Titel: | Ueber Feuerungen mit flüssigen Brennmaterialien; von Ig. Lew, Fabrikdirektor. |
Autor: | Lew |
Fundstelle: | Band 272, Jahrgang 1889, S. 364 |
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Ueber Feuerungen mit flüssigen Brennmaterialien;
von Ig. Lew, Fabrikdirektor.
Ueber Feuerungen mit flüssigen Brennmaterialien.
1) Geschichtliches, Theoretisches,
praktische Versuche.
Die Verwerthung des Erdöles als Heizmaterial ist in den urältesten Zeiten
vorgenommen. Schon NehemiasBuch der Makkabäer. Kap. 1 V. 19 bis 22 und 31
bis 36. (440 bis 410 v. Chr.) hat das Erdöl zu Opferfeuern
gebraucht; der arabische Geschichtsschreiber Istachre
schreibt im J. 800 n. Chr. von einer Naphtaerde, die an Stelle von Holz als
Heizmaterial benutzt ist, Herodot spricht von einem
Erdöl aus Keri auf der jonischen Insel Zande. Gmelin,
der im 18. Jahrhundert den Kaukasus bereiste, bestätigt dieses.
Wenn von verschiedener Seite auch Ansprüche erhoben werden, schon im Anfange dieses
Jahrhunderts flüssige Brennstoffe zur Heizung benutzt zu habenIron, 1885 II. S. 473., so fanden
doch die ersten namhaften Versuche dieser Art in Nordamerika statt, woselbst im J.
1862 an Bidle, Schaw und Linton auf eine für Schiffskessel bestimmte Feuerungseinrichtung mit
flüssigem Brennstoffe ein Patent ertheilt wurde; 1863 wurde die Einrichtung von Bridge-Adam für Locomotivfeuerung bekannt. – Trotz der
vielen, seitdem in verschiedenen Ländern patentirten Feuerungseinrichtungen für
flüssigen Brennstoff hatte diese Art Feuerung keine technische Verwendung im
weiteren Sinne gefunden; erst in allerjüngster Zeit, wo die überreich
aufgeschlossenen Erdölquellen im Kaukasus so groſse Mengen dieser Producte zu Tage
förderten, daſs auſser deren Verarbeitung zu Leucht- und Schmierölen für noch andere
Verwerthung gesorgt werden muſste, kam man auf die Oelfeuerung zurück. Inzwischen
nahmen auch die Standard-Oil-Company of AmerikaEngineering, 1887 II. S. 207. und die
Pennsylvanische Bahn die Oelfeuerung nach russischen Vorbildern wieder auf.
Thatsächlich sind jetzt die Fabriken derjenigen Oeldistricte, in welchen Mangel an
festen Brennmaterialien besteht, auf die Verwendung des flüssigen Heizstoffes
angewiesen.
Fast in allen Ländern sind ernsthafte Versuche zur Verwendung flüssiger Brennstoffe
gemacht worden.
In England begannen die Versuche auf Anregung und unter Leitung von Selwin im J. 1864 und dauern bis jetzt fort. Die
Versuche, welche mit praktisch construirten Apparaten von Aydon, Selwin, Tarbuth u.a. auf Dampfschiffen verschiedener Tragfähigkeit
ausgeführt wurden, scheiterten bis in die Gegenwart an den hohen Oelpreisen.
Zu gleicher Zeit stellte Audonin in Frankreich Versuche
an, die Schweröle des Steinkohlentheeres für die Dampferzeugung verwendbar zu
machen. Unterstützt von St. Cl. Deville und Kaiser Napoleon III wurden die Versuche später ausgedehnt und
bewiesen die Ausführbarkeit und die Brauchbarkeit der Heizung mit flüssigen
Brennstoffen; doch lag auch hier der hohe Oelpreis den weiteren Ausbeutungen im
Wege.
In Ruſsland strebte Ingenieur SpakowskiGoulischambarow, Die Naphtaheizung auf Dampfschiffen
und Locomotiven St. Petersburg, 1883 S. 27. mit groſser
Mühe die Einführung der flüssigen Brennstoffe zur Dampferzeugung an. Eine von
demselben im J. 1866 construirte und später verbesserte Schiffskesselfeuerung gilt
heute auf dem Kaspischen Meere als eine der besten. Es folgten dann
Brennerconstructionen von Kamenski, Lenz, Brandt,
Urquardt u.a. Gegenwärtig sollen fast alle Dampfer des Kaspischen Meeres
und der Wolga für flüssige Brennstoffe eingerichtet sein, denn die an verschiedenen
Stellen Südruſslands entdeckten Rohöllager gestalten die Verhältnisse für die
Verwendung flüssiger Heizstoffe hier günstiger als in westlichen Theilen.
Die Betheiligung Deutschlands an Heiz versuchen mit flüssigen Brennmaterialien blieb
wegen geringfügiger Oelproduction und erheblichen Kosten, unter denen die letzte
stattfindet, eine sehr beschränkte. Von den in dieser Richtung angestellten
Versuchen wird später die Rede sein.
Auch Italien beschäftigt jetzt die Oelfeuerung.Engineering, 1887 II. S. 207. Die
Regierung sandte im vorigen Jahre mehrere Ingenieure nach Ruſsland mit dem Auftrage,
die Oelfeuerungen dort näher zu studiren.
Von anderen Ländern, welche die Erdölfeuerung mit Erfolg einführen können, sind zu
nennen: BirmaEngineering, 1886 I. S. 534., welches
bei Rangoon sehr bedeutende Erdöllager hat; dann AegyptenIron, 1886 I. S. 266., Afghanistan
und Beludschistan. In Asien sind es: China, Japan und Java. In Südaustralien und auf
Neuseeland sind Erdölquellen erschlossen; auch in Centralafrika. – Amerika besitzt
reiche Erdöllager in Canada, in den Vereinigten Staaten, Mexiko, auf den Antillen,
in Venezuela, Brasilien, Peru und besonders reiche in Argentinien.
Flüssige Heizstoffe finden wir somit in allen Erdtheilen, nur dürfte deren Ausbeutung
zu diesem Zwecke sich in Folge zu groſser Transport- und Productionskosten nicht in
dem Maſse verwerthen lassen, wie sie in Amerika und Ruſsland durchgeführt ist.
Die zur Dampferzeugung bisher hauptsächlich zur Verwendung kommenden flüssigen
Brennstoffe können in folgende Arten gruppirt werden:
Rohes ErdölBusley, Zeitschrift des Vereins deutscher
Ingenieure, 1887 S. 992., welches früher in
Pennsylvanien zu Locomotiv- und Schiffskesselfeuerung gebraucht wurde, kann jetzt
dort wegen ungünstiger Preisverhältnisse gegenüber der Steinkohle, sowie wegen des
sehr niedrigen
Entflammungspunktes, der nach PelzerD. p. J. 1868 189
61. schon bei 15° C. liegt, für genannte Zwecke nicht
vortheilhaft verwendet werden. Im kaukasischen Oelgebiete findet das Rohöl in Folge
sehr günstiger Preisverhältnisse sehr häufig Verwendung als Heizmaterial. Das
kaukasische Rohöl, welches weit weniger leichtflüchtige Oele als das pennsylvanische
enthält, verliert die gefährlicheren Theile schon, wenn es 2 bis 3 Tage der Sonne
oder Dampfwärme ausgesetzt ist, und ist dann nicht gefährlicher als die
Destillationsrückstände des Rohöles.
Abgesehen von der sehr bestrittenen Gefährlichkeit ist es nicht besonders
wirthschaftlich, mit Rohöl zu heizen, denn die Erfahrung lehrt, daſs der
Brennstoffverbrauch mit der gröſseren Dünnflüssigkeit des Oeles zunimmt, und daſs
mit ihr auch die Länge der Flamme derart wächst, daſs sie unter Umständen noch aus
dem Schornsteine schlägt. – Die gesammte jährliche Erdölproduction der Erde läſst
sich auf höchstens 6 Millionen Tonnen schätzen; davon kommen jetzt nahezu 2
Millionen Tonnen auf den Kaukasus, etwa 3,5 Millionen Tonnen als Durchschnitt der
letzten 6 Jahre auf Nordamerika, und auf sämmtliche anderen Gebiete zusammen
höchstens 0,5 Millionen Tonnen. Stellt man dieser Production an flüssigem
Heizmaterial den jährlichen Verbrauch an Steinkohlen gegenüber, der allein für die
gesammten Dampfer der Erde auf rund 12 Millionen Tonnen geschätzt wird, so würde das
zur Verfügungstehende flüssige Heizmaterial nicht einmal den ganzen Bedarf für die
Schiffsfeuerung decken können.
Erdölrückstände der Brennöldestillation bilden in
sämmtlichen Raffinerien der „Schwarzen Stadt“ bei Baku, auf den Dampfern des
Kaspischen Meeres fast ausschlieſslich den Heizstoff. Auch viele das Schwarze Meer
befahrende Dampfer, die Locomotiven der transkaukasischen, transkaspischen und der
meisten südöstlichen russischen Bahnen brennen in der Mehrzahl Erdölrückstände.
Die kaukasischen Erdölrückstände, welche 50 bis 60 Proc. des Gewichtes der
Brennöldestillation bilden, haben ein specifisches Gewicht von 0,900 bis 0,910; der
Entflammungspunkt liegt bei 100° C.
Die Erdölrückstände von der Schmieröldestillation finden
in Folge sehr beschränkter Verwendbarkeit und damit verbundenen niedrigen Preises
jetzt und später in erster Linie Verwendung, obwohl dieselben nur in einem
verhältniſsmäſsig geringeren Quantum zur Verfügung stehen. Dieselben müssen, ihrer
Consistenz und leichten Erstarrung bei niedriger Temperatur wegen, mit leichteren
Oelen verflüssigt werden.
Das Schieferöl, welches in England von Selwin als flüssiges Brennmaterial verwendet wurde, hat
ein specifisches Gewicht von 1,050 bis 1,060 und Entflammungspunkt über 100° C. –
Bei der jetzigen Jahresausbeute an solchen Rohölen zwischen 49 bis 50 Millionen
Gallonen welche bei
einem specifischen Gewichte von 0,88 bis 0,90 rund gerechnet nur etwa 200000t ausmachen, kann diese Menge auf keinen Falle den
groſsen Bedarf, den England an solchen Oelen hat, decken.
Theeröle. – Die Destillationsrückstände des
Steinkohlentheeres im specifischen Gewichte von 1,050 bis 1,060 fanden, wie schon
erwähnt wurde, in den sechziger Jahren in Frankreich und England Verwendung.
Verdampfungsversuche mit Erdöl und Erdölrückständen.
Nach Versuchen von F. FoſsZeitschrift der Production, 1884 Nr. 4
(russisch). in der Maschinenfabrik von Bromley in Moskau sind:
1) in 24 Arbeitstagen 35566k,6 Erdölrückstände
verbraucht, die dabei verdampfte Wassermenge betrug 449626l. – 1k
Erdölrückstände verdampfte 12l
,6 Wasser.
2) in 15 Arbeitstagen sind 22620k Erdölrückstände
verbraucht und die damit verdampfte Wassermenge betrug 306270l. – 1k
Erdölrückstände verdampfte 13l
,52 Wasser.
Im Mittel verdampfte mithin 1
k
Rückstände 13
l
,06 Wasser.
Ausgedehntere Versuche sind von BessonGorny Journal, 1887 Nr. 1 (russisch).
im Herbste 1886 auf den Bohrfeldern der Gebr. Mirzoeff
(Balachany-Sabuntschy) bei Baku mit drei Cornwall-Dampfkesseln ausgeführt worden.
Die Dampfkessel hatten folgende Dimensionen.
I
II
III
Durchmesser des Kessels
4'
4' 2''
4' 3'''
Die Länge desselben
15' 9''
13' 2''
16'
Durchmesser der Flammrohre
2'
2'
2' 3''
Leistung in
13
12
16
Dampfspannung
60 Pfd.
50 Pfd.
49 Pfd.
Ueberdruck.
Die Heizung geschah mittels Dampfzerstäubers. Der Verbrauch an Speisewasser und Erdöl
wurde wie folgt ermittelt: Für das Erdöl wurde ein über dem Kessel stehendes
eisernes Reservoir von 43⅛'' × 26¾ × 28'' Gröſse, entsprechend 449k,63 Erdöl, aufgestellt. Für das Wasser dienten
zwei in der Erde eingegrabene communicirende Reservoirs von folgender Gröſse:
I
II
Innere Durchmesser
50'',5
58'',8
Tiefe
55''
56''
Gesammtinhalt = 151,67
Kubikfuſs.
Der Verbrauch an Erdöl und Wasser wurde durch direktes Messen mittels Maſsstabes in
den Beobachtungszeiten ermittelt. – Während der ganzen Beobachtungszeit wurde auf
gleiche Höhe des Wasserstandes, sowie auf gleich bleibende Dampfspannung gesehen. –
Die Temperatur des Speisewassers wurde mit einem hunderttheiligen Thermometer
gemessen.
Die Versuche dauerten einen Monat und wurden täglich einige Beobachtungen
gemacht.
Die Versuchsresultate sind aus folgender Tabelle zu ersehen:
Nr. derBeobachtungen
Dauer derBeobachtungszeit
Erdölverbrauch
Wasserverbrauch
Mittlere Temperaturdes
Speisewassers
Lufttemperaturin Schalten
Dampfspannungin den Kosten
Menge verdampftenWassers auf
dieEinheitverbrauchtenErdöls bezogen
in Zollen derReservoirhöhe
Verbrauchin einer Stunde
in Zollen derReservoirhöhe
Verbrauchin einer Stunde
Stunden
k
k
C.-Grad
C.-Grad
Pfd.
1
2
89/16
68,59
14⅛
545,61
36
26
40
8,00
2
3,15
11⅛
54,84
22½
534,48
39,2
28
50
9,74
3
3
10½
56,15
20
515,16
38
27
45
9,17
4
2
5½
44,03
11½
443,79
33,1
30,2
45
10,00
5
1,25
515/32
59,26
111/32
621,08
35,3
27,4
35
10,48
6
2,45
107/16
60,24
22¾
638,59
38
31
45
10,60
7
1,30
6¾
72,19
149/16
749,91
39,7
25
45
10,38
8
3
12
64,07
27½
707,65
33,3
26
45
11,03
9
2,15
99/16
64,07
23
461,80
41
25
45
11,57
10
1,30
423/32
50,15
11¾
604,71
39,2
27,4
45
11,92
11
2
65/16
63,84
20
772,66
38,4
28
45
12,10
12
2
8¼
66,13
23
888,56
39,6
29
45
13,43
13
2,10
8
51,89
201/32
709,15
36
26,2
45
13,65
14
1
3½
56,15
10
772,01
37
28
45
13,75
15
3
11
58,77
31½
811,13
39,2
31
45
13,80
Es zeigt sich somit, daſs die Menge des verdampften Wassers, welche anfangs nur 8,0
betrug, am Schlusse bis auf 13,8 sich steigerte; die geringen Schwankungen der
Schluſsversuche von 13,65 bis 13,80 ergeben ein Mittel von 13l,725 verdampften Wassers.
Resultate weiterer Versuche:
Nr. derBeobachtungen
Dauer derBeobachtungszeit
Erdölverbrauch
Wasserverbrauch
Mittlere Temperaturdes
Speisewassers
Lufttemperaturin Schalten
Dampfspannungin den Kosten
Menge verdampftenWassers auf
dieEinheitverbrauchtenErdöls bezogen
in Zollen derReservoirhöhe
Verbrauchin einer Stunde
in Zollen derReservoirhöhe
Verbrauchin einer Stunde
Stunden
k
k
C.-Grad
C.-Grad
Pfd.
1
1,45
3
40,93
8½
398,94
33
27
35
9,75
2
2,30
3⅜
32,41
6⅜
305,14
28
26
35
6,50
3
2,15
4
42,56
1111/16
443,27
30
26
35
10,41
4
2
3½
41,74
13
557,83
31
27
35
13,37
1k Erdöl verdampfte 13l,37 Wasser.
Im Durchschnitte ist somit anzunehmen, daſs man bei den jetzt
gebräuchlichen Apparaten 13l,75 Wasser mittels
1
k
Erdöl verdampfen kann.
Unter denselben Bedingungen ausgeführte Versuche mit Steinkohle an denselben Kesseln
ergaben, daſs 1k Steinkohle 7l Wasser verdampfte; somit verhalten sich gleiche
Gewichte Erdöl zu denen der Steinkohle wie 7 : 18,75 oder 1 : 1,96, rund 1 : 2.
Das Verdampfungsvermögen des Erdöles ist somit doppelt so
groſs als das der Steinkohle.
Ueber die in Fabrik Gerstewitz vorgenommenen
Feuerungsversuche, mit Braunkohle und Producten der sächsischen Mineralölindustrie,
bei welchen Verfasser mitzuwirken Gelegenheit hatte, ist bezüglich der Brennbarkeit
der benutzten Brennstoffe, des Dampf- sowie Brennstoffverbrauches folgendes zu
berichten:
Zu Brenn versuchen fanden Verwendung:
1)
Paraffinöl
von
0,850
bis
0,860
spec.
Gew.
2)
„
„
0,870
„
0,890
„
„
3)
„
„
0,890
„
0,910
„
„
ohne Harzemit Harzen gesättigt
4)
Rohcreosot (schwach sauerreagirend)
ohne Harzemit Harzen gesättigt
5)
Destillirtes Creosotöl
ohne Harzemit Harzen gesättigt
6)
Oel- und Theerharze, roh
7)
Oelgastheer, – Nebenproduct der Oelgasbereitung.
Sämmtliche Paraffinöle, ob mit oder ohne Harzzusatz waren leicht entzündlich und
zeigten intensive Verbrennung.
Rohcreosot, sobald gut entwässert und genügend erwärmt, zeigte ebenfalls leichte
Entzündlichkeit und intensive Verbrennung auch dann, wenn dasselbe mit Harzen
gesättigt wurde. Ueber destillirtes Creosotöl, ob mit oder ohne Harzzusatz, ist
gleich günstig wie über Paraffinöle zu berichten.
Oel- und Theerharze brannten bei genügender Erwärmung und reichlichem Zuflüsse
ebenfalls gut.
Oelgastheer bedurfte sorgfältiger Entwässerung und genügender Erwärmung, um bei
leichter Entzündung intensive Verbrennung erreichen zu lassen.
Da die Paraffinöle im Vergleiche zu Creosotölen und den übrigen angeführten Producten
im Preise bedeutend höher stehen und auch die Verarbeitung in gewissen Fällen höhere
Verwerthung gestattet, so wurden nur mit destillirtem Creosotöl, Rohcreosot und
Oelgastheer Heizversuche ausgeführt, um den Verbrauch nach Gewicht und Preis dem
einer guten Steinkohle und erdigen Braunkohle gegenüber zu stellen.
Zu diesen Heizversuchen diente eine Lenz'sche
Schlitz-Forsunka mit 25mm weitem Dampfrohre, 38 ×
0mm,45 Schlitzweite und 10mm weitem Oelrohre.
Destillationsversuche.
Eine guſseiserne Destillirblase wurde mit Preſsöl gefüllt und mittels genannter
Forsunka normal abgetrieben. Bei Benutzung von Oelgastheer sind während 9
stündlicher Destillationsdauer verfeuert 230k
Oelgastheer; 100k zu 3 M. angenommen ergab 6,90 M.
Brennmaterialkosten; bei
Benutzung von Rohcreosot, schwach sauer reagirend, sind verbraucht 298k Rohcreosot, 100k zu 2 M. angenommen, ergab 5,96 M. Brennmaterialkosten.
Dieselbe Blase mit gleichem Producte gefüllt und mit erdiger Braunkohle gefeuert,
verbrauchte während derselben Destillationszeit (9 Stunden) 12hl = 800k
erdiger Braunkohle; 1hl = 30 Pf. macht 3,6 M.
Brennmaterialkosten.
Mit guter westphälischer Steinkohle (Nuſsschmiedekohle – von Gewerkschaft Germania), auf entsprechend weitem Roste gefeuert, war
der Verbrauch während ebenfalls 9stündiger Destillationsdauer:
338k Steinkohle, 100k = 2,05 M. angenommen ergibt 6,93 M. Brennmaterialkosten.
Es stellt sich nun das Verhältniſs der verbrauchten Brennstoffe dem Gewichte nach
bei
erdiger Braunkohle
Steinkohle
Rohcreosot
Gastheer
wie
800
:
338
:
298
:
230k
das Verhältniſs der
Brennmaterialkosten
wie
3,6
:
6,93
:
5,96
:
6,90 M.
Diese Zahlen zeigen, daſs trotz des ungünstigen Heizeffectes der erdigen Braunkohle
gegenüber dem der Steinkohle, des Rohcreosotes und des Gastheeres, die Heizkosten
sehr gering sind. Die Braunkohlen-Industrie und die ihr naheliegenden Fabriken
werden sich daher schon aus ökonomischen Rücksichten fernerhin der Braunkohle zu
Heizzwecken bedienen; industrielle Etablissements jedoch, die entfernter von
Kohlendistricten liegen, werden je nach dem Preise von festen Brennstoffen zur
Oelfeuerung dann übergehen, wenn letztere auſser den früher erwähnten Vortheilen
auch pekuniären Nutzen gewährt.
Theer- oder Oelharze direkt oder als Zusatz zu Oelen zu verfeuern, empfiehlt sich
nicht, da die Verarbeitung der Harze zu Goudron oder Asphalt in gewissen Fällen eine
höhere Verwerthung gestattet. Bezüglich des Preises für Rohcreosot sei bemerkt, daſs
derselbe gleich dem des destillirten Creosotöles (100k 2 M.) gesetzt ist, da die Manipulationen, die nothwendig sind, um
Rohcreosot als Handelswaare herzustellen – als Säuren, Auswaschen der suspendirten
Salzkrystalle und völliges Entwässern – sich gleich kostspielig stellen wie eine
Destillation, bei welcher Creosotöle als Nebenproducte genommen werden.
Bestimmung des Dampfverbrauches des zu den erwähnten
Heizversuchen benutzten Zerstäubers.
Der Zerstäuber wurde mit einer 40mm weiten,
eisernen Kühlschlange durch ein 52mm weites
Zwischenstück dicht verbunden, so daſs der bei ganz geöffnetem Ventile eingeleitete
Dampf vollständig condensirte. Die Verbindung mit der Kühlschlange war so gewählt,
daſs weder Stauung durch Reduction der Leitung, noch durch plötzliche
Richtungsänderung entstehen konnte. Durch Einschaltung eines Dampfentwässerers gelangte der Dampf
möglichst trocken in die Kühlschlange. In der Stunde condensirten bei einer
mittleren Dampfspannung von 1at,6 in der
Hauptleitung und 1at,2 vor der Mündungsstelle des
Zerstäubers (doch innerhalb der Leitung) 6⅓k
trockenen Dampf; bei 1at,1 in der Hauptleitung und
0at,88 vor der Mündung 4k,2 Dampf.
Bestimmung der Kosten des verbrauchten Dampfes, unter
Zugrundelegung von 13k,8 Wasserdampfung für 1qm Heizfläche der Dampfkessel und in der Stunde.
Sechs Dampfkessel mit zusammen 437qm,71 Heizfläche
verdampften in 1 Monat (744 Stunden, 31 × 24) 437,71 × 744 = 4494056k Wasser, die Kosten betrugen:
22660hl Feuerkohle à 18
Pf.
M.
4078,80
Heizerlöhne
„
390,60
Antheilige Reinigungskosten
„
50,–
10 Proc. Amortisation und 5 Proc. Zinsen der
Kessel- anlage
„
681,35
–––––––––––
Summa
M.
5200,75.
Diese Summe auf die 4494056k verdampften Wassers
vertheilt, gibt 0,12 Pf. Kosten, um 1k Wasser zu
verdampfen oder 1k Dampf zu Erzeugen und 0,18 Pf.
bei Annahme von 0,30 M. für 1hl Feuerkohle.
Der gesammte Dampfverbrauch eines Heizversuches mit dem erwähnten Zerstäuber während
einer 9stündigen Destillationszeit berechnet sich somit zu nur 6⅓ × 9 × 0,18 = 10,25
M. für trockenen Dampf und Einern noch hinzuzufügenden Werthe für antheilige
Condensation in der Dampfleitung. Diese antheilige Condensation kann wie folgt
bestimmt werden:
Angenommen, eine 25mm weite Dampfleitung von etwa
10m,5 Länge liefere den Dampf, so betrüge die
Dampfrohrmantelfläche dieser Leitung etwa 1qm; die
Condensation für 1qm und Stunde zu 0k,5 angenommen (nicht gute Isolirung der Leitung
vorausgesetzt) – so ergeben sich für 9 Stunden Destillationsdauer noch 4k,5 Dampfverbrauch durch Condensation, so daſs der
Gesammtdampfverbrauch 6⅓ × 9 = 56k,97 für
trockenen Dampf und 4k,50 für antheilige
Condensation = 61k,47 à 0,18 Pf. = 11,06 M.
beträgt.
Der Verbrauch des Versuchszerstäubers in der Stunde stellt sich somit auf:
7k
Dampf,
25k,6
Oelgastheer,
oder
27k,1
destillirtes Creosotöl (aus früheren Versuchen),
bezieh.
32k,2
Rohcreosot.
Einer eventuellen Calculation über Heizkosten von festen und flüssigen Brennstoffen
würde noch das Plus hinzuzufügen sein, welches sich aus der Preisdifferenz zwischen
Einkauf und Verkauf der Faſstagen ergibt.
Heizversuche an einem Einflammrohrkessel mit vorliegendem Planroste, einmal mit
Braunkohle, und unter denselben Verhältnissen mit dunklem Paraffinöle, vom Sächsisch-Thüringischen Kesselverein ausgeführt,
ergaben folgende Resultate:
Der benutzte Kessel hatte bei 8m,318 Länge, 1,726
Durchmesser und 0m,837 Flammrohrweite 46qm,0 Heizfläche und 1qm,75 totale Rostfläche.
Nutzbar gemacht wurden durch 1k Braunkohlen
899,2
W.-E.
Stündlich wurden an Kohlen verbrannt
437k,8
„ „ „ Wasser von 0° in Dampf
von 100° verwandelt
617k,9
Auf 1qm Heizfläche wurden
stündlich an Kohlen verbrannt
9k,52
Auf 1qm Heizfläche wurden
stündlich an Wasser von 0° in Dampf von 100° verwandelt
13k,43
Auf 1qm verdampfender
Oberfläche wurden stündlich an Wasser von 0° in Dampf von 100°
verwandelt
47k,4
Auf 1qm totaler Rostfläche
wurden stündlich an Kohlen verbrannt
250k,2
Mit 1k Braunkohle wurden 1k,45 Wasser von 25° in Dampf von 3at,3 Ueberdruck verwandelt.
Mit 1k Braunkohle wurden 1k,41 Wasser von 0° in Dampf von 100°
verwandelt.
Der Parallelversuch mit dunklem Paraffinöle als Brennmaterial wurde mit einer 25mm weiten Forsunka, die in einfacherer Weise
hergestellt war, ausgeführt, und ergab folgendes:
Der mit Berücksichtigung einer kurzen Unterbrechung 5 Stunden und 30 Minuten
andauernde Versuch ergab einen Wasserverbrauch von 3890k, einen Oelverbrauch von 448k.
Das Wasser hatte eine mittlere Temperatur von 22° C, das Oel ein
spec. Gew. von im Mittel 0,893.
Die Dampfspannung ergab sich zu 3at,37 Ueberdruck im Mittel. Die gesammte Wasserverdampfung, um Wasser von
0° in Dampf von 100° zu verwandeln, berechnet, stellt sich auf 3819k.
Die durch 1k Oel nutzbar
gemachte Wärmemenge beträgt 5430 W.-E.
Stündlich wurde an Oel verbraucht
81k,4
„ wurden an Wasser von 0° in Dampf von
100° verwandelt
694k,4
Auf 1qm Heizfläche wurden
stündlich an Wasser von 0° in Dampf von 100° verwandelt
15k,1
Auf 1qm Heizfläche wurden
stündlich an Oel verbraucht
1k,77
Auf 1qm verdampfender
Oberfläche wurden stündlich an Wasser von 0° in Dampf von 100°
verwandelt
53k,25.
Mit 1k Oel wurden 8k
,68 Wasser von 22° C. in Dampf von 3at,4 Ueberdruck verwandelt. Mit 1k Oel wurden 8k
,52 Wasser von 0° C. in Dampf von 100° verwandelt.
Der theoretische Heizwerth des Oeles berechnet sich auf 9100 W.-E., sonach die
Ausnutzung 59,7 Proc.
Bezüglich des Dampfverbrauches wurde ermittelt, daſs in 10 Minuten 10k Dampf – in der Stunde 60k – verbraucht wurden, eine Zahl, die bei der
benutzten Dampfspannung von 3at,37, bei
entsprechend weiter Dampfaustrittsöffnung der Forsunka und dem angegebenen hohen
Oelverbrauche nicht zu groſs erscheint.
Aus den angeführten Versuchsresultaten ist zu ersehen, daſs das Verdampfungsvermögen
der flüssigen Brennmaterialien gröſser ist, als das der festen; doch darf bei
Schätzung des einen oder anderen Materials nicht nur das absolute
Verdampfungsvermögen der Brennmaterialien in Betracht gezogen werden, sondern auch
die Wärmemenge, welche nutzbar gemacht werden kann. Bei festen Brennmaterialien
werden gewöhnlich nur 80 Proc. des Verdampfungsvermögens des Heizmaterials
ausgenutzt, die übrigen 20 Proc. gehen verloren. Es rührt dies daher, daſs bei
Heizung mit festen Materialien der Verlust an Wärme viermal gröſser ist als bei den
flüssigen. Bei Heizung mit den ersteren ist am Schornsteine meistens ein schwarzer
Qualm zu bemerken, der von unvollständiger Verbrennung herrührt. Versuche, eine
vollständige Verbrennung bei festen Materialien zu erzielen, gelangen bisher nur auf
Kosten der entwickelten Wärme. Ein Ueberschuſs von Luft, welcher zur vollständigen
Verbrennung nöthig wird, wirkt abkühlend. Bei richtig eingerichteter und gut
functionirender Zerstäubungsfeuerung mit flüssigen Brennmaterialien ist kein
Luftüberschuſs nothwendig und entweichen aus dem Schornsteine nur
Verbrennungsgase.
Auch der Nutzeffect eines Kessels ist bei Heizung mit
flüssigem Brennmaterial viel gröſser als bei Anwendung anderer Brennmaterialien. Scheurer-Kestner und Mennier fanden, daſs der Nutzeffect bei Kohle zwischen 0,5 und 0,62
schwankte, während Besson bei seinen Versuchen mit
Erdöl die Zahl 0,8 ermittelte. Letzterer arbeitete mit einem Dampfkessel, dessen
Dampfspannung 45 Pfund betrug, entsprechend einer Dampftemperatur von 135° C; 1k trockener Dampf enthält bei dieser Temperatur
eine Wärme von 606,5 + 0,305 × 135 = 648 Calor. Nimmt man an, daſs das Erdöl rund
11000 W.-E. entwickelt, so ergibt sich, daſs diese Wärmemenge gleich ist
\frac{11000}{648}, entsprechend der Wärmecapacität von 17k trockenem Dampfe. Das Verdampfungsvermögen von
1k Erdöl zu 13,75 im Durchschnitte angenommen,
ergibt einen Nutzeffect bei Heizung mit Erdöl von
\frac{13,75}{17}=0,8.
Hat es bisher an Normen gefehlt, nach denen die Leistungsfähigkeit der Forsunken zu
beurtheilen ist, so haben in dieser Richtung die Versuche Prof. Thieme'sPrakt. Cursus der Dampfmaschinen, Supplem.-Bd. I
(russisch). werthvolle Anhaltspunkte ergeben. – Thieme nimmt an, daſs der Verbrauch an Dampf 10
Proc.Nach Engineer, 1886 Nr. 1795, verbrauchen
Forsunken 8 bis 12 Proc. Dampf; nach Angaben von A.
Wossnesensky, Naphtaheizung (Kiew 1882 S. 37, Russisch), verbraucht
die Lenz'sche Forsunka ½ Proc; nach Angaben von
A. Wasiljew, Naphtaheizung (Berg- und Hüttenzeitschrift, 1887 Nr. 3 S. 356,
russisch) entsprach der Dampfverbrauch einer Forsunka von Schirokow 0,66 , der betreffende
Dampfkessel hatte 14 und speiste 21 Forsunken. von dem
im Kessel gebildeten
betrage, daſs ferner die Verdampfungsfähigkeit des Erdöles zweimal so groſs als die
der Steinkohle ist, so daſs 1k Erdöl 15 bis 16k Dampf entwickelt, daſs ferner der Verbrauch an
Erdöl im Vergleiche zu dem an Dampf in einer Forsunka im Gewichtsverhältnisse
von
1 : 1,5 = 0,7
stehe.
Bei Injectoren ist das Gewichtsverhaltniſs des Wassers zum Dampfe
12 : 1 = 12.
Die Condensation des Dampfes in der Forsunka ist somit verschwindend, der Dampf wird
nur zur Pulverisation des Erdöles verbraucht.
Bezeichnet p die Dampfspannung im Dampfkessel, p1 den
Atmosphärendruck,
(p und p1 in Kilo für 1qm)
g = 9m,81 die Beschleunigung der Schwere, d die
Dichte, d.h. Gewicht von 1cbm Dampf, von der
Spannung p, w1 den
Querschnitt der Dampfausströmungsöffnung, so ist der Dampfverbrauch einer Forsunka
in Kilo in 1 Secunde:
P=K\,.\,w^1\,.\,d\,\sqrt{2\,g\,\frac{p-p^1}{d}} . . . . . .
. . . . 1)
wo K der Coefficient ist, der
für
conische
Mundstücke:
K = 0,90
gerade
„
K = 0,64 zu setzen ist.
Die Ausströmungsgeschwindigkeit des Dampfes in Millimeter ist:
V_1=0,975\,\sqrt{2\,g\,\frac{p-p^1}{d}} . . .
. . . . . . . 2)
worin 0,975 der Coefficient ist.
Die Gesammtausströmungsgeschwindigkeit von Dampf und Erdöl:
V(1,5 + 1) = 1,5v1
V = 0,6v1
. . . . . . . . . . 3)
Das Erdölquantum, welches in 1 Secunde durch die Ausströmungsöffnung w tritt, ist:
\frac{P_1}{d_1}=K\,.\,w\,.\,v . . . . . . . .
. . 4)
wenn d1 die Dichte, d.h. das Gewicht von 1cbm
Erdöl = 870k im Mittel und v die Geschwindigkeit in Millimeter in 1 Secunde ist, die wie bei
Injectoren von 2 bis 5mThieme, Prakt. Curs. d. Dampfmaschinen, Bd. 1 S.
246 (russisch). variirt.
Beispiel. Es soll die Gröſse einer
Forsunka mit flacher Ausströmung bestimmt werden, die von einem 25pferdigen Kessel
mit 4at Spannung gespeist wird. Angenommen, daſs
für die Stunde bei guter Isolirung 20k Dampf für 1
erzeugt werden, so ist der secundliche Dampfverbrauch der Forsunka:
P=0,1\,\frac{25\,.\,20}{3600}=\infty\,0^k,014
–––––––––––––––––––––
p
= 10334.4 = 41336k
für 1qm
p
1
= 10334k für 1qm
2g
= 19m,62,
Dichte des Dampfes bei 4at:
d = 2k,23.
Diese Werthe in Formel 1 gesetzt:
P=0,014=0,64\,.\,w_1\,.\,2,23\,\sqrt{19,62\,\frac{31002}{2,23}}
0,014 = 745,6.w1
ergeben w1
= 0,000019qm = 19qmm.
Die Schlitzbreite zu ¾mm
angenommen, so ergibt sich die Schlitzlänge:
19.4/3 = 26mm.
Einem Dampfverbrauche von 0k,014
in der Secunde entspricht ein Verbrauch von
0,7\,.\,0,014=\infty\,0^k,1=\frac{0,01}{870}=0^{cbm},0000115\
\mbox{Erdöl}.
Bei v = 5m Geschwindigkeit ist die Ausfluſsöffnung für Erdöl:
w=\frac{0,00001115}{0,64\,.\,5}=0,000047^{qm}=47^{qmm}..
Mit Hilfe obiger Formeln ist es leicht, die Gröſse einer Forsunka z.B. für eine
Feuerungsanlage zu bestimmen, welche bisher mit Steinkohlen geheizt wurde und deren
Steinkohlenconsum für die Schicht bekannt ist.
Ist A der Steinkohlenverbrauch für 24 Stunden in Kilo,
so würde \frac{A}{2} der Erdölverbrauch in derselben Zeit, wenn
der Heizeffect des Erdöles zweimal so groſs als der der Steinkohle angenommen wird
und \frac{A}{2\,.\,24\,.\,3600} der Erdölverbrauch in Kilo in der
Stunde sein. Es ist nun
0,7\,.\,P=\frac{A}{2\,.\,24\,.\,3600}
und
P=\frac{A}{2\,.\,24\,.\,3600\,.\,0,7}
der secundliche Dampfverbrauch der Forsunka.
w1, sowie die übrigen Werthe lassen sich bestimmen, da
die Werthe d, p bekannt sein müssen.
Man wird die aus den Formeln sich ergebenden Querschnitte etwas gröſser nehmen, um
für alle Fälle gesichert zu sein, denn eine Regulirung kann durch eingeschaltene
Ventile erfolgen, falls die Forsunka selbst in ihrer Construction nicht schon
verstellbar ist.
(Fortsetzung folgt.)