Именно таким образом из каменного угля, продукта нашей собственной земли, мы получаем чистый, долговечный и яркий свет, который в других случаях должен был бы быть получен из материалов, частично импортируемых из-за границы.
Чтобы применить этот способ получения света в больших масштабах, как это практикуется сейчас с беспрецедентным успехом в этой стране, уголь помещают в сосуды, называемые ретортами, и снабжают трубами, соединенными с резервуарами для приема продуктов дистилляции. Реторты закрепляются в печи и нагреваются докрасна. Тепло выделяет из угля газообразные и жидкие продукты; последние оседают в приемниках, а первые проводятся через воду, в которой растворена гашеная известь, благодаря чему газ углеводород очищается. Сероводород и углекислота, которые были смешаны с ним, поглощаются гашеной известью, а чистый углеводород накапливается в сосуде, называемом газгольдером, и затем готов к использованию.
Из резервуара, в котором был собран газ, отходят трубы, которые разветвляются на более мелкие ответвления, пока не заканчиваются в месте, где необходим свет, а конечности ответвительных труб снабжены запорными кранами для регулирования потока газа в горелки или лампы.
Производство газового освещения, следовательно, аналогично производству пламени, создаваемого салом, воском или маслом. Все эти вещества обладают, наряду с углем, элементами определенных специфических материй, которые способны превращаться в воспламеняющиеся упругие жидкости при воздействии тепла.
Капиллярные трубки, образованные фитилем свечи или лампы, выполняют роль реторт, помещенных в нагретую печь в процессе газового освещения, и в которых развивается воспламеняющаяся газообразная жидкость. Воск, сало или масло втягиваются в эти воспламененные трубки и разлагаются на газ углеводород, и от сгорания этого вещества происходит освещение. В лампе, как и в свече, масло или сало должны, следовательно, разложиться, прежде чем они смогут дать свет, но для этой цели достаточно разложения ничтожного количества материалов последовательно, чтобы дать хороший свет. Так возникает пламя свечи или лампы.
Таким образом, в процессе газового освещения не преследуется никакой иной цели, кроме как отделить непосредственные продукты, которые дает уголь при воздействии температуры воспламенения в закрытом сосуде; собрать эти продукты в отдельные резервуары и передать один из продуктов, воспламеняющийся газ, посредством труб и разветвленных трубок на любое требуемое расстояние, чтобы продемонстрировать его там у отверстия проводящей трубки, чтобы его можно было использовать как свечу или лампу.
Вся разница между гигантским процессом газового освещения и миниатюрной операцией свечи или лампы заключается в наличии дистилляционного аппарата на газовом заводе, вместо того чтобы он находился в фитиле свечи или лампы. В том, что сырое воспламеняющееся вещество разлагается до того, как упругая жидкость потребуется, и накапливается для использования, вместо того чтобы подготавливаться и потребляться по мере того, как оно исходит из разложенного масла, воска или сала; и, наконец, в передаче газа на любое требуемое расстояние и его воспламенении у горелки или лампы проводящей трубки, вместо того чтобы сжигать его на вершине фитиля. Принцип производства газового освещения, следовательно, рационален и оправдан общим способом, которым производится весь свет.
Остается только заметить, что в то время как новое и важное применение, к которому может быть таким образом применен каменный уголь, дает сильное подтверждение тому, что было хорошо замечено, что из всех подземных горючих веществ уголь в этой стране является, безусловно, самым важным природным продуктом. [2] “Он связан не только с потребностями, комфортом и наслаждениями жизни, но также с расширением наших самых важных искусств, наших мануфактур, торговли и национального богатства.
[2] Дэви о безопасной лампе.
“Необходимый для обеспечения тепла и приготовления пищи, он дает своего рода искусственный солнечный свет и в некоторой мере компенсирует недостатки нашего климата.
“С его помощью осуществляются металлургические процессы и поставляются самые важные материалы цивилизованной жизни, земледелец снабжается полезным удобрением, а архитектор — необходимым цементом. Не только мануфактуры и частные дома, но даже целые улицы и города освещаются его применением, и, поставляя элементы активности в паровой двигатель, он дал удивительный импульс механической и химической изобретательности, в значительной степени уменьшил человеческий труд и в высокой степени увеличил силу и богатство страны.”
ЧАСТЬ III.
Классификация каменного угля и максимальное количество газа, получаемое из различных видов угля.
Мы уже заявляли, что каменный уголь в этой стране является самым дешевым сырым природным продуктом, из которого можно получить газ углеводород в больших масштабах. Это тот продукт, который дает его в изобилии и который может быть подвергнут с наименьшими хлопотами и затратами операции, которую он должен пройти для производства газа. [3] Природа наделила нас этим минералом щедрой рукой и предоставила угольные шахты, которые, кажется, бросают вызов силе человека исчерпать их.
[3] Другими веществами, из которых можно экономично получить газ углеводород, являются животное и растительное масло, деготь, как растительный, так и каменноугольный; пек, смола, эфирные масла, получаемые из растительного и каменноугольного дегтя, и компактные виды торфа. Об этом предмете мы поговорим позже.
Основные угольные шахты в Англии находятся недалеко от Ньюкасла и Уайтхейвена. Город Ньюкасл стоит на пластах угля, которые простираются на значительное расстояние вокруг этого места и которые, насколько это касается многих сотен поколений после нас, можно назвать неисчерпаемыми.
Каменный уголь, как и все другие битуминозные вещества, состоит из фиксированной углеродистой основы в состоянии битума, соединенной с небольшой порцией землистых и солевых веществ, которые составляют золу, остающуюся после сгорания угля. Пропорции этих частей значительно различаются в разных видах угля; и в зависимости от преобладания одной или другой из них, уголь является более или менее горючим, переходя различными оттенками от самого воспламеняющегося угля к слепому углю, килкенскому углю или каменному углю и, наконец, к разновидности землистых или каменистых веществ, которые, хотя и являются горючими, не заслуживают названия угля.
Все разновидности угля, используемые в этой стране в качестве топлива, можно разделить на следующие классы.
Первый класс включает те разновидности, которые состоят преимущественно только из битума, которые легко загораются и горят оживленно сильным и желтовато-белым пламенем, которые не разбухают и не спекаются на огне и не требуют перемешивания, которые не производят шлака и при однократном сгорании превращаются в легкую белую золу. Некоторые из этого вида угля при внезапном нагревании трещат и раскалываются на куски, особенно если их положить в огонь в направлении поперечного излома их пластин.
Кэннел-уголь заслуживает того, чтобы быть поставленным во главе этого класса; вслед за ним мы можем поставить все те описания угля, известные на лондонском рынке под названиями Хартли, Кауперс-Мейн, Тэнфилд-Мур, Эйтон-Мейн, Блайт и Понт-Топс. Он также включает сорт угля, найденный в нескольких частях Шотландии, называемый сплент-уголь, и некоторые из тех, что добываются на западном побережье Англии.
Большинство углей, добываемых в Стаффордшире, также следует отнести к этому виду угля, но границу различия между ними и классами, названными впоследствии, точно провести нельзя.
Следующая таблица показывает максимальное количество газа, получаемое из первого класса угля. [4]
[4] Собственные эксперименты, проведенные на газовом заводе Королевского монетного двора.
One Chaldron of Coal, produces Cubic feet
of Gas.
Scotch Cannel coal 19,890
Lancashire Wiggan coal 19,608
Yorkshire Cannel coal,
(Wakefield) 18,860
Staffordshire coal,[5]
First variety,[6] 9,748
Second variety, 10,223
Third variety, 10,866
Fourth variety, 9,796
Gloucestershire coal,[7]
First variety, (Forest of Dean, High Delph) 16,584
Second variety, (Low Delph) 12,852
Third variety, (Middle Delph) 12,096
Newcastle coal,
First variety, (Hartley) 16,120
Second variety, (Cowper’s High Main) 15,876
Third variety, (Tanfield Moor) 16,920
Fourth variety, (Pontops) 15,112
[5] Они требуют гораздо более высокой температуры, чем та, которая необходима для разложения ньюкаслского угля.
[6] Максимальным количеством газа, полученным из этой и трех последующих разновидностей угля, я обязан Дж. Гостлингу, эсквайру, владельцу Бирмингемского газового завода.
[7] Большинство разновидностей дают пористый и очень хрупкий кокс.
Второй класс угля включает все те разновидности, которые содержат меньшее количество битума и большее количество углерода, чем первый класс. Они горят пламенем, менее ярким и более желтоватого цвета, а последняя часть пламени, которую они способны дать, всегда имеет нежно-голубой цвет; они становятся мягкими после того, как некоторое время полежат на огне, раздуваются пузырями и переходят в состояние полуплавления, затем они сцепляются и коксуются, раздуваются и выбрасывают бугристые шлаки с шипящим звуком, сопровождаемым небольшими струйками пламени.
Вследствие агглютинации и опухания проход воздуха, если этот сорт угля сжигается в открытой решетке, прерывается, огонь горит, как говорят, полым образом и погас бы, если бы верх угля время от времени не разбивался кочергой.
Кокс, образующийся из этого вида угля, более компактен, чем тот, который производится из первого сорта угля, и хорошо приспособлен для выдерживания дутья мехов в металлургических операциях. По весу второй класс угля значительно тяжелее, чем угли первого класса, разница составляет не менее чем от двадцати восьми до тридцати трех фунтов в мешке угля. Чалдрон некоторых разновидностей этого класса угля, если угли в крупных кусках, весит более двадцати восьми центнеров.
Обычное название, под которым второй класс угля известен на лондонском рынке, — это сильно горящий уголь. Достаточно известны следующие разновидности: Расселс-Уоллс-Энд, Бевик-энд-Крейстерс-Уоллс-Энд, Браун-Уоллс-Энд, Веллингтон-Мейн, Темпл-Мейн, Хитон-Мейн, Киллингсворт-Мейн, Перси-Мейн, Бентон-Мейн и некоторые разновидности угля Суонси.
Более мелкие виды угля этого класса предпочитаются кузнецами, потому что они хорошо выдерживают дутье. Они создают спекающийся огонь, образуя своего рода полость, пространство или печь, как называют это рабочие. Некоторые разновидности изобилуют пиритами, а другие пересекаются тонкими слоями сланца и известняка. Они требуют больше тепла для карбонизации, чем первый класс, и жидкость, полученная из него путем дистилляции, содержит значительную порцию карбоната, сульфата и гидросульфурета аммония. Они хорошо приспособлены для производства светильного газа; кокс, который они производят, не очень хрупкий и выдерживает перемещение с места на место, не рассыпаясь в пыль.
Следующая таблица показывает максимальное количество газа, получаемое из второго класса угля. [8]
[8] Собственные эксперименты, проведенные на газовом заводе Королевского монетного двора.
One Chaldron of Coal, produces Cubic feet
of Gas.
Newcastle coal,
First variety, (Russel’s Wall’s End) 16,876
Second variety, (Bewick and Craister’s Wall’s End) 16,897
Third variety, (Heaton Main) 15,876
Fourth variety, (Killingsworth Main) 15,312
Fifth variety, (Benton Main) 14,812
Sixth variety, (Brown’s Wall’s End) 13,600
Seventh variety, (Mannor Main) 12,548
Eighth variety, (Bleyth) 12,096
Ninth variety, (Burdon Main) 13,608
Tenth variety, (Wears Wall’s End) 14,112
Eleventh variety, (Eden Main) 9,600
Twelfth variety, (Primrose Main) 8,348
Третий и последний класс углей включает те, которые лишены битума, будучи в основном составленными из углерода в особом состоянии агрегации, очевидно, химически соединенного с большим количеством землистого вещества. Угли этого класса требуют еще более высокой температуры для воспламенения, чем любой из предыдущих классов, они испускают мало дыма или не испускают его вовсе. Когда их кладут в огонь, они сгорают слабым нежным пламенем, на самом деле некоторые разновидности вообще не дают пламени, а горят просто красным свечением, несколько похожим на древесный уголь, и в конце концов сгорают, не спекаясь. Они оставляют небольшую порцию тяжелой золы.
При дистилляции они дают мало или совсем не дают дегтя; консистенции, почти напоминающей пек, и газообразную жидкость, состоящую в основном из газообразного оксида углерода и водорода. Едва ли нужно добавлять, что они совершенно непригодны для использования в производстве светильного газа. К этому классу относятся килкенский, валлийский и каменный или твердый уголь. Они требуют сильной тяги при сжигании в открытой каминной решетке, и большое количество газообразного оксида углерода, которое они дают во время сгорания, крайне неприятно. Это особенно касается килкенского угля. Валлийский каменный или твердый уголь лучше приспособлен для кулинарных целей, и есть основания полагать, что этот вид угля мог бы быть полезен при плавке железной руды при небольшой модификации металлургического процесса, используемого для извлечения металла из руды, но искоренить предрассудки и изменить устоявшиеся практики — это работа, которую может совершить только время. Этот вид угля отправляется по всему королевству; он хорошо приспособлен для операций сушки солода и хмеля, а его мелкий уголь или кульм оказался более экономичным топливом, чем ньюкаслский и сандерлендский угли, для обжига извести и кирпичей, а также для всех других процессов, где не требуется пылающее топливо.
Следующая таблица показывает максимальное количество газа, получаемое из этого класса углей.
One Chaldron of Coal, produces Cubic feet
of Gas.
Welch coal. First variety, from Tramsaren, near Kidwelly,[9] 2,116
Second variety, from the yard vein at the same place 1,656
Third variety, from Blenew, near Llandillo 1,416
Fourth variety, from Rhos, near Ponty Barren 1,272
Fifth variety, from the Vale of Gwendrath 1,292
Sixth variety, from ditto 1,486
[9] Уголь для этих экспериментов был предоставлен безвозмездно газовому заводу Королевского монетного двора сэром У. Пэкстоном из Миддлтон-Холла.
Когда мы рассматриваем вышеупомянутые разновидности угля с экономической точки зрения, как топливо, которое будет использоваться в процессе газового освещения для нагрева реторт, из серии экспериментов, проведенных под моим руководством, следует, что второй класс угля, включающий те разновидности, которые содержат большее количество углерода, чем битума (стр. 45), является наиболее экономичным топливом; они меньше воздействуют на колосники и огнеупорный кирпич печи, чем те разновидности, которые легко загораются и горят оживленно сильным пламенем. Смесь валлийского каменного угля и ньюкаслского угля образует отличное экономичное топливо там, где требуется интенсивный светящийся огонь.
ЧАСТЬ IV.
Форма и размеры реторт, первоначально использовавшихся для производства светильного газа.
Правильный способ конструирования реторт, в которых дистиллируется уголь, и искусство их применения составляют объект первостепенной важности в каждом газовом учреждении. От того, насколько производство ведется в этих отношениях с должным вниманием к физическим принципам, зависит количество газа, которое может быть получено за любое данное время из любого данного количества угля, расход топлива, необходимый для производства этого количества газа, степень износа, которому подвергается дистилляционный сосуд, качество, в некоторой мере, самого газа; и, как конечный результат всех этих обстоятельств, дешевизна, по которой газовое освещение может быть предоставлено потребителю.
Существенное влияние этих различных деталей на ценность искусства освещения светильным газом привело к многочисленным усердным исследованиям, чтобы установить тот вид конструкции и способ работы в отношении каждого из них, который может быть наиболее выгодным. И ни в одной отрасли нового искусства получения света не было представлено большего разнообразия планов улучшения различным руководящим советам газовых заводов, или не было затрачено больше труда и средств в экспериментах, проведенных в больших масштабах, чтобы установить относительные достоинства этих планов. И нет такой части процесса газового освещения, в которой было бы применено большее количество существенных изменений.
В ранние периоды освещения светильным газом реторты, использовавшиеся на некоторых газовых предприятиях в метрополии, представляли собой полые чугунные конусы длиной от шести до семи футов. Наибольший диаметр конуса, который образовывал горловину реторты, составлял от двенадцати до пятнадцати дюймов, а его наименьший диаметр у вершины — от девяти до десяти дюймов.
На других газовых заводах форма реторты представляла собой параллелепипед длиной от шести до семи футов, горизонтальные и вертикальные стороны которого относились друг к другу как 20 к 15 дюймам. Углы этих реторт были слегка закруглены. Рис. 16, табл. V, показывает вертикальный разрез этой реторты.
Опять же, на других предприятиях использовались полуцилиндрические реторты, расположенные горизонтально на своих плоских поверхностях; рис. 18, табл. V. Длина этих реторт составляла от пяти до шести футов, а их вертикальные и горизонтальные диаметры относились друг к другу как 6 дюймов к 18 дюймам. А на нескольких предприятиях использовались эллипсоидальные реторты, рис. 17, табл. V; они измерялись от пяти с половиной до шести футов в длину, их большая и малая оси имели разные пропорции друг к другу на разных предприятиях. При первом принятии этих реторт пропорции мало отличались от цилиндра, но впоследствии разница между большой и малой осями постепенно увеличивалась, пока, наконец, большая ось не стала относиться к малой как 20 к 10 дюймам, а на некоторых газовых заводах пропорции составляют 25 к 10 дюймам.
С сосудами этих форм дистилляционный процесс проводился в течение нескольких лет, и количество топлива, используемого для разложения данного количества угля с их помощью, составляло от тридцати до тридцати шести процентов.