JP5648089B1 - 浸炭用雰囲気ガス生成装置 - Google Patents
浸炭用雰囲気ガス生成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5648089B1 JP5648089B1 JP2013131035A JP2013131035A JP5648089B1 JP 5648089 B1 JP5648089 B1 JP 5648089B1 JP 2013131035 A JP2013131035 A JP 2013131035A JP 2013131035 A JP2013131035 A JP 2013131035A JP 5648089 B1 JP5648089 B1 JP 5648089B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- carburizing
- combustion chamber
- carburizing atmosphere
- hydrocarbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 title claims abstract description 256
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 110
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 110
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 103
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 94
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 79
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 447
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 65
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 65
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 33
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 9
- 239000004071 soot Substances 0.000 abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 41
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 28
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 16
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 14
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 8
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 5
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 2
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- VNTLIPZTSJSULJ-UHFFFAOYSA-N chromium molybdenum Chemical compound [Cr].[Mo] VNTLIPZTSJSULJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Incineration Of Waste (AREA)
- Separation Of Particles Using Liquids (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Description
請求項1に係る発明は、炭化水素ガスと支燃性ガスとの燃焼反応によって、浸炭処理に用いる一酸化炭素と水素とを含む浸炭用雰囲気ガスを生成する装置であって、
筒状の燃焼室と、
前記燃焼室の筒状の内周壁に開口部を有し、前記内周壁の接線方向から当該燃焼室内に向けて炭化水素ガスと支燃性ガスとを導入する2以上の噴出孔と、
筒状の第1の内部空間を有する第1の部材と、前記第1の内部空間よりも容積が大きい第2の内部空間を有する第2の部材と、を備え、
前記第1の内部空間と前記第2の内部空間とが連通するように前記第1の部材と前記第2の部材とが固定されるとともに、
前記第1の内部空間が前記燃焼室であることを特徴とする浸炭用雰囲気ガスの生成装置である。
前記第2の部材に、生成した一酸化炭素と水素とを含む混合ガスの導出路が接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の浸炭用雰囲気ガスの生成装置である。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
図1に示すように、浸炭装置1は、浸炭用雰囲気ガス生成装置(浸炭用雰囲気ガスの生成装置)2と浸炭炉3とを備えて概略構成されている。この浸炭装置1は、浸炭用雰囲気ガス生成装置2によって生成した浸炭用ガスを浸炭炉3に導入して、浸炭炉3内の被処理材(図示略)を浸炭処理するものである。
本実施形態の浸炭用雰囲気ガス生成装置2を用いる浸炭用雰囲気ガスの生成方法は、炭化水素ガスと支燃性ガスとの燃焼反応によって、浸炭処理に用いる混合ガスである一酸化炭素と水素とを含む浸炭用雰囲気ガスを生成する方法であって、燃焼室10に炭化水素ガスと酸素ガスとを旋回流を形成させながら導入し、燃焼室10内において、炭化水素と酸素とを旋回流火炎として燃焼させて、一酸化炭素と水素とを含む混合ガスを生成するものである。
本実施形態の浸炭用雰囲気ガス生成装置2を用いる浸炭方法は、図1に示すように、被処理材(鋼材)を収納した浸炭炉3に上述した浸炭用雰囲気ガスの生成方法によって生成した浸炭用雰囲気ガスを導入し、この浸炭炉3内の温度を750℃〜970℃まで加熱して浸炭処理を行う。
Fe+2CO ←→ [Fe+C]+CO2 ・・・(1)
Fe+CO+H2 ←→ [Fe+C]+H2O ・・・(2)
(実施例1)
図1〜図3に示す浸炭用雰囲気ガス生成装置2を用いて、一酸化炭素と水素とを含む混合ガスを生成した。ここで、原料の炭化水素ガスとしてプロパンを用いるとともに、炭化水素ガスと酸素ガスとを混合した原料ガス中の酸素濃度比を0.3〜0.8とした場合の、生成した混合ガス中の一酸化炭素濃度及び水素ガス濃度を測定した。この結果を図5に示す。なお、生成した混合ガス中の各成分の濃度は、触媒層14の出口において測定した。
図1に示す浸炭装置1を用いて浸炭処理を実施した。具体的には、実施例1において、原料の炭化水素ガスとしてプロパンを用いるとともに、炭化水素ガスと酸素ガスとを混合した原料ガス中の酸素濃度比を0.40として生成した浸炭用ガスを2.0m3/hの供給速度で、内容積1.0m3、935℃の浸炭炉3に導入し、浸炭炉3内の雰囲気組成をコイル式カーボンポテンシャルメーター(以下、「CPメーター」としめす)にて測定したところ、炉内のCPは0.30%であった。この浸炭炉3に、エンリッチガスとしてプロパンガスを添加して炉内のCPを上昇させた。CPメーターにて炉内のCPを測定したところ、CPは1.15%であった。このとき、浸炭炉3内では、操業の妨げとなるような煤の発生などは確認されなかった。
天然ガスを原料とし、空気を適量混ぜ、1050℃に設定した従来型の変成炉を用いて浸炭用ガス(RXガス)を生成した。浸炭炉出口において、このRXガスの組成をガスクロマトグラフにて測定したところ、CO:20.1%、CO2:0.35%、H2:39.5%(残部:N2)であった。このRXガスを、試験例1と同様に、935℃に設定した浸炭炉に2.0m3/hの供給速度で導入し、CPメーターにて測定したところ、炉内のCPは0.38%であった。この浸炭炉に、実施例2と同様に、エンリッチガスとしてプロパンガスを添加して炉内のCPを上昇させた。CPメーターにて炉内のCPを測定したところ、CPは1.15%であった。また、浸炭炉内では、問題となるような煤の発生は認められなかった。
2 浸炭用雰囲気ガス生成装置(浸炭用雰囲気ガスの生成装置)
3 浸炭炉
3a 導入口
3c 炭化水素ガスの導入口
4 生成装置本体
5 熱交換器(冷却手段)
6 バブラー(炭素除去手段)
7 除湿機(水分除去手段)
8 上側部材(第1の部材)
9 下側部材(第2の部材)
10 燃焼室(内部空間、第1の内部空間)
10c 内周壁
11 噴出孔
11a,11b 開口部
11A 炭化水素ガス噴出孔
11B 酸素ガス噴出孔
12 原料ガス供給管
12A 炭化水素ガス供給管
12B 酸素ガス供給管
13 内部空間(第2の内部空間)
14 触媒層
15 滞留室
16,17,19 流量調節バルブ
18 燃焼バーナ
L1 炭化水素ガス供給路(炭化水素ガスの供給路)
L2 酸素ガス供給路(酸素ガスの供給路)
L3 混合ガス導出路(混合ガスの導出路)
L4 排気ガス排出路
L5 炭化水素ガス供給路(エンリッチガスの供給路)
L6 混合ガス供給路
Claims (7)
- 炭化水素ガスと支燃性ガスとの燃焼反応によって、浸炭処理に用いる一酸化炭素と水素とを含む浸炭用雰囲気ガスを生成する装置であって、
筒状の燃焼室と、
前記燃焼室の筒状の内周壁に開口部を有し、前記内周壁の接線方向から当該燃焼室内に向けて炭化水素ガスと支燃性ガスとを導入する2以上の噴出孔と、
筒状の第1の内部空間を有する第1の部材と、前記第1の内部空間よりも容積が大きい第2の内部空間を有する第2の部材と、を備え、
前記第1の内部空間と前記第2の内部空間とが連通するように前記第1の部材と前記第2の部材とが固定されるとともに、
前記第1の内部空間が前記燃焼室であることを特徴とする浸炭用雰囲気ガスの生成装置。 - 前記噴出孔には、炭化水素ガスの供給路と酸素ガスの供給路とが交互に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の浸炭用雰囲気ガスの生成装置。
- 前記第2の内部空間に、炭化水素を分解することが可能な触媒層が設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の浸炭用雰囲気ガスの生成装置。
- 前記第1の部材に、前記炭化水素ガスの供給路と前記酸素ガスの供給路とが交互に接続されるとともに、
前記第2の部材に、生成した一酸化炭素と水素とを含む混合ガスの導出路が接続されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の浸炭用雰囲気ガスの生成装置。 - 前記混合ガスの導出路に、当該混合ガス中の微量な炭素を除去する炭素除去手段が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の浸炭用雰囲気ガスの生成装置。
- 前記混合ガスの導出路に、当該混合ガスを所要の冷却速度で冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の浸炭用雰囲気ガスの生成装置。
- 前記混合ガスの導出路に、当該混合ガス中の水分を除去するための水分除去手段が設けられていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載の浸炭用雰囲気ガスの生成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013131035A JP5648089B1 (ja) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | 浸炭用雰囲気ガス生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013131035A JP5648089B1 (ja) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | 浸炭用雰囲気ガス生成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5648089B1 true JP5648089B1 (ja) | 2015-01-07 |
JP2015004109A JP2015004109A (ja) | 2015-01-08 |
Family
ID=52300234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013131035A Active JP5648089B1 (ja) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | 浸炭用雰囲気ガス生成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5648089B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6822874B2 (ja) * | 2017-03-03 | 2021-01-27 | 大陽日酸株式会社 | 浸炭用雰囲気ガスの生成方法 |
JP6836027B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2021-02-24 | 大陽日酸株式会社 | 浸炭装置 |
JP6836026B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2021-02-24 | 大陽日酸株式会社 | 浸炭装置 |
-
2013
- 2013-06-21 JP JP2013131035A patent/JP5648089B1/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015004109A (ja) | 2015-01-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8931283B2 (en) | Reformed multi-fuel premixed low emission combustor and related method | |
KR102135521B1 (ko) | 고로 샤프트부로의 수소 함유 환원 가스 공급 방법 | |
JP2022109069A (ja) | アンモニア分解装置 | |
CN105464806B (zh) | 燃气涡轮设备 | |
JP5648089B1 (ja) | 浸炭用雰囲気ガス生成装置 | |
JP5716950B2 (ja) | 過熱水蒸気含有ガスの製造方法及びその製造装置 | |
JP2017172026A (ja) | 高炉シャフト部への水素含有還元ガス供給方法 | |
JP6131497B2 (ja) | 浸炭用雰囲気ガスの生成方法 | |
JP5648090B1 (ja) | 浸炭方法 | |
JP2011106803A (ja) | 燃焼バーナによる高炉ガスの燃焼方法および高炉操業方法 | |
JP2008214165A (ja) | 可燃ガス混合方法及び混合器 | |
JP5882258B2 (ja) | 浸炭装置 | |
JP2015004108A (ja) | 浸炭用雰囲気ガスの生成方法 | |
WO2019171067A1 (en) | Abatement by combustion | |
JP2001278610A (ja) | 高温迅速浸炭用雰囲気ガス発生方法 | |
JP2008214163A (ja) | 可燃ガス混合方法及び混合器 | |
JP2010519033A (ja) | 滑走型電気アーク用セラミック電極 | |
JP2023529601A (ja) | スクラバー燃焼器 | |
Haugen et al. | Hydrogen fuel supply system and re-heat gas turbine combustion | |
JP6822874B2 (ja) | 浸炭用雰囲気ガスの生成方法 | |
JP2019168118A (ja) | 排気利用システム | |
JP2007162055A (ja) | 浸炭用雰囲気ガス発生方法 | |
JP4613332B2 (ja) | 変成炉及び変成炉の加熱方法 | |
JP2019020076A (ja) | ラジアントチューブバーナ及びその運転方法、浸炭炉及びその運転方法 | |
JP4973080B2 (ja) | 改質器の起動方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141014 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141110 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5648089 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |