气体渗碳炉废气循环利用的方法

文档序号:5013813阅读:2486来源:国知局
专利名称:气体渗碳炉废气循环利用的方法
技术领域
本发明涉及的是一种废气循环利用的方法,尤其是一种气体渗碳炉废气循环利用的方法。金属热处理的环境保护类领域。
气体渗碳(碳氮共渗)工艺是工业上广泛使用的金属表面强化工艺。气体渗碳设备,主要有#式气体渗碳炉、密封箱式气体渗碳炉、连续式气体渗碳炉等。工艺实现过程以通过富碳气体如含丙烷,甲烷、一氧化碳的气体通入高温加热炉炉膛内,或者将富碳有机液体如甲醇、乙醇、丙酮、甲苯、煤油等直接滴入高温炉膛内裂解产生渗碳气氛。通常在工艺过程中的各个阶段均要不停地排除富含CO、H2、CO2、H2O等的混合气体(废气),现有技术中都采用简单的点火烧掉的方法处理。因而对大气造成污染,并造成资源的浪费。经对文献查新检索,发现日本专利文献上JP60056059A,名称为“渗碳热处理炉废气的再利用方式”,有类似的报导,但其再利用方式针对箱式炉,而且将废气加热800-1100℃送回炉回再利用。其存在明显不足,1、局限性太强,即只适用于箱式炉;2.再利用方式和所涉及的设备较复杂。还发现JP98237618A,名称为“金属的渗碳热处理方法”,也有类似报导,但其针对连续炉,废气经冷凝分离及处理,再与渗剂混合,最后实现控制热处理的碳势。这种方法实际上构成了整个渗碳热处理系统而涉及的方法。
本发明的目的在于克服现有技术中的不足和缺陷,提出了一种气体渗碳炉废气循环利用的方法,对环境保护和资源利用具有十分积极的意义。
本发明的技术方案如下采用一定的回收利用装置,将工艺过程中排放的气体收集起来,经过于燥等处理后,重新通回炉内,再利用。可以有效地降低废气排放,减少大气污染,而且可以相应减少原料物如丙烷、甲烷、甲醇等的加入量,节约资源,提高利用率。本发明的原理根据气体渗碳反应(1)CO=12O2+[C]......(2)]]>(3)气相碳势ac=Kp1P2coPco2]]>或
其中KP1,KP2,KP3分别为反应(1),(2),(3)的平衡常数。
PCO,PCO2,PH2,PH2O分别为CO,CO2,H2和H2O(水蒸汽)的气体分压。
气体渗碳反应的产物CO2和H2O都是降低碳势的组分,因此在传统技术中将废气排出并通入新的渗碳气氛,使渗碳继续进行。由于反应气中CO和H2的含量很高而CO2和H2O的含量很低但对碳势敏感,因而大量的CO、H2等有用气体伴随少量的CO2和H2O同时排出炉外。利用如下流程来实现本发明的目的气体渗碳炉设排气孔,工艺过程中排气孔排出的气体含有大量的CO、H2和N(N-甲醇渗碳),只含有少量的CO2和H2O。而恰恰是这少量的CO2和H2O对炉气碳势(渗碳能力量度)影响最大,由除尘与冷凝干燥、CO2吸收干燥装置对H2O和CO2进行吸收、干燥,从而使得混合气中的CO2和H2O被除掉。经过阀门和气泵,流量计将气体通入第一只储气罐,用压力表监测第一只储气罐P1的压力。用气泵将储气罐中的气体抽出通入第二只储气罐,用气压计监测第二只储气罐P2的压力,控制气泵,以保持P1≤P2,P2>P。这样再将P2的气体经阀,流量计通入炉内,从而完成了废气的循环利用。
这样处理过程,还可在停炉时,将储气罐的气体保存至下次开炉时再使用。
本发明具有实质性的特点和显著的进步,同时具有重大的经济效益,本发明适用的范围较广,不仅适用于箱式炉,井式炉,也适用于连续炉,本发明的工艺方法简单易行,因其采用储气装置,使得废气的利用更加灵活。由于气体渗碳是机械零件常用的表面强化方法,应用极广。而每台气体渗碳炉(以105kw井式炉为例),平均每天废气排放量就有二十立方,在造成大量废气排放污染环境的同时,也造成了大量资源的浪费。本发明在排放的废气中回收了90%以上废气,对环境保护和回收资源具有重大的意义。
以下结合附图对本发明进一步描述

图1本发明工艺流程示意图如图1所示,气体渗碳炉1设有的排气孔2排出的气体含有大量的CO、H2和N(N-甲醇渗碳),只含有少量的CO2和H2O。而恰恰是这少量的CO2和H2O对炉气碳势(渗碳能力量度)影响最大,由除尘与冷凝干燥或CO2吸收干燥装置3对H2O和CO2进行吸收、干燥,从而使得混合气中的CO2和H2O被除掉,经过阀门4和气泵5,流量计6将气体通入储气罐8,用压力表7监测储气罐8P1的压力,用气泵9将储气罐8中的气体抽出通入储气罐11,用气压计10监测储气罐11P2的压力,控制气泵9,以保持P1≤P2,P2>P,这样再将P2的气体经阀门12,流量计13通入炉内,从而完成了废气的循环利用。
可用加装冷凝干燥或CO2吸收干燥装置3,以对排出炉气进行除尘、干燥降低露点以降低废气中H2O的含量,或吸收其中的CO2,去除渗碳反应的产物的CO2,使得重新透回炉内的气体是低露点高碳势的气体,以代替部分原料气(或有机液体);也可不加装置,而直接从储气罐11关入炉内,靠添加的新鲜原料来中和其中CO2和水汽。
P,P1,P2三个压力可采用电传压力装置自动实时测量,以便自动控制增压泵,使得P1≤P2,而P2>P。
可采用计算机管理,控制整套回收利用装置,特别适用于拥有多台气体渗碳装置的热处理车间(工厂)的集中回收处理。
权利要求
1.一种气体渗碳炉废气循环利用的方法,其特征在于工艺流程为气体渗碳炉1设有的排气孔2排出的气体含有大量的CO、H2和N(N-甲醇渗碳),由除去与冷凝干燥或CO2吸收于燥装置3对H2O和CO2进行吸收、干燥,从而使得混合气中的CO2和H2O被除掉,经过阀门4和气泵5,流量计6将气体通入储气罐8,用压力表7监测储气罐8P1的压力,用气泵9将储气罐8中的气体抽出通入储气罐11,用气压计10监测储气罐11P2的压力,控制气泵9,以保持P1≤P2,P2>P,这样再将P2的气体经阀门12、流量计13通入炉内,从而完成了废气的循环利用。
2.根据权利要求1所述的这种气体渗碳炉废气循环利用的方法,其特征还在于可用加装冷凝干燥或CO2吸收干燥装置3,以对排出炉气进行除尘、干燥降低露点以降低废气中H2O的含量,或吸收其中的CO2,去除渗碳反应的产物的CO2,使得重新返回炉内的气体是低露点高碳势的气体,以代替部分原料气(或有机液体);也可直接从储气罐11送入炉内,靠添加的新鲜原料来中和其中CO2和水气。
3.根据权利要求1所述的这种气体渗碳炉废气循环利用的方法,其特征还在于P,P1,P2三个压力可采用电传压力装置自动实时测量,以便自动控制增压泵,使得P1≤P2,而P2>P。
4.根据权利要求1所述的这种气体渗碳炉废气循环利用的方法,其特征还在于可采用计算机管理,控制整套回收利用装置,特别适用于拥有多台气体渗碳装置的热处理车间(工厂)的集中回收处理。
全文摘要
本发明工艺流程为气体渗碳炉设有的排气孔,排出的气体含有大量的CO、H
文档编号B01D53/14GK1250110SQ9911682
公开日2000年4月12日 申请日期1999年8月31日 优先权日1999年8月31日
发明者张伟民, 潘健生 申请人:上海交通大学
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