Ueber die Ursachen von Explosionen in Braunkohlen-Briquettefabriken. Von Dr. Rud. Holtzwart und Prof. Dr. Ernst v. Meyer. (Schluss der Abhandlung S. 185 d. Bd.) Mit Abbildung. Ueber die Ursachen von Explosionen in Braunkohlen-Briquettefabriken. III. Ueber das Zustandekommen von Explosionen mit Braunkohlenstaub. Da bei normalem Betriebe die in Oefen und anderen Apparaten befindlichen Gase (s. Abschnitt I), sowie die durch scharfes Trocknen der Braunkohlen im Luftstrome entstehenden Gasgemenge (s. Abschnitt II) eine eigentliche Explosionsgefahr ausschliessen, so war der Schluss berechtigt: Explosionen treten nur unter abnormen Bedingungen ein; die Ursache jener ist in Bränden zu suchen. Eine Nachahmung von Explosionen war zu erstreben. Namentlich galt es, die Holle des feinen; überall in Oefen, Sammelräumen, Schnecken, Elevatoren vorhandenen Staubes zu ermitteln. Von der Voraussetzung ausgehend, dass einer jeden ExplosionVon einer durch fahrlässige Zündung entstehenden Explosion war abzusehen. ein Brand voraufgeht, und dass in erster Linie der Kohlenstaub als Vermittler und Träger der Explosionen wesentlich sei, haben wir eine Reihe von Versuchen, besonders im kleinen Massstabe, ausgeführt. Dass Braunkohlenstaub in Bewegung durch glühende Kohlen zum Entflammen gebracht werden kann, während er in Ruhe mit der gleichen Wärmequelle in Berührung sich nicht entzündet oder nur in langsames Glimmen geräth, ist eine den Praktikern längst bekannte Thatsache. Textabbildung Bd. 280, S. 237Apparat zur Untersuchung der Explodirbarkeit. Zur vollständigen Entflammung des Kohlenstaubes gehört immerhin eine intensive Hitze. Einen augenfälligen Beweis dafür lieferte ein Versuch, welcher bestimmt war, im grösseren Massstabe das Zustandekommen von Explosionen zu zeigen. – Auf unseren Vorschlag wurde in Oberröblingen a. See unter Leitung des Herrn Inspectors Meyer, für dessen thätige Mitwirkung wir aufrichtig dankbar sind, eine etwa 4 m hohe Esse gebaut, in welcher unten ein Rost angebracht, während sie oben mit einem Behälter aus Eisenblech gekrönt war. Durch Wegziehen der den Boden des letzteren bildenden Platte konnte der Staub aus der Höhe in die Esse fallen. Man bezweckte damit, denselben in lebhafte Bewegung und in Berührung mit glühenden Kohlentheilchen zu bringen, um seine Entflammbarkeit festzustellen und zu beobachten, ob explosionsähnliche Erscheinungen einträten. Trotzdem, dass aus der erwähnten Höhe Staub in die auf dem Roste befindliche glühende Kohle, dass ferner glimmende, mit Staub vorsichtig bedeckte Kohlen aus dem Behälter herabfielen, war eine rasche, mit Verpuffung verknüpfte Entflammung nicht zu bewirken. Die Hitze war also nicht intensiv genug, eine plötzliche, durch die ganze Staubmasse verlaufende Entzündung herbeizuführen. Versuche in kleinem Massstabe haben zu bestimmteren, zum Theil unerwarteten Ergebnissen geführt. Bei der Versuchsanordnung müsste es sich darum handeln, Staub verschiedener Herkunft, aber gleichartig vorbereitet, auf seine Fähigkeit, sich entflammen zu lassen, unter möglichst gleichen Bedingungen zu prüfen. Der Apparat, dessen wir uns zu diesem Zwecke bedienten, bestand aus verschiedenen Theilen, deren Zusammenhang und Bedeutung aus beigefügter Zeichnung und nachfolgender Erläuterung sich ergeben: E ist das „Explosionsrohr“ von etwa 50 cc Inhalt mit zwei bei ii eingeschmolzenen Platindrähten, deren Spitzen etwa 3 bis 4 mm von einander entfernt sind und zwischen welchen Funken mittels eines Inductionsapparates überspringen sollen. Das Rohr ist durch zwei Kautschukstopfen geschlossen, durch deren einen k2 ein rechtwinkelig gebogenes Glasrohr geht, welches durch Wasser abgesperrt wird, während durch den anderen Stopfen k1 ein Rohr mit Glashahn H2 geführt ist. Dicht an letzteren bringt man den zu prüfenden Staub. Das Explosionsrohr steht durch den Schlauch ef in Verbindung mit Flasche A (von etwa 600 cc Inhalt), diese mit Flasche B (etwa 3 l fassend), welche letztere, anfangs leer, aus dem etwa 1,5 m höher stehenden Gefäss C durch ein Heberohr unter den gewünschten Druck gesetzt und allmählich mit Wasser gefüllt wird. Durch Oeffnen des Quetschhahnes H (bei c) kann die Luft in Flasche A einem genau mittels Quecksilber-Manometers D zu messenden Druck ausgesetzt werden; ist dieser erzielt, so schliesst man H1; der Glashahn H2 war natürlich von Anfang an geschlossen. Damit ist die Vorbereitung jedes einzelnen Versuches, welche nur wenige Minuten braucht, beendet. Jedesmal wurde gleichviel von dem zu prüfenden Staub – etwa 0,18 g – verwandt. Nach Herstellung eines willkürlichen, aber bestimmten Druckes in A wurde der Funkenstrom (mittels zwei kräftigen Bunsen-Elementen u.s.w.) in Gang gesetzt, sodann durch rasches Aufdrehen und sofortiges Wiederschliessen des Hahnes H2 der Staub in das Explosionsrohr geschleudert. Gleichzeitig war zu beobachten, ob eine Verpuffung eintrat, und, wenn dies der Fall war, mit welcher Intensität sie sich vollzog, ob sie sich schnell oder weniger rasch ausbreitete, ob ferner nach derselben ein mehr oder weniger starkes Zurücksteigen des Sperrwassers erfolgte. Acht Staubproben verschiedener Herkunft (Nr. 4 bis 8 aus einem Bezirk) wurden in dem obigen Apparate auf ihre Entflammbarkeit geprüft (Tab. 1), von fünf (Nr. 1 bis 5) wurde die vollständige Zusammensetzung bestimmt (s. Tab. 2). Die erste Tabelle enthält die Ergebnisse der mit dem „Explosionsrohr“ gemachten Beobachtungen. In der ersten Spalte sind die Staubproben aufgeführt. Dieselben stammten aus verschiedenen Briquettefabriken, und zwar waren sie theils den Elevatoren und Schnecken, theils den Sammelräumen u.s.w. entnommen, in welchen sich der Staub auf vorspringenden Ecken und Kanten abgesetzt hatte. Um denselben möglichst gleichartig zu erhalten, wurde er durch ein feines Gazesieb geschüttelt, endlich lange Zeit im Exsiccator über Schwefelsäure getrocknet. Die zu analysirenden Staubproben (Nr. 1 bis 5) warenBezüglich der analytischen Methoden sei Folgendes bemerkt: Der Gehalt des vollkommen getrockneten Staubes (bezieh. der Braunkohle) an Schwefel wurde nach der Sauer'schen Methode (Zeitschrift für analytische Chemie, Bd. 12 S. 32) ermittelt, jedoch war diese so verbessert, dass der zur Verbrennung nöthige Sauerstoff an drei Stellen des Rohres eingeführt wurde. – Kohlenstoff und Wasserstoff bestimmte man in bekannter Weise durch Verbrennen mit Kupferoxyd unter Vorlegen einer Schicht chromsauren Bleis, Stichstoff nach der Dumas'schen Methode. ausserdem durch vorsichtiges Erwärmen (auf 60 bis 70°) von dem letzten hygroskopischen Wasser befreit. Tabelle 1. Druck, unter welchem die Luft in A stand: Staubproben 2 Cent 3 Cent 4 Cent 8 Cent Gesammtergebniss Quecksilber Explosion erfolgte: Nr. 1 zweimal nichteinmal sehr schwach einmal nichteinmal schwach zweimal nicht nicht Die Fähigkeit, zu entflammen, sehr ge-ring: bei acht Versuchen sechs negative Nr. 2 zweimal nicht zweimal nicht zweimal nicht nicht Staub gelangte keinmal zur Verpuffung Nr. 3 zweimal nichteinmal sehr schwach zweimal nicht zweimal nicht nicht Staub zur Entflammung nicht geeignet Nr. 4 zweimal zweimal zweimal zweimal Staub verpuffte ausnahmslos stark sehr kräftig Nr. 5 zweimal nicht zweimal nicht zweimal nichteinmal schwach nicht Bei sieben Versuchen sechs negative Nr. 6 zweimal nichteinmal schwach zweimal zweimal zweimal Probe zur Entflammung geneigt.Bei neun Versuchen sieben positive ziemlich stark Nr. 7 zweimal zweimal zweimal zweimal Staub verpuffte ausnahmslos stark Nr. 8 zweimaleinmal nicht zweimal zweimal zweimal Desgl. stark Die Frage, ob und wie das in der Entflammbarkeit oder der Nichtentzündlichkeit des Staubes ausgesprochene Verhalten mit der chemischen Beschaffenheit desselben zusammenhängt, liegt nahe. Die fünf ersten ProbenLeider ist darunter nur eine „explosive“ Probe. wurden analysirt; in Tab. 2 sind die Ergebnisse der Analysen zusammengestellt: Tabelle 2. Asche C H N S O Nr. 1 DirectAschefreiberechn. 15,93– 56,9367,70 5,166,14 0,931,10 4,134,90 16,9220,16 Nr. 2 DirectAschefreiberechn. 14,05– 57,7267,16 4,735,5 0,740,86 3,163,68 19,6022,80 Nr. 3 DirectAschefreiberechn.   9,44– 60,7667,09 5,225,76 1,151,27 2,002,21 21,4323,67 Nr. 4 DirectAschefreiberechn.   6,12– 61,3365,83 4,664,96 1,111,21 0,630,68 26,1527,82 Nr. 5 DirectAschefreiberechn.   7,08– 59,5664,10 4,534,88 1,221,33 0,600,65 27,0129,04 Ein Blick auf Tab. 1 lehrt, dass der Braunkohlenstaub verschiedener Herkunft sich in Bezug auf Entzündlichkeit ganz verschiedenartig verhält. Die letztere steht in keinem nachweisbaren Zusammenhang mit der Elementarzusammensetzung des Staubes. So ist die „explosive“ Staubprobe Nr. 4 chemisch sehr ähnlich zusammengesetzt mit der zur Entzündung so gut wie nicht geneigten Probe Nr. 5 (s. Tab. 2). Wahrscheinlich ist die Fähigkeit des Staubes, mehr oder weniger leicht zu entflammen, abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit desselben, sowie von der Art seines Bitumens: Eigenschaften, welche der wissenschaftlichen Bearbeitung noch wenig zugänglich sind. Aus Tab. 1 ergibt sich die Thatsache, dass die Staubproben Nr. 4, 6, 7 und 8 in hohem Masse zur Entflammung geneigt waren, während der aus dem gleichen Bezirk stammende Staub von Nr. 5 kaum zur Verpuffung neigte. Dagegen war der Staub von Nr. 1, 2, 3 entweder sehr wenig (Nr. 1) oder gar nicht (Nr. 2, 3) entflammbar. Die Stärke der Verpuffung war schon für das Auge des Beobachters deutlich verschieden, wie dies auch in Tab. 1 angedeutet ist. In einzelnen Fällen (bei Probe Nr. 1, 3) konnte man die Fortpflanzung der Entzündung ähnlich verfolgen, wie beim Verpuffen eines Kohlenoxyd-Luftgemisches in der Nähe der Entzündungsgrenze. Die starken Verpuffungen dagegen vollzogen sich plötzlich, so dass das ganze Explosionsrohr mit einem Lichtblitze erfüllt war (bei Nr. 4, 7, 8). In letzterem Falle wurde aus der Oeffnung des Rohres m ziemlich viel Gas herausgeschleudert, worauf die Sperrflüssigkeit mehr oder weniger hoch aufstieg. Bei schwachen Verpuffungen trat wenig Gas aus, auch war ein Zurücksteigen kaum zu bemerken. Diese Beobachtungen gewähren nur einen ungefähren Anhalt zur Beurtheilung der Stärke obiger Entflammungen. Wenn auch die oben mitgetheilten Versuche manche Frage unbeantwortet lassen, so können sie doch praktisch verwerthet werden. In dem Apparat, welcher leicht herzustellen und ohne Schwierigkeit zu handhaben ist, können Staubproben einer vergleichenden Prüfung auf ihre Entzündlichkeit schnell unterzogen werden. Durch Aenderung der Funkenspannung und -Weite, sowie des Druckes lässt sich – gleichartige Versuchsanordnung vorausgesetzt – ein Urtheil über die grössere oder geringere Gefährlichkeit verschiedener Sorten Braunkohlenstaub gewinnen. Erwähnt sei noch, dass in jenem Apparate eine Entflammung resp. Verpuffung von Staub nur dann eintritt, wenn dieser in Bewegung und dadurch zu feinster Zertheilung gebracht wird. Durch einfaches Schütteln des mit Staub beschickten Apparates konnte selbst der leichtest entflammende Staub im Funkenstrom nicht zum Verpuffen gebracht werden. – Luft, in welcher Braunkohlenstaub feinst zertheilt und bewegt ist, lässt sich geradezu mit einem entzündlichen explosiven Gasgemische vergleichen. – Wir wollen nicht unerwähnt lassen, dass von uns die ersten Versuche über Explosivität von Kohlenstaub so angestellt wurden, dass das Gefäss A, sowie das Explosionsrohr statt mit Luft mit einem Gemenge von Kohlenoxyd und Luft, welches nahe der Entzündungsgrenze stand, gefüllt war (letztere liegt bei etwa 12 Proc. CO; d.h. ein Gemisch von 12 Proc. CO und 88 Proc. Luft wird durch einen elektrischen Funken gerade noch entzündet). Die Verpuffung des explosiven Staubes Nr. 4 mit einem Gemisch von 90 Proc. Luft und 10 Proc. CO war nicht erheblich stärker, als mit Luft allein! Wir verkennen keineswegs die Unvollständigkeit der bisherigen Versuche, die Entzündlichkeit des Braunkohlenstaubes zu ermitteln, hoffen aber, eine Anregung zu weiteren eingehenden Arbeiten in dieser Richtung gegeben zu haben. So liegt es nahe, das Verhalten des Steinkohlenstaubes in dem Explosionsrohr zu prüfen (Mehlstaub war in demselben, bei schwachem Funkenstrom, nicht zum Verpuffen zu bringen). – Durch die unter I mitgetheilten Versuche haben wir gezeigt; dass Gasgemenge, welche sich in Trockenöfen verschiedener Construction, in Sammelräumen, sowie in Schnecken vorfinden, eine Explosionsgefahr nicht in sich bergen, solange der Betrieb normal, d.h. solange nicht an irgend einer Stelle jener Apparate ein Brand von ziemlich grosser Ausdehnung entstanden ist. Zu dem wesentlich gleichen Ergebnisse haben uns die Versuchsreihen II geführt, welche den Beweis erbringen, dass die Braunkohlen, auch wenn sie im langsamen Luftstrom einer Schwelung bei abnorm gesteigerter Temperatur (400° und mehr) unterliegen, Gasgemenge liefern, welche in Folge des starken Gehaltes an Kohlensäure und der meist sehr geringen Menge brennbarer Gase nicht explosiv sind. Die, oft gehörte, zuweilen in Gestalt einer scheinbar unanfechtbaren Behauptung geäusserte AnnahmeVgl. Kohlenzeitung für 1889, S. 61, 68., dass die Braunkohle schon bei relativ geringer Temperatur Kohlenwasserstoffe in bedrohlicher Menge ausgebe, ist gänzlich unbegründet und haltlos. Das Agens, welches die Hauptgefahr, ja zunächst die einzige Gefahr mit sich bringt, ist der feine, in Bewegung versetzte und dadurch aufs Aeusserste zertheilte Staub. Aber nur dann wird die Gefahr, welche er in sich birgt, acut, wenn er Gelegenheit findet, sich zu entzünden. Erster Grundsatz muss also sein, dies zu verhüten. Die einzige hier in Betracht kommende Ursache ist „ein Brand“ in den Apparaten – sei er durch Ueberhitzen resp. glühende Kohlentheilchen (Funken aus der Feuerung) oder durch Selbstentzündung von Kohlen (z.B. im Sammelraum) entstanden. Wir kommen zu dem Schluss: Ohne vorausgehenden „Brand“ keine Explosion! Diese beginnt mit einer zunächst geringfügigen Entflammung von Kohlenstaub, welche den Charakter einer Explosion annimmt, wenn sie reichliche Nahrung findet in Folge der feinen, sich über weite Strecken ausdehnenden und bewegten Staubmassen, sowie durch freien Zutritt atmosphärischer Luft. Eine solche, sich weit ausbreitende Entflammung, bei welcher enorme Quantitäten von Gasen (Kohlensäure, Kohlenoxyd, geringere Mengen Kohlenwasserstoffe) entwickelt und durch gewaltige Erhitzung ausgedehnt werden, hat an sich schon den Effect einer Explosion. Sie kann aber noch eine weitere verhängnissvolle Folge haben. Da bei derselben ein Theil des Staubes unvollständig verbrennt, daher brennbare Gase gebildet werden, so tritt der Fall leicht ein, dass die letzteren, mit der zuströmenden Luft gemischt, in Berührung mit den lange Zeit glühend bleibenden Kohlentheilchen heftig (nach Art der Knallgasgemische) explodiren. In der That sind solche Erscheinungen: eine starke Entflammung und bald darauf folgende heftige Explosion, mehrfach beobachtet worden. Nachschrift von E. von Meyer. Im Anschluss an unsere Untersuchungen will ich die Aufmerksamkeit auf einige Punkte lenken, welche in den letzten Jahren wiederholt Gegenstand eingehender Besprechungen seitens der Praktiker gewesen sind. Die Hauptaufgabe zur Verhütung von Explosionen in Briquettefabriken muss, wie schon ausgesprochen wurde, in der Bekämpfung resp. Beseitigung der primären Ursache bestehen: dem Zustandekommen eines grösseren Brandes ist mit allen Mitteln entgegenzuarbeiten; überhaupt sind alle Umstände, welche die Entstehung von Bränden begünstigen, sorgsam zu vermeiden. Dass in dieser Hinsicht die gut construirten Dampföfen, in welchen durch Schleppschaufeln das Liegenbleiben von Kohlen verhindert wird, eine grössere Sicherheit bieten, als die Oefen mit mehr oder weniger directer Feuerung, leuchtet ein, wird auch durch unsere Versuche illustrirt. Eine andere Frage, in welcher die Ansichten der Praktiker auseinandergehen, betrifft die Ventilation in den verschiedenen Apparaten der Briquettefabriken. Die einen erblicken in derselben das wirksamste Mittel, die Explosionsgefahr zu verringern, andere nehmen das Gegentheil an. – Auf Grund theoretischer Erwägungen, sowie der bei den obigen Untersuchungen gewonnenen Erfahrungen theile ich die letztere Ansicht, insofern eine Gefahr in Folge der Ventilation in stauberfüllten Apparaten angenommen wird. Wenn man Luft den Räumen zuführt, in welchen ein Brand im Entstehen begriffen ist, so wird dieser dadurch angefacht. Namentlich da, wo zugleich grössere Mengen feinen Staubes in Bewegung sind, besonders in Trockenelevatoren und anderen Transportelementen, sollte Ventilation eher verboten als vorgeschrieben werden. Wenn bergpolizeiliche Bestimmungen dennoch Ventilation anordnen, so wird bei stricter Ausführung derselben die Gefahr erhöht, statt vermindert zu werden. Man denke den Fall, dass unvermerkt glimmende Kohle in den Trockenelevator oder in Schneckenkanäle gekommen ist: fehlt hier die Ventilation, so ist keine Gelegenheit zum Umsichgreifen des Feuers gegeben, vielmehr wird es bald erstickt werden. Bei guter Ventilation dagegen findet dasselbe Nahrung, der feine bewegte Staub sorgt für Weiterverbreitung und bringt durch Verbrennung Explosionswirkungen hervor. Nun werden von Praktikern gerade die Transportelemente, insbesondere Trockenelevatoren als die Orte bezeichnet, in welchen besonders oft Explosionen zum Ausbruch gelangt sind. Naturgemäss drängt sich die Frage auf: Lassen sich nicht diese Vorrichtungen, wie Elevatoren, Schnecken, thunlichst beschränken oder völlig umgehen? Nach meiner Ansicht wird die Gefahr dadurch vermehrt, dass in vielen Fällen die Anlage der Sammelräume unter den Trockenöfen untersagt wird. In Folge dessen muss die trockene Kohle forttransportirt, meist gehoben werden, wobei – wenn eine, zunächst auch nur geringfügige Entzündung stattgefunden hat – die Gelegenheit zu Explosionen eher gegeben wird, als wenn die Kohle direct den Sammelraum erreicht. Auch die Ueberwachung eines solchen einfachen Uebergangs ist sicherlich leichter, als in jenem Falle. Gewichtige Stimmen von Praktikern sind in dem gleichen Sinne erhoben worden, wie denn auch einfache theoretische Erwägungen zu dem nämlichen Ergebniss führen. – Das Hauptgewicht liegt in der guten Aufsicht. Die Erstickung eines im Sammelraum rechtzeitig bemerkten Feuers ist gewiss ohne Gefahr zu erzielen. Man gelangt zu dem Schluss: Je kürzer und einfacher der Weg von den Darrvorrichtungen zu dem Sammelraum, desto geringer ist die Gefahr. Leipzig, im April 1891.