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Retortenöfen

[415] Retortenöfen, in der Leuchtgasindustrie verwendete Ofenanlagen, in denen die Rohmaterialien entgalt werden.

Jeder Ofen besteht aus einem aus feuerfesten Schamottesteinen erbauten, von gewöhnlichen Ziegelsteinen umschlossenen Gewölbe, der Ofenhülfe, in das die Retorten, das sind die Gefäße, in die das Rohmaterial behufs Entgasung eingefüllt wird, eingebaut sind. Die Anordnung der Retorten in dem Gewölbe richtet sich nach deren Anzahl sowie auch nach Art der Feuerung. Die Anzahl der Retorten sowie die Anzahl und Größe der einzelnen Oefen hängt von den Betriebsverhältnissen ab. Von den Versuchen, größere Oefen als Neuner, d.h. als Oefen mit neun Retorten, zu bauen, ist man zurückgekommen, weil alsdann die gleichmäßige Erwärmung der einzelnen Retorten Schwierigkeiten bereitet. Früher fertigte man die Retorten aus Gußeisen, einem Material, welches heute noch für Oelgasanstalten benutzt wird, während für Steinkohlengas jetzt ausschließlich Tonretorten, die aus Schamotte hergestellt werden, Anwendung finden und bei sorgfältiger Behandlung und bei gutem Material eine Betriebsdauer bis zu 1200 Tagen und darüber haben. Der Querschnitt der Retorten ist entweder elliptisch oder liegend segmentförmig, auch rechteckig mit abgerundeten Ecken, von meist 525 mm lichter Breite und 380 mm lichter Höhe bei einer äußeren Länge von 2,5–3 m; die Wandstärke von ca. 65 mm ist an dem vorderen Ende auf 110 mm vergrößert behufs Befestigung des gußeisernen Retortenkopfes oder Mundstückes mittels Schrauben, die in die Retortenwand eingelassen werden. Das aus dem Ofen hervortretende, sich gasdicht an die Retorte anschließende Mundstück wird hermetisch durch einen Deckel verschlossen, den man früher mit Kalk oder Lehm bestrich und mittels einer Preßschraube an den gehobelten Rand des Mundstückes anpreßte, während jetzt selbstdichtende Verschlüsse, nach ihrem Erfinder Mortonsche Verschlüsse (Fig. 1) benannt, allgemein angewendet werden, bei denen der umgebördelte scharfkantige Rand des Deckels mittels eines Bügels, der einerseits auf der Drehachse des Deckels sitzt, anderseits in eine am Mundstück befestigte Oese faßt, durch einen Hebel an die Dichtungsfläche gepreßt wird. An das Mundstück schließt sich mittels Flansch- oder Muffenverbindung das Steigerohr an, durch welches das Gas die Retorte verläßt und aufwärts steigt zur Vorlage. Je nach der Art der Heizung, zu der die als Nebenprodukt gewonnene Koke benutzt wird, unterscheidet man Rostöfen, Generatoröfen und Halbgasöfen.

Bei den Rostöfen (Fig. 2 und 2a) wird die Koke auf einem Roste, dessen Stäbe aus 40–50 mm starken schmiedeeisernen Quadrateisen bestehen, verbrannt, und die Heizgase steigen zwischen den von Pfeilern unterstützten Retorten aufwärts bis zum Gewölbescheitel, ziehen alsdann zwischen Retorten und Gewölbewand links und rechts abwärts und gelangen unter den untersten Retorten auf dem Wege von vorn nach hinten in den Rauchkanal. Jede Seite des Ofens ist durch einen Schieber aus Schamotte regulierbar. Unter dem Roste ist ein eiserner, mit Wasser gefüllter Kasten eingemauert. Die Feuertür, deren Lichtweite ca. 300 × 300 mm beträgt, lehnt sich an eine etwas geneigte Dichtfläche des Rahmens und hat als Verschluß eine Klinke, die in einen am Türrahmen angebrachten Haken eingreift; bei den neueren und besseren Konstruktionen wird zur Verhütung des Eindringens atmosphärischer Luft durch die Türspalten ein dem Mortonschen ähnlicher Verschluß angewendet. Häufig haben die Rahmen zwei übereinander liegende Türen, die Einwurfstür und die untere zum Schlacken des Rostes, eine Anordnung, welche bei Oefen, die für eine hohe Schütthöhe des Brennmaterials konstruiert sind, Anwendung findet. Bei den verbesserten Rostöfen (Fig. 2 und 2a) wird die Luft durch unter den Feuerzügen liegende Kanäle, in denen sie einen Teil der sonst im Mauerwerk verloren gehenden Wärme aufnimmt, geleitet und vorgewärmt in die Feuerung geführt. Zur Beobachtung des Ofeninnern werden an geeigneten Stellen in Vorder- und Rückwand des Ofens Schauklappen (Fig. 3) von 50–80 mm lichter Quadratseite eingesetzt, oder auch Rohrstücke von ca. 40 mm Weite, die durch eine Glimmerscheibe geschlossen sind.

Die Generator- oder Gasfeuerung bezweckt, eine möglichst vollkommene Verbrennung des Brennmateriales herbeizuführen, was bei der Rostfeuerung nicht möglich ist, weil bei dieser die Verbrennung mit einem Ueberschuß von Luft, der kühlend auf die Heizgase wirkt, erfolgt. Im Generator wird unter beschränkter Luftzuführung (Primärluft) Kohlenoxydgas erzeugt und dieses beim Eintritt in den Ofen mit Luft (Sekundärluft) gemischt zu Kohlensäure verbrannt. Nachdem 1873 von Müller & Eichelbrenner ein brauchbarer Retortenofen mit Generatorfeuerung konstruiert, sind zahlreiche Konstruktionen entstanden, durch welche die Generatoröfen sich auf den meisten Gaswerken eingeführt haben. Der Generator liegt unter dem Fußboden entweder vor dem Ofen oder im Gewölbe unter den Retorten; im ersten Falle tritt das Kohlenoxydgas durch einen Kanal in den Heizraum, im letzteren durch Schlitze. Der vor dem Ofen stehende schachtförmige Generator ist oben in der Fußbodenebene des Retortenhauses mit einem [415] Einschütttrichter (Fig. 4) von 300–400 mm kleinstem Durchmesser versehen, der durch einen schweren Deckel, dessen abgerundeter Rand sich dicht an die Trichterwand anschließt, verschlossen ist. Beim Generatorverschluß (Fig. 5) hat der Deckel einen Rand, der sich in eine mit Sand gefüllte Rinne setzt oder in den Rahmen eingeschliffen ist. Im Generator ruhen die Koke entweder auf einem Roste, unter dem sich ein Wasserkasten befindet und der behufs Entfernung der Schlacken durch eine Tür zugänglich ist, oder auf einer Schamottesohle, die seitlich mit Schlackenschlitz versehen ist. Die Sekundärluft wird im Regenerator, welcher den unteren Teil des Ofens ausfüllt, hocherwärmt und alsdann dort, wo das Kohlenoxydgas in den Heizraum tritt, diesem zugeführt. Die abziehenden Heizgase werden mittels einer Anzahl Kanäle zunächst durch den Regenerator geführt, wo sie einen großen Teil der noch in ihnen enthaltenen Wärme an die Sekundärluft, welche sich in neben und zwischen den Abzugskanälen liegenden Luftkanälen bewegt, abgeben und dann in den Schornstein treten. Die für eine gute Wirkung des Ofens wichtige Regulierung der Menge zuzuführender Sekundärluft geschieht an deren Eintrittsstelle in den Regenerator durch Luftschieber (Fig. 6), deren Oeffnung mit Hilfe einer Schraube auf Millimeter genau eingestellt werden kann. Als Beispiel eines solchen Ofens mit Schachtgenerator zeigen Fig. 7 und 7a den vielfach angewandten Hasse-Didier-Ofen [1], worin die Luftkanäle mit l, diejenigen der abziehenden Heizgase mit r bezeichnet sind; m sind Wassergefäße, aus denen Wasserdämpfe in den Generator geleitet werden. Aehnlich ist der Münchner Ofen [2], während der Dessauer Ofen [3] einen Generator ohne Rost mit seitlichem Schlitz hat. Außerdem sind Generatoröfen von Grahn, Hegener u.a. konstruiert. Liegels Ofen (Fig. 8 und 8a) [4] hat die Eigentümlichkeit einer trichterförmigen Gestaltung des Generators, der nach unten in einen Schlitz endigt, aus dem mehr oder weniger selbsttätig die Schlacke abfließt. Bei dem Gareis-Ofen (Fig. 9 und 9a) ist der Generator unter dem Ofen angeordnet, und die Einwurföffnung, die durch eine Tür mit Mortonschem Verschluß versehen ist, liegt dicht über dem Fußboden in der Vorderwand. Auch Klönne legt den Generator unter den Ofen.

Die Halbgasöfen stehen zwischen den Generatoröfen und den Rostöfen und bezwecken, denjenigen Gaswerken, deren Bodenverhältnisse einer tiefen Generatoranlage Schwierigkeiten bereiten oder deren Produktionsverhältnisse eine solche Anlage nicht rentabel machen, die Vorteile der Generatorfeuerung möglichst zuteil werden zu lassen. Von den Rostöfen unterscheiden sie sich durch tiefere Lage des Rostes, um die zur Bildung von Kohlenoxyd nötige Minimalschütthöhe von 80 cm zu erhalten, sowie durch eine Regeneration, die allerdings nur eine verhältnismäßig geringe Ausdehnung erhält Einen solchen Ofen zeigen Fig. 10 und 10 a. Hierher gehören die Oefen von Hasse-Vacherot [5], Horn [6] u.s.w., und auch die Oefen von Liegel und von Gareis können als Halbgeneratoren gebaut werden. Der Ofen Pintsch-Hermansen (D.R.P.) bezweckt, die Vorteile der Regeneration auch kleinen Gaswerken mit geringerem Kostenaufwande nutzbar zu machen. Diese Regeneration kann auch in vorhandene[416] Ofenhülsen mit geringem Tiefbau von 200–500 mm eingebaut werden und besteht aus speziell hierfür konstruierten vierkantigen kanalförmigen Schamottesteinen, welche in der Längsrichtung des Ofens angeordnet sind. Diese Steine, durch deren Kanäle die abziehenden Heizgase streichen, sind auf den nach oben und nach unten gerichteten Außenflächen mit Querrinnen versehen, die beim Aufbau zwischen den einzelnen Schichten Kanäle für die Sekundärluft bilden.

Bei allen diesen Oefen liegen die Retorten horizontal, während in den letzten Jahren, angeregt durch die 1884 von Coze in Reims begonnenen Versuche, vielfach Oefen mit schräge liegenden Retorten gebaut worden sind, um namentlich auf größeren Gaswerken ohne Anwendung von Maschinen die Arbeit des Ladens und Entleerens der Retorten zu erleichtern und mit wenig Leuten auszuführen. Die Retorten haben (Fig. 11) einen Neigungswinkel von 32° und sind an beiden Enden mit Mundstücken versehen, von denen dasjenige am unteren Ende das Steigerohr trägt. Die Füllung erfolgt am oberen Mundstück mittels Fülltrichter, die in verschiedenen Höhen, den Retortenlagen entsprechend, hängen, und an einer Hängebahn bewegt werden. Jeder Fülltrichter faßt die Kohlen einer vollen Retortenladung, und die Bedienung erfolgt von einer in entsprechender Höhe liegenden Füllbühne aus. Damit die Kohlen nicht in das untere Mundstück fallen, wird in dieses ein Stützblech eingesetzt. Die Entleerung der Koke geschieht durch das untere Mundstück, wobei durch das obere mit einer leichten Stange nachgeholfen wird. Diese Oefen sind mit Generatorfeuerung versehen; um eine gleichmäßige Erhitzung der Retorten zu erzielen, werden die Heizgase vorn herabgeführt und unter den unteren Flügelretorten von vorn nach hinten geleitet, um in die Regeneration einzutreten [7].

Das Bestreben zur Erzielung größerer wirtschaftlicher Erfolge als mit den bisherigen horizontalen und geneigten Retorten gab Veranlassung, vor einigen Jahren Versuche mit Vertikalretorten zu machen, wie es schon zu Beginn der Gastechnik vorgeschlagen wurde. In England wurden Vertikalöfen von Settle & Padfield in Exeter und von Woodall & Duckham in Bournemouth erbaut, während in Deutschland die Dessauer Gasgesellschaft und speziell deren Chefchemiker Dr. J. Bueb sich eingehend mit dieser Frage beschäftigten. Den letzteren in es nach mehrjähriger angestrengter Arbeit und Studien unter großen Opfern und unter tatkräftiger Mithilfe des inzwischen verstorbenen Direktors E. Drory in Berlin gelungen, in der zweiten Hälfte des Jahres 1905 in dem Dessauer Vertikalofen (D.R.P. Nr. 167367) [8] der Leuchtgasindustrie einen Ofen übergeben zu können, der die höchsten Ansprüche, welche an einen solchen gestellt werden, in vollem Maße erfüllt, wie sich nach einer längeren ununterbrochenen Betriebsperiode erwiesen hat. Der Ofen (Fig. 12 und 12a) enthält eine Anzahl stehender Retorten (der Versuchsofen 10 Stück) von ovalem Querschnitt, nach oben zu sich gleichmäßig verjüngend, hier eine luftdicht verschließbare Einschüttöffnung und den Gasabgang tragend, während unten jede Retorte einen horizontalen Verschluß besitzt, der mit Leichtigkeit durch einen Arbeiter mittels mechanischer Vorrichtung behufs Entleerung der Koke geöffnet bezw. wieder geschlossen werden kann. Die auf 1300–1500° C. erhitzten Retorten sind so eingebaut, daß sie ringsherum in mehreren übereinander liegenden Zonen, in deren unterster die Temperatur am höchsten ist, von den Feuergasen umspielt werden. Die Entgasung der Kohlen findet von der Retortenwandung ausgehend nach innen zu und allmählich von unten nach oben statt, so daß das entwickelte Gas, welches die entstandene feste äußere Kokeschicht nicht zu durchdringen vermag, gezwungen ist, durch die inneren noch nicht verkokten kälteren Schichten abzuziehen, wodurch eine Ueberhitzung und damit eine Zersetzung der schweren Kohlenwasserstoffe zu Naphthalin verhütet wird. Da auch der Teer den ganzen unvergasten inneren Kohlenkern durchstreichen muß, weil er keinen Raum findet, sich von der Kohle frühzeitig zu trennen, so wird der mechanisch mitgerissene Kohlenstoff zurückgehalten und mit fortschreitender Verkokung entgast, infolgedessen sich in der Vorlage ein kohlenstoffarmes, leichtflüssiges Teeröl ansammelt, welches sich nicht verdickt, daher auch keine Verstopfungen hervorrufen kann. Die Vorteile des Dessauer Vertikalgasofens sind: hohe Leistungsfähigkeit auf kleinerer Grundfläche, als bisher nötig war, hohe Ausbeute an Gas, welches dem in horizontalen oder in geneigten Retorten erzeugten hinsichtlich Leuchtkraft und Heizkraft nicht nachsteht und fast ganz naphthalinfrei ist, Gewinnung fester Koke, dünnflüssigen Teeres, erhöhte Ammoniakausbeute, wesentliche Verminderung der Bedienungsmannschaft und erhebliche Erleichterung der Arbeit der letzteren.

Das Beispiel der Kokereien, die Kohlen in Kammern von mehreren Tonnen Fassungsraum zu verkoken, regte die Prüfung der Frage an, ob es nicht möglich ist, diese einfache Betriebsweise in Verbindung mit den Vorteilen der Generatorfeuerung für die Gaswerke nutzbar zu machen und die Kohlen in Großraumöfen zu entgasen. Nach dem Konstruktionsprinzip der Kokeöfen[417] ist von H. Koppers der Bochumer Kammerofen konstruiert. Riepe in Braunschweig erhielt unterm 7. Februar 1902 ein Patent auf einen Zweikammerofen, während Ries in München gemeinsam mit Schilling Projekte eines Kammerofens ausarbeitete, aber wegen Uebergang der Gasanstalt in den Besitz der Stadt München erst im Herbst 1901 mit der Erbauung eines Versuchsofens beginnen konnte, der nach mancherlei Abänderungen seit Oktober 1906 in regelmäßigen Betrieb genommen ist. Der Münchner Kammerofen (Fig. 13), welcher die gehegten Erwartungen erfüllt hat, besteht aus drei auf der Regeneration eines Generatorofens aufgebauten Vergasungskammern, welche die zur selbsttätigen Lagerung der Kohlen und zum Herausgleiten der Koke erforderliche Neigung haben. Zwischen den Kammerfohlen befinden sich die Brenner, über welche die Feuerzüge zwischen den Kammern aufsteigen, teils über die Kammerdecken führen und auf der andern Seite der Kammern abfallen, um in die Regeneration zu münden. An der Ladeseite ist jede Kammer mit zwei kleineren, mittels Türen verschließbaren Oeffnungen versehen, der Einfüllöffnung a und der Ausstoßöffnung b, während die Tür c der großen Auslaßöffnung an der andern Kammerseite von einem kleinen, vor der Ofenfront fahrbaren Wagen bedient wird. Die Bedienung des Ofens ist lehr einfach. Nachdem Einfüll- und Ausstoßöffnung an der Ladeseite geöffnet sind, wird die Auslaßtür geöffnet, und der Kokekuchen gleitet über eine an den Bedienungswagen angehängte Schurre d ins Freie; bedarf derselbe aber eines Anstoßes, um ins Gleiten zu kommen, so wird der Stempel einer vor die Ausstoßöffnung gefahrenen Ausstoßvorrichtung mittels einiger Kurbelumdrehungen gegen den Kuchen gepreßt. Nachdem Auslaßtür und Ausstoßöffnung wieder geschlossen, wird eine Kippmulde mit der Einfüllöffnung verbunden und die Klappe eines darüber liegenden fahrbaren Bunkers, dessen Fassungsraum dem der Kammer entspricht, geöffnet, so daß die Kohle in die Kammer gleitet und sich in gleicher Höhe bis nahe unter die Decke lagert. Jede Kammer faßt 2,5–3 t Kohle, welche eine Vergasungszeit von 24 Stunden erfordern. Die Entleerung und Füllung einer Kammer beansprucht ca. 3 Minuten, wozu vier Mann, je zwei an jeder Ofenseite, erforderlich sind; dagegen genügt während der Entgasungszeit ein Mann zur Beaufsichtigung des Ofens und zur Unterhaltung der Heizung. Die genannten Großraumöfen sind nur für große Gasanstalten geeignet; um auch mittleren Werken mit einer 24stündigen Gasproduktion bis zu 2000 cbm hinab die Vorteile dieser Oefen nutzbar zu machen, hat G. Horn in Braunschweig einen Vertikalkammerofen (D.R.P. angemeldet) mit zwei bis drei Kammern konstruiert. Da die Ausdehnung der Dimensionen der Kammern in Breite und Höhe nicht beschränkt ist, so ist es möglich, die Kammern den größten als auch kleinen Betrieben entsprechend zu konstruieren. Die Heizung der Kammerwände in der Höhe erfolgt in verschiedenen getrennt übereinander liegenden Zonen und kann für jede Zone entsprechend der anliegenden Kohlenmenge genau reguliert werden. Der Ofen ist nicht nur außen, sondern auch im Innern während des Betriebes leicht zu revidieren und entstandene Risse und Undichtigkeiten können sofort repariert werden [11]. – Auch der Schrägkammerofen von Knoch & Co. in Lauban (D.R.P. angem.) soll den Zwecken der Gaswerke mittlerer Größe dienen [12].

Literatur: [1] Journ. für Gasbel. u.s.w. 1879, S. 719; 1880, S. 412. – [2] Ebend. 1879, S. 263; 1882, S. 727; Schilling, E., Neuerungen auf dem Gebiete der Steinkohlengasbeleuchtung, München 1892, S. 52. – [3] Journ. für Gasbel. u.s.w. 1877, S. 193; 1878, S. 626. – [4] Ebend. 1876, S. 543. – [5] Ebend. 1885, S. 340. – [6] Ebend. 1887, S. 1005. – [7] Ebend. 1890, S. 146; 1892, S. 509, 525; 1895, S. 529; 1896, S. 493, 649; 1897, S. 407, 481, 497, ferner ebend. in den Jahrgängen 1874–1880 und 1882 an verschiedenen Stellen; Schilling, N.H., Handbuch der Steinkohlengasbeleuchtung, 3. Aufl., München 1879, S. 249 ff. – [8] Journ. f. Gasbel. u.s.w. 1905, S. 833, 902; 1906, S. 1, 259, 325, 549; 1907, S. 709. – [9] Ebend. 1902, S. 805; 1903, S. 640; 1904, S. 1018; 1907, S. 717. – [10] Ebend. 1906, S. 1133. – [11] Ebend. 1908, S. 429, 442, 665. – [12] Ebend. 1908, S. 475, 813.

G.F. Schaar.

Fig. 1.

Fig. 2 und 2a.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 7 und 7a.

Fig. 8 und 8a.

Fig. 9 und 9a.

Fig. 10 und 10a.

Fig. 11.

Fig. 12 und 12a.

Fig. 13.