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Verfahren zur Erzeugung hochwertiger Gase, insbesondere aus bituminösen
Brennstoffen, wie Braunkohlen, Braunkohlenbriketts oder Torf Es ist bekannt, die
Herstellung eines hochwertigen Stadtgases durch Entgasung bituminöser Brennstoffe
in mittelbar beheizten Entgasungsräumen unter gleichzeitiger Spülung mit Wassergas,
das aus Koks erzeugt wird und gleichgerichtet und ab`,värtsströmend mit den entstehenden
Entgasungsprodukten und mit dem durch den Entgasüngsraum wandernden Brennstoff nach
so heißen Zonen geführt wird, daß in diesen neben gleichzeitiger teilweiser Kohlensäurereduktion
die irn Gasgemisch vorhandenen Teerdämpfe beim Durchströmen glühender Koksschichten
zu gasförmigen Kohlenwasserstoffen aufgespalten werden.
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Falls aber bei dieser Art Entgasung keine besondere Karburierung des
zur Spülung benutzten Kokswassergases unter Zusatz von Fremdteeren vorgenommen wird,
kann das aus Koks erzeugte Wassergas maximal einen oberen Heizwert von 29oo kcal
erreichen. Meistens wird der Heizwert jedoch zwischen 26oo und 28oo kcal/nml liegen.
Ein derartig heizschwaches Wassergas gestattet nur verhältnismäßig geringe Mengen
Spülgas anzuwenden, die niemals zgo cbm/t Durchsatz (z. B. bei Braunkohle) überschreiten
dürfen, wenn man ein Gas mit mindestens 4ooo kcal/nms erzeugen will.
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Diese höchstzulässige Spülgasmenge kann aber selbst bei einer Eintrittstemperatur
von 9oo 0 kaum die Trocknung des Brennstoffes beschleunigen, da die in ihr
enthaltene ausnutzbare Wärme nicht genügt, um neben der Aufheizung des Brennstoffes
noch eine weitgehende Wasserverdampfung durchzuführen.
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Es treten daher die Spülgase mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur
aus der Trockenzone nach der Schwelzone über, so daß der bekannte beim Schwelprozeß
infolge des ausgetriebenen Bitumens entstehende Teerüberzug nicht verdampft werden
kann. Es kommt vielmehr zu Tropfenbildungen, aus denen schließlich Teeransammlungen
entstehen, die abwärts fließen und zu störend wirkenden Bitumenpfropfen führen.
Die nach den Kammerwandungen zusammenfließenden Teermengen bewirken einseitige Querschnittsverengungen.
Aus den angesammelten Teermengen bildet sich so während des Destillationsprozesses
eine pechartige zusammenklebende Masse, die schließlich in Teerkoks übergeht, der
sogar die an die Kammerwand stoßenden Briketts festbacken läßt. Zum mindesten wird
hierdurch ein einseitiges Abrutschen bzw. Hängenbleiben der Kohle bewirkt, wobei
gleichzeitig Hohlräume in der nach unten wandernden Brennstoffsäule gebildet werden.
Es können aber dadurch außerdem Brückenbildungen innerhalb des Brennstoffes auftreten,
welche ein gleichmäßiges Absinken der Kammerfüllung verhindern. Derartige Erscheinungen
erschweren einen ordnungsmäßigen und gleichmäßigen
Entgasungsbetrieb.
Eine Erhöhung der Spülgasinenge verlangt aber unbedingt eine vorhergehende Karburierung
des zur Spü-:
| lutig benutzten Wassergases oder eine il |
| trägliche Karburierung des erzeugten |
| duktionsgases durch Verwenden von Frei |
| teeren, wenn nian den Heizwert des Pro(ttik='` |
tionsgases auf -fooo kcal halten will.
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Andere Verfahren verwenden zur Spülung der Brennstoffsäule Schwelgase.
Bei einem derartigen Verfahren koninit jedoch ein Spülgas mit einem sehr holten
Kohlensäuregehalt zur Anwendung. In dein Falle würde man beim Arbeiten auf Stadtgas
zu einem Enderzeugnis gelangen, <las wegen seines hohen Kohlensäuregehaltes zu
einem solchen Zwecke unbrauchbar sein würde.
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Ein anderes Verfahren ist bekannt, bei dein zur Härtung von Koks Kohlenwassergas
durch die heiße Koksschicht des danebenstehenden Generators geschickt wird. Bei
dieser Kohlenwassergasspülung, die nebenbei aus anderen Gründen vorgenoininen wird
als bei vorliegender Erfindung, wird die auftretende Teerdatnpfkrackung in dem viel
zu hoch temperierten Koks zti weit geführt, so daß in der Hauptsache Kohlenoxyd
und Wasserstoff anstatt lletlian und :cliwere Kohlenwasserstofe erhalten werden.
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Torstehend genannte Verfahrensmängel ließen es notwendig erscheinen,
einen anderen Weg zu suchen, der die an sich bekannte günstige Spülwirkung bei der
Stadtgaserzeugung aus bituminösen Brennstoffen zul<ißt.
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Das neue 'Verfahren, das anstatt eines Kokswassergases ein Kohlenwassergas
zur Spülung verwendet, das beispielsweise aus dein gleichen Vergasungsrohstoff erzeugt
wird, wie er in der senkrechten Entgasungskammer benutzt wird, besteht darin, daß
bei der Entgasung bittuninöser Brennstoffe in stetig betriebenen, mittelbar beheizten
Ofen unter gleichzeitiger und mit der sich abwärts bewegenden Brennstoffsäule gleichgerichteter
Spülgasung finit Gasen über 29oo kcal/tllns ein Kohlenwassergaserzeuger mit einer
oder mehreren Entgastingskanniiern gekuppelt ist. und daß bei einer dem Bitumengelialt
des Brennstoffes entsprechenden Verteilung des Brennstoffes auf beide Aggregate
die aus dein Kohlenwassergaserzeuger austretenden heißen Gase den Entgasunugskaminern
als Spülgase in solcher Menge zugeführt werden, daß keinerlei Teerverstopfungen
auftreten und daß zur Magerung des im Kohlenwassergaserzeuger zur Vergasung kommenden
Brennstottes im notwendigen Maß Koksmengen zugesetzt werden, die aus den Entgasungskainniern
abgezogen werden, um hierdurch den Ent- und Vergasungsprozeß bituniitiöser Brennstoffe
im Kohlenwassergaserzeuger vorteilhaft durchführen zu können.
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Die Verteilung des zu vergasenden Rohstoffes auf die Entgasungskammern
und auf Et en Kolilenwassergaserzeuger wird also so f#orgenomnien, claß die durch
ihren Gehalt an Teerkrackgas hochwertigen Spülgase unter Anpassung an den Bitumen-
bzw. Teergehalt der Brennstoffe zur restlosen Verdampfung der flüssigen und im I?ntgasungsschacht
erzeugten Kohlemvasserstoffe genügen. Mit dieseln Verfahren erzielt man ohne Verwendung
von Fremdteeren ein hochwertiges Stadtgas von mindestens 1<ioo kcal/nms.
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Kohlenwassergaserzeuger aller Art, wie zur Braunkohlenbrikettvergasung
gebaute Doppelgaserzeuger finit oder ohneTeerdampfkrackung innerhalb des Generators,
und zwar in einfacher Art oder als Zwillings-, Drillings-oder Mehrfachgaserzeuger
ausgebildet, gestatten nach dem neuen Verfahren, den Heizwert des erzeugten Wassergases
in weiten Grenzen zu ändern, cla auch der im Entgasungsofen anfallende Koksanteil
im Kohlenwassergaserzeuger vergast wird, soweit er in dein Heizgaserzeuger nicht
verbraucht wird.
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Die Verteilung der Entgasungsrohstoffmenge auf die Entgasungskaminern
und auf den Kohlenwassergaserzeuger läßt sich sehr verschieden vornehmen, wodurch
eine weitgehende Anpassungsmöglichkeit für den Betrieb gegeben ist, die sich nach
folgenden Richtungen günstig auswirkt.
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Mit vermehrtem Verbrauch an Entgasungsrohstoff im Kohlenwassergaserzeuger
steigt die Spülgasmenge und beschleunigt den Entgasungsprozeß. Es ist daher möglich,
auch Brennstoffe mit sehr hohem Gehalt an Bitumen zu vergasen.
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Ein weiterer Vorteil liegt in der Mitvergasung des anfallenden Kokses,
der aus der Entgasungskaminer abgezogen wird, im Kohlenwassergaserzeuger, da hierdurch
eine den fN'irkungsgrad des Wassergaserzeugers erhöhende Magerung des bituminösen
Brennstoffes erzielt wird.
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Der Heizwert des bei dem neuen Verfahreil angewandten Spülgases liegt
wesentlich höher als beim Wassergasspülverfahren, da bei der Kohlenwassergaserzeugung
auch die im verarbeiteten Brennstoff enthaltenen Teere (bzw-. das Bitumen) zur Verwendung
kommen. Mithin erübrigt sich für dieses neue Verfahren die zusätzliche Benutzung
von Fremdteeren.
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Die Anpassungsmöglichkeit des Verfahrens geht aus nachstehender Zusammenstellung
der Ergebnisse hervor, die bei verschiedener Verteilung des Brennstoffes auf die
beiden Aggregate erhalten wurden.
| Brennstoffverteilung bei Braunkohlenbriketts |
| Verbrauch in der Entgasungskammer: 1,0 t 1,0
t 1,0 t |
| Verbrauch im Kohlenwassergaserzeuger: i,0 t 015 t o,333
t |
| Spülgasmenge in nm3 je t Brennstoffeingabe in |
| der Entgasungskammer . . . . . . . . . . . . . . . . . 1208
664 483 |
| ob. Heizwert des Spülgases in kcal/nm3..... 3705 3640
3570 |
| Teerdampfmenge in kg je nm3 Spülgas bei einem |
| Teergehalt des Brennstoffes von 13°0..... 0,112 0,204
0,28o |
| Vielfaches der Spülgasmenge gegenüber der |
| Kokswassergasspülung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,6-fach
3,45-fach 2,54-fach |
| Heizwert des Produktionsgases in kcal/nm3 4000 4010 4040 |
| Gasausbeute/t Briketts-Summe des Durch- |
| satzes in beiden Aggregaten in Normal- |
| kubikmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 900 865 8:I5 |
Die Beispiele können selbstverständlich weitestgehend variiert werden. Somit ist
diesem Verfahren eine derartig große Anpassungsmöglichkeit gegeben, daß es sich
für Gaswerke jeder Größe eignet.
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Die anwendbare große Spülgasmenge verhindert die beim Kokswassergasspülverfahren
auftretende Teeransammlung innerhalb der Brennstoffsäule der Entgasungskammer. Bei
dem neuen Kohlenwassergasspülverfahren kann es höchstens zur Bildung eines Teerüberzugs
auf den schwelenden Briketts kommen. Infolgedessen bleibt bei dem neuen Verfahren
die sperrige Lagerung der Briketts während des ganzen Entgasungsprozesses erhalten.
Die Durchspülung der Brennstoffsäule erfolgt gleichmäßig, und hierdurch wird ein
störungsloser Betrieb ermöglicht. Die bekannten Vorteile einer Spülung für den Trocknungs-
und Schwelungsprozeß lassen den Kammerraum kleiner halten, so daß Ersparnisse an
Baukosten erzielt werden.
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Besonders günstig wirkt sich die Kupplung des Entgasungsofens mit
einem Drillingsgenerator aus, bei dem die drei ringförmig zusammengeschlossenen
und in ihren oberen Schachtteilen mittelbar beheizten Generatoren in einem äußerst
gleichmäßigen Strom ihr mit gekrackten Teerdämpfen vermischtes hochwertiges Spülgas
nach dem Entgasungsschacht schicken.
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Bei dieser Kombination ist es möglich, das nach der Entgasungskammer
geführte Spülgas nach Heizwert und Menge in einfachster Weise zu regeln. Diese Anpassung
an den Bitumengehalt des Brennstoffes wird dadurch erreicht, daß durch die Anordnung
der in den beigefügten Abb. A bis G eingezeichneten Verbindungsleitungen die verschiedensten
Gasmischungen für das Spülgas und das fertige Produktionsgas möglich sind.
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Auf den Abb. A bis G bedeutet i die Entgasungskammer mit den Heizzügen
2, die aus dem angeschlossenen Generator 3 das Heizgas erhalten. Durch die Entgasungskammer
wandert stetig der aus dem Zwischenbunker 5 nachrutschende Brennstoff, der durch
das bei 6 eintretende Spülgas im gleichgerichteten Bewegungsstrom durchzogen wird.
In der Zone i findet die Trocknung, in der Zone 2 die Schwelung, in der Zone 3 die
Entgasung, in Zone q. die teilweise Kohlensäurereduktion und Teerdampfkrackung statt.
Während die Zone 5 zur Nachentgasung dient, findet in Zone 6 die Abkühlung des Kokses
statt, was durch eingeblasenen Maßdampf oder auch Wasser geschehen känn. Bei 7 tritt
das aus der Kammer entweichende Produktionsgas aus dem Ofen und wird durch die Gassammelleitung
8 nach der Kondensation geleitet. 9 bedeutet die selbsttätige Koksaustragung. Die
Entgasungskammer ist mit einem Drillingskohlenwassergaserzeuger gekuppelt, der aus
drei gleichartigen und gemäß Abb. A' angeordneten Generatoren ioa, Job und ioc besteht.
Im oberen Teil dieser Gaserzeuger befinden sich die Entgasungsschächte i i a, 11b
und i i c, die aus dem Kohlenbunker 12 mit der zu vergasenden Kohle und mit einem
Teil des bei 9 angefallenen Kokses beschickt werden. Die drei Generatoren arbeiten
in einem gleichmäßigen Cyklus, wobei gleichzeitig, aber getrennt neben dem Heißblaseprozeß,
die Vergasung des anfallenden Kokses unter Wassergaserzeugung, ferner die Hochtemperaturentgasung,
Schwe-
Jung, Trocknung der frischen Kohle und die T eerdainpfkrackung
vorgenommen «-erden. Die Hintereinanderschaltung der drei zti einem Svstein zusammengeschlossenen
Generatoren in dein sich . stets wiederholenden Cyklus ist kurz wie folgt: Arbeitsweise
1. Der Generatorunterteil iol' wird heißgeblasen. Die Blasegase treten in die Heizzüge
13a und 1,5,- über und beheizen die finit Brennstoff gefüllten Entgasungsschä chte
1 ia und i i e, während in diesem Fall die Heizzüge i1(1 unbeheizt bleiben. In den
Generatorunterteil ioe tritt überhitzter Wasserdampf ein und erzeugt hier mit dein
zuvor heißgeblasenen Koks Wassergas. Das Wassergas durchspült die Brennstoffschicht
1n1 Schacht oder in den Schächten iic, begünstigt liier die Hochtemperaturentgasung
des vorentgasten Brennstoffes und tritt oben in die Schächte i v, über, um in ahw:irts
gerichtetem Strom die frische und in diesem Generator schwelende Kohle sowie den
Koks zu durchspülen. Das dein Generatorunterteil ioa zuströmende Gasdampfgernisch
(Wassergas -1- unzersetztein Wasserdampf + Destillationsgas -1- Schwelgas, Schwelteer
und verdampftes Schwelwasser) wird in einstellbarer Höhe durch die heiße Koksschicht
des Raumes ioa geführt, wodurch eine teilweise Kohlensäurereduktion und Teerdampfkrakkung
erzielt wird. Das teerkrackgashaltige hochwertige Gasgemisch verläßt den dreifach
gekuppelten Kohlenwassergaserzeuger bei 13.
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Arbeitsweise 2. Nach Unischaltung Wird der Generator jo" heißgeblasen.
Der Generator i ob arbeitet dann auf Wassergas, ,-las durch die Schächte 1 ic strömt,
die mit rischetn Bremistott und Koks beschickt werden. Das teerkrackgashaltige Gemisch
tritt aus dein Generatorunterteil ioc aus. Die nächste Umschaltung ergibt Arbeitsweise
3. Heißgeblasen wird nun der Generator io@. Das Wassergas wird im Generator i ai
erzeugt, und der Generator 1011 bzw. die Schächte ii" erden finit frischem Brennstoff
und Kol#zs beschickt.
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Nach weiterer Umschaltung erfolgt die hohlen-,vassergaserzeugung wieder
gemäß Arbeitsweise 1.
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Auf den Abb. A bis G ist der Einfachheit wegen nur die Arbeitsweise
i dargestellt, um an Hand dieser die -günstige Wirkung der verschiedenen Schaltungen
der Verbindungsleitungen zu zeigen.
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Nach Schaltung I (Abb. A) wird die gesamte hohlenwassergasinenge 13,
14 und nach Schaltung II (Abb. B) nur ein "feil des Kohlenwassergases 1.I als Spülgas
benutzt, -,während der Rest 17 direkt ins Produktionsgas geht.
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Nach Schaltung III (:ebb. C) wird als Spülgas nur das erzeugte Wassergas
+ Hochtemperaturgas (vermischt mit geringen Schwelgasprodukten) zur direkten Überführung
nach der Entgasungskammer durch Leitung 16-18-1.I verwendet, von dem aber ein Teil
den als Hauptschweler arbeitenden Entgasungsschacht des Generatoroberteiles ioa
durchspült und mit den hierin entstehenden .Mengen Schwelgas -i-- Krackgas vermischt
direkt ins Produktionsgas 17 geführt wird 13, 14.
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Nach Schaltung IV (Abb. D) ist gegenüber der Gasführung nach Schaltweise
III nur noch eine direkte Zuführung des erzeugten Wassergases im Gemisch mit Hochtemperaturentgasungsgas
zum Produktionsgas durch Verbindung ig vorgesehen.
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Nach Schaltung V (Abb. E), die in der Hauptsache mit der Schaltung
IV übereinstimmt, kann man aber noch ein Gemisch von Wassergas -1- Hochtemperaturentgasungsgas
bei 2o für besondere Zwecke abziehen.
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Nach Schaltung VI (Abb. F) spült nur ein Teil des erzeugten Wassergases
+ Hochtemperaturgas den als Schweler arbeitenden Teil des Generators ioa, während
sich ein anderer Teil dieses Spülgases direkt mit dem aus dem gesamten Kohlenwassergaserzeugerblock
austretenden krackgashaltigen Gasstrom 14, 13 vereinigt, um mit diesem gemeinsam
nach der Eintrittsstelle 6 der Entgasungskammer geleitet zu werden. Ein letzter
Anteil des Wassergas = Hochtemperaturgasgemisches läßt sich wiederum bei 2o abziehen.
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Nach Schaltung VII (Abb. ist nicht vorhanden) strömen die Gase wie
bei Schaltung VI, es wird aber außerdem noch durch die aus Abb. B, C, D und E ersichtliche
Leitung 17 ein Teilstrom des aus dem als Schweler und Kracker arbeitenden Generator
ioa austretenden Gasgemisches direkt dem Produktionsgas zugesetzt.
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Nach Schaltung VIII (Abb. G) sind durch die zur SchaltungVII hinzugefügte
Verbindungsleitung 1g alle Mischungsmöglichkeiten, Mengendosierungen und Ableitungen
der erzeugten Gaskomponenten durchführbar.
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Die in dem Verfahren gekennzeichnete Kuppelung einer Entgasungskammer
mit Kohlenwassergaserzeugern ermöglicht es, die Spülgasung des in der Entgasungskammer
durchgesetzten Brennstoffes mit Gasen durchzuführen, deren Menge und Heizwert jeweilig
dem Bituniengehalt der verwendeten Kohle angepaßt ist. Die aus dem Kohlenwassergaserzeuger
stammenden Spülgase besitzen durch ihren Gehalt an Krackgasen einen besonders hohen
Heizwert, da der aus den durchgesetzten Kohlen stammende und aufgespaltene Teerdampf
bei möglichst schonender Zersetzung im Spülgase erhalten bleibt, und
zwar
in Form von gasförmigen und dampfförmigen Kohlenwasserstoffen.
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Das Verfahren gestattet somit, im Gegensatz zu den Verfahren mit reiner
Kokswassergasspülung Industriegase mit Heizwerten bis zu 4000 kcal/nms und Stadtgas
bis über 4000 kcal/nm3 bei weitestgehender Abstufungsmöglichkeit herzustellen.
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Der Kohlensäuregehalt des nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erzeugten
Stadtgases beträgt etwa ro Volumprozent, ohne daß eine besondere Kohlensäurewäsche
notwendig wird.
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Der Zusaz beliebig hoher und dem Bitumengehalt der zu vergasenden
Brennstoffe angepaßter Spülgasmengen gewährleistet somit einen störungslosen und
gleichmäßigen Entgasungsbetrieb, ohne, daß die bei anderen Entgasungsverfahren beobachteten
Teeransammlungen oder Bitumenpfropfenbildungen auftreten können. Bei der Kupplung
der Entgasüngskammern mit dem erwähnten Drillingsgenerator wird durch die bereits
in diesem durchgeführte Teerdampfkrackung die Entgasungskammer in bezug auf ihreArbeitsleistung
in der Krackzone entlastet.
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Der steigerungsfähige Spülgasungsbetrieb beschleunigt die Entgasungsvorgänge
im Kammerofen. Der hierin zur Auswirkung kommende Vorteil des Verfahrens läßt eine
Verkleinerung der Entgasungskammer und damit auch des gesamten Kammerofens zu, wodurch
sich die Baukosten einer Kohlenwasserspülanlage gegenüber anderen Anlagen mit gleichem
Tagesdurchsatz verbilligen. Die hierdurch entstehenden Ersparnisse senken die Kosten
für die Amortisation und Verzinsung des Anlagekapitals, so daß dementsprechend auch
die Gesamtgestehungskosten des Gases je Kubikmeter geringer werden.