DE2822048C2 - Plant for the generation of treatment gas for the treatment of metallic objects - Google Patents
Plant for the generation of treatment gas for the treatment of metallic objectsInfo
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- DE2822048C2 DE2822048C2 DE19782822048 DE2822048A DE2822048C2 DE 2822048 C2 DE2822048 C2 DE 2822048C2 DE 19782822048 DE19782822048 DE 19782822048 DE 2822048 A DE2822048 A DE 2822048A DE 2822048 C2 DE2822048 C2 DE 2822048C2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
- C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
- C21D1/763—Adjusting the composition of the atmosphere using a catalyst
Description
wobei das Mischungsverhältnis Verbrennungsgas/ Rohgas einstellbar ist und als Rohgas ein KohlenwasserstoffgEs «der ein Kohlenwasserstoffe enthaltendes Gas eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daßThe mixing ratio of combustion gas / raw gas can be set and the raw gas is a hydrocarbon gas «The gas containing hydrocarbons is used, characterized in that that
— zwischen Brennkammer (1) und Kühler (7) ein Rekuperator (6) angeordnet ist, der einerseits von dem mit etwa 10000C eintretenden Verbrennungsgas durchströmt ist, welches mit etwa 400° C in den Kühler eintritt, und daß andererseits - a recuperator (6) between the combustion chamber (1) and intercooler (7) arranged, on the one hand flows through the entering of about 1000 0 C combustion gas, which enters at about 400 ° C in the cooler, and on the other hand
— das Leitungssystem für die Rückführung der VerbrennuC(7sgas/Rohgas-Mischung über den Rekuperator (6) geführt ist, wo die Verbrennungsgas/Rohgas-Mischung eine Adfheizung auf etwa 500° C erfährt.- the pipe system for the return of the combustion gas (gas / raw gas mixture via the Recuperator (6) is performed where the combustion gas / raw gas mixture an adf is heated to around 500 ° C.
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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anlage zur Erzeugung von Behandlungsgas für die Behandlung metallischer Gegenstände — mit Brennkammer, in der Brennkammer angeordneter Retorte mit Katalysator, Einrichtung zur Einführung und Verbrennung eines Rohgas/Luft-Gemisches in der Brennkammer, mit Wasser betriebenem Kühler für das aus der Brennkammer abgezogene Verbrennungsgas, Einrichtung für die Beimischung von Rohgas zum gekühlten Verbrennungsgas und Leitungssystem für die Rückführung der Mischung in die Retorte, wobei das Mischungsverhältnis Verbrennungsgas/Rohgas einstellbar und als Rohgas ein Kohlenwasserstoffgas oder ein Kohlenwasserstoffe enthaltendes Gas eingesetzt wird. — Behandlungsgas meint im Rahmen der Erfindung z. B. ein Trägergas für Aufkohlungszwecke, Schutzgas, aber auch Spülgas für entsprechende Ofenanlagen. The invention relates generically to a system for generating treatment gas for the Treatment of metallic objects - with a combustion chamber, retort arranged in the combustion chamber with catalyst, device for the introduction and combustion of a raw gas / air mixture in the Combustion chamber, water-operated cooler for the combustion gas drawn off from the combustion chamber, Device for adding raw gas to the cooled combustion gas and piping system for the Return of the mixture to the retort, the mixture ratio of combustion gas / raw gas being adjustable and a hydrocarbon gas or a gas containing hydrocarbons is used as the raw gas will. - Treatment gas means in the context of the invention, for. B. a carrier gas for carburizing purposes, Protective gas, but also purging gas for corresponding furnace systems.
Bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage (DE-OS 20 45 582) ist die Anordnung so getroffen, daß die Erzeugung des Behandlungsgases einstufig erfolgt. Zwar arbeitet die bekannte Anlage mit einem Kühler, b0 der als Waschturm ausgelegt ist, es fehlt jedoch ein zwischen Brennkammer und Kühler angeordneter Rekuperator, der in verfahrenstechnischer Hinsicht zusätzliche Maßnahmen zulassen würde. Man beobachtet bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage häufig erhebliche, störende Rußbildung.In the known generic system (DE-OS 20 45 582) the arrangement is made so that the generation of the treatment gas takes place in one stage. Although the known system operates with a cooler, b0 is designed as a scrubbing tower, but lacks an arranged between the combustion chamber and cooler recuperator which additional technical method measures would allow. Significant, disruptive soot formation is often observed in the known system of the generic type.
Bei einer ähnlichen Anlage (DE-AS 2110 935) besteht die Einrichtung zur Einführung von Brennkammer-Verbrennungsgas in die Retorte aus einer einfachen Öffnung zwischen Brennkammer und Retorte, wobei die Retorte axial in der Brennkammer angeordnet ist. Tatsächlich dienen diese bekannten Maßnahmen zur gleichzeitigen Herstellung zweier Schutzgase, und zwar eines exothermen und eines endothermen Gases, durch Verbrennung eines ersten Rohgas/Luft-Gemisches zu einem exothermen Schutzgas in der Brennkammer, die zur Erwärmung der Retorte dient, wobei dur-h die Retorte bzw. durch deren Katalysator ein- zweites Rohgas/Luft-Gemisch mit einem die Herstellung eines endothermen Schutzgases gewährleistenden Luftmengenbeiwertes hindurchgelassen wird. Dazu sind besondere Gasführung«* und besondere regeltechnische Maßnahmen erforderlich. Mit dieser Anlage kann nicht ohne weiteres und wahlweise entweder ein Trägergas für Aufkohlungszwecke, ein Schutzgas oder auch nur ein Spülgas hergestellt werden. In anderen Bereichen der Technik, nämlich zur Herstellung eines Reduktionsgases bei der Direktreduktion von Eisenerzen und dgl., ist es bekannt (DE-AS 25 02 674), mit -einer Anlage zu arbeiten, die eine Brennkammerund in der Brennkammer eine Retorte aufweist, wobei eine Mischung aus dem Rohgas, rezirkuliertem Gichtgas des Reduktionsprozesses und Brennkammer-Verbrennungsgas in die Retorte einführbar ist. Das hat die Probleme um die Weiterentwicklung einer gattungsgemäßen Anlage zu einer solchen, in der wahlweise Trägergas für Aufkohlungszwecke, Schutzgas oder auch nur Spülgas hergestellt werden kann, bisher nicht beeinflußt. In a similar system (DE-AS 2110 935) there is a device for introducing combustion chamber combustion gas into the retort from a simple opening between the combustion chamber and retort, whereby the retort is arranged axially in the combustion chamber. In fact, these known measures are used to simultaneous production of two protective gases, namely an exothermic and an endothermic gas Combustion of a first raw gas / air mixture to form an exothermic protective gas in the combustion chamber, which is used to heat the retort, with dur-h the Retort or through its catalyst a second raw gas / air mixture with the production of a endothermic protective gas ensuring air volume coefficient is allowed through. These are special gas routing «* and special control technology Measures required. With this facility can not readily and optionally either one Carrier gas for carburization purposes, a protective gas or just a flushing gas can be produced. In other Fields of technology, namely for the production of a reducing gas in the direct reduction of iron ores And the like., It is known (DE-AS 25 02 674) to work with a system that has a combustion chamber and in the combustion chamber has a retort, wherein a mixture of the raw gas, recirculated furnace gas of the reduction process and combustion chamber combustion gas can be introduced into the retort. That has Problems with the further development of a generic system to one in which optionally Carrier gas for carburization purposes, protective gas or just flushing gas can be produced, so far not affected.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage so weiter auszubilden, daß ohne störende Rußbildung wahlweise die verschiedensten Behandlungsgase, z. B. ein Trägergas für Aufkohlungszwecke, ein Schutzgas oder auch ein Spülgas, herstellbar sind.The invention is based on the object of developing a generic system so that without disturbing soot formation optionally the most diverse treatment gases, z. B. a carrier gas for carburizing purposes, a protective gas or a flushing gas can be produced.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß zwischen Brennkammer und Kühler ein Rekuperator angeordnet ist, der einerseits von dem mit etwa 1000° C eintretenden Verbrennungsgas durchströmt ist, welches mit etwa 400° C in den Kühler eintritt, und daß andererseits das Leitungssystem für die Rückführung der Verbrennungsgas/Rohgas-Mischung über den Rekuperator geführt ist, wo die Verbrennungsgas/Rohgas-Mischung eine Aufheizung auf etwa 500° C erfährt. Die erfindungsgemäße Anlage arbeitet zweistufig. Wegen der Anordnung des Rekuperators und seiner Verbindung mit dem Leitungssystem für die Rückführung der Verbrennungsgas/Rohgas-Mischung erfolgt die Rohgasbeimischung einerseits bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen, erfahrt andererseits die Mischung eine zweistufige Aufheizung. Das alles führt im Ergebnis dazu, daß bei allen Betriebsbedingungen praktisch rußfrei gearbeitet werden kann.To solve this problem, the invention teaches that a recuperator between the combustion chamber and cooler is arranged, which is flowed through on the one hand by the combustion gas entering at about 1000 ° C, which enters the cooler at about 400 ° C., and on the other hand the line system for the return of the combustion gas / raw gas mixture is passed through the recuperator, where the combustion gas / raw gas mixture is heated to around 500 ° C. The system according to the invention works in two stages. Because of the Arrangement of the recuperator and its connection with the pipe system for the return of the combustion gas / raw gas mixture the raw gas admixture takes place on the one hand at relatively low temperatures, On the other hand, the mixture experiences two-stage heating. The result of all this is that can be worked practically soot-free under all operating conditions.
Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß mit einer erfindungsgemäßen Anlage ohne weiteres entweder ein Trägergas für Aufkohlungszwecke, ein Schutzgas oder auch ein bloßes Spülgas hergestellt werden können - und zwar durch einfache Veränderung der Betriebsweise der Anlage, wie weiter unten anhand der Figur noch erläutert wird. Störende Rußbildung tritt nicht ein. Von Vorteil ist fernerhin, daß eine separate Beheizung des Generators, nämlich der Retorte, nicht erforderlich ist, so daß insoweit auch besondere Brennstoffkosten nicht aufzuwenden sind. Darüber hinaus kann bei guter Rekuperation die Kühlwassermenge sehr klein gehalten werden. Stellt man die erfindungsge-The advantages achieved are to be seen in the fact that with a system according to the invention either a carrier gas for carburizing purposes, a protective gas or a simple purge gas can be produced can - by simply changing the operating mode of the system, as shown below using the Figure will be explained. Disturbing soot formation does not occur. It is also advantageous that a separate Heating of the generator, namely the retort, is not necessary, so that in this respect there are also special fuel costs are not to be expended. In addition, with good recuperation, the amount of cooling water can be very high can be kept small. If the inventive
mäße Anlage in der Nähe des Industrieofens auf, in dem das Behandlungsgas eingesetzt werden soll, so kann das Behandlungsgas heiß in diesen Industrieofen eingeblasen werden. Schließlich ist von Vorteil, daß - verglichen mit den üblichen Trägergasen - ein kleinerer H2-Gehalt -, vorliegt.If the facility is close to the industrial furnace in which the treatment gas is to be used, the treatment gas can be blown hot into this industrial furnace. Finally, it is advantageous that - compared with the usual carrier gases - a smaller H 2 content - is present.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführangsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführiicher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Schema der erfindungsgemäßen Anlage. mIn the following, the invention is illustrated by means of a drawing that shows only an exemplary embodiment explained in more detail. The single figure shows a scheme of the system according to the invention. m
Die in der Figur dargestellte Anlage dient zur Erzeugung eines Behandlungsgases für metallische Gegenstände. Es handelt sich dabei um die Erzeugung eines Trägergases für Aufkohlungszwecke, um die Erzeugung eines Schutzgase oder auch nur um die Erzeugung eines ι -, Spülgases. Das Rohgas ist ein geeigneter Kohlenwasserstoff, eine Kohlenwasserstoffmischung oder auch ein geeignet kohlenwasserstoffhaltiges Gas. Zur Anlage gehören im grundsätzlichen AufbauThe system shown in the figure is used to generate a treatment gas for metallic objects. It is the generation of a carrier gas for carburizing purposes, the generation a protective gas or just to generate a ι -, flushing gas. The raw gas is a suitable hydrocarbon, a hydrocarbon mixture or a suitable hydrocarbon-containing gas. To the plant belong in the basic structure
eine Brennkammer 1, "'"a combustion chamber 1, "'"
eine in der Brennkammer 1 angeordnete Retorte 2 mit Katalysator 3,a retort 2 with catalyst 3 arranged in the combustion chamber 1,
eine Einrichtung 4 zur Einführung und Verbrennung eines Rohgas/Luft-Gemisches in der Brennkammer 1 und . "' eine Einrichtung 5 zur Einführung von Brennkammer-Verbrennungsgas in die Retorte 2.a device 4 for introducing and burning a raw gas / air mixture in the combustion chamber 1 and. "' a device 5 for introducing combustion chamber combustion gas into the retort 2.
Diese Einrichtung 5 zur Einführung des Brennkammer-Verbrennungsgases in die Retorte 2 ist in besonde- μ rer Weise gestaltet. Es gehören zu dieser EinrichtungThese means 5 for introducing the combustion chamber the combustion gas in the retort 2 is designed In special μ rer manner. It belong to this facility
ein Rekuperator 6,a recuperator 6,
ein Kühler 7 unda cooler 7 and
eine Beimisch-Einrichtung 8 für Rohgas.an admixing device 8 for raw gas.
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Die Anordnung und Schaltung (letztere mit Hilfe von üblichen Rohrleitung und Ventilen, die im einzelnen nicht gezeichnet sind) ist so getroffen, daß das Brennkammer-Verbrennungsgas mit seiner Temperatur von etwa 1000° C zunächst in den Rekuperator 6, aus diesem bei einer Temperatur von etwa 400° C in den Kühler 7 einführbar ist. Im Kühler 7 erfährt das Brennkammer-Verbrennungsgas mit Wasser 9 eine Kühlung auf etwa Raumtemperatur. .Das gekühlte Brennkammer-Verbrennungsgas gelangt in die Beimisch-Einrichtung 8,The arrangement and circuit (the latter with the help of conventional piping and valves, which in detail are not drawn) is such that the combustion chamber combustion gas with its temperature of about 1000 ° C. initially into the recuperator 6, from this into the cooler 7 at a temperature of about 400 ° C. is insertable. In the cooler 7, the combustion chamber combustion gas is cooled to approximately with water 9 Room temperature. The cooled combustion chamber combustion gas enters the admixing device 8,
wo eine geeignete Menge an Rohgas beigemischt werden kann. So wird das gekühlte Brennkammer-Verbrennungsgas über die Beimisch-Einrichtung 8 in den Rekuperator 6 zusammen mit Rohgas eingeführt, in dem diese Mischung auf etwa 500° C vorgewärmt wird. Diese vorgewärmte Mischung wird in die Retorte 2 eingeführt und zum Behandlungsgas umgesetzt. - Arbeitet man in der beschriebenen Weise, so tritt überraschenderweise eine störende Rußbildung weder bei der Verbrennung des Rohgases in der Brennkammer 1 noch bei der Umsetzung der Mischung aus gekühltem Brcnnkammer-Verbrennungsgas und beigemischtem Rohgas auf. Geht man aus von einem Brennkammer-Verbrennungsgas mit X= 1,0 nach Wasserkühlung der folgenden Analysewhere a suitable amount of raw gas can be added. The cooled combustion chamber combustion gas is introduced into the recuperator 6 via the admixing device 8, together with raw gas, in which this mixture is preheated to around 500.degree. This preheated mixture is introduced into the retort 2 and converted into the treatment gas. If one works in the manner described, then, surprisingly, a disruptive soot formation occurs neither during the combustion of the raw gas in the combustion chamber 1 nor during the conversion of the mixture of cooled combustion chamber combustion gas and admixed raw gas. Assuming a combustion chamber combustion gas with X = 1.0 after water cooling, the following analysis
11,5% CO2, 2,0% H2O und 86,5% N2 11.5% CO 2 , 2.0% H 2 O, and 86.5% N 2
so erhält man bei Zusatz von 12% CH4 und Einstellung des Wassergasgleichgewichtes bei 0^3° C ein Gas der z^U5auliil6nSeLZUng Thus, when 12% CH4 is added and the water-gas equilibrium is established at 0-3 ° C, a gas is obtained for the external supply
16,8% CO; 0,4% CO2; 18,5% H2; 0,7% H2O und
63,6% N2.16.8% CO; 0.4% CO 2 ; 18.5% H 2 ; 0.7% H 2 O and
63.6% N 2 .
Ohne Erdgaszumischung kann das Gas als Spülgas, bei Herabsetzung der Luftzahl kann es als Blankglühschutzgas verwendet werden. Um eine Rußabscheidung mit Sicherheit zu vermeiden, kann anstelle der Herabsetzung der Luftzahl auch mit einer geringeren Erdgaszugabe in der Beimischeinrichtung gefahren werden. Zur Herstellung von Trägergas für Aufkohlungszwecke wird in der Brennkammer 1 ein Gas/Luft-Gemisch mit ungefähr λ = 0,95-1,0 verbrannt. Die Abgase geben einen Teil ihrer Wärme an die Retorte 2 ab und verlassen die Brennkammer 1, wie schon angegeben mit 1000° C. Die dem weitgehend getrockneten Brennkammer-Verbrennungsgas beizumischende Menge an Rohgas muß so bemessen sein, daß die oxidierenden Bestandteile Kohlendioxid und Wasser bis auf etwa 1% in Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgewandelt we:den können. Die endotherme Reaktion in der Retorte 2 wird möglich, weil die bei der Verbrennung des Rohgases gebildete Wärme zur Verfügung steht (die Reduktion des Wasserdampfes entfallt) und die Abgaswärme zur Vormwärmung des Reaktionsgemisches herangezogen wird.Without adding natural gas, the gas can be used as a flushing gas; if the air ratio is reduced, it can be used as a bright glow shielding gas. In order to avoid soot deposition with certainty, instead of reducing the air ratio, the admixing device can also use a smaller amount of natural gas. To produce carrier gas for carburizing purposes, a gas / air mixture with approximately λ = 0.95-1.0 is burned in the combustion chamber 1. The exhaust gases give off some of their heat to the retort 2 and leave the combustion chamber 1, as already stated at 1000 ° C. The amount of raw gas to be admixed with the largely dried combustion chamber combustion gas must be such that the oxidizing constituents carbon dioxide and water up to can be converted to about 1% into carbon monoxide and hydrogen. The endothermic reaction in the retort 2 is possible because the heat generated during the combustion of the raw gas is available (there is no reduction in the water vapor) and the exhaust gas heat is used to preheat the reaction mixture.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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