CN113621910A - 一种热处理可控气氛回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种热处理可控气氛回收装置，涉及热处理炉技术领域，该热处理可控气氛回收装置包括热处理炉、循环管路和气体冷却收集装置，热处理炉具有一用于排出渗碳气氛的排气口，气体冷却收集装置设置在排气口处，用于收集渗碳气氛，循环管路的一端与气体冷却收集装置连接，另一端与热处理炉连接，循环管路上设置有驱动风机、储气装置和调压装置，驱动风机用于抽出收集的渗碳气氛，储气装置用于存储渗碳气氛，调压装置用于对进入热处理炉的渗碳气氛进行调压。相较于现有技术，本发明通过能够实现对渗碳气氛的循环利用，降低渗碳气氛的耗气量，同时减少CO2排放。

Description

一种热处理可控气氛回收装置
技术领域
本发明涉及热处理炉技术领域，具体而言，涉及一种热处理可控气氛回收装置。
背景技术
现有可控气氛渗碳热处理，主要采用甲醇滴注气氛、氮甲醇气氛和吸热式气氛等3种渗碳气氛，而甲醇滴注气氛最为常用。
现有可控气氛渗碳炉，通常每小时通入炉膛容积2～3倍的渗碳气氛，以维持炉内气氛的稳定性、活性及炉压，达到稳定可靠的渗碳效果。与此同时，炉子排气口不断排出并燃烧99％的渗碳气氛，一方面，使得渗碳气氛的耗气量巨大，造成能源浪费，另一方面也面临CO2排放压力。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种热处理可控气氛回收装置，其能够实现对渗碳气氛的循环利用，降低渗碳气氛的耗气量，同时减少CO2排放。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种热处理可控气氛回收装置，包括热处理炉、循环管路和气体冷却收集装置，所述热处理炉具有一用于排出渗碳气氛的排气口，所述气体冷却收集装置设置在所述排气口处，用于收集所述渗碳气氛，所述循环管路的一端与所述气体冷却收集装置连接，另一端与所述热处理炉连接，以使所述渗碳气氛进入所述热处理炉，所述循环管路上设置有驱动风机、储气装置和调压装置，所述驱动风机位于所述气体冷却收集装置的出气侧，用于抽出收集的所述渗碳气氛，所述储气装置位于所述驱动风机的出气侧，用于存储所述渗碳气氛，所述调压装置位于所述储气装置的出气侧，用于对进入所述热处理炉的渗碳气氛进行调压。
在可选的实施方式中，所述气体冷却收集装置包括密封收集结构和热交换器，所述密封收集结构具有一密封收集口，所述密封收集口与所述排气口密封对接，用于收集所述渗碳气氛，所述热交换器设置在所述密封收集结构内，并靠近所述密封收集口设置，用于对所述密封收集口处的所述渗碳气氛进行冷却。
在可选的实施方式中，所述循环管路上还设置有过滤装置，所述过滤装置位于所述气体冷却收集装置和所述驱动风机之间，用于对收集的所述渗碳气氛进行过滤。
在可选的实施方式中，所述循环管路上还设置有干燥装置，所述干燥装置位于所述驱动风机和所述储气装置之间，用于去除所述渗碳气氛中的水分，并净化所述渗碳气氛。
在可选的实施方式中，所述循环管路上还设置有流量计，所述流量计位于所述调压装置和所述热处理炉之间，用于对由所述循环管路进入所述热处理炉的气体进行监控。
在可选的实施方式中，所述热处理可控气氛回收装置还包括气体供给装置，所述气体供给装置与所述热处理炉连接，用于向所述热处理炉内通入第一渗碳气体。
在可选的实施方式中，所述热处理可控气氛回收装置还包括炉气调节装置，所述炉气调节装置与所述热处理炉连接，用于向所述热处理炉内通入第二渗碳气体，以调节所述热处理炉内的碳势。
在可选的实施方式中，所述热处理可控气氛回收装置还包括排放燃烧装置，所述排放燃烧装置与所述热处理炉连接，用于排出并燃烧所述热处理炉内产生的部分所述渗碳气氛。
在可选的实施方式中，所述驱动风机为低压罗茨风机，且所述低压罗茨风机上的进气口和出气口均与所述循环管路密封连接。
在可选的实施方式中，所述热处理可控气氛回收装置还包括气体检测装置，所述气体检测装置同时与所述热处理炉和所述循环管路连接，用于对所述热处理炉内的气体的成分和所述循环管路内的所述渗碳气氛的成分进行监控。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本发明实施例提供的热处理可控气氛回收装置，通过在排气口处设置气体冷却收集装置，并额外设置循环管路，循环管路的一端与气体冷却收集装置连接，另一端与热处理炉连接，使得排出的渗碳气氛能够通过循环管路重新回到热处理炉，再次参加渗碳进程。并且在循环管路上还设置有驱动风机，以保证循环动力，设置有储气装置，以实现对渗碳气氛的储存，同时设置有调压装置，在重新进入热处理炉之前，渗碳气氛由存储装置排出，经过调压装置进行适应性调压后重新进入热处理炉循环再利用。相较于现有技术，本发明通过能够实现对渗碳气氛的循环利用，降低渗碳气氛的耗气量，同时减少CO2排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明具体实施例提供的热处理可控气氛回收装置；
图2为图1中气体冷却收集装置的结构示意图。
图标：100-热处理可控气氛回收装置；110-热处理炉；130-气体冷却收集装置；131-密封收集结构；133-热交换器；140-循环管路；141-驱动风机；142-储气装置；143-调压装置；144-过滤装置；145-干燥装置；146-流量计；150-气体供给装置；160-炉气调节装置；170-排放燃烧装置；180-气体检测装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
正如背景技术中所公开的，现有的可控气氛渗碳热处理技术，通常需要不断地向炉膛内通入渗碳气氛，以维持炉内气氛的稳定性，与此同时，热处理炉的排气口不断排出并燃烧99％的渗碳气氛。
具体地，向渗碳炉内滴入甲醇，经分解后生成渗碳载气。化学方程式为：CH3OH→CO+2H2。载气成分理论值为：CO含量为1/3＝33.3％，H2含量为2/3＝66.7％。实际生产中CO含量为30～33％，H2含量为63～67％，CH4小于1％。
对于可控气氛渗碳热处理炉，炉内需通入定量的渗碳载气气氛，同时炉子排气口也在不断地排出并燃烧大量的渗碳气氛，气氛中只有约1％的碳含量被工件吸收，而99％的气氛被白白烧掉，造成严重浪费，也面临着环保、节能减排等方面的巨大挑战。
故现有的这种处理方式，使得渗碳气氛的耗气量巨大，造成了能源的浪费，同时大量的渗碳气氛直接排出，也面临着CO2排放压力，与减少碳排放的需求相悖。
为了解决上述问题，本发明提供了一种热处理可控气氛回收装置，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
具体实施例
结合参见图1和图2，本实施例提供了一种热处理可控气氛回收装置100，其能够实现对渗碳气氛的循环利用，降低渗碳气氛的耗气量，同时减少CO2排放。
本实施例提供的热处理可控气氛回收装置100，包括热处理炉110、循环管路140和气体冷却收集装置130，热处理炉110具有一用于排出渗碳气氛的排气口，气体冷却收集装置130设置在排气口处，用于收集渗碳气氛，循环管路140的一端与气体冷却收集装置130连接，另一端与热处理炉110连接，以使渗碳气氛进入热处理炉110，循环管路140上设置有驱动风机141、储气装置142和调压装置143，驱动风机141位于气体冷却收集装置130的出气侧，用于抽出收集的渗碳气氛，储气装置142位于驱动风机141的出气侧，用于存储渗碳气氛，调压装置143位于储气装置142的出气侧，用于对进入热处理炉110的渗碳气氛进行调压。
在本实施例中，循环管路140由热处理炉110的排气口向外延伸，分别连接不同的处理单元后，再次与热处理炉110的进气口连接，从而使得由排气口排出的渗碳气氛经过处理后再次进入到热处理炉110，实现重复利用。具体地，通过在排气口处设置气体冷却收集装置130，并额外设置循环管路140，循环管路140的一端与气体冷却收集装置130连接，另一端与热处理炉110连接，使得排出的渗碳气氛能够通过循环管路140重新回到热处理炉110，再次参加渗碳进程。并且在循环管路140上还设置有驱动风机141，以保证循环动力，设置有储气装置142，以实现对渗碳气氛的储存，同时设置有调压装置143，在重新进入热处理炉110之前，渗碳气氛由存储装置排出，经过调压装置143进行适应性调压后重新进入热处理炉110循环再利用，实现了对渗碳气氛的循环利用，降低渗碳气氛的耗气量，同时减少CO2排放。
在本实施例中，气体冷却收集装置130包括密封收集结构131和热交换器133，密封收集结构131具有一密封收集口，密封收集口与排气口密封对接，用于收集渗碳气氛，热交换器133设置在密封收集结构131内，并靠近密封收集口设置，用于对密封收集口处的渗碳气氛进行冷却。具体地，热交换器133为水冷交换器，气体冷却收集装置130主要用于对排出的渗碳气氛进行冷却、密封收集。通过设置在密封收集口处的热交换器133使得排出的渗碳气氛迅速降温至200℃以下，避免渗碳气氛发生可逆反应。同时，密封收集结构131具有抽气缓冲功能，能够确保连接处的密封性能，防止渗碳气氛泄漏产生的安全隐患。
在本实施例中，循环管路140上还设置有过滤装置144，过滤装置144位于气体冷却收集装置130和驱动风机141之间，用于对收集的渗碳气氛进行过滤。具体地，过滤装置144具有进气端与出气端，进气端与气体冷却收集装置130连接，出气端与驱动风机141连接，过滤装置144的基本结构和实现原理可以参考现有的过滤器，其主要用于对冷却、密封收集后的气氛中的微量炭黑、杂质进行过滤。
在本实施例中，循环管路140上还设置有干燥装置145，干燥装置145位于驱动风机141和储气装置142之间，用于去除渗碳气氛中的水分，并净化渗碳气氛。具体地，干燥装置145具有进气端与出气端，进气端与驱动风机141连接，出气端与储气装置142连接，干燥装置145用于对渗碳气氛进行干燥，并净化、吸附渗碳气氛中微量的水蒸气。
在本实施例中，储气罐具有进气接口和出气接口，其中进气接口与干燥装置145连接，出气接口与调压装置143连接，储气罐的储气量可以根据热处理炉110的导入流量确定，其能够起到暂存渗碳气氛的作用，对渗碳气氛进行储存、缓冲，从而得到稳定、恒压的回收气氛，用于循环再利用。
在本实施例中，循环管路140上还设置有流量计146，流量计146位于调压装置143和热处理炉110之间，用于对由循环管路140进入热处理炉110的气体进行监控，从而对回收的渗碳气氛的循环再利用流量进行监控。
在本实施例中，驱动风机141为低压罗茨风机，且低压罗茨风机上的进气口和出气口均与循环管路140密封连接。具体地，此处低压罗茨风机的气压应略大约炉内气压，以保证气体驱动效果，同时不会对炉内气压造成太大影响。
进一步地，热处理可控气氛回收装置100还包括气体供给装置150，气体供给装置150与热处理炉110连接，用于向热处理炉110内通入第一渗碳气体。具体地，气体供给装置150可以是新鲜甲醇供给单元，为了保证炉内渗碳气氛的活性，从而向炉内提供稳定流量的新鲜甲醇，进而保证渗碳效率。
进一步地，热处理可控气氛回收装置100还包括炉气调节装置160，炉气调节装置160与热处理炉110连接，用于向热处理炉110内通入第二渗碳气体，以调节热处理炉110内的碳势。具体地，炉气调节装置160可以是富化气供给单元，用于向炉内自动通入丙烷等富化气，实现炉内自动谈事控制，从而达到相应的产品渗碳工艺要求。
进一步地，热处理可控气氛回收装置100还包括排放燃烧装置170，排放燃烧装置170与热处理炉110连接，用于排出并燃烧热处理炉110内产生的部分渗碳气氛。具体地，由于本设备目前难以实现炉内气氛100％回收再利用，此处有部分气氛通过排放燃烧装置170排出，其中排放燃烧装置170具有长明火，可以将二次渗碳后的气体排出并燃烧。
进一步地，热处理可控气氛回收装置100还包括气体检测装置180，气体检测装置180同时与热处理炉110和循环管路140连接，用于对热处理炉110内的气体的成分和循环管路140内的渗碳气氛的成分进行监控。具体地，气体检测装置180为红外仪气氛检测器，其可以分为两个单元，分别对热处理炉110和循环管路140内的气氛进行监测，从而分别对回收气氛、炉内气氛进行在线检测监视。对于甲醇滴注气氛而言，其中回收气氛、炉内气氛中的CO含量应为30～33％，CH4含量应小于1％。如有异常，该气体检测装置180将发出报警信号。
本发明提供的热处理可控气氛回收装置100，通过在排气口处设置气体冷却收集装置130，并额外设置循环管路140，循环管路140的一端与气体冷却收集装置130连接，另一端与热处理炉110连接，使得排出的渗碳气氛能够通过循环管路140重新回到热处理炉110，再次参加渗碳进程。并且在循环管路140上还设置有驱动风机141，以保证循环动力，设置有储气装置142，以实现对渗碳气氛的储存，同时设置有调压装置143，在重新进入热处理炉110之前，渗碳气氛由存储装置排出，经过调压装置143进行适应性调压后重新进入热处理炉110循环再利用。相较于现有技术，本发明通过能够实现对渗碳气氛的循环利用，降低渗碳气氛的耗气量，同时减少CO2排放。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种热处理可控气氛回收装置，其特征在于，包括热处理炉、循环管路和气体冷却收集装置，所述热处理炉具有一用于排出渗碳气氛的排气口，所述气体冷却收集装置设置在所述排气口处，用于收集所述渗碳气氛，所述循环管路的一端与所述气体冷却收集装置连接，另一端与所述热处理炉连接，以使所述渗碳气氛进入所述热处理炉，所述循环管路上设置有驱动风机、储气装置和调压装置，所述驱动风机位于所述气体冷却收集装置的出气侧，用于抽出收集的所述渗碳气氛，所述储气装置位于所述驱动风机的出气侧，用于存储所述渗碳气氛，所述调压装置位于所述储气装置的出气侧，用于对进入所述热处理炉的渗碳气氛进行调压。
2.根据权利要求1所述的热处理可控气氛回收装置，其特征在于，所述气体冷却收集装置包括密封收集结构和热交换器，所述密封收集结构具有一密封收集口，所述密封收集口与所述排气口密封对接，用于收集所述渗碳气氛，所述热交换器设置在所述密封收集结构内，并靠近所述密封收集口设置，用于对所述密封收集口处的所述渗碳气氛进行冷却。
3.根据权利要求1所述的热处理可控气氛回收装置，其特征在于，所述循环管路上还设置有过滤装置，所述过滤装置位于所述气体冷却收集装置和所述驱动风机之间，用于对收集的所述渗碳气氛进行过滤。
4.根据权利要求1所述的热处理可控气氛回收装置，其特征在于，所述循环管路上还设置有干燥装置，所述干燥装置位于所述驱动风机和所述储气装置之间，用于去除所述渗碳气氛中的水分，并净化所述渗碳气氛。
5.根据权利要求1所述的热处理可控气氛回收装置，其特征在于，所述循环管路上还设置有流量计，所述流量计位于所述调压装置和所述热处理炉之间，用于对由所述循环管路进入所述热处理炉的气体进行监控。
6.根据权利要求1所述的热处理可控气氛回收装置，其特征在于，所述热处理可控气氛回收装置还包括气体供给装置，所述气体供给装置与所述热处理炉连接，用于向所述热处理炉内通入第一渗碳气体。
7.根据权利要求1所述的热处理可控气氛回收装置，其特征在于，所述热处理可控气氛回收装置还包括炉气调节装置，所述炉气调节装置与所述热处理炉连接，用于向所述热处理炉内通入第二渗碳气体，以调节所述热处理炉内的碳势。
8.根据权利要求1所述的热处理可控气氛回收装置，其特征在于，所述热处理可控气氛回收装置还包括排放燃烧装置，所述排放燃烧装置与所述热处理炉连接，用于排出并燃烧所述热处理炉内产生的部分所述渗碳气氛。
9.根据权利要求1所述的热处理可控气氛回收装置，其特征在于，所述驱动风机为低压罗茨风机，且所述低压罗茨风机上的进气口和出气口均与所述循环管路密封连接。
10.根据权利要求1所述的热处理可控气氛回收装置，其特征在于，所述热处理可控气氛回收装置还包括气体检测装置，所述气体检测装置同时与所述热处理炉和所述循环管路连接，用于对所述热处理炉内的气体的成分和所述循环管路内的所述渗碳气氛的成分进行监控。
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