Die bei der Glasfabrikation in Betracht kommenden Schmelzofensysteme. Von Ingenieur Hans Schnurpfeil, Dresden. Die bei der Glasfabrikation in Betracht kommenden Schmelzofensysteme. Inwieweit auch die Regenerativ-, weniger die Rekuperativ-Gasfeuerungen die Grundlage eines jeden Glasschmelzofens bilden und somit als Hauptofensysteme für die Pyro-Industrie in Frage kommen, finden wir hier und da, wo reiche Kohlenlager die Glasfabrikation begünstigen, noch die auf direktem Wege betriebenen Glasschmelzöfen. Diese Kohlenöfen behaupten allerdings hartnäckig ihr Feld, um se mehr als der Fabrikant, grössere Geldopfer für Neuerungen scheuend, teils aus falscher Sparsamkeit, teils in empirischer Weise bei dem Althergebrachten stehen bleibt. Doch er muss sich den vorteilhaften Neuerungen anschliessen, wenn er nicht von der drohenden Konkurrenz vernichtet werden will. Die direkten Ofenbetriebe besitzen in der Tat gar keinen Vorteil, ausgenommen den, dass ihr Kostenaufwand kaum die Hälfte des für Gasöfen beträgt. Aber die niedrige Bausumme der direkten Oefen steht in keinem Verhältnis mit ihrer teueren Glasfabrikation und ihrem bedeutend höheren Brennstoffverbrauch. Für die Herstellung der Flaschen- oder gewöhnlichen Grüngläser wird der direkte Ofen sich den Gasöfen gegenüber, wenn auch mühsam, halten können, zumal wenn er in unmittelbaren Kohlendistrikten liegt; jedoch zur Fabrikation besserer Artikel kann er kaum herangezogen werden, da der fortwährende Kohlenrauch, Kohlenstaub und die beständig während des Röstens und Einheizens aufgeschürten Aschenpartien das Glas verunreinigen, sei es, dass man seine Zuflucht gerade zu den Deckhäfen nimmt. Aber zum Vorteil gesellt sich auch das Uebel. Das Glas schmilzt bei den direkten Oefen sowieso schon länger als bei den Gasöfen; unter Verwendung von „geschlossenen“ Häfen würde auf den direkten Ofenbetrieben die Schmelzdauer über die Norm hinausgeführt werden, was eine noch höhere Brennstoffmenge auf sich hat. Gleichzeitig muss das Glasrohgut weicher, d.h. alkalienreicher, leichtschmelzender eingestellt werden. Bekanntlich bilden die Alkalien allein den kostbarsten Bestandteil des Glases, das durch sie nur allein verteuert wird, und ein mit Flussmitteln übersättigtes Produkt ist gegen die Atmosphärilien zu empfindlich und zu milde und wird bald blind, während kieselsäurereiche Gemenge ein feuriges, helles und resistenzfähiges Glaserzeugnis ergeben. Kurz zusammengefasst sind die Nachteile, die aus dem Betrieb der direkten Oefen erwachsen, folgende: 1. Die direkte Feuerung benötigt zur Fertigschmelzung eines Kilogramm Glases etwa 8 kg Holz oder 5 kg Braunkohle oder 3 kg Steinkohle, während bei der Gasfeuerung der Brennmaterialaufwand pro 1 kg Glases sich auf ungefähr 5 kg Holz oder 3 kg Braunkohle oder 2 kg Steinkohle beziffert. 2. Die direkte Feuerung beansprucht verhältnismässig weiche Glaskompositionen, also alkalireiche und teuere Glasgemengestoffe, während die Gasfeuerung allgemein kieselsäurereichere, schönere und auch billigere Gläser schmelzen kann. 3. Die Schmelzdauer des Glases bei den direkten Ofenbetrieben ist wesentlich länger als die bei den Gasöfen, wodurch die Leistungsfähigkeit der direkten Oefen beeinträchtigt wird. 4. Die Betriebsdauer der direkten Oefen und ihrer Häfen ist derjenigen der Gasöfen mit ihren Schmelzgefässen gegenüber eine nur begrenzte. 5. Der ganze Betrieb gestaltet sich bei der direkten Feuerung schwieriger und bedingt ein zuverlässigeres Hüttenpersonal, was bei den Gasöfen weniger der Fall ist. Während die Gasfeuerungen immer mehr infolge ihrer eminenten Vorteile die direkten Ofenbetriebe verdrängen, scheint der Boetius-Ofen, ein Uebergang der direkten zur Gasfeuerung, berufen zu sein, seine Rolle weiter zu spielen. Seine durchaus nicht beschränkte Verbreitung ist in erster Linie dessen niedrigen Baukosten zuzuschreiben. Zur Flaschen- und ordinären Grünglasfabrikation eignet sich der Boetius-Ofen wohl und ist man auch in der Lage, auf demselben Schmelze und Ausarbeitung des Flaschenglases innerhalb 24 Stunden auszuführen. Er erfordert auch nicht viel mehr Brennstoff als ein Gasofen; die Lebensdauer eines solchen Ofens ist mit 10, höchstens 12 Monaten anzuschlagen. Die Konstruktion eines 6häfigen Boetius-Ofens zeigt Fig. 1 im Horizontalschnitt der Hafenhöhe. Die Peripherie des Ofens ist rechteckartig gelegt; aus dem Herd steigen die beiden Feuerbütten b und b1 auf, die Schächte zu den tieferliegenden Rostfeuerungen bilden. Unter ihnen sind mannshohe Kanäle, die den Schürern ein Rasten ermöglichen, aufgeführt oder der ganze Ofen ruht auf Gewölbekonstruktion, welche ein vollständig freies Bewegen im Souterrain gestattet. Textabbildung Bd. 321, S. 262 Fig. 1. Der Feuerung des Boetius-Ofens ist das Prinzip der Gasfeuerung zugrunde gelegt. Das Brennmaterial wird in entsprechender Höhe auf der Rostfläche aufgeschüttet, so dass sich der Brennvorgang in drei Stadien, die durch eine bestimmte Brennstoffschütthöhe bedingt werden, abspielt. Die unterste Brennstofflage nächst den Rosten ist stets im Verbrennen begriffen und findet ilren Abgang durch die Rostspalten als Aschebestandteile, Kokspartikelchen usw., die mittlere Kohlenlage nimmt den Entgasungsraum ein und die höchste Brennstoffschicht endlich ist die Vorwärmezone. Der durch die Rostspaltenfläche strömende Sauerstoff O der atmosphärischen Luft verbrennt den Kohlenstoff C in den untersten Schichten zu Kohlensäure CO2. Letztere dringt durch die höheren, glühenden Kohlenschichten, gibt ihnen Sauerstoff ab und reduziert sich zu Kohlenoxyd CO als brennbarem Gasbestandteil. Nebenbei bilden sich noch brennbare Produkte, wie Kohlenwasserstoffe aus den entgasenden Brennst off lagen. Infolge der nur ungenügend hohen Brennstoffschicht ist die Vergasung eine unvollkommene, indem die Schichten teilweise sich mit heller Flamme durchbrennen, die durch schwälende Gase getrübt wird. Um dieselben in ihrem Brenneffekt nutzbar zu machen, müssen sie eine erneute Luftzufuhr erhalten. Daher durchlaufen den „Sattel“, d. i. den Schamotterücken, welcher die beiden Büttenfeuerungen trennt, Luftkanälchen von 120 mm Quadrat-Querschnitt, desgleichen ziehen sich an den beiden Längsseiten der Rostfeuerung ebenfalls solche Kanälchen hin. Sie münden unterhalb der Feuerbütte aus. Die Luft tritt im Souterrain durch ausgesparte Gewölbeöffnungen, die mittels Schieber reguliert werden können, ein, durchströmt den Kanälchengang, indem sie die von der Feuerung aufgespeicherte Wärme absorbiert und als einigermassen vorgewärmtes Produkt mit dem Gase zusammentrifft, um in Verbindung mit ihm eine effektvollere, intensivere Flamme zu ergeben. Zu trachten ist, dass die Luft eine genügende Vorwärmung erhält, da im anderen Falle die Sekundärluft weniger nutzbringend wirkt und die den Feuerungen entzogene Eigenwärme nicht wiedergeben kann. Durch mehrfaches Zickzacklegen der Kanälchen kann die streichende Luft zweckentsprechend vorerhitzt werden. Mit Vorliebe kleidet man das Boetius-Ofengesäss mit mehreren Lagen zu je 25 cm natürlichen Sandsteins aus, indem durch dieses feuerfeste Material, welches infolge seines ausschliesslich hohen Kieselsäuregehaltes die Neigung besitzt, im Feuer zu dehnen, einer Schwindung und somit Fugenbildung des Mauerwerkes erfolgreich vorgebeugt wird. Da bei der Glasschmelze unvermeidlich das sogenannnte „Herdglas“ durch Wallungen des Glasflusses, infolge Verschüttens der Rohmaterialien während des Einlegens, aus dem Hafenbruch usw. entsteht und dasselbe auf die Ofenbank korrodierend influiert, indem noch nicht geschmolzene Alkalien den Sandsteinplatten die Kieselsäure entnehmen, muss für ein Abfliessen des Herdglases Sorge getragen werden, weshalb die Ofenbank nach den beiden Längsseiten sanft geneigt ist und so ein Sammeln des Herdglases gestattet. Durch zwischen je zwei Häfen in der Ofenumfassungsmauer angebrachte Oeffnungen, die mit Schamottestopfen verschlossen werden, findet der Herdglasabfluss in die bekannten Fanggruben statt. Diese sind auf der Sohle mit einer Schamottevollschicht ausgepflastert und mit reinem Sand bestreut. Letzterer hat den Zweck, nicht nur das Glas stets sauber zu lagern, sondern auch ein Anbacken des erstarrten Glases an das Schamottepflaster zu verhüten. Die Leistungsfähigkeit des Boetius-Ofens bei der Flaschenfabrikation entspricht ungefähr der eines Gasofens und kann man auch bequem innerhalb 25–26 Stunden eine Schmelze und Arbeit ausführen. Ein Boetius-Ofen zu sechs Häfen mit einer Fassung von je 750 kg Glas benötigt zur Fertigschmelzung der Gesamtglasmasse von etwa 4500 kg ungefähr 5000 kg Steinkohle, welche Menge einem durchschnittlichen Monatskohlenkonsum von 14 bis 15 Waggons entspricht. Die Baukosten eines Boetius-Ofens mit fünf Häfen in den Dimensionen von m 1,20 beziffern sich, wie folgt: 1. Erdaushub, etwa 150 cbm, à M. 0,50 M.     75,– 2. Schamottesteine für die Feuerungen,etwa 20000 kg, v. H. kg M. 5,10 „ 1020,– 3. Schamottesteine für die Kuppe, etwa7000 kg, v. H. kg M. 5,10 „   357,– 4. Façonsteine für die Ringmauer usw.etwa 8500 kg, v. H. M. 7,25 „   616,25 5. Schamottesteine für diverse Zwecke,Hintermauerungen usw., etwa 6000 kgv. H. kg M. 2,40 „   144,– 6. Sandsteine für die Ofenbank, etwa20000 kg, v. H. kg M. 3,50 „   700,– 7. Mauerziegel (rot), 30000 Stück, ‰Stück M. 25,– „   750,– 8. Schamottemörtel, etwa 9000 kg, ‰kg M. 7,50 M.     67,50 9. Kalkmörtel, etwa 15000 kg, ‰ kgM. 4,50 „     67,50 10. Eisenkonstruktion, etwa 6000 kg,v. H. kg M. 20,– „ 1200,– 11. Arbeitslöhne für sechsMaurer, 30 Tage à M. 5 M. 900,– Arbeitslöhne für zehnHandlanger, 30 Tageà M. 2,–                         „   600,– „ 1500,– –––––––––––– M. 6497,25 rund: M. 6500,– Nachdem wir den Boetius-Ofen in seinem Charakter kennen gelernt haben, wenden wir uns den Gasfeuerungen, den sogenannten Siemens-Regenerativ- und Nehse-Rekuperativ-Systemen zu, die in der Glasindustrie allgemein und ausschliesslich vertreten und weit verbreitet sind. Neben diesen Systemen existieren noch eine ganze Anzahl anderer Systeme, doch sind sie mehr oder weniger verwandt. Der Frage, welchem Systeme, dem Siemens-Regenerativ- oder dem Nehse-Rekuperativ-System der Vorzug zu geben oder zu rekommandieren wäre, ist mit Reserve zu begegnen, da alle beide Ofenarten ihren Zweck erfüllen können. Textabbildung Bd. 321, S. 263 Fig. 2. In Fig. 2 ist im Wagerechtschnitt die Disposition eines Siemens-Schlitzofens mit acht Häfen veranschaulicht. Im Unterofen gegenüber liegen die beiden Kammerpaare sowohl für Luft als auch Gas. Je eine solche Luft- und Gaskammer stehen mit je einer Bütte b oder b1 in Verbindung. Die Luft und das Gas, die Ventile passierend, durchströmen das eine mit den betreffenden Kammernkommunizierende Kanalpaav, treten in die Kammern, „Regeneratoren“, auch Wärmespeicher benannt, über, wärmen sich vor und steigen oberhalb aus den Kammern aus, um zur Verbrennung und Temperaturentfaltung in dem Büttenraum, der über der zum Abfangen des Herdglases dienenden „Glastasche“ liegt, zusammenzutreffen. Zur Flamme geworden und den Ofenraum mit ihrer Glut ausfüllend, wird das Flammenprodukt (siehe Pfeilstrich) durch die andere Feuerbütte vom Kaminzug abgesogen, verteilt sich in dem anderen Kammerpaar, gibt dessen Gitterwerk seine Eigenwärme ab, wodurch das Kammersystem hochtemperiert wird. Nachdem der Abzug gewöhnlich eine halbe Stunde durch die eine Feuerbütte stattgefunden hat, werden die Luft- und Gaswechsel so gestellt – dies haben auf den Hütten die „Schürer“ zu besorgen –, dass jetzt Luft und Gas den Weg einschlagen, den vorhin die Flammenabzugsprodukte passiert haben und tritt nun die Flamme aus der anderen Bütte b1 heraus, indem sie (siehe punktierten Pfeil) dorthin abzieht, wo vorhin die Flamme ausströmte. Durch dieses stete wechselnde Flammenspiel erhält man im Verein mit gut ausgesetzten Kammern eine höchst vollkommene Ausnutzung der abziehenden Feuergase, die später zur Vorerhitzung der Verbrennungsluft und des Gases zugute kommt. Je höher die Verbrennungsstoffe vorgewärmt sind, desto intensiver entwickelt sich das Flammengemisch. Fig. 2 stellt einen Flaschenglasofen dar, welcher acht Häfen in den Dimensionen von 90 cm Weite und 75 cm Höhe mit je einer Kapazität von 450 kg Glas birgt. Die tägliche Gesamtproduktion beträgt etwa 3600 kg Glas oder 4800 Stück fertige Flaschen im Totalwerte von M. 288. Im Jahr kann man im günstigen Falle 300 Arbeiten rechnen unter Abzug der Feiertage und Betriebsstörungen während des Hafenaus- und -Einwechselns, das gewöhnlich, um keine bedeutende Zeit zu verlieren, über den Sonntag ausgeführt wird. Der Brennstoffaufwand dieses Ofens beziffert sich auf etwa 15 Waggons böhmischer Braun- bei 4500, auf etwa 12 Waggons oberschlesischer Steinkohle bei 6500 Kalorien. Der Oberofen soll praktischer Weise, wie folgt, dimensioniert sein: 4 × 90 = 360 cm bei je 3 cm Spielraum des Hafens mit zusammen 15 cm, so dass die Ofenlänge 3,75 m beträgt. Die Breite des Ofens setzt sich aus zwei Hafenweiten mit je 90 cm, aus der Feuerbüttenbreite mit 25 cm und den beiden Abständen des Hafens zur Bütte mit je 15 cm, also in Summa aus dem Gesamtmass von 2,35 m zusammen. Die Höhe eines Glasofens wird gewöhnlich nach der doppelten Hafenhöhe bemessen, in diesem Falle also besteht sie aus den Massen von 2 × 75 cm = 1,50 m. Der Kappenzirkel, d.h. die Pfeilhöhe, der Stich des Ofengewölbes richtet sich nach 1/7 der Ofenbreite und erhalten wir demnach aus \frac{235}{7}=33\,^4/_7 einen Gewölbebogen mit rund 34 cm. Viele Hütteningenieure nehmen als Kappenstichmass gern ⅙ der Ofenbreite, wodurch das Gewölbe runder ausfällt. Ein solches Gewölbe trägt sich besser, jedoch benötigt dessen Ofenraum etwas mehr Feuerung als ein Ofen mit flacherer Kuppe. Letztere wiederum besitzt den Nachteil, dass sich die Flamme direkt auf das Glasrohgut legt, wodurch der Glasschmelzfluss nicht so rein ausfällt; gleichzeitig ist die Ofenflamme bei niedrigen Gewölben gern zum „Schwänzen“ geneigt, indem sie aus den Schafflöchern tritt und so die Glasmacher bei der Arbeit belästigt. Verfasser setzt den Kappenstich mit 1/7 der Ofenbreite bei den sogenannten Büttenöfen ein, während für Hochflammöfen mit freier Flammenentfaltung nach praktischen Erfahrungen eine höhere Kuppe mit dem ungefähren Mass ⅙ der Ofenbreite vorteilhafter ist. In der Mitte des Ofens liegen die Bütten b und bi, auch „Füchse“ benannt; dieselben sind sogenannte „Schlitzbütten“. Durch die Schlitze kann man die Feuerbütten recht lang ausdehnen, um eine möglichst weite Flammenausbreitung zu erhalten. Die Trennung der Schlitze erfolgt durch 15 cm starke, hochfeuerfeste Schamotteplatten pp, die vorläufig bei dem Austreten aus den Kammern die beiden Flammenkörper Luft ll und Gas gg scheiden. 20 cm vor der Ofenbank hören die Schlitzplatten auf und ist auf diese Weise der hoch erhitzten Luft und Gas zur intensiven Flammenentfaltung Gelegenheit gegeben, zusammenzutreffen. Die Schlitzbütten sind 1,05 m lang und derart angeordnet, dass ihre Enden in einer Flucht mit den Eckhafenenden (siehe punktierte Linien) stehen. Führt der Flaschenglasofen „Sätzel“, Bockhäfen, so kann man allerdings nicht soweit die Bütten nach dem Ofenende vorschieben und wird dann die Bütte derart gelegt, dass sie mit den Eckhäfen abschneidend ⅔ in die Hafenweite fällt. Um mehr Platz für die Bockhäfen zu gewinnen, arrangiert man die Bütten derart, dass sie mit ½ der Hafenbreite abschliessen, wodurch selbstverständlich die Eckhäfen kälter gehen. Im übrigen ist es vorteilhafter, mehr die Eckhäfen, als die Bockhäfen zu berücksichtigen, da die Produktion der letzteren und die aus ihnen geschöpfte Qualität nur eine beschränkte ist. Indem die Sätzel um 15 cm unter den Stirnbogen des Hafentores „Vorrichters“ plaziert werden, kann man die Bockhafenweite wesentlich begünstigen. Die Kammern dieses Ofens sind lang, aber schmal; ihre Länge beträgt 2 m, acht Ziegellängen, ihre Breite 75 cm, drei Ziegellängen des „Aussetzens“ wegen angepasst. Die Höhe entspricht aus demselben Grunde 14 Normalschamotteziegelbreiten mit 1,68 m bis zum Widerlager, indem man, um den Querschnitt der Flammenausströmung nicht zu verengen, das Gitterwerk um eine Ziegellänge zurücksetzt. Die Flammenausströmlöcher müssen sich nach der Tasche zu um 15 cm neigen, damit das herabfliessende Glas nicht in die Kammern laufen kann. Die „Glastasche“, die zwischen den Kammern und direkt unter der Bütte liegt, soll geräumig sein. Es ist schon vorgekommen, dass bei einer ausserordentlichen Hafenbruchkatastrophe, die sich durch die Stichflammengefahr bildete und der von den 14 Häfen fast alle zum Opfer fielen, ein Uebertreten der Glasmasse in die Kammernflammenlöcher und ein Verstopfen der Kammern stattfand, welcher Uebelstand ein „Löschen“ des Ofens zur Folge hatte. Es ist dies ein seltener Fall, der sich nur auf die Büttenöfen mit ihren verbundenen Glastaschen und Regeneratoren beschränken kann. Bei Hochflammöfen mit ihren getrennten Herdglasfangräumen kann ein solches Malheur nicht so schwere Folgen nach sich ziehen. Es ist daher geraten, jeden Sonnabend oder jede halbe Woche das Herdglas aus den „Taschen“ zu entfernen und den Taschenverschlusstopfen lose vor das Taschentor zu setzen, so dass im möglichen Falle ein zu starker Herdglasfluss den Stopfen beiseite drängen und sich den Weg ins Souterrain bahnen kann. Dessenungeachtet aber sollen die Glastaschen derart geräumig gehalten sein, dass sie ⅔ des Gesamthafeninhaltes auf jeden Fall, sicherer jedoch den ganzen Hafeninhalt fassen können. Beträgt also der Gesamthafeninhalt 3600 kg, so verteilt sich diese Masse zu je 1800 kg auf die beiden Glastaschen. Eine Glastasche von ¾ cbm Raum ist imstande, diese Glasquanten glatt aufzunehmen und würde den Massen von 1,5 m Länge, 0,5 m Breite und 1 m Höhe entsprechen. (Fortsetzung folgt.)