CN1250110A - 气体渗碳炉废气循环利用的方法 - Google Patents

Abstract

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、H₂和N,由除尘与冷凝干燥或CO₂吸收干燥装置对H₂O和CO₂进行吸收、干燥,除掉CO₂和H₂O,经过阀门和气泵,流量计将气体通入储气罐,用压力表监测储气罐P₁的压力,用气泵将储气罐P₁中的气体抽出通入储气罐P₂,用气压计监测储气罐P₂的压力,控制气泵,以保持P₁≤P₂,P₂>P,再将P₂的气体经阀门、流量计通入炉内,完成废气的循环利用。

Description

气体渗碳炉废气循环利用的方法

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) $\mathrm{CO}=\frac{1}{2}{O}_2+\left[C\right]......\left(2\right)$

                                  (3)气相碳势 $a_c={\mathrm{Kp}}_1\frac{P^2\mathrm{co}}{{\mathrm{Pco}}_2}$ 或

其中K_P1，K_P2，K_P3分别为反应(1)，(2)，(3)的平衡常数。

P_CO，PCO₂，P_H2，P_H2O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。

Claims (4)

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。