt. Bezu.glich des
ersten Punktes muBte auch eine Beschrankung Platz greifen, um nicht
aus manchmal nicht ganz einwandfreien Ergebnissen zu falschen
SchlU.ssen zu gelangen. Indem ich abel' auf eine groBe Anzahl del'
Einzelveroffentlichungen verwies, ist jeder Leser in del' Lage, meine
Stellungnahme zu uberprillen.
Berlin-Steglitz, im August 1923.
H. R. Trenkler.
Inhaltsverzeiclmis.
Beite
Einlei tung. Definition, Abgrenzlmg, Einteilungsmoglichkeiten,
Spl'achliches. . . . . . . . .
I. Die festen Bl'ennstoffe 10
1. Entstehlmg und Lagenmg 10
2. Chemische Zusammensetzung und Bildungsvorgange 15
3. Einteilung del' natiil'lichen Bl'ennstoffe und Verhalten der-
selben . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4. Del' Heizwert del' Bl'ennstoffe . . . . . . . 33
5. Verhalten del' Brennstoffe bei del' Entgasung. 37
6. Die kiinstlichen Brennstoffe. . . . . . . . . 4:{
II. Die chemischen Grundlagen del' Vergasung. 47
1. Allgemeines . . 47
2. Luftgas. . . . 51
3. Halbgas, Dampfgase 56
4-. Regenel'ationsgase 68
5. Wassergas 72
6. Oxygase . . . . . 78
7. Olgase, Edelgase u. dgl. 79
8. Einflu13 del' Destillationsgase auf die Zusamrnensetzung.
'VVeitel'e Zusammenhange . . . . . 86
III. Die technischen Grundlagen del' Vergasung 92
1. Das Brennstoffbett. . . . . . . . . . 92
2. Die Riickstande und del'en Entfernung (H)
3. Die Zufiihnmg del' Reaktionsgase . 103
4. Die Abfiihrung del' erzeugten Gase . . 106
5. Znfiihnmg des Brennstoffes. . . . . . 112
6. Mechanische Beeinflnsslmg del' Beschicklmg 124
IV. Baual'ten del' Gaserzeuger. . . . . . . . 135
1. Geschichtliche Entwicklung des Gaserzeugerbaues. 135
2. Beschreibung gebrauchlicher Bauarten 154
a) Planrostgaserzeuger . . 154
b) Treppenrostgaserzeuger 159
c) Rostlose Gaserzeuger . 162
d) Schlackenschmelzgaserzeugel' 165
e) Gaserzeuger mit Windhauben und Wasserbad 167
f) Drehrostgasel'zeuger. . . . . . . . . . . . 172
g) Gaserzeuger mit selbsttatigen Stochwel'kzeugen 185
h) Wassergaserzeugel', Doppelgasel'zeuger, Dampfkesselgas.
el'zeugel' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
VIn Inhaltsverzeichnis.
Seite
3. Betriebsergebnisse einzelner Bauarten und Verfahren. 203
a) Allgemeines . . . . . . . . . . . 203
b) Vergasung aschenreicher Brennstoffe 214
c) Vergasung wasserreicher Brennstoffe 218
d) Vergasung feinkorniger Brennstoffe 220
e) Vergasmig von Rohbraunkohle 225
V. Aufbau der Gesamtanlagen 231
1. Anordnung der Gaserzeuger mit Nebeneinrichtungen 231
2. Brennstofflagerung ,mid Forderung . . . . . . . . 239
3. Aschenabfuhr ................. 243
VI. Reinigung der Gase und Nebenproduktengewinnung 245
1. Griinde der Reinigung und grundsatzliche Verfahren 245
2. Die Gewinnung von Teer, insbesondere Urteer. 250
a) Die chemischen Grundlagen 250
b) Aufbau einfacher Reinigungsanlagen . . . . 252
c) Anlagen zur Urteergewinnung. . . . . . . 254
d) Warmewirtschaftliche Betrachtungen zur Urteergewin.
nung . . . . . . . . , . . . , . . . . 271
e) Geldwirtschaftliche Hinweise . . . . . . . . . .. 279
3. Die Gewinnung der Stickstoffnebenprodukte. . . . .. 282
a) Die chemischen Grundlagen der Stickstoffumsetzung 282
b) Anlagen zur Ammoniakgewinnung. . . . . 288
c) Nebenproduktengaserei fiir Kraftzwecke . . . . . 299
d) Wirtschaftlichkeit der Ammoniakgewinnung. . . . 308
4. Bestrebungen zur Ausnutzung des Brennstoffschwefels 309
VII. Betriebsfiihrung .......... . 311
1. Messungen im Betriebe . . . . . . . . 311
2. Die chemischen Untersuchungsmethoden 332
a) Feste Brennstoffe . . . . . . . . . 332
b) Gasuntersuchung ........ . 337
3. Aufstellung der Stoff· und Warmebilanz 348
4. Folgerungen . . . 358
VIII. Anhang . . . . . . 368
1. Namenverzeichnis . 368
a) Autoren 368
b) Erfinder und ausfiihrende Firmen 370
2. Patentverzeichnis. . 373
Auslandische Patente 375
3. Sachverzeichnis. . . 375
Berichtignngen.
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Einleitnng.
Gaserzeuger sind Einrichtungen zum Zweck oder mit
dem Ziel der restlosen Dberfiihrung fester Brennstoffe in
brenn bare Gase. Wenn wir diese Definition betrachten, so ergibt
sich als Abgrenzung gegeniiber verwandten Gebieten und Apparaten
folgende. Die Herstellung muB brennbare Gase betreffen, so daB nicht
nur die Verbrennung ausgeschaltet ist, welche Abgase ergibt, sondern
auch diejenigen Verfahren, welche eine andere Verwertung der Brenn
stoffe anstreben, selbst wenn dabei brennbare Gase als Nebenprodukte
auftreten. Es ist dies gekennzeichnet durch die Betonung des Zweckes.
Andererseits konnen auBer Gas auch Nebenprodukte gewonnen werden.
Die Einrichtungen fiir die Entgasung bzw. die Kokerei und Schwelerei,
sind keine Gaserzeuger. Auch ist die Herstellung brennbarer Gase
aus fliissigen Bremlstoffen nicht Gegenstand der Vergasung, obwohl
man diese Einrichtungen Vergaser nennt, weil es sich meist nur urn
eine Verdampfung der fliissigen Brennstoffe oder um eine einfache Zer
setzung handelt. In diese Gruppe gehoren die Olgasanstalten sowie die
Einrichtungen fiir die Karburierung von brennbaren Gasen, welche
sich ahnlicher Einrichtungen wie die Gaserzeuger bedienen, und welche
daher kurz erwahnt werden sollen.
Es bleibt nun in erster Linie klarzustellen, was man unter Ver
gasung im Gegensatz zur Entgasung versteht; beide Begriffe werden
recht oft in der technischen Literatur nicht ganz richtig angewendet,
weil man diesel ben unter den Begriff Gasherstellung zusammenfassen
kann. Die Entgasung betrifft die Abspaltung jener leicht zersetzIichen
Teile der natiirlichen Brennstoffe, die bei einer Erwarmung derselben
ohne jegIiche Luft- oder besser Sauerstoffzufuhr (in irgendwelcher
Form) vor sich geht. Es sind dies die unter dem Sammelbegriff Bitumen
(daher bituminose Brennstoffe) gemeinten Bestandteile der Brenn
stoffe, welchesich schon bei einer geIinden Erwarmung als Bitumen im
engeren Sinn (Teer) abtreiben lassen; tatsachlich geht dabei aber ein
ziemlich erhebIicher Spaltungsvorgang vor sich, und als dessen Er
gebnis bildet sich neben dem Teer auch Gas und vVasserdampf. Man
kann nun diese Gasbildung durch geeignete MaBnahmen unterstiitzen
T r e n k I e r, Gaserzeuger. 1
2 Einleitung.
und ist dieser Arbeitsweg derjenige, welcher die Stadte mit ihrem Leucht
gas und Heizgas versorgt. Es verbleibt bei diesem Vorgang aber die
Hauptmenge des im Brennstoff enthaltenen Kohlenstoffs mit geringen
Beimengungen anderer Stoffe und dem urspriinglich vorhandenenAschen
gehalt als Ruckstand, Koks oder Halbkoks usw. (vgl. S.37ff.), der
sich auch bei einer wesentlich gesteigerten Temperatur nicht in Gas
form uberfiihren laBt, solange nicht reaktionsfahige Gase (Sauerstoff
oder Wasserstoff, Luft bzw. Wasserdampf) mit ihm zusammengebra{lht
werden.
Letzteren Vorgang nun, die vollstandige Aufli:isung eines Brenn
stoffes unter Zufuhr von Luft oder Wasserdampf bzw. anderen reaktions
fahigen Gasen unter Rucklassung der Asche allein im festen Zustand
nepnt man Vergasung. Sowohl bei der Verwendung von Luft als auch
von Wasserdampf und Kohlensaure ist der reaktionsfahige Teil der
Sauerstoff und versteht man gewi:ihnlich nur diesen Vorgang unter Ver
gasung, obwohl ja auch Wasserstoff oder andere Gase als.Umsetzungs
mittel in Frage kommen ki:innten; vereinzelt hat man sich mit dieser
Aufgabe schon . beschiiftigt, aber technisch hat sie bis jetzteine
wesentliche Bedeutung nicht erlangt. Meist bilden sich dabei flu.ssige
Brennstoffe (Kohlenwasserstoffe), weshalb diese Verfahren als ein
Grenzgebiet zwischen Vergasung und Verflu.ssigung gelten ki:innen.
SchlieBlich ware noch der Weg in Berucksichtigung zu ziehen, daB
man nicht die rohen Brennstoffe zur Gasherstellung auf dem Wege der
Vergasung verwendet, sondern daraus hergestellte Zwischenprodukte.
Mit der gegebenen Definition fallen diese Verfahren nicht unter die
Vergasung, obwohl sie eine groBe Ahnlichkeit besitzen, und sollen auch
diese Abarten erganzend behandelt werden (vgl. S. 83,85).
Die chemisch-technischen Grundlagen der Verfahren werden im
Abschnitt II eingehend dargelegt. Um aber von vornherein einen Dber
blick uber die kennzeichnenden. Unterschiede der auf allen erwahnten
Wegen hergestellten Gase zu geben, mi:ige nachstehend eine Einteilung
der technischen Gasarten angefUhrt sein, soweit sie als Brenngase,
also zur Heizwirkung oder Krafterzeugung, in Frage kommen. Neben
diesen technischen Gasarten finden ja nur in seltenen Fallen fUr den
.erwahnten Zweck Abfallgase der chemischen Industrie Verwendung,
die dann meist irgendeiner der angefUhrten Gasarten ahneln, soweit es
sich nicht um ~ehr oder weniger reine gasfi:irroige Verbindungen handelt.
.W eiter finden zu diesem Zweck auch N!1turgase Anwendung; auch
diese verdanken meist festen oder fl~sigen: Brennstoffen ihre Entstehung
und sind daher in der Regel den Destillationsgasen verwandt. Hierher
gehi:iren: Erdgase, Sumpfgase, Grubengase, Schlagwetter, Ausblaser
u. dgl., von denen aber erstere 1!<llein in gri:iBererr Mengen vorkommen
und daher technisch verwertet werden.
Einleitung. 3
Die technisch hergestellten Gasarten lassen sich i.i.bersichtlich
gemaB Zahlentafel 1 einteilen.
Zahlentafel 1. Einteilung der technischen Gasarten.
Gruppe Art Abart
A. Reichgase a) Sohwelgase
b) Kokereigase Koksofengas, Leuchtgas
B. Armgase a) Lnftgase Siemensgas, Hochofengas
b) Halbgase Sauggas
0) Dampfgase Mondgas
d) Regenerationsgase reg. Essengas, reg. Hochofen
gas, reg. Kalkofengas
c. Vollgase a) Wasser-gase
b) Doppelgase Doppelgas nach Strache, Tri
gas, Leuwasgas
0) Oxygase
D. Olgase a) Sattgase Pentairgas, Benoidgas,
Aerogengas, Bl~:ugas
b) Karbogase karb. Wasser-gas, Olteergas
E. Edelgase Azetylen
Die Zusammensetzung der wichtigsten und bekanntesten Arten
der ersten drei Gruppen ist in Zahlentafel 2 wiedergegeben und sei hierzu
folgendes ausgefiihrt:
Die Zusammensetzung wird naturgemaB je nach dem angewandten
Brennstoff in weiten Grenzen schwanken, doch ersieht man aus der
Aufstellung, daB die Reichgase etwa 4000-7000 Kal., die Vollgase
2000-3000 KaL und die Armgase 750-1500 Kal. Heizwert je cbm
aufweisen. Die anderen zwei Gruppen haben keine bestimmten Grenzen,
da die Zusammensetzung je nach dem angewendeten Verfahrenwegund
dem Brennstoff in weitem Umfang schwankt; deren Zusammensetzung
ist fUr die Einteilung nicht kennzeichnend.
A. Reichgase sind aus festen Brennstoffen durch Destillation unter
LuftabschluB gewonnen, daher gekennzeichnet durch den Mangel an
Stickstoff (praktisch freilich begrenzt) und geringen Gehalt an Sauer
stoffverbindlmgen (nur dem Sauerstoffgehalt der Brennstoffe ent
sprechend), in der Hauptsache aus Kohlenwasserstoffen und je nach
der Temperatur des Destillationsvorgangs aus mehr oder weniger Wasser
stoff bestehend. Man kann unterscheiden:
a) Schwelgase; bei niedriger Temperatur (unter 5000) gewonnen,
vorwiegend aus Kohlenwasserstoffen bestehend.
b) Kokereigase; bei hoher Temperatur gewonnen, daher reich
an Wasserstoff. Unterarten sind je nach dem Brennstoff zu bezeichnen
oder durch besondere Fiihrung des V organgs bedingt. So ist das Leucht
gas nur als Abart zu betrachten.
1*