Gáztüzelés
Gáztüzelés (l. a mellékelt képet), a szénből fejlesztett gázoknak fütő célokra való felhasználása.
)
GÁZFŐZŐ ÉS FŰTŐ SZERKEZETEK.
Mivel a gáz sokkal tökéletesebben keveredhetik a levegővel, mint a szilárd szén, a gáztüzelés a szilárd szénnel való tüzelésnél sokkal hasznosabb. Megkülönböztethetünk házi és ipari gáztüzelést. A házi gáztüzelésre a világító gázt használják. Nagy előnye a szilárd tüzelő felett, az, hogy nem kormoz, hamut nem képez, a tüzelő anyag behordása elmarad, szóval tiszta, kényelmes és munkamegtakarítással jár. De olcsóbb is, mint a többi tüzelőanyag, mert ha a gáz m3-re 10 kr., 7 személyből álló család reggelijének, ebédjének, uzsonnájának és vacsorájának elkészítésére naponkint 24 kr. ára gázt kell, holott fára és szénre éppen kétszer annyit adunk ki. A házi gáztüzelésre a nem világító Bunsen-lángzót használják, melynek elve azt, hogy a gázt levegővel keverve égetik el. Legjobb 1 térrész gázhoz 6 térrész levegőt vezetni, ekkor smaragzöld magu lángot kapunk. Ez a legtökéletesebb elégés jele, mert 1 m3 gáz képes 550 hőegységet fejleszteni. A világító gáznak elégetésére szolgáló Bunsen-lángzóknak az 1. ábrabeli alakot adják, i-nél ömlik be a gáz és keveredik az oo nyilásokon betóduló levegővel, a keveréket a cső végén meggyujtván, szintelen lángot kapunk. Ilyen lángzót szabályozni nem lehet, már pedig a gáz nyomása és összetétele változó, tehát nem minden esetben lesz alkalmas a levegő bevezetésére szolgáló oo nyilások nagysága. Ezen a bajon segít Wobbe-nak a 2. ábrában előtüntetett szerkezete. A gázvezetékre csavart b cső vége a kuposan szükül össze, hogy a levegőt ff nyilásokon át jobban szivhassa. A levegő és a gáz a g keverő csőben keveredik össze és a szabályozható d lángzó fej ee nyilásán ömlik ki. A lángzófej kupos c része a gáz és levegőelegy jobb szétterítésére való. Az e nyilásokat a lángzófej lecsavarásával kisebbíthetjük. Schäffer és Walker belső légvezetéssel is elősegíti a gáz tökéletes elégetését. A 3. ábrában a gáztömlőt d-re huzzuk, a gáz o-nál szivja be a levegőt és a keverék gnél ég. A belső légvezetésre al csatorna szolgál; a kiszélesített s lap l résein ömlik a levegő a láng belső felszinéhez. A lángzót h karok erősítik az m főzőhöz, melynek felső recés bordáira teszik a főző edényt. Ezeket a lángzókat használják a gáztüzhelyekben, a gázkályhákban és kandallókban. Nagyobb szabásu gáztüzhelyet a 4. ábra láttat. Az 5. ábrabeli szerkezet vasalóvas-melegítésére való (gázkányhák és kandallók, l. Fütés).
A nagyiparban a drága világítógáz helyett olcsóbb uton fejlesztett gázt használnak. Halmozzuk fel a tüzelőanyagot vastag rétegben és égessük el, akkor a levegő a rostényrudakon fekvő szenet szénsavvá égeti el, ez felszáll és a következő izzó szénrétegen szénoxidgázzá
(CO2+C=2CO)
változik. Ha a gázfejlesztő készülékek tüzfészeknek is használjuk, félgáz-, ha pedig a gázfejlesztő készülék a tüzfészektől teljesen független, generátorgáztüzelés-nek nevezzük. A félgáztüzelés elvét legjobban megmagyarázza Boëtiusnak a 6. ábrában előtüntetett szerkezete. A T tüzfészek elülső részének hajlása 55°, ezen a és az R rosztélyon nyugszik a tüzelőanyag, melyet felül adnak a kemencébe. Tüzelő ajtó nincs, hanem ennek nyilása alatt a K konzolt alkalmazzák, melyre annyi szenet raknak, hogy az az N nyilást is elrekeszti. Az R rosztélyrudak között felszálló levegő a vastag rétegben fölhalmozott S szenet széndioxiddá égeti el, az a gáz fölszáll és H tüzhidnál, a C csatornákban a nyil irányában a keringő és az O nyiláson át a kemence T tüzterébe áramló fölmelegedett levegővel egyesül, elég és az M munkateret füti. Hasonló elven alapszik a hazai kohókban használatos Bicheroux-féle gázfejlesztő is. Ezek a gázfejlesztők nem pépesedő kőszénhez alkalmasak.
A generátorok tüzálló téglával bélelt aknás kemencék, melyeknek kőszén-, koksz- és barnaszéntüzelés esetén lépcsős és sik rostélyuk van. a 7. ábra kettős széngenerátort láttat, d a töltőnyak, melynek vályualaku felső pereméhez illik a fedél lefelé görbülő széle. A vályuba vizet öntenek, hogy a gázkiömlést elfojthassák. A töltőnyakban ellensulylyal tartott ferde fojtó szellentyüt látunk. A generátor megtöltésekor erre hányják a tüzelőt s ha a d töltőnyak szinültig megtelt, ráteszik a fedelet és a fojtó szellentyüt az ellensuly felemelésével nyitják. Igy a tüzelőszer gázveszteség nélkül hull a ferde és sik rostélyra. Az összesült tüzelő megbolygatására és a gáz minőségének megitélésére valók a fedéllel elzárható ee nyilások. A salakot b folyosón szállítják el. A fejlődő gáz a kéménybe száll, melynek nyilása tolókával szabályozható. Az a kéményből a gáz fekvő és a robbanás ellen biztosító ajtókkal felszerelt vascsövekbe kerül, hol a könnyen illó szénhidrogének és vizgőz kátrányalakban válnak ki. A kátrányt külön csövekben a kátrányfogóba vezetik. A fát, fürészport, tőzeget hengeres aknában gázítják el. Az akna alján vizszintesen rostély van, melyet tőzeg használata esetén rövid ferde rostélylyal toldanak meg. Mivel a fában sok viz van, mely gőzalakban átmegy a gázba, ez utóbbit mielőtt a vizszintes gázvezetékbe jutna, többször föl- és levezetik, sőt ezekbe a csatornákba vizsugarakat is lövellnek.
Hogy a kemence munkaterében, a gázok elégésekor fejlődő ki nem használt meleget értékesítsék, Siemens W. a generátorokat regenerátorokkal kötötte össze. A regenerátorok tüzálló téglarácscsal (egymásra éllel állított téglák( kitöltött kamarák, melyeket a kéménybe áramló égéstermékek fölmelegítenek s ha már kellő melegek, rajtuk gázt és levegőt vezetünk keresztül. A levegő fölhevítésére való kamrák férője 1/3-dal nagyobb, mint a gázoké. Mindig két pár kamara kell, hogy mig az egyik pár fülik, a másik pár kamaráin át levegőt, illetve gázt vezessenek. A 8-9. ábrában előtüntetett resicai Martin-kemencék gázgenerátorjában fejlesztett gáz az R csatornán át jut az N1 v. N regenerátorba (9. ábra), aszerint, amint beállítottuk az S fojtó szellentyüt (8 ábra). Ez utóbbi mellett van az S1 légszellentyü, mely a kemencét a gáz elégetésére szükséges levegővel látja el. Tegyük fel, hogy az S gázfojtót ugy állítottuk be, hogy a generátorból érkező gáz az N1 kamarába ömlik, ekkor az S1 légfojtót is ugy kell beállítanunk, hogy a kivülről beömlő levegő a P1 generátorhoz jusson. A fölmelegedett gáz és levegő a kemence munkatere előtt egyesül s az égéstermékek a PN kamrához jutnak, itt melegük legnagyobb részét a táglarácsnak átadják és T csatornán át a kéménybe áradnak. A gázt és levegőt felváltva majd az N1 és P1, majd pedig az N és P regenerátorokból eresztik a kemencébe, amint az illető regenerátorokat a kéménybe vonuló égéstermékek a szükséges hőfokra fölmelegítik (l. Üvegolvasztó kemencék és Vasgyártás).
Elméletileg a generátor-gőztüzelés hasznossági foka 0,86, de mivel a szénoxid keletkezésekor fejlődő meleg jó nagy részét elvesztjük, mert a gáz különösen akkor, ha sok vizgőzt tartalmaz, teljesen lehütendő, a hasznosítás foka 0,7 lesz, tehát a legjobb esetben a tüzelőszer 30%-át elvesztjük. Baj az is, hogy a gázokhoz a tüzet szitó levegő révén sok nitrogén keveredik és lehetetlen megakadályozni a szénsav képződését, a szénnek hidrogéntartalma pedig szénhidrogének alkotását mozdítja elő, melyeknek egy része a lehütéskor mint kátrány válik ki. A mondott okokból a generátor-gáztüzelés nem áll az ideális tüzelés magaslatán, ezért a gáztüzelés megoldását más uton is megkisérlették.
Fontana Félix olasz kémikus volt az, aki a mult század végén a fütés egész uj módjának alapját vetette meg azzal a felfedezésével, hogy az izzó szén a vizgőzt alkotó elemeire bontja és maga szénoxiddá alakulván, a kiváló hidrogénnel együtt nagy melegkapacitásu gázelegyet, az u. n. vizgázt alkotja. (H2O+C=CO+H2). A viz gáz gyártására kell bizonyos szénmennyiség, mely a gázelegybe mint szénoxid megy át, nevezzük ezt gázszénnek, kell bizonyos szénmennyiség a viz elgőzítésére, nevezzük ezt gőzítőszénnek és végül kell bizonyos mennyiségü szén a vizgőz szétbontására, nevezzük ezt fütőszénnek. Helyes tüzelés esetén a gázszén mennyisége 1 s. e., a gőzítő szén mennyisége 0,118 s. e. és a fütőszén mennyisége 0,298 s. e. Tehát az összes szénszükséglet 1 416 s. e. Ebből teljesen kárba vész a gőzitő szén, vagyis 0,118/1,416 = 0,08 = 8%. Abban az esetben, ha a vizgőzt a következő képlet szerint C+2H2O=CO2,+2H2 bontjuk szét, rosszabb eredményt kapunk. A tüzelőveszteség 16%-ra rug. Ezért a vizgáztüzelés hasznosságának egyik alapföltétele, hogy a generátorokban nagy hőmérséklet legyen, mert csak igy vehetjük elejét a szánsav keletkezésének. Azonban ez a baj hamar bekövetkezhetik, mert a befuvott vizgőz gyorsan lehűti az izzó szenet. Igaz, hogy két generátorral dolgoznak, de a váltás pillanatában az egyik generátor már annyire lehülhet, hogy a szén a vizgőz jó nagy részét csak szénsav fejlesztése mellett bonthatja meg. Jobbak a viszonyok akkor, ha az izzószénnel a vizgőzt oxigénium jelenlétében bontjuk szét, más szóval a generátorfütést kombináljuk a vizgázfütéssel oly módon, hogy a szén izzásba jövetele vegyes vizgőzt bocsátunk be. A vegyi bontást az alábbi képlet:
2C+H2O (gőz)+O=2CO+H2
tünteti fel. Ez esetben a tüzelőveszteség 6% lesz, tehát 2%-kal jobb, mint az első esetben. A generátorgáznak és vizgáznak kombinációjából keletkező gázt félvizgáznak nevezhetjük. Ide tartozik az u. n. Wilson- és Dowsongáz is. ez utóbbiban 5/7% szénsav, 22-24% szénoxid és 16-18% hidrogén van. Farbaky és Sóltz folytonosan működő vizgázfejlesztője is (10-11. ábra) kombinált generátor és vizgáz-kemence.
Van két generátor, A és B, mindegyiknek alul egy lépcsős és egy sik rácsa van. A rács előtti tér ajtóval fojtóan zárható el, ugy hogy a rácsok alá, csak abban az esetben juthat friss levegő, ha az ajtót kinyitjuk. Gondoljuk magunknak, hogy az A generátorban a rács előtti ajtó nyitva, a rácson fekvő szénréteg pedig az égés folytán az akna feléig lesülyedett legyen; továbbá tegyük fel, hogy ezen széntömeg fehér izzó, a generátorral közlekedő regenerátor pedig kellően kimelegítve legyen. A munkás most elzárja a rács előtt levő ajtót, az A generátort uj adalék szénnel és a váltószelepet oly állásba hozza, hogy a Körting-féle fuvó segélyével az A generátorba a tökéletlen elégéséhez szükséges levegő és a felbontandó vizgőzmennyiség A regenerátoron át, a hol tulhevül, bejuthasson. A befujtatott levegő és vizgőz cd közlekedő csövön ér az A generátorba, itt az ujból adalékolt tüzelőanyagot megszárítja és száraz lepárlásának veti alá, aztán pedig a száraz lepárlási terményekkel együtt az izzó szénrétegen keresztül hatol; a levegő ennek elégését előmozdítja, a vizgőzt és a lepárlás terményeit pedig az izzó szén felbontja és a nyert gáz a két generátort alul összekötő csatornán átmegyen a 2-ik, vagyis a B-vel jelzett generátorba.
B generátor előtt az ajtó nyitva lévén, a rácson betóduló levegő folytán a szén mindinkább izzó lesz, az A1 generatorból jövő és még netalán fel nem bomlott vizrészek pedig teljesen felbomlanak; ezek a forró gázok aztán az ezen generátorban képződő szénoxidgázokkal együtt az előtte álló B1 generátort kifűtik és a váltószellentyű alatt a főgyüjtőcsőbe vonulnak. A midőn A1 generátor le kezd hülni, azalatt B generátorban a szén ismét feléig leszállott, ennélfogva bezárják ajtaját és kinyitják a másik ajtót, mig B generátorba uj adalék szenet adnak, mire a váltószellentyű állását megváltoztatják és az egész üzem ellenkező menetben folyik le.
A vizgáz a központi fütő és világító berendezésekhez igen alkalmas, mert a nyomást és hideget egyaránt állja, holott a világítógázból nagyobb nyomás és hideg beálltakor a nehezebb szénhidrogének kiválnak, azonban a vizgáznak a világításra való tekintetből látszólag két nagy hibája van, ugyanis sok szénoxidot és kevés világító alkotórészt tartalmaz. A statisztikával azonban éppen nem bizonyíthatjuk be, hogy a vizgázzal, bár szénoxidtartalma a viágítógázét 22%-kal fölözi, több szerencsétlenség történnék.
A tiszta vizgázzal, csekély fényt adó alkotórészei miatt, gazdaságosan csak ugy világíthatunk, ha karburáljuk, v. izzó fejlesztett melegét fénynyé alakítjuk át. A vizgázt illó szénhidrogénekkel v. szilárd szénhidrogének gőzeivel karburálják, még pedig vagy a gyártás, vagy a fogyasztás helyén, mivel ez a művelet a vizgázt sok helyen ugy megdrágítja, hogy az a világító gázzal nem versenyezhet igen alkalmazzák a izzó fényt. Az utóbbi időben Auernek sikerült oly izzólámpát szerkeszteni, mely hasonló fényhatással felényi gázt fogyaszt (l. Gázlángzók).
Mivel a vizgáz gyártásához, eltekintve a gázfejlesztőktől, ugyanazok a készülékek, eszközök és szerek kellenek, melyeket a viágítógáz gyártására használnak, hihető és remélhető, hogy vizgázt jelzettük jó tulajdonságai miatt a világítás terén is mielőbb illő méltatásban részesítik. Használják még a vizgázt a kohászatban az acél és folyasztott vas gyártására; továbbá motorok hajtására, világítógáz helyett. Ez utóbbi célra különösen a Dowson-gázt használják. Nálunk vizgáz-kemence csak Hatvanban van. Szorosan a gáztüzeléshez tartozik a nagy olvasztó gázainak, az u. n. torokgáznak fütő célokra való értékesítése. Erről azonban a Vas szó alatt lesz szó, mert szorosan összefügg a vas kohászatával.
