[发明专利]煤气化与热处理一体炉

说明书

技术领域

本发明涉及热处理设备领域，具体指自身带有煤、焦炭等气化功能的煤气化与热处理一体炉。

背景技术

金属、陶瓷等材料在进行热处理时，要消耗大量热能。产生热能的热源通常有煤或焦炭、油料、可燃气体和电等。以处理不锈钢带的光亮退火炉为例，有油加热炉、燃气加热炉，但更多的是电热炉。近年出现的燃气加热炉，其实只是在热处理炉旁自建一个小型煤气发生炉或采用能效比更低的天然气加热。自建的煤气发生炉是用煤或焦炭通过自身燃烧产生水煤气供热处理炉作热源。煤炭的气化技术已有一百多年历史，随着社会进步，其设备也有很大发展。该类煤气化炉典型的如申请号为201010109510.4《煤气发生炉及煤气制备方法》，其反应过程的化学方程式是：C+H₂O＝CO↑+H₂↑；H₂O+C＝CO₂↑+2H₂↑；CO₂+C＝CO↑；常用的煤气发生炉同时通过部分煤的燃烧，然后在高温下C同水蒸汽发生反应后生成CO、H₂和CO₂。加入的气体为空气，水蒸气。而这种煤气发生炉的燃气得率只有70％。并且因煤气发生炉内自身燃烧也要消耗一部分热量才能制得所需的水蒸汽，同时热处理炉加热处理工件也要浪费很多的热量。因而热能的利用率只有50％-60％。另外在制气过程中产生的焦油被白白浪费。但更重要的是煤气热处理炉在进行热处理时有一部分热量白白浪费；并且每燃烧一吨煤，要向大气排放约2.6吨CO₂，排出的PM2.5等严重污染大气环境。为此本申请人在经过反复探索后研制了一种煤气化与热处理一体炉，为该行业的节能减排作出贡献。

发明内容

本发明的目的是为社会和热处理行业提供煤气化、热处理同在一台炉子中进行的一体炉，是一种真正节能减排的热处理炉子。

本发明解决技术问题的技术方案是：煤气化与热处理一体炉，由煤气化和热处理两大系统融合在一体构成，其基本原理是利用热处理高温余热对煤加热生产煤气，再用煤气加热工件进行热处理，同时产生的CO₂在高温下与碳反应生在CO而又被充分利用，减少直接排向大气的二氧化碳排放量。

所述煤气化与热处理一体炉，由热处理系统、煤气化系统和热交换与除尘排放系统组成，所述热处理系统设置在中间，包括炉体、燃烧室、燃气喷枪、助燃风管和热处理室。所述煤气化系统包括上煤机构和出碴装置、煤气化管、煤气化室；其中上煤机构和出碴装置分别设置在炉体的工件出口端和工件进口端或两侧，所述煤气化管和煤气化室设置在炉体内；所述热交换与除尘排放系统包括水夹套、高压风机、烟囱、水汽管、CO₂回收管，设置在炉体的废气排空终端。其特征是在炉体内同时设有产生煤气的无燃烧煤气化室和对工件进行处理的热处理室。

所述炉体为箱式或隧道式，炉体一端为工件进口，另一端为工件出口；进煤机构包括储煤斗、煤块推进器、推进电机，所述储煤斗底部出口与煤块推进器筒体上侧的进煤口连接，筒体内设有推进螺杆，所述推进螺杆由设在外部的推进电机驱动，所述推进器筒体里端与设在煤气化室的煤气化管相连通。所述热处理室设置在炉体内腔中部，其底下设置燃烧室。热处理室上面设置有无燃烧的煤气化室，煤气化管经过煤气化室，热处理室对工件加热后的高温余热加热煤气化管内的煤、水汽和CO₂气体，加速三者反应产生煤气(CO)。

所述出碴装置包括破碎机、破碎机电机、水封槽，所述破碎机承接煤气化管出来的炉碴经破碎后落至水封槽，破碎机由破碎机电机带动运转。

所述热交换系统包括冷热交换器、水夹套、高压风机、冷却水箱、助燃风机和助燃风管，所述助燃风机与冷热交换器吸风口连接，在冷热交换器出风口接有助燃风管，助燃风管与燃气喷枪连通，使进气的温度显著提高。

所述除尘排放系统包括高压风机、CO₂回收管、烟囱，所述高压风机的吸风口与烟囱连接，高压风机的出风口与CO₂回收管连接，被回收的CO₂进入煤块推进器筒体，被推进器连同煤块一起送至煤气化管，从烟囱排放的烟气可进入除尘、脱硫设备进行净化后排放。

为了在初始启动时有热源供应，在炉体工件进口一端设有外接燃气进口，并设有隔离阀与炉内的煤气管隔开。