專利名稱：氣體滲碳爐廢氣循環(huán)利用的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種廢氣循環(huán)利用的方法，尤其是一種氣體滲碳爐廢氣循環(huán)利用的方法。金屬熱處理的環(huán)境保護類領域。
氣體滲碳(碳氮共滲)工藝是工業(yè)上廣泛使用的金屬表面強化工藝。氣體滲碳設備，主要有#式氣體滲碳爐、密封箱式氣體滲碳爐、連續(xù)式氣體滲碳爐等。工藝實現過程以通過富碳氣體如含丙烷，甲烷、一氧化碳的氣體通入高溫加熱爐爐膛內，或者將富碳有機液體如甲醇、乙醇、丙酮、甲苯、煤油等直接滴入高溫爐膛內裂解產生滲碳氣氛。通常在工藝過程中的各個階段均要不停地排除富含CO、H2、CO2、H2O等的混合氣體(廢氣)，現有技術中都采用簡單的點火燒掉的方法處理。因而對大氣造成污染，并造成資源的浪費。經對文獻查新檢索，發(fā)現日本專利文獻上JP60056059A，名稱為“滲碳熱處理爐廢氣的再利用方式”，有類似的報導，但其再利用方式針對箱式爐，而且將廢氣加熱800-1100℃送回爐回再利用。其存在明顯不足，1、局限性太強，即只適用于箱式爐；2.再利用方式和所涉及的設備較復雜。還發(fā)現JP98237618A，名稱為“金屬的滲碳熱處理方法”，也有類似報導，但其針對連續(xù)爐，廢氣經冷凝分離及處理，再與滲劑混合，最后實現控制熱處理的碳勢。這種方法實際上構成了整個滲碳熱處理系統(tǒng)而涉及的方法。
本發(fā)明的目的在于克服現有技術中的不足和缺陷，提出了一種氣體滲碳爐廢氣循環(huán)利用的方法，對環(huán)境保護和資源利用具有十分積極的意義。
本發(fā)明的技術方案如下采用一定的回收利用裝置，將工藝過程中排放的氣體收集起來，經過于燥等處理后，重新通回爐內，再利用?？梢杂行У亟档蛷U氣排放，減少大氣污染，而且可以相應減少原料物如丙烷、甲烷、甲醇等的加入量，節(jié)約資源，提高利用率。本發(fā)明的原理根據氣體滲碳反應(1)CO=12O2+[C]......(2)]]>(3)氣相碳勢ac=Kp1P2coPco2]]>或
其中KP1，KP2，KP3分別為反應(1)，(2)，(3)的平衡常數。
PCO，PCO2，PH2，PH2O分別為CO，CO2，H2和H2O(水蒸汽)的氣體分壓。
氣體滲碳反應的產物CO2和H2O都是降低碳勢的組分，因此在傳統(tǒng)技術中將廢氣排出并通入新的滲碳氣氛，使?jié)B碳繼續(xù)進行。由于反應氣中CO和H2的含量很高而CO2和H2O的含量很低但對碳勢敏感，因而大量的CO、H2等有用氣體伴隨少量的CO2和H2O同時排出爐外。利用如下流程來實現本發(fā)明的目的氣體滲碳爐設排氣孔，工藝過程中排氣孔排出的氣體含有大量的CO、H2和N(N-甲醇滲碳)，只含有少量的CO2和H2O。而恰恰是這少量的CO2和H2O對爐氣碳勢(滲碳能力量度)影響最大，由除塵與冷凝干燥、CO2吸收干燥裝置對H2O和CO2進行吸收、干燥，從而使得混合氣中的CO2和H2O被除掉。經過閥門和氣泵，流量計將氣體通入第一只儲氣罐，用壓力表監(jiān)測第一只儲氣罐P1的壓力。用氣泵將儲氣罐中的氣體抽出通入第二只儲氣罐，用氣壓計監(jiān)測第二只儲氣罐P2的壓力，控制氣泵，以保持P1≤P2，P2＞P。這樣再將P2的氣體經閥，流量計通入爐內，從而完成了廢氣的循環(huán)利用。
這樣處理過程，還可在停爐時，將儲氣罐的氣體保存至下次開爐時再使用。
本發(fā)明具有實質性的特點和顯著的進步，同時具有重大的經濟效益，本發(fā)明適用的范圍較廣，不僅適用于箱式爐，井式爐，也適用于連續(xù)爐，本發(fā)明的工藝方法簡單易行，因其采用儲氣裝置，使得廢氣的利用更加靈活。由于氣體滲碳是機械零件常用的表面強化方法，應用極廣。而每臺氣體滲碳爐(以105kw井式爐為例)，平均每天廢氣排放量就有二十立方，在造成大量廢氣排放污染環(huán)境的同時，也造成了大量資源的浪費。本發(fā)明在排放的廢氣中回收了90％以上廢氣，對環(huán)境保護和回收資源具有重大的意義。
以下結合附圖對本發(fā)明進一步描述

圖1本發(fā)明工藝流程示意圖如圖1所示，氣體滲碳爐1設有的排氣孔2排出的氣體含有大量的CO、H2和N(N-甲醇滲碳)，只含有少量的CO2和H2O。而恰恰是這少量的CO2和H2O對爐氣碳勢(滲碳能力量度)影響最大，由除塵與冷凝干燥或CO2吸收干燥裝置3對H2O和CO2進行吸收、干燥，從而使得混合氣中的CO2和H2O被除掉，經過閥門4和氣泵5，流量計6將氣體通入儲氣罐8，用壓力表7監(jiān)測儲氣罐8P1的壓力，用氣泵9將儲氣罐8中的氣體抽出通入儲氣罐11，用氣壓計10監(jiān)測儲氣罐11P2的壓力，控制氣泵9，以保持P1≤P2，P2＞P，這樣再將P2的氣體經閥門12，流量計13通入爐內，從而完成了廢氣的循環(huán)利用。
可用加裝冷凝干燥或CO2吸收干燥裝置3，以對排出爐氣進行除塵、干燥降低露點以降低廢氣中H2O的含量，或吸收其中的CO2，去除滲碳反應的產物的CO2，使得重新透回爐內的氣體是低露點高碳勢的氣體，以代替部分原料氣(或有機液體)；也可不加裝置，而直接從儲氣罐11關入爐內，靠添加的新鮮原料來中和其中CO2和水汽。
P，P1，P2三個壓力可采用電傳壓力裝置自動實時測量，以便自動控制增壓泵，使得P1≤P2，而P2＞P。
可采用計算機管理，控制整套回收利用裝置，特別適用于擁有多臺氣體滲碳裝置的熱處理車間(工廠)的集中回收處理。
權利要求
1.一種氣體滲碳爐廢氣循環(huán)利用的方法，其特征在于工藝流程為氣體滲碳爐1設有的排氣孔2排出的氣體含有大量的CO、H2和N(N-甲醇滲碳)，由除去與冷凝干燥或CO2吸收于燥裝置3對H2O和CO2進行吸收、干燥，從而使得混合氣中的CO2和H2O被除掉，經過閥門4和氣泵5，流量計6將氣體通入儲氣罐8，用壓力表7監(jiān)測儲氣罐8P1的壓力，用氣泵9將儲氣罐8中的氣體抽出通入儲氣罐11，用氣壓計10監(jiān)測儲氣罐11P2的壓力，控制氣泵9，以保持P1≤P2，P2＞P，這樣再將P2的氣體經閥門12、流量計13通入爐內，從而完成了廢氣的循環(huán)利用。
2.根據權利要求1所述的這種氣體滲碳爐廢氣循環(huán)利用的方法，其特征還在于可用加裝冷凝干燥或CO2吸收干燥裝置3，以對排出爐氣進行除塵、干燥降低露點以降低廢氣中H2O的含量，或吸收其中的CO2，去除滲碳反應的產物的CO2，使得重新返回爐內的氣體是低露點高碳勢的氣體，以代替部分原料氣(或有機液體)；也可直接從儲氣罐11送入爐內，靠添加的新鮮原料來中和其中CO2和水氣。
3.根據權利要求1所述的這種氣體滲碳爐廢氣循環(huán)利用的方法，其特征還在于P，P1，P2三個壓力可采用電傳壓力裝置自動實時測量，以便自動控制增壓泵，使得P1≤P2，而P2＞P。
4.根據權利要求1所述的這種氣體滲碳爐廢氣循環(huán)利用的方法，其特征還在于可采用計算機管理，控制整套回收利用裝置，特別適用于擁有多臺氣體滲碳裝置的熱處理車間(工廠)的集中回收處理。
全文摘要
本發(fā)明工藝流程為氣體滲碳爐設有的排氣孔,排出的氣體含有大量的CO、H
文檔編號B01D53/14GK1250110SQ9911682
公開日2000年4月12日 申請日期1999年8月31日 優(yōu)先權日1999年8月31日
發(fā)明者張偉民, 潘健生 申請人:上海交通大學