X. Beschreibung eines Apparates zum Auffangen der den Hohöfen entströmenden Gichtgase; von Em. Langen. Mit Abbildungen auf Tab. I. Langen's Apparat zum Auffangen der den Hohöfen entströmenden Gichtgase. Das Auffangen und Verwenden der den Hohöfengichten entströmenden Gase in rationeller, dem Hohofenbetrieb unschädlicher Weise hat schon seit geraumer Zeit die Fachmänner um so lebhafter beschäftigt, als es eine bekannte Thatsache ist, daß enorme Wärmequantitäten den Hohöfen, von diesen selbst unbenutzt, entweichen. Die Wichtigkeit dieser Frage hat zu den verschiedenartigsten, unermüdlich fortgesetzten Einrichtungen und Versuchen Veranlassung gegeben und auch ich, seit beinahe zwanzig Jahren Hüttenmann, habe fast alle Stadien und Formen jener Versuche praktisch durchgemacht und dabei die Unzulänglichkeit der bisher bekannten Einrichtungen über Genüge erfahren, welche Unzulänglichkeiten darin bestehen, daß entweder die Gase nur zu einem geringen Theile aufgefangen und ausgenützt wurden, oder daß dieses in einer Weise geschah, welche die Hauptsache, nämlich den Hohofenbetrieb selbst benachtheiligte. Eine kurze Berührung der bisherigen Constructionen in ihren wesentlichsten Linien, wie solche die Skizzen Figur 1–5 veranschaulichen, wird die Mängel der bisherigen Vorrichtungen und die wesentliche Abweichung meiner neuen Construction verdeutlichen. Fig. 1 zeigt eine Gasverwendung in ihrer ursprünglichen Form. Ein Winderhitzungsofen oder Dampfkessel steht auf dem Hohofen, möglichst nahe der Gichtöffnung. Nur ein sehr kleiner Theil der Gase wird durch die geneigte Platte in den zu erhitzenden Apparat geführt und benutzt. Der Zug nach diesem Apparat bewirkt ein einseitiges Arbeiten des Hohofens und ein einseitiges Aufgeben der Schmelzmaterialien, da die Gicht nicht von allen Seiten zugänglich ist. Fig. 2 zeigt die heute noch am meisten benutzte Construction. Der in den Schacht eingehangene Gasschirm führt, ohne den aufgelegten Deckel, ebenfalls nur einen Theil der Gase in die Abzugcanäle, und wenn die Entziehung auch gleichmäßig an der ganzen Ofenperipherie erfolgt, so entnimmt man doch die Gase schon an einer Stelle, wo dieselben noch zur Vorbereitung der Erze dienen sollten. Ein weit größerer Nachtheil macht sich aber für den Hohofen in anderer Weise geltend. In Folge der Form der Hohöfen, welche im Kohlensack einen erheblich größeren Querschnitt haben, als in der Gicht, liegen in progressiver Weise von oben nach dem Kohlensack fortschreitend, die Materialien: Kohlen und Erze, in der Mitte der Schmelzsäule ungleich dichter und geschlossener, als in der Nähe der Schachtwand, so daß die Gase vornehmlich durch den lockerer geschichteten Theil an dem Schachte in die Höhe steigen. Man ist zwar bemüht, durch stärkeres Aufgeben der Eisensteine an der Peripherie der Ofengicht jenen Uebelstand zu beseitigen und in jener Hinsicht besonders auf den kleinen Hohöfen besorgt, in die Mitte des Ofens die gröberen Eisensteine aufzugeben, während rund herum nur die feine, dicht schließende Möllerung eingebracht wird. Es lassen sich aber dennoch jene Erscheinungen nicht beseitigen und man wird selbst bei den am besten bedienten Hohöfen bemerken, daß die Gase jederzeit zum größten Theile an der Schachtwand entweichen. Das Abziehen der Gase an der Stelle, wo solche vornehmlich in die Höhe steigen, wird dann allerdings gestatten, deren möglichst viele aufzusammeln, gleichzeitig wird aber dadurch, in Folge der Wirkung des abziehenden Kamins, das Aufsteigen der Gase an der Schachtwand noch vermehrt und um so mehr werden dem mittleren, dichteren Theil der Schmelzsäule die Gase entzogen. Je tiefer der Gascylinder in den Ofen hineinreicht, und je mehr derselbe, nach innen vorspringend, von der Schachtlinie abweicht, um so empfindlicher sind die Nachtheile dieses Verfahrens, welche sich weiter vermehren, wenn die Gicht mittelst eines Deckels geschlossen wird. Letzterer legt den in dem Gascylinder befindlichen Theil der Schmelzsäule völlig kalt und fördert noch das mehrerwähnte Aufsteigen an der Peripherie, indem die sämmtlichen Gase nach den Ausströmöffnungen hingedrängt werden. Von Freunden dieser in Fig. 2 skizzirten Einrichtung wird hervorgehoben, daß es wesentlichen Unterschied mache, ob mittelst des Luftdruckes in dem abgeschlossenen Ofen die Gase in die Abzugscanäle hinein gedrückt oder ob solche vielmehr durch den Zug eines kräftigen Kamins hinein gesaugt würden. Die Einen erklären das Einsaugen, die Anderen das Eindrücken für nützlicher. Ich halte das Eine wie das Andere für gleich nachtheilig, da in beiden Fällen die Verminderung des Gasdurchzuges in dem mittleren Theil der Schmelzsäule befördert und die Gase ungebührlich nach den Abzugöffnungen an der Schachtwand hingeführt werden, gleichviel ob dieses durch Ansaugen oder Druck geschieht. Auf dem von mir geführten Werke ist länger als 12 Jahre mit dem eingehängten Gascylinder in allen möglichen Dimensionen gearbeitet worden. Bei nicht geschlossener Gicht machten sich die Nachtheile der Einrichtung dann am wenigsten geltend, wann der Ofen mit grobem, locker gelagerten Schmelzmaterial beschickt wurde, weil diese Beschickung ein Durchziehen der Gase in der Mitte erleichterte; selbstredend war dann auch die Gasentziehung unbedeutender. In demselben Maaße hingegen, wie ein feines, dichtes Schmelzmaterial den Ofen mehr und mehr schloß, um so stärker traten die Nachtheile der Einrichtung hervor. Ein ungleichmäßiges Vorbereiten der Schmelzmaterialien machte sich bemerkbar und in Folge dessen ein öfterer Wechsel in dem Gang des Ofens und der Qualität des Productes. Ich habe unter oft wiederholten, regelmäßigen Abwechselungen mit und ohne Gasentziehung arbeiten lassen und gefunden, daß die Benutzung in jener Weise keinerlei Vortheile brachte. Die aus der Ausnützung der Gase sich ergebenden Ersparnisse wurden aufgewogen durch geringeren Gichtsatz oder sonstige Mißhelligkeiten. Jene vergleichenden Versuche konnten hier mit um so größerer Sicherheit angestellt werden, weil lange Jahre hindurch genau gleiche Eisensteine verarbeitet wurden. Es mögen noch die praktischen Uebelstände der in Fig. 2 skizzirten Vorrichtung Erwähnung finden, welche darin bestehen, daß hinter und unter dem Gasschirm Anlaß zu Ansätzen und zur Ablagerung von Staub und Gichtschwämmen geboten ist. Für zinkhaltige Erze ist daher jenes Arrangement geradezu unthunlich. Das Reinigen hinter dem Schirm, wie der horizontalen Canäle ist beschwerlich und unter Umständen sehr zeitraubend. Bei weiten Gichten und ziemlich lockerer Beschickung, wo der Gascylinder am wenigsten nachtheilig, ist er hingegen am meisten dem Verbrennen ausgesetzt und es hat hier bei bedeutenden Stärke-Dimensionen ein solcher 8 Fuß weiter und circa 4 bis 6 Fuß langer Cylinder nie länger als ein Jahr widerstanden; die Auswechselung war alsdann sehr mühsam und kostspielig. Die in Figur 3 skizzirte Construction hat den bei Figur 2 beschriebenen Uebelstand, in Betreff des nicht gleichmäßigen Aufsteigens der Gase innerhalb der Schmelzsäule, beseitigen sollen, verfiel aber bei einer ebenfalls nur theilweisen Ausnützung der Gase in den gegentheiligen Fehler. Das zum Auffangen der Gase mitten in den Ofen eingehängte Rohr lockerte selbst bei sehr mäßigen Dimensionen die Schmelzsäule in der Mitte zu sehr und bewirkte ein Niedergehen des Materials in zwei sich kreuzenden Curven und dadurch ein sogenanntes Kippen der Gichten. Auch wurden hierbei die Gase am Eingang des Rohres, abwechselnd 4–6 Fuß, unter dem Gichtplateau, also an einer Stelle entzogen, oberhalb welcher sie dem Betrieb noch hätten nutzen sollen. Fig. 4 zeigt eine, meistens in Frankreich, indessen auch hier benutzte Vorrichtung. Die Gicht ist mittelst eines flach aufliegenden, oder durch Wasserschluß gedichteten Deckels geschlossen, welcher entweder vertical über Rollen, oder mittelst eines Hebels seitlich gehoben wird. Der Hohofen kann indessen nie völlig gefüllt werden, das Material liegt immer 3–4 Fuß unter der Gichthöhe, kann daher nicht gleichmäßig aufgebracht und noch weniger ordentlich egalisirt werden, welches Letztere für einen geregelten Gang sehr wesentlich ist. Die Gascanäle füllen und verstopfen sich leicht durch das eingeschüttete Material. Ebenso findet in geringerem Maaße die vorher bezüglich Figur 2 erwähnte nachtheilige Entziehung der Gase an der Schachtwand statt. Fig. 5 veranschaulicht eine etwa vor Jahresfrist, zuerst in England und darnach auch hier angewendete Construction. Sie hat sich am allerwenigsten bewährt. Der kleinere, nach unten offene Conus kann gesenkt und gehoben werden. Im letzteren Falle schließt er durch Anliegen an den oberen Conus die Gichtöffnung, das Schmelzmaterial wird in die von den beiden Stücken gebildete Rinne eingeschüttet und durch ein Senken des kleineren Conus mit einemmale in den Ofen gebracht. Bei sehr günstiger Ausnützung der Gase mußte indessen schon nach wenigen Tagen die Einrichtung entfernt werden, weil das Aufgeben des Materials durch ein mitunter ungleichmäßiges Senken des unteren Conus durchaus unregelmäßig geschah und ein Nachhelfen d.h. Egalisiren ebenso unmöglich war, wie eine Beobachtung des Niederganges der Gichten. Ein höchst unregelmäßiger, ungünstiger Betrieb war die sofortige Folge. Ein rationelles Abfangen der Hohofen-Gase müßte folgenden Anforderungen entsprechen: 1) Die Construction des betreffenden Apparates darf vor allen Dingen die erste und wesentlichste Manipulation, das Beschicken des Hohofens, d.h. das völlig gleichmäßige Einbringen und Egalisiren der Schmelzmaterialien, nicht behindern. Um dieses möglich zu machen und die ganze Ofenhöhe für den Schmelzproceß auszunutzen, muß der Hohofen bis zum Rande gefüllt werden können, damit es dem Arbeiter möglich und leicht sey, das eingeschüttete Material nach allen Richtungen gleichmäßig auszubreiten. 2) Es dürfen die Gase nicht innerhalb des Ofenraumes, weder an der Wandung, noch aus der Mitte herausgezogen, sondern erst dann aufgefangen werden, nachdem dieselben die ganze Schmelzsäule durchzogen haben und völlig aus dem Hohofen herausgetreten sind. Nur in diesem Falle kann die Gasbenutzung ohne alle nachtheiligen Folgen für den Hohofenproceß selbst seyn. 3) Es muß der Apparat so eingerichtet seyn, daß mit Ausnahme der wenigen Augenblicke, welche zum Einschütten und Ausbreiten des Schmelzmaterials erforderlich sind, die den Ofen verlassenden Gase vollständig aufgefangen und ausgenutzt werden können. 4) Es muß der Apparat einfach, leicht hantirbar und der Abnutzung oder Zerstörung möglichst wenig ausgesetzt seyn. Diese Grundbedingungen haben mich bei der Construction des in Figur 6 abgebildeten Apparates geleitet, zu dessen Beschreibung ich nunmehr übergehe: Unmittelbar auf das Plateau des Ofens und die Oeffnung desselben umschließend, wird ein gußeiserner conischer Ring a, a aufgelegt, an welchem sich rings herum der Schlot b, b anschließt, welcher mit einer beliebigen Anzahl von Oeffnungen, etwa 5–6 Stück, versehen ist, um in bisher üblicher Weise, sey es mit kleinen Kippwagen, Schiebekarren oder Trögen, das Schmelzmaterial einzuschütten. In einer diesen Geräthen entsprechenden Höhe, also bei kleinen Waggons etwa in einer Höhe von 2 bis 3 Fuß oberhalb des Ofens, beginnt die Gas abfangende Röhre c, c, welche entweder in nach unten erweiterter helmartiger Form oder mit senkrecht hinuntergehenden Wandungen, sich nach oben zur eigentlichen Gasleitung bildet und die Gase an den Ort der Verwendung leitet. R ist eine Thür zum Reinigen. An dem der Gicht zunächst befindlichen, unteren Ende des Gas aufnehmenden Rohres ist ein das Gasrohr umschließender Wassercanal e, e angenietet. Der Zwischenraum m, m zwischen dem Conus a, a und dem Schlot b, b sowie kleinere Lücken zwischen der Gichtplatte werden durch Einstampfen von feuerfestem Thone dicht geschlossen. G, G ist ein gußeiserner Ring resp. Deckel, welcher den Apparat abschließt, indem er sich mit dem unteren Rande in den Conus, mit dem oberen in den Wassercanal einlegt. Dieser Ring resp. Deckel g, g kann mittelst zweier Hebel o, welche auf dem Schlot ihr Auflager finden, an Ketten r, r so hoch gehoben werden, als es das Einbringen des Schmelzmaterials erfordert. Das Gewicht des Deckels wird am anderen Ende durch ein Gegengewicht p contrebalancirt, so daß das Aufheben des Deckels geringe Kraft erfordert. Während der wenigen Minuten, welche die Beschickung erfordert, wird der Deckel g, g gehoben. Das Aufgeben kann dann in jeder beliebigen Weise, durchaus unbehindert und gerade so gut gleichmäßig und sorgfältig geschehen, als wenn kein Gasfang vorhanden wäre. Nach geschehenem Einfüllen wird der Deckel wiederum niedergesenkt und es müßen dann sämmtliche Gase in die Rohrleitung strömen. X ist ein rundes halbkugelförmiges Ventil, welches geöffnet wird, falls man die Gase frei abziehen lassen will; dasselbe schließt nur durch sein eigenes Gewicht und dient gleichzeitig als Sicherheitsventil bei eintretenden Explosionen. Um ein Springen des Deckels g, g und des conischen Ringes zu vermeiden, werden dieselben mit einem verticalen Einschnitt versehen und dieser durch einen aufzunietenden schmalen Blechstreifen geschlossen. Es dürfte sich empfehlen, den conischen Ring und den Deckel an den als Auflager dienenden Flächen zur Erzielung eines besseren Verschlusses abzudrehen; erforderlich ist dieses indessen nicht, einestheils weil sich der Deckel in den conischen Ring selbstthätig möglichst fest einlegt, anderntheils, weil kleine Undichtheiten sich leicht schließen lassen, indem man einzelne Schaufeln feines Erz in die Rinne wirft, welche Conus und Deckel bilden. Figur 7 und 8 skizziren die Ausführung desselben Systems in etwas anderen Formen. Fig. 7a verdeutlicht im Durchschnitt, wie man den auf dem Gichtplateau aufliegenden Schlußconus nach oben erbreiten und dadurch eine Rinne gewinnen kann, um das Schmelzmaterial einzufüllen und mit einemmale beim Aufziehen des Deckels in den Ofen rutschen zu lassen. Fig. 8 zeigt eine Combination zwischen dem Kamin (Schlot) und der Gas abfangenden Röhre. Letztere würde darnach in der vollen Weite des Gichtdurchmessers ausgeführt und von einer Anzahl kleiner Säulchen getragen, welche gleichzeitig die regelmäßigen Zwischenräume für die Aufgebeöffnungen bilden. Der Deckel resp. Abschlußring erhält dabei, statt der gewölbten Form, senkrecht hinabgehende Wände. Bei dieser Anordnung fällt der sonst übliche Kamin völlig aus, indem er durch den Gassammler ersetzt wird. Das Heben und Senken des Abschlußringes kann senkrecht oder seitlich mittelst Hebel geschehen, die auf Ständern ihren Stützpunkt finden. Figur 8, nur als Skizze dienend, wird das Arrangement dennoch hinlänglich verdeutlichen. Es ist einleuchtend, daß mein Apparat den Anforderungen entsprechen muß, welche ich vorstehend als Bedingungen eines rationellen Gasfanges bezeichnete. Der ganze Apparat ist äußerst einfach, was Ausführung und Bedienung anbelangt, er befindet sich völlig außerhalb des Hohofens und ohne allen Zusammenhang mit demselben; eine Zerstückelung des Rauhgemäuers oder das Anbringen geschlossener Canäle, sey es in Mauerwerk oder Eisen, fällt weg; bei gehobenem Deckel resp. Abschlußring geschieht die Beschickung ebenso unbehindert, als wenn keine Gasentziehung stattfände; mit Ausnahme der Zeit der Beschickung, welche hier jedesmal 1–1 1/2 Minuten erfordert, ist die Benutzung der Gase eine vollständige; eine nachtheilige Einwirkung auf den Schmelzproceß ist durchaus unmöglich, weil die volle Ofenhöhe dem Betrieb erhalten bleibt und das Niedergehen der Gichten, sowie das Aufsteigen der Gase in keiner Weise alterirt wird; ein Ansetzen von Zinkschwämmen und dergleichen kann gar nicht oder nur an solchen Stellen eintreten, wo die Reinigung äußerst leicht, sich beinahe von selbst bewirkt; das Reinigen der überall frei liegenden Gasleitung ist sehr einfach; der Apparat ist einer Zerstörung durch die Hitze gar nicht ausgesetzt; er läßt sich bei allen Oefen von beliebiger Construction und Größe ohne Betriebsstörung montiren; er gestattet endlich, da er den Ofen völlig abschließt, die Gase auf beliebig weite Entfernungen fortzuführen. Bei einer Gichtweite von 8–9 Fuß ermitteln sich die Anlagekosten bis zu der anschließenden Gasröhre auf circa 500 Thlr. Auf hiesigem Werke ist jene Vorrichtung seit circa 8 Monaten in Thätigkeit und entspricht in jeder Beziehung den gehegten Erwartungen. Eine früher nicht gekannte Regelmäßigkeit des Betriebs, eine erhebliche Kohksersparniß im Vergleich zu den früheren Gasentziehungen (circa 150–200 Pfd. pro 1000 Pfd. Roheisen betragend) und eine sehr erfreuliche Oekonomie durch die vollständige und ungestörte Benützung der Gase sind täglich redende Zeugen für die Güte des überaus einfachen Apparates. Meine geehrten Fachgenossen sind freundlichst eingeladen, sich durch persönliche Besichtigung von dem Besagten zu überzeugen. Es werden die Feinde der Gasentziehung ihre bisherigen Bedenken beseitigt, und die Freunde derselben sich ohne Zweifel veranlaßt finden, weniger gute Einrichtungen gegen Besseres umzutauschen. Friedrich-Wilhelms-Hütte bei Siegburg, den 25. Nov. 1861.