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地后处理设备。
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：
在氧化区是放热反应，碳、干馏区的挥发成份以及焦油被氧化了。反应放出的热量由原料及气体带入还原区。
在还原区，温度为800～950℃，固体原料中碳与水蒸汽及氧化反应产物二氧化碳进行还原反应：
在还原区的温度控制是中心环节。它决定产气的组份。催化剂的作用是加速二氧化碳还原反应的进行，加速水蒸汽分解。温度的波动，直接影响产气的质量和稳定性。
在灰渣区底部，用转动的炉栅自动去除灰渣，排灰的速度采用无级调速装置，其转数可以在0～500转/分范围内随意调节。
在灰渣区外部加水冷却是为了降低温度，从而保护出灰装置。
产品气体出口经列管式水冷却器速冷后导出，经简单净化后，可送入热处理炉作热处理用。
在气化器（气化介质的制备装置）、反应罐和管路上安装了温度、压力、流量等显示和调节仪表。
总之，使用本发明，采用催化气化的方法，可以用煤或焦碳制备热处理可控气氛，其气氛具有较好的稳定性和可控性。气氛碳势高，含硫量低，净化前含硫量约为200mg/NM3、净化后约1PPM，含水量低（露点-14℃）。由于采用了同向并流结构，现有技术中所存在的主要不足，即在干馏区所产生的焦油滴和挥发物质等，可以在发生器内部消除，因而无须庞大复杂的后处理设备，使制气设备用于热处理场合切实可行。由于采用了催化气化技术，降低了反应温度，能适用多种煤种，因此在我国推广应用本发明就具有现实意义。只要改变气化介质中水含量，就可以调节产品气中二氧化碳的含量，从而控制产品气的碳势。
使用本发明，若发生器产气量每小时20标准立方米（20NM3/h），需加入原料量8.3kg/h，耗电每小时32度。平均生产每立方米可控气氛约0.21元，而用天然气和液化石油气需0.70元。由此可见，用本发明制备热处理可控气氛可显著降低成本。
本发明结构简单，无须庞大复杂的后处理装置，进料、进气化介质及气化介质组份的调节以及排灰除渣装置，都有独立的装置和控制机构，并可实现自动控制。
本发明的实施实例：
使用本发明产生的煤基气氛进行渗碳（材料：20Cr，规格：φ15×100），可保证表面洁净，无碳黑，且渗碳层均匀，碳浓度分布比较平缓。工件渗碳后表面含碳量为0.8～1.05%C。
煤基气氛产气原料：煤+空气+水蒸汽。
用四川气煤经过前处理流程，即原料粉碎、配制、搅拌、烘干、压片成型后作为原料制备的煤基气氛，成份范围为：
CO：33% H2：15% N2：48%
CH4＜1.5% CO2＜0.20% 还有微量H2O，O2。
其中，在900℃时，最高碳势为1.20%左右，碳势波动范围小于0.02～0.10%C。
使用上述煤基气氛对20Cr（规格：φ15×100）工件作渗碳试验。渗碳温度为930±10℃，渗碳时间为2小时，CO2值控制在0.15～0.25%，在不添加富化剂的情况下，气氛碳势为1.05～1.25%，渗碳深度达0.90mm，试样表面含碳量0.8～1.05%C，渗碳后表面洁净，金相组织符合工艺要求。