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Brennmaterialien

[280] Brennmaterialien, die brennbaren Körper, deren Anwendung als Erhitzungsmittel zulässig ist, u. die auch nicht nachtheilig auf die Gesundheit od. den Verlauf metallurgischer Processe einwirkt. Alle B. sind bezüglich ihres Ursprungs mit der Holzfaser verwandt, indem sie theils, wie das Holz, aus der Holzfaser bestehen, theils, wie Stein- u. Braunkohle, Hohofengase etc., daraus erzeugt worden sind Also findet eigentlich nur die Holzfaser, in mehr od. weniger modificirtem Zustande, als Brennmaterial zu Heizungszwecken Anwendung. Besonders zwei brennbare Elemente, der Kohlen- u. Wasserstoff, dedingen als wesentliche Bestandtheile der Holzfaser die Brennbarkeit, Flammbarkeit u. den Wärmeeffect der B. Die Brennbarkeit, d.h. die größere od. geringere Leichtigkeit, sich zu entzünden u. darauf fortfahren zu brennen, ist von der Porosität u. von der chemischen Zusammensetzung der B. abhängig. Begünstigt wird die Brennbarkeit hauptsächlich durch einen größeren Wasserstoffgehalt. Flammbarkeit ist die Eigenschaft gewisser B. mit Flamme zu verbrennen; da diese sich nur durch brennende Gase bilden kann, so müssen die wasserstoffreichsten B. auch die flammbarsten sein, während jene, welche fast keinen Wasserstoff enthalten, wie Holzkohle u. Coaks, unmittelbar als feste Körper verbrennen u. keine Flamme geben können. Die längste Flamme geben Holz, Torf u. einige Braunkohlen, die kürzeste dagegen Steinkohlen u. gewisse Braunkohlen. Der Wärmeeffect od. die Heizkraft eines B-s ist die bei dessen Verbrennung in der Luft entwickelte, entweder in Bezug auf ihre Menge od. ihren Grad gemessene Wärme. Die beim Verbrennen erzeugte Wärmemenge ist die Brennkraft, die, wenn man sie auf den Preis des B-s bezieht, dessen Brennwerth gibt. a) Holz. Die Baumarten, welche man in Europa zur Heizung zu benutzen pflegt sind: Laubhölzer (Ahorn, Birke, Buche, Eiche, Erle, Esche, Linde, Pappel Ulme u. Weide) u. Nadelhölzer (Fichte od. Rothtanne, Kiefer od. Föhre, Lerche u. Tanne). In der Praxis theilt man die Hölzer bezüglich ihrer Porosität u. somit ihres specifischen Gewichts in harte (Eiche, Birke, Buche, Ulme, Esche), halbhart (Ahorn, Erle, Lerche, Kiefer) u. weiche (Fichte Tanne, Linde, Weide). Die weichen, bes. die Nadelhölzer, entzünden sich leicht u. geben eine längere Flamme als die harten, dagegen ein geringeres Glühfeuer. Hierauf beruht ihre Anwendung zu verschiedenen Zwecken. Man kann lufttrockenes Holz als zusammengesetzt betrachten aus 18_–20 Proc. hygroskopischem Wasser u. 80–82 Proc. Holzsubstanz, od., da letztere halb aus Koblen- u. halb aus Sauer- u. Wasserstoff besteht, aus 40 Proc. Kohle (incl. Asche), 40 Proc. chemisch gebundenem u. 20 Proc. hygroskopischem Wasser. Bei 120° C entweicht letzteres u. es bleibt gedorrtes Holz zurück von der Zusammensetzung 50 Proc Kohle (incl. Asche) u. 50 Proc. chemisch gebundenes Wasser. Ha man das Hol; selten dem Gewicht, sondern meist dem Volumen nach kauft, so geben die specifischen Gewichte der Hölzer direct ihren verhältnißmäßigen Werth an. Hierbei muß man jedoch auf die leeren Räume Rücksicht nehmen, deren Summe zum ganzen Volumen des Haufens in einem bestimmten Verhältnisse steht. So rechnet man bei einer Klafter (6 Fuß lang u. 6 Fuß hoch) ¹/₅ Volumen auf die leeren Räume; Slockholz hat noch einmal so viel Zwischenräume, so daß 2 Klaftern Stockholz = 1 Klafter Scheitholz u. 4 Klaftern Knüppelholz = 3 Klaftern Scheitholz. 100 Kubikfuß Holz enthalten 70 Scheitholz, 60 Knüppelholz, 50 Stockholz u. 25 Reisig. Bei Kesselfeuerungen ergab sich bei Probesieden, daß 1 Klafter Eichenholz so viel leistet, als 1,0459 Klafter halb Eiche, halb Kiefer, 1,1246 Klafter Saalfloßholz, 1,149 Kiefer; od. 1000[280] Kubikfuß Fichte – 650 Buche od. Kiefer = 680 Birke = 900 Erle, od. 1 Klafter Fichtenholz von 2600 Pfd. Gewicht u. 144 Kubikfuß, welches nach Abrechnung der zu ¹/₃ anzunehmenden Zwischentäume 100 Kubikfuß wirkliche Holzmasse enthält, = ²/₃ Klafter Buche od. Birke = ⁷/₃ Fichte = 1 Klafter Erle. b) Holzkohlen (s.d.). Bei der Verkohlung des Holzes sucht man die, die Hitze absorbirenden Bestandtheile zu entfernen u. den Kohlenstoff, welcher große Heizkraft besitzt, zu concentriren. Erstere Bestandtheile sind das hygroskopische Wasser u. der im Holze enthaltene Sauerstoff. Je nach der Größe nennt man die Holzkohlen Stück-, Schmiede-, Quandelkohlen, Kohlenklein od. Lösche u. Brände. Die Holzkohlen enthalten 81–96 Proc. Kohlenstoff, beim Liegen an der Luft absorbiren sie aber 16 Proc. Feuchtigkeit u. Luft. Bei gleichem Gewicht besitzt die Holzkohle ein mehr als doppelt so großes Heizvermögen als das Holz, bei gleichem Volumen ist der Unterschied weniger groß, indessen immer noch ansehnlich. c) Torf (s.d.) erzeugt sich durch Vermodern u. Verwesen der beim Wechsel der Jahreszeiten in stagnirenden Gewässern absterbenden u. zu Boden sinkenden Pflanzen. Die verschied einen Torfarten zeigen nicht nur in der Beschaffenheit der ihren wesentlichen Bestandtheil bildenden Torfsubstanz große Unterschiede, sondern auch in der Menge der mechanisch beigemengten erdigen Theile, welche oft nur wenige Procent ausmachen, zuweilen aber auch bis über 25 Procent betragen. Auch ist der Wassergehalt mitunter, selbst bei äußerlich trocknem Torf, bedeutend, weshalb es schwer ist, die Heizkraft des Torfes genau zu bestimmen. Nur läßt sich annehmen, daß der beste lufttrockene Torf besteht aus: 25 Proc. hygroskopischem Wasser, 75 Proc. fester Torfmasse, incl. einige Proc. Asche, od. auch, da 100 Theile Torfmasse 60 Kohlenstoff, 2 Wasserstoff u. 38 chemisch gebundenes Wasser enthalten, aus 53,5 (25 + 28,5) Proc. chemisch gebundenem u. hygroskopischem Wasser, 1,5 Wasserstoff u. 45,0 Kohlenstoff. Die Flammbarkeit des Torfes kann zuweilen die des Holzes erreichen, ja übertreffen; manche Sorten geben eben nur Flamme, wenn sie auf einem Roste od. in locker aufgeschichteten Haufen verbrannt werden, während dieselben, in einzelnen Stücken angezündet, nur glimmen. d) Braunkohle (s.d.) nennt man gewöhnlich das bituminöse Holz, die Lignite, die gemeine muschelige u. die erdige, Braunkohle. Diese unbestimmten Benennungen behält man in der Praxis bei, weil fast keine einzige der dahin gehörigen Arten für sich allein ein Lager ausmacht. Die Zusammensetzung der Braunkohle variirt nach dem Alter, dem Aschen- u. Wassergehalte; der Aschengehalt variirt von 0,5–50 Proc., beträgt aber im Durchschnitt 5–10 Proc. Das hygroskopische Wasser kann bei frischgeförderter Braunkohle bis 50 Proc. steigen, beträgt aber im lufttrockenem Zustande im Durchschnitt 20 Proc. Die Brennbarkeit der Braunkohle ist geringer als die des Holzes; die Flammbarkeit steht, was die Länge der Flamme betrifft, zwischen der des Holzes u. der Steinkohle; an Heizkraft übertreffen lufttrockene Braunkohlen gedorrtes Holz um mehr als das doppelte. 3 Tonnen Braunkohle sind in ihrer Wirkung = 1 Tonne Steinkohle, od. dem Gewichte nach 1 Theil Braunkohle = 2,68 Theile Steinkohle. e) Steinkohle (s.d.) ist jede natürlich vorkommende Kohle, welche in den unterhalb der tertiären Formation liegenden Gebirgsgliedern angetroffen wird. Nach ihrer Structur theilt man die Steinkohlen in Pech- od. Cännelkohle mit muscheligem Bruche u. Pechglanz, Schieferkohle mit schieferigem, Blätterkohle mit dünnschieferigem, Faserkohle mit faserigem, Rußkohle mit erdigem Bruche. Nach ihrem Alter u. damit zusammenhängend nach ihrer chemischen Zusammensetzung u. ihrem Verhalten im Feuer bringt man die Steinkohle in vier für die Heizung wichtige Abtheilungen: aa) Anthracit, die älteste, sehr dicht u. nur in größeren Massen entzündbar, ist bes. ein nordamerikanisches Brennmaterial; bb) Backkohlen, geben einen zusammengebackenen, klein- od. großblasigen Coaks von metallischem Glanze. Ihres Wasserstoffreichthums wegen lassen sie sich leichter entzünden als die übrigen Steinkohlen; sie geben deshalb die längste Flamme u. eignen sich bes. zur Leuchtgasfabrikation, weniger für Rostfeuerungen, weil sie heim Aufblähen den Rost leicht verstopfen; für Schmiedefeuer sind sie gut anwendbar (Schmiedekohlen), indem sie vor der Form beim Aufschwellen ein Gewölbe bilden, in welchem sich die Hitze concentrirt; cc) Sinterkohlen hinterlassen einen dichten zusammengesinterten Coaks von eisengrauer bis schwarzer Farbe u. oft metallisch glänzender Oberfläche; sie sind für Rostfeuerungen u. überhaupt da, wo eine langsame, aber anhaltende Hitze erforderlich ist, sehr anwendbar; dd) Sandkohlen schwinden beim Koken sehr stark u. hinterlassen einen weniger anwendbaren, aus kleinen losen Stücken bestehenden Coaks. Die Asche der Steinkohlen variirt zwischen 0,5–20 Proc. u. ist zuweilen reich an Schwefelkies, welcher die Anwendung der Steinkohlen beschränkt. Das Heizvermögen einer gewöhnlichen guten Steinkohle ist fast so groß, als das der Holzkohle u. doppelt so groß, als das des trockenen Holzes. In Flammenösen wirken 100 Volumen Steinkohlen = 700 Volumen Holz, 100 Gewichtstheile Steinkohle – 260 Gewichtstheile Holz; bei Siedeprocessen 100 Volumen Steinkohlen = 400 Volumen Holz = 400 Volumen Torf, od. 100 Gewichtstheile Steinkohle = 160 Gewichtstheile Holz = 250 Gewichtstheile Torf. f) Coaks (s.d.), die durch Verkohlen der Steinkohlen dargestellte Kohle. Man bezweckt durch das Verkohlen der Steinkohlen den Kohlenstoffgehalt zu concentriren, um eine höhere Temperatur erzielen zu können; die Entfernung der beim Brennen, namentlich bei der Zimmerheizung, unangenehm, widrig riechenden Bestandtheile; ihnen die Eigenschaft zu benehmen, in der Hitze teigig zu werden; einen Theil des Schwefels des in ihnen enthaltenen Schwefelkieses zu entfernen. Alle Coaks bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoff u. Aschentheilen u. enthalten nach längerem Aufbewahren eine veränderliche Menge hygroskopisches Wasser. Die Zusammensetzung gewöhnlich guter Coaks ist 85–92 Proc. Kohlenstoff, 3–5 Proc. Asche, 5–10 Proc. hygroskopisches Wasser. Die Brennbarkeit ist wegen der Dichtigkeit ihrer Masse u. Mangels an flüchtigen Bestandtheilen sehr gering; sie erfordern zu ihrer Entzündung eine mehr od. minder starke Glühhitze u. zu ihrem Fortbrennen einen gepreßten Luftstrom; Flammbarkeit zeigen die Coaks eben so wenig als die Holzkohlen; ihre Heizkraft ist etwas niedriger als die einer guten ausgeglühten Holzkohle. g) Hohofengase. Die Benutzung der Gichtgase, die sich bei der Gewinnung des Eisens[281] aus dem Hobofen entwickeln, führte Fabre du Faur dadurch in die Technik ein, daß er die Gase in einem Flammofen verbrannte u. dadurch die zum Frischen (Puddeln) des Eisens erforderliche Temperatur hervorbrachte. Mit größtem Vortheil verwendet man jetzt die Hohofengase zum Heizen der Dampfkessel für die Gebläsemaschinen od. Walzwerke. Ist nun gleich die Anwendung dieser Gase keine allgemeine geworden, so hat sie doch zur Darstellung von gasförmigen B. aus festen Brennstoffen, die als solche entweder gar nicht od. doch nur sehr unvortheilhast zu verwerthen sind, Veranlassung gegeben. Die in besonderen Ofen (Generatoren) aus festen Brennstoffen enthaltenen brennbaren Gase nennt man Generatorgase; sie haben bereits allgemeine Anwendung gefunden, indem dadurch ein Mittel gegeben ist, Brennstoffe, die wegen schlechter Qualität zur Verwendung auf gewöhnliche Weise sich nicht eignen, z.B. Holzkleie, Kohlenlösche etc. nutzbar zu machen. Die erzeugten Gase enthalten der Hauptsache nach Kohlenoxydgas, weniger Kohlenwasserstoffgas u. Wasserstoff. In Gegenden, wo die Anwendung des Torfes der Flugasche wegen für gewisse Zwecke unzulässig ist, hat man auch aus Torf Torfgas als Brennmaterial dargestellt; man erhält so eine klare Flamme ohne Asche u. benutzt dieselbe bes. zum Heizen von Glasöfen u. zu Abdampfungen, letzteres, wenn die Flammen über die Oberfläche der Flüssigkeit fortgeleitet werden soll. Auch das gewöhnliche Leuchtgas ist als Brennmaterial empfohlen u. häufig angewendet worden.