Ueber die Art der Verbrennung im Hohofen; von Prof. J. A. Church in Columbus, Ohio. Church, über die Art der Verbrennung im Hohofen. Es ist Thatsache, daſs der Brennmaterial verbrauch, auf 1t Roheisen berechnet, in Holzkohlen-Hohöfen unter sonst gleichen Betriebsbedingungen geringer ist als in Kokes- oder Anthracit-Hohöfen. Zur Erklärung dieser Thatsache hat man verschiedene Theorien aufgestellt, welche indessen mehr oder weniger anfechtbar sind. Der Chemiker erblickt in der Eigenschaft der Holzkohle, groſsporig und locker zu sein, das Vermögen, die vor der Form durch Verbrennung der Gebläseluft entstandene Kohlensäure sofort zu Kohlenoxyd zu reduciren, noch bevor dieselbe das Hohofengestell verlassen hat. Nimmt man selbst diese Voraussetzung als richtig an, was in Anbetracht der Hindernisse, welche der Entnahme von Gasen aus einem Hohofengestell zum Zweck der Analyse bis heute entgegenstehen, immerhin sehr gewagt ist, so sind doch unzweifelhaft nachstehende Einwendungen berechtigt. Zunächst ist erwiesen, daſs durchgehends die Reduction in einer ziemlich bedeutenden Höhe, 3 bis 7m über dem Gestell, stattfindet und der Ort dieses Processes in Bezug auf den Brennmaterialverbrauch durchaus keine Rolle spielt. Ferner aber würde die im Gestell stattfindende Reduction der Kohlensäure zu Kohlenoxyd eine ganz beträchtliche Temperaturabnahme bedingen, während doch feststeht, daſs die Gestelle von Holzkohlen-Hohöfen heiſser sind als diejenigen von Kokes- oder Anthracit-Hohöfen. Der Praktiker erklärt sich den Vorgang dadurch, daſs das dichte Brennmaterial der Verbrennung länger widersteht als das lockere, woraus folgt, daſs bei Kokes- und Anthracit-Hohöfen dem eingeblasenen Winde eine grösere Oberfläche an Brennmaterial dargeboten werden muſs, um in der Zeiteinheit ebenso viel Kohlensäure zu liefern, als dies bei mit Holzkohle betriebenen Oefen der Fall ist. Diese Theorie ist ganz richtig, allein der Schluſs auf gröſseren Brennmaterialverbrauch ist falsch; denn um dem Gebläsewind eine gröſsere Oberfläche der zu verbrennenden Kohle darzubieten, genügt es, die Dimensionen des Hohofengestelles zu vergröſsern, ohne daſs es nöthig wäre, den Erzsatz auf eine bestimmte Menge Brennmaterial zu vermindern. Zur richtigen Erkennung der Einflüsse, welche in dem vorliegenden Falle zur Wirkung kommen, ist es nothwendig, den Gegenstand von einer anderen Seite zu beleuchten. Vor allen Dingen steht fest und muſs hervorgehoben werden, daſs für eine gegebene Menge Brennmaterial das Gestell eines Holzkohlen-Hohofens wärmer ist als dasjenige eines Kokes- oder Anthracit-Hohofens, und daſs ferner in einem Anthracit-Hohofen eine verhältniſsmäſsig gröſsere Menge Brennmaterial das Gestell erreicht als in einem Kokes- oder Holzkohlen-Hohofen. Die Erklärung für diese Thatsachen liegt ausschlieſslich in dem verschiedenen Grade von Brennbarkeit der genannten Materialien. Im Allgemeinen kann man den Grundsatz aufstellen, daſs unter gegebenen Verhältnissen dasjenige Brennmaterial am besten seinen Zweck erfüllt, welches in der Zeiteinheit die gröſste Menge Sauerstoff aufnimmt, oder mit anderen Worten, der Werth eines Brennmaterials steht im umgekehrten Verhältniſs zu dem Sauerstoffgehalt des Gases, bei welchem es noch zu verbrennen im Stande ist. Dies vorausgeschickt, wollen wir die Erscheinungen, welche beim Eintritt atmosphärischer Luft in glühendes Brennmaterial statthaben, etwas näher betrachten. Unsere Luft ist bekanntlich ein Gemisch von 23 Proc. Sauerstoff mit 77 Proc. Stickstoff, und ihr Sauerstoffgehalt genügt, um bei einer groſsen Anzahl brennender Körper die Verbrennung zu unterhalten; dagegen kann nicht bestritten werden, daſs je nach der Natur des Brennmaterials die Verbrennung eine mehr oder weniger heftige ist. So wissen wir, daſs Holzkohlen sehr leicht durch einige brennende Hobelspäne entzündet werden können, während Anthracit zu demselben Zwecke schon eines recht lebhaften Kohlenfeuers bedarf. Umgekehrt ist bekannt, daſs die atmosphärische Luft, wenn ihr nur wenige Procent Kohlensäure beigemengt sind, die Flamme einer Kerze nicht mehr zu unterhalten vermag. Hieraus folgt, daſs die in den Hohofen eingeblasene Luft den gröſseren Theil ihres Sauerstoffes unmittelbar vor der Form abgibt und die mittlere Partie des Gestelles in einem Zustande erreicht, wo zur weiteren Sauerstoffaufnahme schon ein recht lockeres Brennmaterial gehört, wie wir solches in der Holzkohle besitzen. Demnach erklärt sich leicht die höhere Temperatur der Gestelle von Holzkohlen-Hohöfen. Je gröſser die Menge Kohlenstoff ist, welche innerhalb eines gegebenen Raumes in der Zeiteinheit verbrennt, oder mit anderen Worten, je kleiner der Weg ist, welchen der Wind im Hohofen behufs Abgabe seines Sauerstoffgehaltes zu durchlaufen hat, um so höher ist die erzeugte Temperatur. Da Holzkohle in Folge ihrer porösen Structur in dieser Beziehung sowohl Kokes als Anthracit übertrifft, so ist ihr Vorrang vor den beiden letztgenannten Brennmaterialien unleugbar; denn ihre Verbrennung findet fast ausschlieſslich unterhalb der Schmelzzone statt, was, wie wir gleich sehen werden, vom wesentlichsten Einfluſs auf den Brennmaterial verbrauch im Hohofen ist. In Anthracit-Hohöfen ist der Vorgang wesentlich anders. Unmittelbar nach dem Eintritt der Gebläseluft, findet hier wohl auch eine intensive Verbrennung statt; allein nachdem der Sauerstoffgehalt der ersteren auf ein gewisses Maſs herabgemindert ist, geht eine weitere Abgabe nur sehr allmälig und groſsentheils erst in höheren Ofenregionen vor sich. Der Vortheil dadurch erzeugter höherer Temperatur wird durch die Eigenschaft der darüber liegenden Kohlenschichten, auf die hoch erhitzten kohlensauren Gase reducirend zu wirken, mehr als ausgeglichen. Beim Eintritt der Gebläseluft in das Hohofengestell hat dieselbe in Folge der Lage der Düsen und Formen eine horizontale Richtung, wird- aber durch die verticale Achse des Ofens sehr bald aufwärts gezogen, so daſs die Resultante eine Curve in verticaler Ebene bildet, wodurch der Windstrom mehr oder weniger von dem Eindringen in das Gestellmittel abgelenkt wird. Dies, trägt dazu bei, daſs bei sehr dichtem Brennmaterial, wie Anthracit, um so eher im Gestellmittel eine wenig oder gar nicht brennende Säule sich befinden kann, welche abkühlend auf die Schmelzmasse wirkt. Die Mittel, um bei verhältniſsmäſsig dichtem Brennmaterial möglichst vortheilhaft zu hütten, beschränken sich darauf, daſs man die Höhe und Weite des Ofenschachtes vergröſsert, die Temperatur der Gebläseluft erhöht und die Gestelle recht weit macht. Die beiden ersten Mittel bewirken durch erhöhte Temperatur der zur Verbrennung gelangenden Elemente eine intensivere chemische Vereinigung, während das letzte der Verbrennungsluft einen längeren Aufenthalt im Gestell gestattet und eine gröſsere Oberfläche an Brennmaterial darbietet. Das Verhalten der Beschickungsmaterialien im Hohofen harmonirt übrigens genau mit den vorhergehenden Schlüssen. Sowohl Eisenerze als Zuschlag schmelzen im Inneren des Hohofens, während das Brennmaterial seine feste Form bis zu dem Punkte bewahrt, wo es zur Verbrennung gelangt. Das in den Erzen enthaltene Eisen wird in irgend einer Zone des Ofens zu Eisenschwamm verwandelt und gelangt in diesem Zustand wahrscheinlich bis dorthin, wo es dem frischgebildeten, hoch erhitzten Kohlenoxydgas begegnet, um dort zu schmelzen. Wenn die Gangart des Erzes ein leichtflüssiges Silicat ist, so schmilzt dieselbe schon in den oberen Regionen des Ofenschachtes und überläſst in der eigentlichen Schmelzzone den heiſsen Gasen nur das Flüssigmachen des Eisenschwammes. Sind dagegen die Gangmittel streng flüssiger Natur, so gehen dieselben unverändert mit dem Eisenschwamm bis zur Schmelzzone nieder und nehmen dort die heiſsen Gase neben der Schmelzung des Eisens auch zu ihrer eigenen in Anspruch, was natürlich an dieser Stelle, im Vergleich mit dem erstgenannten Falle, eine Herabminderung der Temperatur zur Folge hat. Derjenige Ofenraum nun, welcher zwischen der Schmelzzone und dem sogen. Eisenkasten liegt, d.h. demjenigen Theil des Gestelles, wo sich das geschmolzene Eisen und die Schlacke ansammeln, ist ausschlieſslich mit Brennmaterial angefüllt. Die Menge bezieh. die Höhe der hier lagernden Kohlenschicht, welche unter dem Einfluſs der eindringenden Gebläseluft daselbst verbrennt, bedingt die Temperatur des Gestelles und ist abhängig von der Menge Sauerstoff, welche in der Secunde im Gestell verbrannt wird, dem Verhältniſs von Erz zum Kohlenstoff des Brennmaterials und der relativen Schmelzbarkeit der Gangart in den Erzen. Ein schwer schmelziges Erz wird demnach die Höhe dieser Brennmaterialschicht vermindern, und die jaus dem Gestell aufsteigenden heiſsen Gase werden, wenn sie nicht an Menge zunehmen, nicht mehr im Stande sein, ihr Schmelz vermögen über einen ebenso groſsen Raum auszudehnen, als wenn die Gangart der Erze schon in höher gelegenen Ofenregionen geschmolzen worden ist. Schwerschmelzige Erze haben daher den doppelten Nachtheil, daſs sie zunächst, wegen der erforderlichen höheren Temperatur, mehr Brennmaterial erheischen und auſserdem die Kohlenschicht im Gestell vermindern, wodurch der Gebläseluft eine kleinere Oberfläche zur Verbrennung dargeboten wird. Um daher die Schmelzzone in demselben Umfange wieder herzustellen, welchen sie bei leichtflüssigen Erzen hat, ist eine gröſsere Menge Brennmaterial im Verhältniſs zu dem aufgegebenen Eisenstein erforderlich. Genau dasselbe Resultat wird erzielt durch die Verhüttung von dichtem Brennmaterial; letzteres nimmt für eine gegebene Höhe der im Gestell vorhandenen Kohlensäule weniger Sauerstoff auf, erzeugt also weniger Hitze, und der Umfang der Schmelzzone wird dadurch vermindert. Nach der vorstehenden Auseinandersetzung gelangt man zu dem für den Hüttenmann gewiſs unerhörten Schluſs, daſs für den Hohofenbetrieb das leichteste Brennmaterial das beste ist. Die Verhüttung der Holzkohle im Gegensatz zum Anthracit liefert dafür den schlagendsten Beweis, und trotzdem gibt man sich alle Mühe, um möglichst dichte Kokes herzustellen, unter dem Vorwande, daſs leichte schwammige Kokes zu einer vortheilhaften und billigen Roheisenproduction nicht geeignet seien. In der Regel beschränkt sich die Begründung dieser angeblichen Thatsache auf die Behauptung, daſs leichte Kokes die Erzcharge nicht tragen können und im Hohofen zerdrückt werden. Dies alles ist ein Märchen aus alter Zeit, und es liegen zu schlagende Beweise vor, welche von dem Gegentheil überzeugen. Die häufig in den oberen Partien von Hohofenschächten angesammelten pulverförmigen Kohlenmassen haben vielleicht zu dem falschen Schlüsse beigetragen, während doch heute erwiesen ist, daſs dieselben nur ein auf chemischem Wege erzeugtes Product des Hohofens selbst sind. Unter unseren Betriebsführern von Holzkohlen-Hohöfen finden wir sogar solche, welche halb verkohltes Holz mit 25 bis 30 Proc. Gasen der gargebrannten Kohle vorziehen, weil sie vortheilhafter damit hütten, und wenn man in Erwägung zieht, daſs oft in einem Hohofengestell nach Monate langem Betriebe unverbrannte Stücke von Holzkohlen vorhanden sind, so spricht dies gewiſs nicht für deren zu groſse Zerreiblichkeit. Den obigen Schluſsfolgerungen steht allerdings die Thatsache im Wege, daſs unsere Hohöfner wirklich mit dem dichtesten Kokes am vortheilhaftesten hütten; die Beweiskraft desselben wird indessen wesentlich abgeschwächt, wenn wir an den Umstand erinnern, daſs die sogen, magere Kohle, welche lockere Kokes liefert, in der Regel sehr schieferig ist und deshalb den Aschengehalt der Kokes bedeutend in die Höhe treibt. Unsere bis heute betriebenen Kohlenwäschen sind noch zu mangelhaft, um diesen Aschengehalt auf das nöthige Maſs herabzudrücken, und wie bedeutend der Unterschied zwischen einer Koke mit beispielsweise 10 Proc. und einer solchen mit 20 Proc. Asche für den Hohofenbetrieb ist, braucht nicht erst erläutert zu werden. Abgesehen von den dadurch herbeigeführten Uebelständen gröſseren Brennmaterialverbrauches geringerer Production und schlechterer Qualität des Productes, ist namentlich die Gefahr für die Existenz des Hohofens hervorzuheben, welche dadurch entsteht, daſs die stets sehr saure Kokesasche zu ihrer Neutralisation einen sehr hohen Kalkzuschlag erfordert, welcher erst nach der Verbrennung der Kokes also so zu sagen auf der Gestellsohle, zur Wirksamkeit kommt und deshalb während seines Niederganges durch den Hohofen alle Uebelstände einer Kalkübersetzung und damit die stete Gefahr einer Kalkverstopfung in sich schlieſst. Wenn es dagegen gelingt, leichte Kokes mit dem nöthigen Grade von Reinheit darzustellen, so wird ohne Zweifel das finanzielle Resultat des Hohofenbetriebes durch deren Verhüttung gewinnen; dies um so mehr, da einestheils das Vorkommen derjenigen Kohlenpartien, welche zur Herstellung leichter Kokes geeignet sind, bedeutend vorherrscht, und auſserdem, weil diese Kohle im Kokesofen durchweg ein höheres Ausbringen liefert. (Nach dem Iron, 1878 Bd. 12 S. 427.) –r.