[其他]用煤制备热处理可控气氛的并流发生器

说明书

本发明是属于热处理用的可控气氛发生设备。

可控气氛热处理，可以使零件在热处理时防止氧化、脱碳，同时可以进行各种化学热处理，大大地提高了零件的寿命和性能。国外对可控气氛热处理的研究和应用已相当普遍和广泛。因此，可控气氛热处理是一种先进的技术。

五十年代，美、苏、日等国制备热处理可控气氛的原料多用天然气、液化石油气。七十年代，石油、天然气价格猛涨，国外又研究发展氮基气氛、滴注式气氛等制备技术。但是这些气氛应用范围窄，而且有限，特别对大批量生产难以满足需要。自八十年代以来，使用煤的催化气化技术发展很快，但主要是研究制备燃料气和化工原料气。

现有的以煤为原料制备热处理可控气氛的发生器（如韦尔曼双架气化器，见《Heat    Treating》1983、ИО2，P.54）。

图1为韦尔曼双架气化器示意图。其中：（1）进料器    （2）蒸馏区    （3）气化区    （4）燃料区    （5）灰盆    （6）上排气口    （7）下排气口    （8）进蒸气口    （9）进空气口。

如图1所示，原料煤从该装置顶部进入，水蒸汽和空气由装置下端进入，当煤在这种发生器中通过向上流动的气体产物而缓慢落下时，即可逐渐气化。煤下落时，要通过四个不同的区域。即干燥和蒸馏;高温分解;气化;燃烧和灰盆区。其中每一区域都有其各自不同的温度和化学特性。该发生器能够产生三种气体，即热的原气、热的去焦油气和冷的清洁气体。由于该发生器所产生的气体中，含有大量的焦油滴、雾状焦油微粒及灰尘颗粒，挥发物质和水。因此要获得去焦油气和冷的清洁气，必须装配焦油旋流器和静电脱焦油器，清洗柱，管式冷却器和去油器等复杂和庞大的后处理设备。

本发明的任务是要克服以往发生器的不足，制造一种装置简单、气体成分稳定可控、因而具有成本低、使用方便和适用多种不同煤作原料的发生器，以便利用我国丰富的煤资源，推广使用可控气氛热处理工艺，促进机械工业热处理行业的技术改造和加速机械产品质量的提高以及产品的更新换代。

本发明的技术解决方案如下：

本发明是将空气和水蒸汽在气化器内混合后，以饱和蒸汽的形式与原料（煤或焦碳）同向并流输入到发生器上部，并从发生器下部排渣。气化介质（水蒸汽和空气的混合气体）和原料（煤或焦碳）在发生器内部（反应罐内）进行氧化反应和还原反应。只要控制气化介质组份（即混合气体中空气与水蒸汽的比例）和反应罐各段的温度，就可生产出所需的可控气氛。产品气经简单净化即可用于热处理，无须有庞大复杂的后处理装置。

图2为并流发生器结构示意图。其中：（1）进料装置    （2）反应罐（3）炉体一段    （4）炉体二段    （5）炉体三段    （6）冷却器    （7）出气口    （8）炉体四段    （9）炉体五段    （10）炉体六段    （11）冷却水箱    （12）传动装置    （13）下料装置    （14）下料装置支撑架    （15）进气口

如图2所示，用煤制备热处理可控气氛的并流发生器，是一种立式柱型结构，由上而下的结构是：进料装置（1）;反应罐（2）（包括气化介质进入装置即进气口（15）和产品气体引出装置即出气口（7）、炉体一至六段即（3）、（4）、（5）、（8）、（9）、（10））;以及（6）、冷却器;（11）、冷却水箱;（12）、传动装置;（13）、下料装置;（14）、下料装置支撑架。原料和气化介质，从发生器顶部进气口（15）同向并流分别引入。灰渣从发生器的底部排出，反应罐用不锈钢制成筒形，它的外周分三段用电加热，以便调节和控制反应罐各区温度。因为反应罐自上而下分为干馏区、氧化区和还原区，各区所需的温度是不同的。各区的温度可单独分别控制。温度控制装置、进料装置、气化介质供给系统以及排灰装置、出渣装置都与中心控制台联接，由中心控制台直接控制，连续工作。

从进料装置进入发生器的原料，是煤或焦碳，经粉碎和配制催化剂，又经搅拌，烘干，压片成型，再进入干馏区。当干馏区温度控制在650～800℃时，发生器中原料干馏，并充分热分解，逸出挥发成份和焦油。这些挥发成份和焦油下流至氧化区。在氧化区内，干馏产物与进入氧化区内的气化介质发生氧化反应，同时煤中的部分碳也与氧进行氧化反应，故这时主要反应有：