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Vorrichtungen zur zweckmäßigen Verbrennung und zur Nutzbarmachung der Verbrennungswärme
derselben zu irgend welchen Zwecken. Es lassen sich an den Feuerungsanlagen drei Hauptteile unterscheiden (s. als
Beispiel einer einfachen Feuerungsanlage den in
[* 3]
Fig. 1 dargestellten Flammofen zum Metallschmelzen):
1) der eigentliche Verbrennungsraum a b c d (Feuerstätte, Herd);
2) der Raum, in welchem die Wärme
[* 4] nutzbar gemacht wird (e f g h), d. h. in welchem den Verbrennungsprodukten
die Wärme, die sie liefern sollen, entzogen wird, um z. B. im Schmelzofen
[* 5] die Metalle zum Schmelzen zu bringen (die sogen.
Heizkanäle, Feuerkanäle, Feuerzüge);
[* 3]
(Fig. 1 bei b c d) wird in der Regel von einem kastenförmigen, mit (am besten aus feuerfestem Material)
gemauerten, vielfach auch eisernen Wänden umgebenen Raum gebildet, der an einer Seite eine Thür c zum Eintragen des Brennmaterials,
an einer
¶
mehr
andern (gewöhnlich der gegenüberliegenden, in der
[* 2]
Figur einer benachbarten) Seite eine Öffnung zum
Abziehen der Verbrennungsgase hat (oberhalb d). Der Boden b desselben (Rost) dient zum Tragen des Brennmaterials und zur Luftzuführung,
wegen welch letzterer er mit einer Reihe von Luftzuführungsspalten versehen ist. Unter ihm liegt der Aschenfall a, ebenfalls
ein kastenförmiger Raum, nach vorn meist durch eine Thür oder Klappe verschließbar (in der
[* 2]
Figur dagegen offen), durch welche
der Luftzutritt geregelt wird.
Den Rost stellt man aus einer Anzahl voneinander unabhängiger guß- oder schmiedeeiserner Stäbe (Roststäbe) her, welche
sich nach der Abnutzung leicht auswechseln lassen. Man unterscheidet an jedem Roste die freie Rostfläche
(d. h. die Gesamtfläche, welche die Spalten einnehmen, die tote Rostfläche (die Gesamtoberfläche der Roststäbe) und die
ganze oder totale Rostfläche (die beiden ersten zusammen). Der Rost muß dem Brennmaterial ein hinreichendes Auflager bieten,
damit es nicht unverbrannt durchfällt; anderseits müssen die Spalten breit genug sein, um die nötige
Luftmenge durchzulassen. Man muß also das Verhältnis der freien zur totalen Rostfläche möglichst groß machen. Die absolute
Breite
[* 10] der Roststäbe und -Spalten ist von der Beschaffenheit des Brennmaterials (stückig, körnig, staubförmig) abhängig.
Die Haupttypen der Roste sind:
1) der Planrost, bestehend aus parallelen, in einer horizontalen oder nach der Feuerthür ein wenig ansteigenden
Ebene liegenden gußeisernen Roststäben, deren gewöhnliche Form
[* 2]
Fig. 2, 3 u. 4 zeigen.
Die aus Festigkeitsrücksichten in der Mitte bei a verstärkten und wegen leichtern Aschenfalles im Querschnitt nach unten
verjüngten Stäbe liegen nebeneinander mit den um die Spaltendimension breitern Köpfen b auf den ihrerseits
mit den Enden in den Herdwänden gelagerten Rostbalken d auf und zwar so, daß die Stäbe sich in der Wärme unbehindert in der
Länge
ausdehnen können.
Zwischen ihnen entstehen die Rostspalten c. Um die Roststäbe bei gleicher Tragfähigkeit dünner machen zu können, nietet
man mit Vorteil 2-3 Roststäbe aneinander und erhält so die sogen. Champagne-Roststäbe
[* 2]
(Fig. 5 u. 6).
Ähnliche Roststäbe fertigt man zuweilen auch aus Schmiedeeisenlamellen an, in der Regel werden jedoch schmiedeeiserne Roststäbe
nur in Form von flach aufliegenden Quadrateisenstäben und zwar ausschließlich bei Puddelöfen verwendet.
Die Länge eines Roststabes ist kleiner als 1 m zu machen (braucht man größere Längen, so legt man mehrere
Roststäbe hintereinander), seine obere Dicke macht man zweckmäßig = 1/100 und seine Höhe in der Mitte = 1/10 der Länge.
Die Rostspalten macht man 4-25 mm breit. Die Roste soll man unter 2 m, womöglich nicht über 1,5 m lang und nicht über 2 m
breit machen, damit sie vom Heizer bequem übersehen und mit Stangen etc. bearbeitet werden können; bei größerm Rostflächenbedarf
soll man lieber mehrere Roste anwenden. Die Größe der totalen Rostfläche ist für jeden Zentner pro Stunde zu verbrennender
Steinkohle auf ca. 0,6-0,8 qm, für Braunkohle auf 0,3-0,5 qm, für Holz
[* 11] und Torf 0,25-0,3 qm zu bemessen;
die freie Rostfläche muß für Steinkohle 1,6-2,5, für Braunkohle, Holz und Torf 0,1-0,15 qm betragen. Die Menge des aufzuwendenden
Brennmaterials richtet sich natürlich nach der pro Zeiteinheit erforderlichen Wärmemenge.
2) Der Treppenrost
[* 2]
(Fig. 7) bildet im ganzen eine geneigte Fläche, besteht jedoch aus vielen horizontal
liegenden Platten a, die auf den Rostträgern oder Wangen b aufruhen, welche sich auf die Rostbalken c stützen. Je nach der
Rostbreite wendet man 3-4 Rostträger, also 2-3 Rostfelder, an. Oben endet der Rost in den Rumpf d zum Aufschütten der Kohlen,
welche allmählich auf der Rostebene brennend hinabgleiten, bis sie unten als Asche
ankommen, um entweder durch einen zeitweise geöffneten Schieber e oder durch die Spalten eines kleinen Planrostes f in den
Aschenfall zu gelangen. Der Treppenrost ist besonders für die Verbrennung von klaren (fast staubförmigen) Brennmaterialien,
speziell Braunkohlen, geeignet, die durch einen Planrost zum großen Teil unverbrannt hindurchfallen würden, dagegen für
backende und stark hitzende Steinkohle untauglich.
3) Der Langensche Etagenrost ist ein Mittelglied zwischen Treppenrost und Planrost, insofern er zwar aus einzelnen
wenigen Stufen zusammengesetzt ist, diese Stufen aber wieder aus einzelnen Roststäben bestehen, welche gerade wie die Roststäbe
des Planrostes die Luft hindurchlassen und die Asche ausscheiden. Die Stufen liegen hier so weit voneinander
entfernt, daß jeder Zwischenraum zwischen zwei Stufen zur Einführung von Brennmaterial dient. Der Rost gibt eine gute und
rauchfreie Verbrennung, doch ist er wegen seiner Kompliziertheit fast gar nicht mehr im Gebrauch. Über andre Arten von Rostanlagen
s. Rauchverbrennung.
[* 13] -
Die Feuerthür (Heizthür) macht man, um unnütze Abkühlung zu vermeiden, nicht größer, als es das
bequeme Eintragen der Kohlen mit der Schaufel erfordert. Bei schmalen Rosten benutzt man einflügelige Thüren von 40-60 cmBreite
und 25-30 cmHöhe, bei breiten dagegen häufig Doppelthüren von je 35-55 cmBreite und 30-35 cmHöhe. Um die Wärmeverluste
zu vermindern und auch die Heizthür vor dem Verbrennen zu schützen, bringt man an ihr nach innen in
einiger Entfernung eine Schutzplatte an oder kleidet sie mit feuerfestem Material aus.
Ein Schauloch in der Thür von 4-5 cmDurchmesser gestattet, auch bei geschlossener Thür das Feuer zu beobachten. Sehr wichtig
für eine gute Verbrennung ist die richtige Anordnung der für den Flammenabzug bestimmten Öffnung des
Verbrennungsraums, der sogen. Feuerluke, welche durch die Feuerbrücke
[* 12]
(Fig. 1, d) gebildet wird. In der Feuerluke soll der
stärkste Zug
herrschen, um in ihr die noch unverbrannten Gase
[* 14] mit Luft möglichst innig zu mischen und zur
Verbrennung zu führen. Daher muß die Feuerluke enger sein als alle andern nach ihr folgenden Kanäle, den Schornstein mit inbegriffen.
Doch darf sie auch nicht zu klein sein, weil sich sonst die Feuergase vor ihr aufstauen. Außerdem ist bezüglich des Querschnitts
der Feuerluke darauf zu achten, daß derselbe nahezu quadratisch sein soll, weil ein langgestreckter,
schmaler Schlitz nicht die innige Mischung der Gase, wie sie hier erforderlich ist, zuläßt.
Die Methode der Feuerung mit festem Brennmaterial richtet sich nach dem zu erreichenden Zweck. Will man möglichst hohe Temperaturen
erzielen, wie das bei vielen Schmelzprozessen erforderlich ist, so muß man möglichst kompaktes und
gut getrocknetes, auch wohl vorgewärmtes Brennmaterial mit der zur Verbrennung gerade ausreichenden Menge womöglich vorgewärmter
Luft bei starkem Luftzug verbrennen, wobei ein Teil des Brennmaterials nur unvollständig oxydiert, also nicht seine
ganze Brennkraft ausgenutzt wird.
Handelt es sich dagegen
um möglichst vollkommene Ausnutzung des Brennstoffs unter Verzichtleistung auf
sehr hohe Temperaturen, wie bei Dampfkesseln, Heizungsanlagen etc., so bedarf man reichlicherer Luftzuführung und einer
möglichst gleichmäßigen Beschickung unter Vermeidung von großen Brennmaterialanhäufungen auf dem Rost. S. hierüber den
Art. »Rauchverbrennung«. Beide Arten der Feuerung lassen sich bei festem Brennmaterial nicht vereinigen.
Als flüssiges Brennmaterial für größern Betrieb ist zur Zeit nur das schwere Petroleum (Naphtha) zu
nennen, während die Versuche, den Teer zu Heizzwecken zu verwenden, aufgegeben sind, wohl hauptsächlich deshalb, weil der
Teer ein kostbares Rohmaterial für verschiedene chemische Industrien geworden ist (Paraffin,
[* 15] Teerfarbstoffe etc.). Während
man bei den ersten Versuchen mit Petroleumfeuerung das Petroleum zunächst vor derFeuerung vergaste, führt
man es jetzt in flüssigem Zustand in den Ofen, wo es, wie bei den gewöhnlichen Lampen,
[* 16] durch die Hitze der Flamme
[* 17] selbst verflüchtigt
und sogleich entzündet wird.
Die von Audouin erfundene Vorrichtung zum Verbrennen von Petroleum besteht in einem gewöhnlichen Verbrennungsraum ohne Rost,
bei welchem die Heizthür durch eine Platte aus feuerfestem Material mit einer Reihe enger, vertikaler Spalten ersetzt ist. Über
diesen Spalten liegt im Innern des Verbrennungsraums über die ganze Breite der Heizthür ein horizontales Rohr, welches, von
einem außen angebrachten Gefäß
[* 18] aus mit Petroleum gespeist, dasselbe durch Kapillarröhren vor den Spalten
herabträufeln läßt.
In dem heißen Verbrennungsraum verflüchtigen sich die Petroleumtropfen schnell und verbrennen sofort mit der durch
die Spalten hinzutretenden Luft. In Rußland verwendet man gegenwärtig zur Schiffs- und Lokomotivkesselheizung Petroleumfeuerungen
nach O. Lenz' Patent. Hier fließt die Naphtha aus einem kleinen, über dem Kessel stehenden Kasten, welcher von
großen Reservoirs aus nach Bedarf mit Handpumpen gespeist wird, in einem Rohr nach dem sogen. Naphthapulverisator, einem Strahlapparat,
in welchem die Naphtha von einem Dampfstrom mitgerissen und in Staubform in den Verbrennungsraum gebracht wird, um hier unter
der Einwirkung der durch den Rost hinzutretenden Luft zu verbrennen. Das Petroleum ist da, wo es billig
zu haben ist, für Lokomotiven und Dampfschiffe wegen seiner vollkommen rauchfreien und leicht regulierbaren Verbrennung, seines
großen Wärmeeffekts und seines geringen Raumbedürfnisses ein vortreffliches Heizmaterial.
Die Verbrennungsräume für gasförmige Brennstoffe variieren in ihrer Form nach der Art der verwendeten Gase, namentlich aber
nach der zu erzeugenden Temperatur. Für niedrige Temperaturen (Kesselfeuerung, Winderhitzung) läßt man
die Gase häufig durch einen Schlitz über einen Rost hinströmen, auf welchem sich glühende Kohlen befinden; die durch diese
hindurchgehende Luft tritt erwärmt zum Rost. Oder man legt (wie in
[* 12]
Fig. 8) eine mit