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Brennstoffverbrauch der Lokomotiven

[73] Brennstoffverbrauch der Lokomotiven. Im Eisenbahnbetrieb werden die größten Mengen Brennstoff zur Lokomotivfeuerung verbraucht und bilden die hierfür von den Verwaltungen jährlich aufzuwendenden Beträge einen bedeutenden Teil der Betriebsausgaben (etwa 30–40% der Kosten des Zugförderungsdienstes oder 10–15% der Gesamtbetriebskosten).[73]

Nach einem Bericht des Board of Trade belief sich die in Großbritannien und Irland im Jahre 1910 im Lokomotivbetrieb verbrauchte Kohlenmenge auf 12,472.000 t. Aus nachstehender Tabelle sind die verbrannten Brennstoff-Mengen und die vollführten Leistungen der Bahnen Großbritanniens und Irlands zu ersehen:

Der B. in anderen Ländern ist aus nachstehender Tabelle zu entnehmen.

Die Kosten einer t Kohle betrugen im Durchschnitt (ab Grube) in Mark:

Bei Lokomotivkesseln wird mit Rücksicht auf den kleinen Verbrennungsraum eine viel größere Dampferzeugung in der Zeiteinheit gefordert, und werden für 1 m² Heizfläche bei Güterzuglokomotiven stündlich 30–40 kg, bei Personenzuglokomotiven 40–50 kg, bei Schnellzuglokomotiven sogar 60 kg Dampf und mehr erreicht; dem bei Lokomotivkesseln vorkommenden Verhältnis der Heizfläche zur Rostfläche H/R = 45–75 entsprechend, gelangen auf 1 m² Rostfläche je nach der Stärke und Gleichmäßigkeit der Blasrohrwirkung stündlich 350–500 kg Kohle zur Verbrennung. Bei geschickter Feuerungsbedienung kann die Beanspruchung des Rostes bis auf 600 kg in der Stunde gesteigert werden. Die größte wirtschaftliche Rostbeanspruchung hängt aber nicht nur von der Bauart des Kessels, sondern auch von der Schwere und Korngröße des verwendeten Brennstoffes ab, und findet ferner auch durch die körperliche Leistungsfähigkeit der Heizer ihre Begrenzung. Als höchste Leistungsfähigkeit eines Heizers kann die Verfeuerung von stündlich 2∙0 – 2∙5 t Kohle angenommen werden, soferne diese starke Beanspruchung nicht länger als 1–2 Stunden dauert. Bei erhöhter Inanspruchnahme ist die Verwendung von 2 Heizern erforderlich. Je größer die Rostbeanspruchung ist, desto mehr nimmt der Gesamtwirkungsgrad des Kessels ab, da ein großer Teil der eingeführten Brennstoffmengen unverbrannt in die Rauchkammer und den Rauchfang mitgerissen wird und auch die Temperatur der dem Rauchfang entweichenden Abgase eine höhere ist.

Die Lebhaftigkeit der Verbrennung am Rost und somit auch der B. steht mit der Luftverdünnung in der Rauchkammer (Blasrohrwirkung) in enger Beziehung. Im Lokomotivkesselbetrieb ist die Luftverdünnung abhängig von der jeweilig eingehaltenen Fahrgeschwindigkeit, dem Füllungsgrade, der Regulatoröffnung, der Hilfsgebläsewirkung, der Höhe und Beschaffenheit der Brennmaterialschicht auf dem Rost sowie anderen Verhältnissen. Bei größeren Geschwindigkeiten, Füllungen und Regulatoröffnungen werden höhere Luftverdünnungen in der Rauchkammer erzielt, die Lebhaftigkeit der Verbrennung nimmt zu, und es regelt sich die Heizflächenbeanspruchung bis zu einem gewissen Anstrengungsgrade des Kessels von selbst.

Im Bedarfsfalle kann durch Verengung des Blasrohrquerschnittes oder durch Betätigung des Hilfsgebläses eine weitere Erhöhung der Luftverdünnung erzeugt werden.

Vielfach wird im Zugförderungsdienst der B. auf das Zugkilometer bezogen, obwohl hierbei die beförderte Zuglast, die Fahrgeschwindigkeit und die Streckenverhältnisse unberücksichtigt bleiben; aus den erhaltenen Verbrauchsziffern kann daher nur dann, wenn Erfahrungswerte in größerem Umfange vorliegen, ein Schluß gezogen werden.

Auch das Tonnenkilometer ist für die Beurteilung des B. maßgebend u. zw. sowohl das Brutto/tkm als auch das Nutz/tkm. Bei Zugrundelegung dieser Einheiten bleiben die jeweiligen Fahrgeschwindigkeiten und die Streckenverhältnisse außer Betracht.

Weder das Zug/km noch das tkm stehen mit der von der Lokomotive tatsächlich – im[74] dynamischen Sinne – geleisteten Arbeit im Zusammenhang; es können daher diese Maßeinheiten bei Beurteilung des B. und Vorhandensein einer geeigneten Grundlage vornehmlich nur zu Vergleichszwecken herangezogen werden.

Als dynamische Leistungseinheit, die allein eine vollständig einwandfreie Beurteilung des B. zuläßt, dient die indizierte oder effektive Pferdestärke in der Stunde. Bei Anwendung der indizierten Leistung ist der Bewertung das Dampfdiagramm zu Grunde zu legen, während die effektive Leistung in Abhängigkeit von der Zugkraft am Triebradumfang steht, die aus einer Widerstandsformel oder durch einen Bremsversuch zu ermitteln ist.

Der B. für 1 indizierte Pferdekraftstunde beträgt bei

Naßdampfzwillinglokomotiven (mit 10–13 Atm. absoluter Kesselspannung) 1∙91 – 1∙68 kg

Naßdampfverbundlokomotiven (mit 13–15 Atm. absoluter Kesselspannung) 1∙42 – 1∙38 kg

Heißdampfzwillinglokomotiven (mit 13 Atm. absoluter Kesselspannung) 1∙17 – 1∙11 kg

Heißdampfverbundlokomotiven (mit 15 Atm. absoluter Kesselspannung) 1∙12 – 1∙05 kg

Hierbei wird Brennstoff mit einem Heizwert von 7500 W.E. bei einem Kesselwirkungsgrade von 0∙6 vorausgesetzt.

Naßdampfverbundlokomotiven ergeben im allgemeinen gleich leistungsfähigen Naßdampfzwillinglokomotiven gegenüber eine Brennstoffersparnis von 10–15%; bei Lokomotiven mit zweistufiger Dampfdehnung kommt der Vorzug der geringeren Wärmeverluste durch Abkühlung an den Zylinderwandungen zur Geltung, die Ausnützung des Brennstoffes ist günstiger, da infolge des geringeren Druckes des Dampfes zu Beginn der Vorausströmung weniger unverbrannte Kohle in die Rauchkammer mit gerissen wird; auch ist die Möglichkeit einer weitergehenden Gesamtdehnung des Dampfes und somit die Anwendung höherer Kesseldrucke vorhanden.

Die bei Heißdampfzwillinglokomotiven erzielbaren Brennstoffersparnisse betragen gegenüber Naßdampfzwillinglokomotiven durch den Wegfall der Niederschlagverluste sowie infolge des hohen, dem überhitzten Dampf innewohnenden Wärmewertes bei gleichen Schleppleistungen je nach dem Grade der Überhitzung bis zu 20%.

Heißdampfverbundlokomotiven sind den Heißdampfzwillinglokomotiven gegenüber im B. um beiläufig 5–10% günstiger.

Im Betrieb bedient man sich für Überschlagrechnungen des Kohlenverbrauches öfters angenäherter, durch die Erfahrung festgestellter, mittlerer Werte. So wird bei Verwendung von Kohle mit 7∙5–8facher Verdampfungsfähigkeit angenommen:

Werden genaue Werte gefordert, so empfiehlt es sich, den B. von Fall zu Fall durch Beobachtung und Messung zu bestimmen.

Der hohe Kostenaufwand für den Brennstoff der Lokomotiven erfordert nicht nur eine wirtschaftliche Feuerungstechnik durch Ausmittlung der vorteilhaftesten Feuerungsart, sondern auch eine ständige Schulung und Beaufsichtigung des Personals. Außerdem sichern noch viele Bahnverwaltungen den Lokomotivmannschaften bestimmte Anteile an dem Werte ersparter Brennstoffmengen zu, ein Verfahren, das günstigen Einfluß auf den B. ausübt. Die Brennstoffprämiierung erfolgt gewöhnlich in der Weise, daß für alle vorkommenden Zug- und Nebendienstleistungen auf allen in Betracht kommenden Strecken für jede einzelne Lokomotivgattung die zulässigen Brennstoffverbrauchsmengen bestimmt und aus den erzielten Ersparnissen den Lokomotivmannschaften bestimmte Anteilswerte vergütet werden (s. Ersparnisprämien).

Melnitzky.