Kohlenstaubfeuerungen: Bericht, dem Reichskohlenrat erstattet im Auftrage seines Technisch-Wirtschaftlichen Sachverständigen-Ausschusses für Brennstoffverwendung

512 Pages·1930·34.097 MB·German

by  Hermann Bleibtreu (auth.)

Kohlenstaubfeuerungen
Bericht, dem Reichskohlenrat erstattet im Auftrage
seines Technisch-Wirtschaftlichen Sachverständigen
Ausschusses für Brennstoffverwendung
von
Hermann Bleibtren
Dipl.-Ing.
Zweite, vollständig umgearbeitete
und erweiterte Auflage
Mit 267 Textabbildungen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1930
ISBN 978-3-662-27068-4 ISBN 978-3-662-28547-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-28547-3
Alle Rechte, insbesondere da.s der Übersetzung
in fremde Sprachen, vorbehalten.
Copyright 1930 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Ursprünglich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1930
Softcover reprint of the hardcover 2nd edition 1930
Vorwort des Verfassers zur zweiten Auflage.
Die Kohlenstaubfeuerung hat in den letzten Jahren bedeutende
Fortschritte gemacht. Von der ersten Auflage konnte daher nur wenig
unverändert übernommen werden. Der Abschnitt über Industrie
feuerungen war auszubauen, wobei ältere Bauweisen und Betriebs
daten zum Teil gestrichen werden konnten. Die Abschnitte über
feuerungstechnische Grundlagen, über die Aufbereitung sowie über
Dampfkessel bedurften einer grundlegenden Neubearbeitung; nur bei
Lokomotiven ließen sich Teile der ersten Auflage übernehmen.
Erfreulicherweise konnten bei der Beschreibung ausgeführter An
lagen oder ihrer Einzelteile Erzeugnisse deutscher Firmen eingehender
als bei der ersten Auflage behandelt werden. Der technische Vor
sprung, den die Amerikaner noch vor einigen Jahren hatten, ist, wenn
auch nicht überall, so doch in vielen Punkten, eingeholt worden. Es
läßt sich aber nicht leugnen, daß die Amerikaner in konstruktiver Hin
sicht weniger konservativ sind. Dies gilt besonders von der zielbewußten
Ausbildung der Feuerräume mit starker Betonung der Strahlungs
oder Kühlflächen und der Turbulenz. Es ließ sich daher nicht um
gehen, daß sich die Arbeit mit amerikanischen Ausführungen be
sonders eingehend befaßt.
Auf Grund umfangreichen Erfahrungsmaterials konnte eine An
zahl wirtschaftlicher Berechnungen durchgeführt werden; diese wurden
an verschiedenen Stellen der Arbeit zu dem Zweck eingeflochten, um
die Anwendungsmöglichkeiten der Staubfeuerung von Fall zu Fall zu
umschreiben.
Von dem fast unübersehbar gewordenen Schrüttum mußten sorg
fältig die Körner von der Spreu geschieden werden; nur das Wichtigste
ließ sich berücksichtigen.
Die fortschreitende Entwicklung brachte es mit sich, daß die der
Klärung harrenden Probleme nicht etwa ab- sondern zunehmen.
Schon in der ersten Auflage war auf einige Aufgaben für die technische
Forschung hingewiesen und ihre Bearbeitung angeregt worden. In
zwischen sind einige der wichtigsten Arbeiten dank der tatkräftigen
Initiative des Geschäftsführers des Sachverständigen-Ausschusses für
Brennstoffverwendung beim Reichskohlenrat, Herrn Dipl.-Ing. zur
N edden, nach einem vom Verfasser entworfenen Arbeitsplan im Auf
trag des Reichskohlenrates in Angrüf genommen und zum Teil in den
Berichtfolgen des Kohlenstaubausschusses veröffentlicht wor
den. Es genügte daher, wenn auf sie in der Schrift kurz im Zusammen
hang mit anderen einschlägigen Arbeiten Bezug genommen wurde.
IV Vorwort des Verfassers zur zweiten Auflage.
Weitere Berichte werden in zwangloser Folge erscheinen. Sie werden
die vorliegende Arbeit, die bei der stark im Fluß befindlichen Ent
wicklung nichts Abschließendes darstellen kann, fortlaufend ergänzen.
Die durch Forschungsarbeiten noch zu klärenden Probleme sowie
konstruktive und betriebliche V erb esserungsmöglichkeiten wurden in
Form von Anregungen in den Text eingeflochten. Da diese Stellen nur
für denjenigen Interesse haben, der sich mit der Kohlenstaubfeuerung
eingehender zu befassen hat, sind sie meistens durch kleineren Druck
gekennzeichnet worden.
Den Stand der amerikanischen Entwicklung seit dem Er
scheinen der ersten Auflage hat der Verfasser auf zwei längeren Studien
reisen im Auftrag des Reichskohlenrates und des Vereins deutscher
Eisenhüttenleute verfolgt. Mit der deutschen Entwicklung hielt
er durch seine Berufstätigkeit enge Fühlung. Wertvolle Ergänzungen
bot das durch die Geschäftsführung des Sachverständigen-Aus
schusses für Brennstoffverwendung beim Reichskohlenrat, die
Wärmestelle Düsseldorf des Vereins deutscher Eisen
hüttenleuteund den Dampfkessel-Überwachungsverein der
Zechen des Oberbergamtsbezirks Dortmund gesammelte Er
fahrungsmaterial. Diesen Stellen, den zahlreichen deutschen und ameri
kanischen Herstellern, Verbrauchern und Fachleuten, insbesondere den
Herren Dr. H. A. Bahr (Völklingen-Saar), H. G. Barnhurst (Fuller
ton, Pa), DirektorBarthelmeß (Neuß-Rhein), Dr.-Ing. Bulle (Düssel
dorf), Prof. Dr.-Ing. Bunte (Karlsruhe), Dipl.-Ing. Cantieny (Berlin),
V. C. Caracristi (New York), Dr.-Ing. Förderreu ther (Berlin), Dipl.
Ing. Gottschalck (Oberkassel bei Bonn), A. E. Grunert (Chicago),
Dipl.-Ing. A. B. Helbig (Kaiserslautern), Prof. Dipl.-Ing. Holstein
(Brühl bei Köln), H. Kreisirrger (New York), Obering. Mittag (Magde
burg), Dr.-Ing. Münzirrger (Berlin), Dr.-Ing. P. Rosin (Dresden),
Dr.-Ing. Schack (Düsseldorf), Dipl.-Ing. F. Schulte (Essen), Dipl.
Ing. Schultes (Essen), E. H. Tenney (St. Louis, Mo.) und Prof.
W. J. Wohlenberg (New Haven, Conn.) ist der Verfasser für ihre Unter
stützung zu Dank verpflichtet. Dank gebührt ferner der Verlagsbuchhand
lung J ulius Springer für die Berücksichtigung zahlreicher Wünsche
und die große, auf die Bearbeitung der Abbildungen verwendete Mühe.
Bei Sichtung des Schrifttums und bei den Korrekturen wurde der
Verfasser von Herrn Dipl.-Ing. Prockat in dankenswerter Weise
unterstützt.
z. Zt. Richmond, V a., U. S. A.
Juni 1929. H. Bleibtreu.
Vorwort des Sachverständigenausschusses
für Brennstofiverwendung.
Das Buch "Kohlenstaubfeuerungen", das im Jahre 1922 in seiner
ersten Auflage im Verlag von Julius Springer erschien, stellte einen
Bericht des Herrn Dipl.-Ing. Hermann Bleibtreu an den Technisch
Wirtschaftlichen Sachverständigenausschuß des Reichskohlenrates für
Brennstoffverwendung dar, nachdem s. Zt. seitens des Leiters des
Kaiser-Wilhelm-Institutes für Kohlenforschung in Mühlheim, Herrn
Geheimen Regierungsrat Professor Dr. Franz Fischer eine Anregung
an den Reichskohlenrat ergangen war, einen zusammenfassenden Be
richt über die Kohlenstaubfeuerung herbeizuführen. Das Buch fand
damals reichen Anklang und war bald vergriffen, so daß eine Neu
auflage in Angriff genommen werden mußte. Wie dies bei der raschen
Entwicklung gerade auf diesem Gebiete nicht anders zu erwarten war,
ergab sich dabei die Notwendigkeit, dem Stande der Entwicklung
Rechnung zu tragen, ja diese Entwicklung war so stürmisch, daß
noch während der Bearbeitung früher fertiggestellte Teile immer wieder
ergänzungsbedürftig wurden. So kommt es, daß die zweite Auflage
dieses Buches eine völlige Um- und Neubearbeitung des gesamten
Stoffes bedeutet. Der inzwischen beim Reichskohlenrat gebildete
Kohlenstaubausschuß begrüßt nunmehr den Entschluß des Verfassers,
auch diese zweite neubearbeitete Auflage seines Buches wieder in Form
eines Berichtes an den Reichskohlenrat herauszugeben.
Da nach Ansicht des Ausschusses gerade in einer völlig freien
Betätigung des Forschers ihr Wert beruht, andererseits aber, wie die
Erfahrung lehrt, Versuche, Interessen der etwa wirtschaftlich an den
Auswirkungen der Forschung Beteiligten bei derartigen Berichten
Rechnung zu tragen, entweder zu Einseitigkeiten oder zur V erflachung
führen müssen, hat der Ausschuß darauf verzichtet, dem Bericht
erstatter Beschränkungen aufzuerlegen und für die Veröffentlichung
irgendwelche Abänderungen vorzuschlagen. Außer der selbstverständ
lichen kollegialen Hilfeleistung mit Material und durch gelegentliche
mündliche Aussprachen hat der Ausschuß auf den Bericht weiter
keinerlei Einfluß genommen. Somit rtellt die in diesem Bericht nieder
gelegte Arbeit das persönliche Werk und Verdienst des Verfassers dar.
VI Vorwort des Sachverständigenausschusses für Brennstoffverwendung.
Der Ausschuß nimmt hiermit diesen Bericht entgegen und ver
mittelt ihn unverändert der Öffentlichkeit in der Überzeugung, daß
auf diese Weise am besten dem Fortschritt und der Allgemeinheit
gedient ist, und in der Hoffnung, daß auch diese zweite Auflage
ebenso ihren befruchtenden Wert für die Entwicklung der Kohlen
staubfeuerung in Deutschland haben möge, wie die erste.
Berlin, im Herbst 1929.
Reichskohlenrat
Technisch-Wirtschaftlicher
Sachverständigenausschuß
für Brennstoffverwendung
zur Nedden
Geschäftsführer.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Einleitung. . ... I
Erster Abschnitt.
I. Feuerungstechnische Grundlagen • . . . . . . . . . . . . . . 5
a) Allgemeine Kennzeichnung der Kohlenstaubfeuerung . . . . . 5
I. Hohe Flammentemperaturen S. 5. - 2. Geringer Luftüber
schuß S. 6. - 3. Gute Regelbarkeit S. 6. - 4. Geringe Abhängigkeit
der Flammenbildung von Art und Stückung des Ausgangsbrennstoffes
S. 6. - 5. Maschinelle Betätigung S. 7. - 6. Roher Bereitschaftsgrad
S. 7. -7. Die Aufbereitung S. 7. - 8. Schlacken und Aschenschäden S. 8.
b) Brennstoffe . . . . . . . • • . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
I. Allgemeines S. 8. - 2. Flüchtige Bestandteile S. 9. -
3. Feuchtigkeit S. 10. - 4. Asche S. 14.
c) Die Feinheit von Kohlenstaub • . . . . . . . . . . . . . . . . 20
I. Feinheitsgrad S. 20. - 2. Probenahme S. 20. - 3. Sieb
geflechte S. 21. - 4. Siebanalyse S. 24. - 5. Handsiebung S. 31. -
6. Prüfstelle für Kohlenstaubprüfsiebe S. 35. - 7. Maschinen
siebung S. 35. - 8. Andere Verfahren zur Bestimmung der Staub
feinheit S. 36.
d) Die Verbrennungsvorgänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
I. Oberflächen- und Volumreaktion S. 37. - 2. Pyrogene Zer
setzung S. 38.- 3. Zündung S. 40. - 4. Verbrennung S. 42.
e) Flamme und Brennraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
I. Brennraumarten S. 45. - 2. Thermodynamisches Gleichge
wicht S. 48. - 3. Erhöhung der Brennraumbelastung Bmax S. 52.
II. Die Aufbereitung des Kohlenstaubes. . 56
a) Allgemeine Gliederung • . . . . . . . . . 56
b) Vorbrechen und Klassieren . . . . . . . . 56
l. Vorbrechen S. 56. - Klassieren S. 59.
c) Bunkerung der Rohkohle . . . . . . . . . 60
d) Trocknung . . . . . . . . . . . . . . . 62
I. Trocknungsarten S. 62. - 2. Der verlustlose Trockner S. 63. -
3. Einfluß des Trockengutes S. 65. - 4. Nachtrocknung durch Lüftung
S. 67. - 5. Trocknen bei Unterdruck S. 69.-6. Ausnutzung der fühl
baren Wärme der Abgase S. 70. - 7. Thermische Beurteilung des
Trockners S. 70. - 8. Trockner-Bauarten S. 71. - 9. Kühlung der
Feuergase vor ihrem Eintritt in den Trockner S. 83. - 10. Trockner
für niedrige (Ab-) Gas- oder Heißlufttemperaturen S. 84. - 11. Luft
kühlung S. 85. - 12. Mahltrocknung S. 86.- 13. Zubehör S. 88. -
14. Betriebsüberwachung S. 88. - 15. Zusammenfassung S. 88.
e) Mahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
I. Vorbereitung S. 89. - 2. Mühlenarten S. 90. - 3. Sieb- und
Windsichtung S. 103. - 4. Eigenschaften der Mühlen S. lll. -
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
5. Entwicklungsmöglichkeiten S. 125. - 6. Anwendungsfelder der
verschiedenen Kohlenstaubmühlen und Siebter S. 129.
f) Die Förderung von Kohlenstaub . . . . . . . . . • . . . . . . 131
1. Förderung durch Schnecken und Becherwerke S. 131. -
2. Druckförderung S. 132.- 3. Pneumatische Förderung S. 137.-
4. Vergleich der Förderverfahren S. 144.
g) Anordnung und Betrieb der Aufbereitungsanlage. 145
1. Anordnung S. 145. - 2. Betrieb S. 163.
h) Eisenbahnwagen für Kohlenstaub ....... . 166
1. Allgemeines S. 166. - 2. Behälterwagen S. 167. - 3. Kübel·
wagen S. 170. - 4. Weiterentwickelung S. 171. - 5. Vorsichts·
maßnahmen S. 171. - 6. Transportkosten S. 171.
i) Die Gestehungskosten von Kohlenstaub. . . . . 172
1. Steinkohle S. 172. - 2. Braunkohle S. 177. - 3. Wärme·
preis bei Kohlenstaub und Generatorgas S. 184.
III. Der Aufbau der Feuerung . . . . . . . . . . . . ...... 189
a) Die feuerfesten Baustoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
1. Allgemeine Anforderungen S. 189. - 2. Die wichtigsten Bau
stoffe S. 198. - 3. Prüfverfahren und Gütevorschriften S. 200.
b) Ausführung der Mauerung . . . . . . . . . . . . . ...... 201
c) Konstruktive Einzelheiten der Feuerung . . . . . . . . . . . . 203
1. Die Kohlenstaubspeiser S. 203. - 2. Die Brenner S. 212. -
3. Herd und Entschlackungsvorrichtungen S. 222.
d) Abhitzeverwertung • . . . . . . . . . . . • . . •...... 223
1. Regenerativkammern S. 223. - 2. Rekuperatoren S. 223. -
3. Eiserne Lufterhitzer S. 223. - 4. Abhitzekessel S. 226.
e) Flugaschenahscheidung . . . . . . . . . • . . . . . , .... 227
f) Feuerungsregelung und Meßwesen . . . • . . . . . . . . . . . 227
1. Beurteilung der Flamme S. 227. - 2. Mengenmessung von
Kohlenstaub S. 228. - 3. Meßwesen S. 230. - 4. Selbsttätige Re
gelung S. 231.
g) Betriebssicherheit und Unfallverhütung . . . . . . . .... 235
Zweiter Abschnitt.
I. Staubfeuerungen in der Zement-, Kalk-, Glas-, kerami-
sehen und chemischen Industrie. . 238
a) Zementindustrie . • • . . . . . . . . 238
b) Kalkindustrie. . . . . • . . . . . . 239
1. Drehrohröfen S. 239. - 2. Schachtöfen S. 240.
c) Glasindustrie . . . 241
d) Keramische Industrie . . ....... . 243
e) Chemische Industrie . • . . . . . . . . . 243
li. Staubfeuerung zur Roheisenerzeugung 244
a) Röstöfen für Spateisenstein • . . . . . . 244
b) Öfen zum Sintern von Feinerz und Gichtstaub 245
c) Hochöfen . . . . . • . • . . . . . . . . . 245
d) Verfahren zur direkten Eisenerzeugung aus Erz . 247
e) Koksöfen. . . . . . . . . . ... 248
III. Staubfeuerungen in Stahlwerken. 248
a) Siemens-Martin-Öfen . . . . . . . 248
Inhaltsverzeichnis. IX
Seite
1. Zweck S. 248. - 2. Geschichtliches S. 249. - 3. Köpfe, Bren·
ner, Mahlfeinheit S. 249. - 4. Herd, Bad, Qualitäten S. 253. -
5. Schlackenkammern, senkrechte Züge S. 255. - 6. Regenerativ
kammern S. 255. - 7. Brennstoffe S. 260. - 8. Karburierung von
Gasen S. 260. - 9. Wirtschaftlichkeit S. 261.
b) Einseitig gefeuerte Herdöfen . . . . . . . . . . 267
IV. Staubfeuerungen zur Schweißeisenerzeugung 267
a) Puddelöfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
b) Schweiß- und Paketöfen . . . . . . . . . . . . 268
V. Staubfeuerungen in Grob- und Profilwalzwerken ..... 269
a) Stoß- und Rollöfen . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . 269
1. ZweckS. 269.-2. VerbreitungS. 269.-3. Grundsätzliches
über die Ofenbauart S. 270. - 4. Bauliche Einzelheiten S. 276. -
5. Betriebserfahrungen S. 278. - 6. Wirtschaftlichkeit S. 282.
b) Einsatzöfen (Schweiß- und Flammöfen) . . . . . . . . .... 286
c) Durchweichungsgruben und Tieföfen. . . . . . . . ...... 286
VI. Staubfeuerungen in Blech-, Bandeisen- und Drahtwalz-
werken. . . . . . . . . . . . . . 287
a) Stoß- und Einsatzöfen. . . . . 287
b) Platinen- und Blechwärmöfen. . . . . . . . . . . . . . . . . 288
c) GlÜh- oder Vergütungsöfen. . . . . . . . . . . . ...... 292
1. Der Costello-Ofen S. 292. - 2. Kisten-, Muffel-, Topf- und
Tunnelglühöfen S. 293.
d) Verzinkungswannen . • . . . . . . . . . . . . . . . .... 297
e) Zusammenfassung . . . . . • . . . . . . . . . . ...... 297
VII. Staubfeuerungen in Rohr-, Achsen-, Scheiben- und Ban-
dagenwalzwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
VIII. Staubfeuerungen in Eisen- und Stahlgießereien . 298
a) Flammöfen (Herd-Schmelzöfen). . 298
b) Glühöfen . . . . . . . . . . . . 303
c) Kern- und Sandtrockenöfen . . . 307
d) Zusammenfassung von a} bis c). 308
e) Kuppelöfen . . . . . . . . . . . 308
IX. Staubfeuerungen für Groß-Schmiedöfen. . 309
1. Verbreitung S. 309. - 2. Bauweise S. 310. - 3. Betriebserfah
rungen S. 310.- 4. Zusammenfassung S. 312.
X. Kohlenstaubgefeuerte Kleinöfen . . . . . . . • •..... 313
1. Verbreitung und Zweck S. 313.-2. Grenzen der Staubfeuerung;
bauliche Richtlinien S. 313. - 3. Die wichtigsten Ofenarten S. 315. -
4. Betriebserfahrungen S. 320. - 5. Wirtschaftlichkeit S. 321.
XI. Staubfeuerungen in Metallhüttenwerken. 325
a) Hochöfen . . . . . . . • • . . 325
b) Flammöfen . . . . . . . . . . 326
c) Raffinieröfen der Kupferhütten. . 330
d) Andere Ofenarten . . . . . .. . 332
XII. Das wirtschaftliche Verhältnis der Staubfeuerung zu
anderen Feuerungsarten in der Hüttenindustrie ...... 334
a} Vergleich mit Generatorgasfeuerungen und Rost- oder Halbgas-
feuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
b} Vergleich mit Koksofengas-, Hochofengas- und Mischgasfeuerungen 336