一种基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于热处理炉的均匀渗碳装置，尤其涉及一种基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置。

背景技术：

传统的渗碳装置是滴注式，其结构是碳源液体滴在旋转的风扇上，通过风扇的旋转将液滴分散，炉内高温将碳源液体进行快速裂解，进而通过风扇旋转将裂解后的炉气分散在炉内。这种裂解方式存在的问题是炉内气氛在炉腔内分布不均匀造成各处的碳势不均匀，将对不同位置的工件或者同一工件的不同位置的渗碳结果造成相当大的差异，最终导致工件性能大幅度波动。

此外，现有的渗碳热处理炉采用的是滴注一种碳源，基本没有充填惰性气体，这种渗碳方式存在的问题是不能实时准确调节炉内碳势，使工件渗碳层深度不均匀，造成渗碳结果的波动、不准确和滞后性等问题。

因此，开发一种实时调控、渗碳均匀的热处理炉渗碳装置是十分必要的。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种能实时调控、渗碳均匀的基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本实用新型提供一种基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置，包括若干伸入热处理炉内的辐射管，所述辐射管为u型空心管结构，若干所述辐射管顶部分别通过分流管连接总输送管；所述接总输送管的一端封闭，另一端由甲醇输送管、丙烷输送管和氮气输送管汇聚而成。

进一步地，在所述的基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置上，所述辐射管为空心状的电热合金管。

进一步优选地，在所述的基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置上，所述辐射管的管壁上均布有若干小孔。

进一步优选地，在所述的基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置上，所述辐射管为多根，且均布在所述热处理炉的内壁。

进一步地，在所述的基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置上，所述甲醇输送管、丙烷输送管和氮气输送管的一端在所述热处理炉顶部位置通过输送总管和分流管与所述辐射管连通。

进一步地，在所述的基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置上，所述甲醇输送管、丙烷输送管和氮气输送管上分别装设有质量流量控制阀和单向调节阀。

进一步地，在所述的基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置上，还包括至少一设置于所述热处理炉内用于实时监测炉内气氛和碳势的监测单元。

进一步地，在所述的基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置上，还包括一分别与所述监测单元、质量流量控制阀和单向调节阀连接的控制单元。

进一步地，在所述的基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置上，所述分流管的输出端口处焊接有网板，所述网板上均布有若干网孔，所述网孔直径为0.1-0.3mm。

进一步地，在所述的基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置上，所述甲醇输送管、丙烷输送管和氮气输送管、总输送管和分流管均为电热合金管。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

(1)利用辐射管自身发热比传统的电阻丝加热简化了辐射管的结构；在辐射管内裂解甲醇、丙烷提高了裂解效率；

(2)采用该基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置，甲醇和丙烷裂解是在辐射管内完成，直接从辐射管的小孔中扩散出来，再通过风扇产生的气流，使气氛更均匀的充满整个炉腔，从而保证工件渗碳的均匀性和渗碳的精确控制；

(3)由于活性碳均匀扩散和充入混合气体比例的可调节性，利用监测单元实时监控炉内实时碳势，通过实时调节甲醇输送管、丙烷输送管和氮气输送管的质量流量控制阀，从而实现对炉内实时碳势的精确控制，能保证渗碳过程的灵敏性和渗碳结果的稳定性、均匀性、精确性。

附图说明

图1为本实用新型一种基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置的结构视示意图；

图2为本实用新型一种基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置中各输送管与加热炉的相对位置的结构示意图；

图3为本实用新型一种基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置中分流管的输出端口的结构示意图；

图4为本实用新型一种基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置中甲醇输送管、丙烷输送管、氮气输送管与总输送管的结构示意图；

图5为本实用新型一种基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置中分流管与辐射管的相对位置的结构示意图；

其中，各附图标记为：

1、辐射管，2、甲醇输送管，3、丙烷输送管，4、氮气输送管，5、总输送管，6、分流管，7、质量流量控制阀，8、单向调节阀，9、输送管阀门箱，10、网板，11、小孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

参阅图1所示，本实用新型提供一种基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置，包括若干伸入热处理炉内的辐射管1，所述辐射管1为u型空心管结构，是甲醇、丙烷裂解的发生场所；若干所述辐射管1顶部分别通过分流管6连接总输送管5；所述接总输送管5的一端封闭，另一端由甲醇输送管2、丙烷输送管3和氮气输送管4汇聚而成。由监测单元监控热处理炉内的碳势，通过调节甲醇输送管2、丙烷输送管3和氮气输送管4的质量流量控制阀，用于控制炉内碳势，进而控制渗碳结果。

作为一个实施例，不同于传统的辐射管，本实施例所采用新型辐射管1的结构，该辐射管1内部没有电阻丝绕组，辐射管1自身就是发热体，辐射管1连通到电源时，电流在辐射管1的内外壁产生焦耳热，用于加热和裂解甲醇、丙烷。利用辐射管1自身发热比传统的电阻丝加热简化了辐射管的结构；在辐射管1内裂解甲醇、丙烷提高了裂解效率。

作为一个实施例，该辐射管1为空心状的电热合金，其整体正u型结构。辐射管1的表面积直径、长度和壁厚等几何尺寸根据加热炉的功率确定。辐射管1一端为电极，电极两头分别固定于炉壳外侧和炉壳内侧的保温层。

作为一个实施例，参阅图1所示，该所述辐射管1为多根，且均布在所述热处理炉的内壁。该辐射管1安装在热处理炉的侧壁，且辐射管1的u形部分朝下布置，辐射管1的壁厚均匀。

作为一个实施例，参阅图5所示，所述辐射管1的管壁上均布有若干小孔11，甲醇和丙烷在辐射管1内裂解完成后，直接从辐射管1管壁上均布的小孔11中扩散出来进入热处理炉内，再通过热处理炉内的风扇产生的气流，使气氛更均匀的充满整个炉腔，从而保证工件渗碳的均匀性和渗碳的精确控制。

作为一个实施例，参阅图2和图4所示，所述甲醇输送管2、丙烷输送管3和氮气输送管4的一端在所述热处理炉顶部位置通过输送总管5和分流管6与所述辐射管1连通。

作为一个实施例，参阅图2所示，且所述甲醇输送管2、丙烷输送管3和氮气输送管4上分别各装设有质量流量控制阀7和单向调节阀8，并且是气体先通过质量流量控制阀7后再通过单向调节阀8，各组流量控制阀7和单向调节阀8均安装在输送管阀门箱9内。由醇输送管2、丙烷输送管3、气输送管4汇聚成总输送管5，将甲醇、丙烷和氮气按照一定比例的混合气体通入炉内。在工艺验证试验时，根据实测的炉内碳势，利用调节甲醇输送管2、丙烷输送管3和氮气输送管4的质量流量控制阀7，从而实现对渗碳结果的精确控制。

作为一个实施例，该基于辐射管的甲醇和丙烷裂解装置，还包括至少一设置于所述热处理炉内用于实时监测炉内气氛和碳势的监测单元。

以及还包括一分别与所述监测单元、质量流量控制阀7和单向调节阀8连接的控制单元。通过监测单元实时测定炉内气氛和碳势，由控制单元调节甲醇输送管2、丙烷输送管3和氮气输送管4的质量流量控制阀，用于调节炉内气氛与碳势。采用新的渗碳模式，利用监测单元实时监控炉内碳势，若炉内碳势偏高，则分别调节甲醇输送管、丙烷输送管的质量流量控制阀进行精调和粗调，从而达到提高炉内碳势的目的；若炉内碳势过低，则通过调节氮气输送管的质量流量控制阀，充入惰性气体氮气进行稀释碳势，从而达到降低炉内碳势的目的，以此来对炉内碳势精度的控制。

作为一个实施例，参阅图4所示，所述甲醇输送管2、丙烷输送管3和氮气输送管4、总输送管5和分流管6均采用壁厚均匀的电热合金管。甲醇输送管2、丙烷输送管3、和氮气输送管4以及总输送管5的外径为2-5mm，外径优选3.0mm，内径为2-3mm，内径优选为2.4mm；其中，总输送管5的末端是封闭的；分流管6的外径为2.0-2.8mm，外径为优选2.2mm，内径为1.6-2.4mm，内径优选为2.0mm。

作为一个实施例，参阅图3所示，每个所述分流管6的输出端口处焊接有网板10，所述网板10上均布有若干网孔，所述网孔直径为0.1-0.3mm，所述网孔直径优选为0.2mm。此外，每个所述分流管6输出端口的网板10上均匀分布有20-80个网孔，优选为30-50个网孔，更优选为33个网孔。通过网板10上均布网孔可以使进入辐射管1的混合气体的气束足够的小，才能尽快使甲醇、丙烷裂解为活性碳，提高渗碳效率。此外，在实际使用过程中，甲醇输送管2、丙烷输送管3、氮气输送管4和总输送管以及分流管的直径也可根据加热炉的大小，以及渗碳量进行调整。

因此，利用辐射管1自身发热比传统的电阻丝加热简化了辐射管的结构；在辐射管1内裂解甲醇、丙烷提高了裂解效率。同时，采用本发明提出的甲醇和丙烷裂解渗碳方法，由于利用单向调节阀避免炉内气体反向流动，提高了设备的安全可靠性；由于活性碳均匀扩散和充入混合气体比例的可调节性，利用监测系统监控炉内实时碳势，通过实时调节甲醇输送管2、丙烷输送管3和氮气输送管4的质量流量控制阀，从而实现对炉内实时碳势的精确控制，能保证渗碳过程的灵敏性和渗碳结果的稳定性、均匀性、精确性。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。