Dipl.-lng. H. Finkbeiner
Hochleistungs-Gaserzeuger für Fahrzeugbetrieh und ortfeste Kleinanlagen
Verhalten der Brennstoffe und des Gases Berechnung und Aufhau der Gaserzeuger und Reinigungsanlagen
Wirtschaftliche Betrachtungen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH, 1937
Inhaltsverzeichnis.
Seite
A. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l-3
l. Die Bedeutung der Gaserzeuger für die deutsche Kraftstoffwirtschaft. . . . . . l
2. Kennzeichnende Merkmale der Hochleistungs-Gaserzeuger . . . . . 2
B. Die Brennstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10
l. Teerfreie Brennstoffe: Holzkohle, Torfkoks, Braunkohlenschwelkoks,
Steinkohlenschwelkoks, Anthrazit . . . . . . . . . . . . 4
2. Teerhaltige Brennstoffe: Holz, Braunkohlenbrikett, Steinkohle 8
C. Die Vorgänge im Gaserzeuger . . . . . . . . . . . . . .
l. Oxydation und Reduktion, die Gleichgewichtszustände . . . .10-37
2. Die Reaktionsfähigkeit der Brennstoffe, ihre Veränderung im Betriebe
3. Die Schwelgase bei teerhaltigen Brennstoffen, ihre Zusammensetzung
4. Die Gasführung im Gaserzeuger, Abwärts-, Aufwärts- und Quervergasung . 22
5. Die Verbrennungsrückstände und ihre Beseitigung, Asche- und
Schlackenbildung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
6. Die Werkstoffe für den Bau von Gaserzeugern . . . . . 28
7. Die Gaszusammensetzung bei verschiedenen Brennstoffen 32
D. Die Gasmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . :!7-54
l. Die motorische Verbrennung des Gases, Gemischheizwert und Zündgeschwindigkeit. . . . 37
2. Verdichtung, Vorzündung und L:ünddruck, theoretische Berechnung
und praktische Erfahrungswerte . . . . . . . . . . . . 42
3. Temperatur und Druck in der Gasleitung, Gemischbildung . . . . . 50
E. Die Gaserzeugerbelastung . . . . . . . . . . . . . . . . . 55-60
Dauerbelastung, Mindestbelastung und Trägheit bei Lastwechseln,
die Berechnung der Gaserzeuger nach neueren Erfahrungswerten.
F. Die Entwicklung der Hochleistungsgaserzeuger. . . 60-71
l. Holzgaserzeuger, Bauarten von Imbert, Humboldt-Deutz, Orenstein
& Koppel, Kleingaserzeuger von Hansa . . . . . . . . . . . . 60
2. Holzkohlengaserzeuger, Bauarten von liiag (Abogen), Hansa, Wisco,
Orenstein & Koppel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3. Braunkohlenschwelkoks, Bauarten von Wisco, Hansa-Universalgaserzeuger, Humboldt-Deutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4. Steinkohlenschwelkoks, Bauarten von Krupp-Westwaggon, HumboldtDeutz . . . . . . . . . 69
G. Die Gasreinigung und -kühlung . . . . . . . . . . . . . . 72-81
Prallblechreiniger, Tuchfilter, Schleuderreiniger, Vorsatzkühler, Gaswäscher.
H. Der Betrieb der Gaserzeuger 81-89
I. Das Anblasen . . . . . . . . 81
2. Das Reinigen der Gaserzeuger . 83
3. Die Zündung, Kerzenauswahl 84
4. Störungen im Betrieb. . . . . 86
5. Fahrtechnik . . . . . . . . . 87
6. Brennstoffverbrauch und Brennstoffkosten 88
J. Die Wirtschaftlichkeit der Fahrzeuggaserzeuger 90-99
Betriebskosten von Holz- und Holzkohlenbetrieb auf Grund neuester
Betriebsergebnisse, Vergleich mit den Kosten bei Dieselbetrieb unter
Berücksichtigung der Steuervergünstigungen und der Beschaffungszuschüsse.
Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
A. Einleitung
1. Die Bedeutung der Gaserzeuger für die deutsche Kraftstoffwirtschaft.
Mit der zunehmenden allgemeinen Gesundung der deutschen Wirtschaft wuchs auch das Bedürfnis nach einer Reihe von Verbrauchsgütern.
Dank der weitgehenden Förderung durch die maßgebenden Stellen steht unter diesen Gütern das Kraftfahrzeug mit an erster Stelle. Damit wuchs aber auch der Bedarf an den erforderlichen Treibstoffen, die auch heute noch zum größten Teil vom Auslande eingeführt werden müssen.
Zu den im Kraftfahrwesen benötigten Treibstoffmengen kommen noch die hinzu, die der Betrieb ortfester Motoren erfordert. Auch diese Zahl ist im Steigen begriffen. Zwangläufig verlangte daher die zunehmende Motorisierung der Betriebe als auch des Verkehrs eine Förderung der deutschen Treibstoffwirtschaft, die im Rahmen des Vierjahresplans im Vordergrund steht. Hierbei gilt es zunächst die Eigenerzeugung ·
der Leichtkraftstoffe zu fördern, da hierfür die wirtschaftlichen Voraussetzungen am leichtesten zu erfüllen sind. Diese Leichtkraftstoffe dienen heute vorwiegend als Treibstoffe für Personenkraftwagen, Leichtlastwagen, Krafträder und Flugzeuge, während für die Schwerlastwagen der Vergasermotor mit Rücksicht auf die Betriebskosten weitgehend durch den Dieselmotor ersetzt wurde. Dadurch erfuhr die Treibstoffeinfuhr lediglich insofern eine geringe Entlastung, als der mengenmäßige
Bedarf an Dieseltreibstoff bezogen auf die Leistungseinheit etwas geringer ist als bei Leichtkraftstoffen. Auch dieser Bedarf muß jedoch heute fast ausschließlich durch Einfuhr gedeckt werden, die noch durch erhebliche Treibstoffmengen zum Antrieb ortfester Dieselmotoren eine weitere Steigerung erfährt.
Wenn auch die Eigenerzeugung von Dieseltreibstoffen aus heimischen Rohstoffen an sich möglich ist, so liegt die Schwierigkeit besonders in der Preisfrage und ferner darin, daß erst umfangreiche Anlagen erstellt werden müssen, so daß es sich lohnt, vorerst nach anderen Möglichkeiten Umschau zu halten.
Die einfachste Lösung ist die Verwendung von Flaschengas in Form von Preß- oder Flüssiggas. Die Nachteile liegen jedoch bei Preßgas an dem geringen Aktionsradius des Fahrzeuges und an den hohen Kosten der Verdichter- und Abfüllstellen, während bei Flüssiggas leider. die Preisfrage ein Hinderungsgrund für eine allgemeine Verwendung im Schwerlastverkehr darstellt. Auch für ortfeste Motoren dürfte eine
allgemeine Verwendung von Stadtgas an der Preisfrage scheitern.. Nur bei Vorliegen besonders günstiger Tarife kann eine derartige Verwendung in Betracht gezogen werden.
Somit sind die Voraussetzungen für eine gesteigerte Verwendung von Eigenerzeugungsanlagen für Gas sowohl für ortfesten als auch für Kraftfahrzeugbetrieb gegeben. Im ortfesten Betrieb haben sich die Gaserzeuger bereits in einer langen Betriebszeit gut bewährt und sind zu Unrecht in den letzten Jahrzehnten durch den allerdings einfacheren Dieselmotor weitgehend verdrängt worden. Zu Unrecht deshalb, weil auch heute noch der Sauggasbetrieb bei ortfesten Anlagen an Wirtschaftlichkeit dem Betrieb mit flüssigen Kraftstoffen überlegen ist.
Also verdient schon aus diesem Grund der Gaserzeugerbetrieb für ortfeste Motoren eine zusätzliche Förderung.
Ein neues Verwendungsgebiet des Gaserzeugers stellt jedoch der Betrieb von Kraftfahrzeugen dar, dessen Entwicklungszeit erst wenige Jahre zurückreicht. Diese Verwendung setzte jedoch die Neuentwicklung von Gaserzeugung voraus, deren Aufbau dem Fahrzeugbetrieb augepaßt werden mußte. Diese Entwicklung erfolgte in Deutschland im wesentlichen in den letzten 5 Jahren, während sich andere Länder bereits schon früher mit diesem neuen Aufgabengebiet befaßt haben.
Bisher beschränkte sich in Deutschland der Gaserzeugerbetrieb von Kraftfahrzeugen in der Hauptsache auf ältere Fahrzeuge, in die erst nachträglich der Gaserzeuger eingebaut wurde, obgleich ein derartiger Umbau vielfach nicht als glücklich bezeichnet werden und nur in beschränktem Umfange zu einem befriedigenden Erfolg führen kann.
Ein einwandfreies Arbeiten bedingt die Ausrüstung von Fahrzeugen mit geeigneten Motoren und Gaserzeugern, was größtenteils nur bei neuen Wagen möglich ist. Hindernd steht bisher der geringe preisliche Vorteil hinsichtlich der Betriebskosten gegenüber dem Dieselmotor im Wege, so daß sich auch trotz der Steuervergünstigungen nicht genügend Anreiz zur weitergehenden Einführung des Gaserzeugerbetriebs bot.
Aber es steht zu erwarten, daß außer den bisherigen Vorteilen bei der Verwendung heimischer Treibstoffe und teilweise auch Abfallstoffe im Laufe der Entwicklung noch andere Gesichtspunkte die weitere Einführung des Gaserzeugerbetriebs fördern helfen, so daß es notwendig erscheint, zielbewußt auch dieses Anwendungsgebiet weiter zu bearbeiten.
Holzkohle. Während früher die Holzkohle ausschließlich in Kohlenmeilern gewonnen wurde, hat heute dieses Gewinnungsverfahren gegenüber der industriellen Erzeugung in Öfen oder Retorten an Bedeutung verloren. Ein Nachteil des Meilerns ist der, daß die wertvollen Bestandteile des Holzes, die sich bei der Erhitzung verflüchtigen, verloren gehen, so der Holzessig, Holzgeist und Holzteer, ferner die brennbaren Destillationsgase. Vom volkswirtschaftlichen Standpunkt aus verdient also die industrielle Verkohlung den Vorzug, wenn auch in Einzelfällen, z. B. bei schwierigen Transportverhältnissen, das Meilerverfahren noch mit Vorteil in Anwendung gebracht werden kann.
Die Güte der Holzkohle richtet sich nach der Endtemperatur und der Geschwindigkeit der Verkohlung. Aus dem Aussehen der Kohle kann auf die Verkohlungstemperatur geschlossen werden. Hohe Temperaturen steigern zwar den reinen Kohlenstoffgehalt der Holzkohle, ergeben aber eine braunschwarze, leicht bröckelnde Kohle, die unter mechanischen Einflüssen (Erschütterungen) leicht in Pulverform zerfällt und für den Betrieb eines Gaserzeugers unbrauchbar ist. Eine gute reaktionsfähige Holzkohle muß von tiefschwarzer Farbe sein und beim Aufschlagen einen metallischen Klang ergeben.
Holzkohle ist vollständig schwefelfrei, enthält aber stets noch gewisse Mengen flüchtiger Bestandteile, deren Menge um so größer ist, je niedriger die erkohlungstemperatur war. Außerdem besitzt die Holzkohle stets einen gewissen Wassergehalt.
Die Asche fällt in lockerer Pulverform an und wird zum Teil mit dem Gas mitgerissen und muß dann in den Reinigern ausgeschieden werden.
Buchenholzkohle ist der Nadelholzkohle vorzuziehen, da sie eine größere Festigkeit besitzt und keinen so großen Abrieb beim Transport und im Gaserzeuger ergibt.
Torfkoks. Zu seiner Gewinnung wird maschinengeformter lufttrockener Hochmoortorf bei Temperaturen zwischen 300° und 600° C destilliert. Dabei werden zwischen 100° und 200° die Wassermengen, die bei lufttrockenem Torf im allgemeinen 25 bis 30% des Brennstoffgewichtes ausmachen, frei. Bei steigenden Temperaturen wird gleichzeitig Kohlensäure abgeschieden und zwischen 280° und 500° C entweichen die teerigen Bestandteile unter gleichzeitiger Schwarzfärbung des restlichen Kokses. Neben dem Teer entstehen noch andere Nebenprodukte wie Gas und Essigsäure.
Torfkoks stellt einen sehr reaktionsfähigen Brennstoff dar, der seinem Verhalten nach der Holzkohle nahe kommt. Es ist ein poröser Stoff von stumpfgrauer Farbe und wird bisher nur an einer Stelle (Elisabethfehn bei Oldenburg) fabrikmäßig hergestellt. Seine Gewinnung stellt eine Möglichkeit der Torfmoorverwertung dar, die im Zusammenhang mit der Urbarmachung der Moore auch sonst noch wirtschaftliche Vorteile verspricht.
Bei niederen Temperaturen im Gaserzeuger ist die Asche weiß und pulverförmig und kann leicht etwa durch Rütteln eines Rostes entfernt werden. Bei hohen Vergasungstemperaturen bildet sich ein Schlackenkuchen, der sich mühelos zerbröckeln läßt
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