[发明专利]气体供给装置及废气发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及气体供给装置及废气发电系统，尤其涉及将从热处理炉排出的废气供给到发电装置的气体供给装置、以及包括该气体供给装置的废气发电系统。

背景技术

在热处理炉中，有时使用可燃性的气体来作为用于加热被处理物的气氛。例如，在奥氏体化温度以上的温度区域对由钢构成的被处理物进行加热的渗碳处理、渗碳氮化处理、淬火硬化处理等热处理中，一般使用以烃类气体为原料的吸热型转换气体（日文：吸熱型変成ガス）来作为气氛气体。通过将该吸热型转换气体用作气氛气体，能利用布杜阿尔反应（日文：ブ一ドア反応）来控制被处理物表面的含碳量。

一般而言，通过在高温（例如1050℃左右）且存在Ni催化剂的条件下，将烃类气体与空气混合，就可产生吸热型转换气体。通常用作原料的烃类气体是CH₄（甲烷）、C₃H₈（丙烷）、C₄H₁₀（丁烷）、或它们的混合气体。例如，在使用C₃H₈作为原料气体的情况下，能得到CO（一氧化碳）的体积百分比为23.7％、H₂（氢）的体积百分比为31.6％、N₂（氮）的体积百分比为44.6％的吸热型转换气体（例如，参照原泰三，热处理炉的设计和实际，改订第2版，新日本铸锻造出版社，2005年，p.120（原泰三、熱処理炉の設と実際、改訂第2版、新日本鋳鍛造出版会、2005年、p．120）（非专利文献1））。构成上述吸热型转换气体的CO及H₂具有可燃性。

而且，在一般的热处理中，以保持热处理炉内的压力保持为正压（表压为50～200Pa左右）为目的，将比实际对与被处理物的反应作贡献的量要多得多的量的吸热型转换气体供给到热处理炉内。其结果是，吸热型转换气体在其组分没有较大改变的情况下作为废气从热处理炉排出。此处，如上所述，由于CO及H₂是可燃性气体，因此，若不做任何处理就排出到大气中，则在高温下就可能与大气中的氧混合而发生爆炸等。此外，由于CO具有毒性，因此，不适合就这样排出到大气中。因此，在热处理炉的排气口附近设有燃烧器，通过该燃烧器将吸热型转换气体中含有的CO及H₂点燃，以将其分别转换为CO₂（二氧化碳）及H₂O（水）后排放到大气中。

然而，CO的燃烧热为283kJ／mol，H₂的燃烧热为286kJ／mol。即，上述这样从CO及H₂转换为CO₂及H₂O的转换过程中会产生较大的能量。针对这种情况，提出有一种发电系统，该发电系统在热处理炉的排气口的下游侧设置气体压缩机和涡轮发动机作为发电装置，以将废气中的可燃性气体作为燃料加以利用。此外，在这种的发电系统中，提出有如下结构：即使在停止对发电装置的驱动或使它们的运转状况发生改变，而使废气向发电装置的供给速度（单位时间的供给量）下降的情况下，也能使热处理炉继续运转（例如，参照日本专利特开2008―57508号公报（专利文献1））。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008―57508号公报

非专利文献

非专利文献1：原泰三，热处理炉的设计和实际，改订第2版，新日本铸锻造出版社，2005年，p.120

发明内容

发明所要解决的问题

本发明人为了使上述的将废气中的可燃性气体作为燃料加以利用的废气发电系统实用化而进行了详细的研究。其结果是，发现若要使废气发电系统实用化，必须解决以下的技术问题。

即，在利用从热处理炉排出的气体进行发电时，需要避免该发电对热处理炉的运转稳定性产生影响。如上所述，即使在气体压缩机或涡轮发动机的驱动停止或它们的运转状况发生改变，而使废气向发电装置的供给速度下降的情况下，也能通过采用专利文献1记载的结构使热处理炉继续运转。但是，通过本发明人的研究，发现即使在对发电装置供给废气的供给速度没有下降的情况下，有时也会出现热处理炉的运转难以继续的情况。