Nghiên cứu khả năng quay vòng của khí thải của công nghệ thấm cacbon thế khí sử dụng khí gas việt nam

bộ giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội - TRầN VĂN NAM NGHIÊN CứU KHả NăNG QUAY VòNG CủA KHí THảI CủA CÔNG NGHệ THấM CACBO THể KHí GAS VIệT NAM Bộ MÔN: VậT LIệU HọC, Xử Lý NHIệT Và Bề MặT luận văn thạc sĩ KHOA HọC Ngời hớng dẫn khoa học: NGUYễN VĂN TƯ NGUYễN ANH SƠN Hà NộI - 2010 MC LC MC LC LI CAM OAN DANH MC CC BNG DANH MC CC HèNH V CHNG M U CHNG 1: TNG QUAN 1.1 Thm cacbon th khớ 1.1.1 Khỏi nim thm cacbon 1.1.2 Cỏc thụng s chớnh ca quỏ trỡnh thm cacbon 1.1.2.1 Nhit thm 1.1.2.2 Thi gian thm 1.1.2.3 Th cacbon (CP) 10 1.1.2.4 Thi gian lu 12 1.1.3 Mt s phng phỏp thm tiờn tin 13 1.1.3.1 Thm cacbon mụi trng ỏp sut thp 13 1.1.3.2 Thm cacbon mụi trng ion húa (Plasma) 15 1.1.4 Mụi trng thm cacbon th khớ 16 1.1.5 To mụi trng thm ngoi lũ 17 1.1.5.1 Khớ Endo 17 1.1.5.2 Khớ Exo-gas 20 1.1.6 Mụi trng thm c to trc tip lũ thm 21 1.1.6.1 Hn hp metanol v N2 21 1.1.6.2 Hn hp khớ thm khỏc 23 1.2 Mụi trng thm s dng khớ gas Vit Nam 23 1.2.1 c im ca khớ gas Vit Nam 23 1.2.2 Gii thiu chung v cht thm s dng khớ Gas Vit Nam 24 1.2.2 S hỡnh thnh mụi trng khớ thm trờn c s khớ gas Vit nam 25 1.2.3 Th cacbon ca mụi trng v iu khin quỏ trỡnh thm 26 1.3 Quan h gia thnh phn, lu lng khớ thm v thnh phn, lu lng khớ thi 28 1.3.1 Thnh phn v lu lng khớ thm 28 1.3.2 Thnh phn v lu lng khớ thi 29 1.4 Mc tiờu v ý ngha ca quay vũng khớ thi 30 1.4.1 Lý quay vũng khớ thi 30 1.4.2 Mc tiờu quay vũng khớ thi 31 1.4.3 í ngha ca quay vũng khớ thi 32 CHNG 2: THC NGHIM 33 2.1 S thc nghim 33 2.1.1 S quy trỡnh thc nghim quay vũng khớ thi 33 2.1.2 Quy trỡnh thớ nghim v mu nghiờn cu 34 2.2 H thng quay vũng khớ thi 35 2.2.1 Lũ thm 37 2.2.2 M t 38 2.2.3 Bung lm ngui 39 2.2.4 Bm nộn 40 2.2.5 Bỡnh tớch ỏp 41 2.2.6 ng ng dn khớ quay ngc v lũ 42 2.2.7 Cỏc thit b phõn tớch 42 CHNG 3: KT QU THC NGHIM V GII THCH 46 3.1 Quan h gia thnh phn v lu lng khớ thm n thnh phn v lu lng khớ thi 46 3.2 X lý khớ thi 48 3.4 Thnh phn v t l khớ thi sau x lý v nộn 57 3.5 Gii hn quay vũng theo lý thuyt v thc t 58 3.5.1 t hon ton hyrụ v CO 59 3.5.2 Khi t ch yu l hyro cũn bo tn CO tỏi s dng 61 3.6 Kt qu thm quay vũng khớ thi vi cỏc phng phỏp khỏc 66 3.6.1 t hon ton hyrụ v CO 66 3.6.2 t ch yu l hyro cũn bo tn CO tỏi s dng 69 CHNG KT LUN V KIN NGH 73 TI LIU THAM KHO 75 PH LC 76 LI CAM OAN Tụi xin cam oan : Lun Nghiờn cu kh nng quay vũng ca khớ thi ca cụng ngh thm cacbon th khớ s dng khớ gas vit nam l cụng trỡnh nghiờn cu riờng ca tụi Cỏc s liu lun c s dng trung thc Kt qu nghiờn cu c trỡnh by lun ny cha tng c cụng b ti bt k cụng trỡnh no khỏc Tụi xin chõn thnh cm n cỏc Thy Nguyn Vn T v thy Nguyn Anh Sn thuc B mụn Vt liu hc, x lý nhit v b mt ó tn tỡnh giỳp tụi hon thnh lun ny H ni, ngy 20 thỏng 10 nm 2010 Tỏc gi lun Trn Vn Nam DANH MC CC BNG Tờn bng Bng 1.1 Bng 1.2 Bng 1.3 Bng 1.4 Bng 1.5 Bng 1.6 Bng 1.7 Bng 2.1 Bng 3.1 Bng 3.2 Bng 3.3 Bng 3.4 Bng 3.5 Bng 3.6 Bng 3.7 Bng 3.8 Bng 3.9 Bng 3.10 Bng 3.11 Bng 3.12 Bng 3.13 Bng 3.14 Bng 3.15 Bng 3.16 Bng 3.17 Bng 3.18 Bng 3.19 Bng 3.20 Bng 3.21 Bng 3.22 Bng 3.23 Bng 3.24 Bng 3.25 Ni dung c im thm cacbon ỏp sut thp Khớ thm ca Nga Khớ thm ca Hoa K Thnh phn khớ exo-gas sn xut t khớ thiờn nhiờn Mt s c im ca khớ Gas Vit Nam Bng tớnh toỏn t l gas phn ng Thnh phn khớ thi thm ti 9200C Bng thnh phn húa hc cỏc mỏc thộp s dng Ch thc nghim v t l phn trm cỏc khớ ban u Lng mol ca cỏc khớ trc phn ng T l khớ sau phn ng tớnh toỏn theo thermo-calc Kt qu o thnh phn khớ thi Bng nhit bt la ca cỏc khớ chớnh S mol khớ thi trc t Thnh phn khớ thi sau t Thnh phn khớ thi sau t vi lu lng oxy khỏc S mol khớ thi trc t Thnh phn khớ thi sau t s dng phn mm thermo-calc Kt qu o H2, CO khớ thi sau t S mol khớ thi trc t Thnh phn khớ thi sau t Kt qu o H2, CO khớ thi sau t Thnh phn cỏc khớ trc v sau nộn Lu lng khớ i vo bỡnh tớch ỏp Thnh phn khớ sau nộn Lu lng khớ thm v lu lng khớ thi ó x lý Bng t l quay vũng khớ thi Lu lng khớ i vo bỡnh tớch ỏp Thnh phn khớ sau nộn Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 60% Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 75% Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 80% Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 60% Bng 3.26 Bng 3.27 Bng 3.28 Bng 3.29 Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 69% Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 70% Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 35% Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 38% DANH MC CC HèNH V Tờn hỡnh Hỡnh 1.1 Hỡnh 1.2 Hỡnh 1.3 Hỡnh 1.4 Hỡnh 1.5 Hỡnh 1.6 Hỡnh 2.1 Hỡnh 2.2 Hỡnh 2.3 Hỡnh 2.4 Hỡnh 2.5 Hỡnh 2.6 Hỡnh 2.7 Hỡnh 2.8 Hỡnh 2.9 Hỡnh 2.10 Hỡnh 2.11 Hỡnh 2.12 Hỡnh 2.13 Hỡnh 2.14 Hỡnh 2.15 Hỡnh 2.16 Hỡnh 2.17 Hỡnh 3.1 Hỡnh 3.2 Hỡnh 3.3 Hỡnh 3.4 Hỡnh 3.5 Hỡnh 3.6 Hỡnh 3.7 Hỡnh 3.8 Hỡnh 3.9 Hỡnh 3.10 Hỡnh 3.11 Hỡnh 3.12 Hỡnh 3.13 Hỡnh 3.14 Hỡnh 3.15 Hỡnh 3.16 Ni dung Mi quan h gia nhit thm, thi gian thm v chiu sõu lp thm S thit b ch to khớ Eno Khớ Exo-gas l sn phm ca khụng khớ v khớ thiờn nhiờn Kt qu phõn hy metanol hn hp khớ 40% N2 v 60% metanol Hỡnh nh mụ t quỏ trỡnh thm th th hin quỏ trỡnh thm vi hn hp CO-N2 ti nhit 9250C S quy trỡnh thc nghim quay vũng khớ thi S quy trỡnh thớ nghim quay vũng khớ thi Kớch thc mu mng (a) v mu (b) Mụ hỡnh thc nghim Hỡnh nh h thng thit b quay vũng khớ thi Lũ thớ nghim Cu to m t Cu to bung lm ngui Bm bộn khớ v mụ hỡnh iu chnh lu lng hỳt Cu to bỡnh tớch ỏp Sensor Oxy B thu tớn hiu AC20 v S ni ca AC20 Sensor Hyrụ S thit b xỏc nh CO v CO2 Thit b phõn tớch khớ CO v CO2 Van t iu chnh lu lng khớ vo lũ Bng iu chnh lu lng khớ thm th th hin quỏ trỡnh t khớ thi theo t l oxy T l t chỏy hyro v CO theo lu lng oxy th th hin quỏ trỡnh t khớ thi theo t l oxy T l t chỏy hyro v CO theo lu lng oxy th th hin quỏ trỡnh t khớ thi theo t l oxy T l t chỏy hyro v CO theo lu lng oxy nh mu C20 (x100) sau thm v nh lừi mu C20 (x500) sau thm v th phõn b cng t b mt vo lừi, mm nh mu 20CrMo (x200) sau thm v tụi th phõn b cng t b mt vo lừi, mm nh lừi mu C20 (x500) sau thm v nh b mt mu C20 (x100) sau thm v nh lừi mu SCM420 (x500) sau thm v nh b mt mu SCM420 (x500) sau thm v th phõn b cng t b mt vo lừi, mm CHNG M U Lí DO CHN TI: Thm cacbon l mt cỏc nguyờn cụng nhit luyn l phng phỏp x lý b mt cho thộp kt hp vi x lý nhit, cú tỏc dng tng cng b mt cho thộp v tng kh nng chng mi mũn Phng phỏp ny c ỏp dng rng rói quy trỡnh sn xut cỏc chi tit c khớ, m bo bn v tui th ca chi tit lm vic Tuy nhiờn, quỏ trỡnh ny s dng khớ thm bao gm cỏc khớ cú cha cacbon, dựng cho thm ch vi lng rt nh (vi phn trm) cũn ch yu thi mụi trng mt lng khớ tha ú ch yu l H2 v CO2 Cỏc khớ ny l khớ gõy ụ nhim mụi trng Chớnh iu ny gúp phn lm tng lng CO2 khụng khớ, lm tng cỏc hiu ng cú hi ca mụi trng ti ngi Mi xng mt ngy thi mụi trng hng trm CO2 v hng ngn hyrụ Do ú, mt nhng bin phỏp gim thiu tỏc hi ny quỏ trỡnh thm cacbon l cn hn ch ti a lng khớ thi sau thm a ngoi mụi trng, thm cú th tỏi s dng khớ thi sau thm vo quỏ trỡnh thm tip theo Vit nam hin ó cú cỏc c s tin hnh nghiờn cu cụng ngh thm cacbon th khớ s dng khớ gas vit nam kt hp vi cỏc khớ khỏc nh CO2, N2 cho nhng kt qu thm n nh, nhiờn cha cú ni no i nghiờn cu v vic tỏi x lý khớ thi cú th gim thi vo mụi trng m cũn tỏi quay vũng nhm gim ngun khớ cung cp ban u T khoỏ 49 ngnh Vt liu hc, x lý nhit v b mt n ca trng i hc Bỏch Khoa H Ni ó tin hnh th nghim x lý khớ thi v bc u cho nhng kt qu kh quan l c s cho vic nghiờn cu hon thin vic x lý trờn quy mụ cụng nghip sau ny MC CH NGHIấN CU: ti tin hnh nghiờn cu ỏnh giỏ thnh phn khớ thi v ch t hp lý nhm mc ớch hn ch phỏt thi mụi trng v ch quay vũng hp lý qua ú khụng nhng lm gim chi phớ s dng ngun khớ thm cung cp ban u m mt bo cho mụi trng thm n nh I TNG V PHM VI NGHIấN CU: Lun nghiờn cu khớ thm trờn c s khớ gas vit nam vi khớ mang oxy l CO2 v khớ n l N2 Lun c thc hin ti b mụn Vt liu hoc, x lý nhit v b mt L ni cú nhng nghiờn cu c bn v cụng ngh thm cacbon s dng khớ gas vit nam PHNG PHP NGHIấN CU: Trờn c s vic tham kho cỏc nghiờn cu v ti liu liờn quan n thm cacbon th khớ v cỏc tớnh toỏn lý thuyt kt hp vi phng phỏp thc nghiờm trờn cỏc thit b thớ nghim ó tin hnh nghiờn cu thnh phn hn hp khớ mụi trng thm t ú xõy dng c quy trỡnh x lý khớ thi v tỏi s dng khớ sau x lý Nhm hn ch phỏt thi khớ mụi trng nhng m bo c cụng ngh thm n nh í NGHA KHOA HC V THC TIN: Lng khớ thi mụi trng l rt ln trờn quy mụ cụng nghip ú nu cú th tin hnh x lý quay vũng khớ thm khụng nhng cú th gim chi phớ nhiờn liu u vo m cũn gúp phn lm gim phỏt thi khớ c hi ngoi mụi trng KT CU CA LUN VN: Lun nghiờn cu chia lm chng gm cú: Chng m u Chng Tng quan Chng Thc nghim Chng Kt qu thc nghim v gii thớch Chng Kt lun v kin ngh Trong quỏ trỡnh thc hin lun vn, hc viờn ó c s giỳp ca Thy, cụ B mụn Vt liu hc v Nhit luyn, c bit l thy Nguyn Vn T ó tn tỡnh giỳp hc viờn hon thnh bn lun tt nghip ny Tuy nhiờn iu kin thc t cũn nhiu khú khn nờn lun khụng trỏnh nhng thiu sút Rt mong nhn c gúp ý bn lun hon thin hn CHNG 1: TNG QUAN 1.1 Thm cacbon th khớ 1.1.1 Khỏi nim thm cacbon Húa nhit luyn l phng phỏp nhit luyn lm thay i t chc v tớnh cht lp b mt ca vt liu bng cỏch a vo sõu b mt mt hay nhiu nguyờn t khỏc theo mt cỏch nht nh, qua ú ci thin hn na t chc v tớnh cht ca lp b mt cng nh ton b chi tit Thm cacbon l mt nhng phng phỏp ú Thm cacbon l phng phỏp húa nhit luyn cú tỏc dng lm tng hm lng cacbon trờn b mt ca chi tit thộp cú hm lng cacbon thp (0.1 n 0.25%C) lờn 0.8 n 1.2%C vi chiu dy vi milimột.[1] Sau thm cacbon chi tit cn c tụi v ram thp b mt (vi hm lng cacbon cao) cú cng cao, cũn lừi (vi hm lng cacbon thp) gi c dai 1.1.2 Cỏc thụng s chớnh ca quỏ trỡnh thm cacbon 1.1.2.1 Nhit thm Nhit nh hng rt ln ti kh nng khuch tỏn ca cacbon vo thộp S khuch tỏn ny tng rt nhanh nhit thm tng Mt s kt qu cho thy t l cacbon ti 9250C tng khong 40% so vi ti 8700C Hin trờn th gii nhit thng tin hnh thm cacbon l 920 ữ 9300C õy l khong nhit cho phộp thm cacbon nhanh m khụng lm ht tinh th to lờn Nhit thm cacbon ụi cú th tng ti 9550C hay 9800C rỳt ngn thi gian thm m t c chiu sõu lp thm theo yờu cu Tuy nhiờn vi trng hp chiu sõu lp thm nh thỡ thng tin hnh lm ti nhit thp bi vỡ vi chiu sõu ny cú th c kim soỏt mt cỏch chớnh xỏc m ht tinh th khụng b quỏ thụ to 1.1.2.2 Thi gian thm Cng nh nh hng ca nhit thm, nh hng ca thi gian thm lờn chiu sõu lp thm c th hin hỡnh 1.1 Khi tng thi gian thm thỡ chiu sõu lp thm cng tng lờn Tuy nhiờn thi gian thm ph thuc vo phng phỏp Vi t l Gas : CO2 = 1:3 ta cú cỏc giỏ tr quay vũng nh sau Bng 3.22 Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 60% Thnh phn khớ khụng quay vũng Lu lng khớ vo lũ Tng Gas CO2 N2 Thnh phn khớ cung cp 41.10 2.40 7.30 31.40 - 22.97 20.80 2.15 7.32 0.36 C 15.70 8.40 7.30 - 6.23 9.47 - 2.15 7.32 - O 14.60 - 14.60 - 2.98 11.62 - 4.30 7.32 - N 62.80 - - 62.80 21.20 - 41.60 - - - H 21.60 21.60 - - 4.85 - - - - 0.72 Thnh phn khớ quay vũng Tng N2 CO2 CO H2 Bng 3.23 Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 75% Thnh phn khớ khụng quay vũng Lu lng khớ vo lũ Tng Gas CO2 N2 41.10 2.40 7.30 31.40 Thnh phn khớ cung cp - C 15.70 8.40 7.30 - 3.87 11.84 2.69 9.15 - O 14.60 - 14.60 - 0.08 14.52 5.37 9.15 - N 62.80 - - 62.80 10.80 - 52.01 - - - H 21.60 21.60 - - 10.76 - - - - 0.90 Thnh phn khớ quay vũng Tng N2 CO2 CO H2 22.97 26.00 2.69 9.15 0.45 Bng 3.24 Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 80% Thnh phn khớ khụng quay vũng Lu lng khớ vo lũ Tng Gas CO2 N2 Thnh phn khớ cung cp 41.10 2.40 7.30 31.40 - 22.97 27.74 2.86 9.76 0.48 C 15.70 8.40 7.30 - 3.08 12.62 - 2.86 9.76 - O 14.60 - 14.60 - -0.89 15.49 - 5.73 9.76 - N 62.80 - - 62.80 7.33 - 55.47 - - - H 21.60 21.60 - - 12.73 - - - - 0.96 Thnh phn khớ quay vũng Tng N2 CO2 CO H2 Khi quay vũng ti 80% khớ thi (bng 3.25) thỡ lng oxy vt quỏ giỏ tr cõn bng ú vi ch ny cú th quay vũng ti a 75% (bng 3.24) 63 Vi t l Gas : CO2 = 1:2.4 ta cú cỏc giỏ tr quay vũng nh sau Bng 3.25 Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 60% Thnh phn khớ khụng quay vũng Lu lng khớ vo lũ Thnh phn khớ cung cp - Tng N2 CO2 CO H2 22.97 15.91 3.46 5.72 1.90 8.84 9.17 - 3.46 5.72 - Thnh phn khớ quay vũng Tng Gas CO2 N2 C 38.56 18.01 3.06 10.71 7.3 7.30 28.2 - O 14.60 - 14.60 - 1.97 12.63 - 6.91 5.72 N 56.40 - - 56.40 24.59 - 31.81 - - - H 27.54 27.54 - - 1.03 - - - - 3.79 Bng 3.26 Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 69% Thnh phn khớ khụng quay vũng Tng Gas CO2 N2 C 38.56 18.01 3.06 10.71 7.3 7.30 28.2 - O 14.60 - 14.60 N 56.40 - H 27.54 27.54 Lu lng khớ vo lũ Thnh phn khớ cung cp Thnh phn khớ quay vũng Tng N2 CO2 CO H2 22.97 18.29 3.97 6.58 2.18 7.46 10.55 - 3.97 6.58 - - 0.08 14.52 - 7.95 6.58 - - 56.40 19.82 - 36.58 - - - - - 4.00 - - - - 4.36 Bng 3.27 Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 70% Thnh phn khớ khụng quay vũng Lu lng khớ vo lũ Thnh phn khớ cung cp Tng N2 CO2 CO H2 Thnh phn khớ quay vũng Tng Gas CO2 N2 3.06 10.71 7.3 7.30 28.2 - - 22.97 18.56 4.03 6.67 2.21 C 38.56 18.01 7.31 10.70 - 4.03 6.67 - O 14.60 - 14.60 - -0.14 14.74 - 8.06 6.67 - N 56.40 - - 56.40 19.29 - 37.11 - - - H 27.54 27.54 - - 4.33 - - - - 4.42 Vi t l ny quay vũng ti 70% khớ thi (bng 3.28) thỡ lng oxy vt quỏ giỏ tr cõn bng ú vi ch ny cú th quay vũng ti a 69% (bng 3.27) 64 Vi t l Gas : CO2 = 1:2.5 ta cú cỏc giỏ tr quay vũng nh sau Bng 3.28 Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 35% Thnh phn khớ khụng quay vũng Lu lng khớ vo lũ Thnh phn khớ cung cp - Tng N2 CO2 CO H2 22.97 4.69 13.21 3.66 0.51 23.39 16.88 - 13.21 3.66 - Thnh phn khớ quay vũng Tng Gas CO2 N2 C 36.47 40.27 6.72 23.52 16.75 16.75 13 - O 33.50 - 33.50 - 3.41 30.09 - 26.43 3.66 - N 26.00 - - 26.00 16.62 - 9.38 - - - H 60.48 60.48 - - -0.70 - - - - 1.03 Bng 3.29 Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 38% Thnh phn khớ khụng quay vũng Lu lng khớ vo lũ Thnh phn khớ cung cp - Tng N2 CO2 CO H2 22.97 5.09 14.35 3.98 0.56 21.95 18.32 - 14.35 3.98 - Thnh phn khớ quay vũng Tng Gas CO2 N2 C 36.47 40.27 6.72 23.52 16.75 16.75 13 - O 33.50 - 33.50 - 0.83 32.67 - 28.69 3.98 - N 26.00 - - 26.00 15.82 - 10.18 - - - H 60.48 60.48 - - 2.93 - - - - 1.12 Bng 3.30 Tớnh toỏn cõn bng ng lng nguyờn t gam vi t l quay vũng 39% Thnh phn khớ khụng quay vũng C O N H Tng Gas CO2 N2 36.47 40.27 33.50 26.00 60.48 6.72 23.52 60.48 16.75 16.75 33.50 - 13 26.00 - Lu lng khớ vo lũ Thnh phn khớ cung cp - Tng N2 CO2 CO H2 22.97 5.2-3 14.72 4.08 0.57 21.46 -0.03 15.55 4.14 18.81 33.53 - 10.45 - 14.72 29.45 - 4.08 4.08 - 1.15 Thnh phn khớ quay vũng Vi t l ny quay vũng ch quay vũng c 38% khớ thi (bng 3.29), nu tng hay gim t l khớ thi s lm thay i cõn bng ng lng nguyờn t (bng 3.28 v bng 3.30) 65 3.6 Kt qu thm quay vũng khớ thi vi cỏc phng phỏp khỏc 3.6.1 t hon ton hyrụ v CO Vi ch thm GAS : CO2 = : 2.4 khớ thi c t chỏy hon ton H2 thnh H2O, CO thnh CO2 quay vũng vi t l ti a 42% nh bng di Bng 3.31 Bng t l khớ thm Lu lng khớ thm sau quay vũng Lu lng khớ thm trc quay vũng [l/h] Tng Gas CO2 38.56 3.06 7.3 N2 Lu lng khớ quay Lu lng khớ thm cung vũng [l/h] cp t bỡnh khớ [l/h] Tng CO2 N2 Tng Gas N2 28.2 25.99 7.3 13.53 10.01 3.06 14.68 Bng 3.32 T l gim tiờu th khớ thm s dng khớ quay vũng CO2 [l/h] Gas [l/h] N2 [l/h] 7.3 13.52 100% 0% Kt qu thm trờn mu C20 v SCM420 Mu C20 Hỡnh 3.12 nh lừi mu C20 (x500) sau thm v 66 B mt Lừi Hỡnh 3.13 nh b mt mu (C20 x100) sau thm v Nhn xột: Nhỡn vo nh mu b mt v lừi cú th thy s khỏc gia t chc ca b mt v lừi Quỏ trỡnh quay vũng ó to c mụi trng thm v b mt cú lp thm t chc lp b mt l Peclit Mu 20CrMo Hỡnh 3.14 nh lừi mu SCM420 (x500) sau thm v 67 Lừi B mt Hỡnh 3.15 nh b mt mu SCM420 (x100) sau thm v Nhn xột: Cng nh thộp C20 t chc ca thộp SCM420 sau thm cng cho t chc trờn b mt l Peclit v cú s khỏc bit vi t chc lừi Tin hnh o phõn b cng t vi ca mu SCM420 sau tụi cho kt qu th hin hỡnh 3.16 Hỡnh 3.16 th phõn b cng t b mt vo lừi, mm 68 Nhn xột: Theo th phõn b cng t b mt vo lừi ca mu tụi cú th thy phõn b cng gim dn t b mt vo lừi cng cao nht lp b mt khong 930 HV (tng ng 67.6 HRC) v chiu sõu lp thm trờn 500àm Qua ú cú th kt lun rng mụi trng khớ quay vũng cú th thm c v cho kt qu mong mun 3.6.2 t ch yu l hyro cũn bo tn CO tỏi s dng Quay vũng khớ thi theo t l cho bng ta cú: Bng 3.33 Lu lng khớ quay vũng s dng 38% lng khớ thi Lu lng khớ thm trc quay vũng [l/h] Tng Gas CO2 Lu lng khớ thm sau quay vũng Lu lng khớ thm cung cp t bỡnh khớ [l/h] N2 Tng Gas CO2 36.47 6.72 16.75 13 9.8 N2 Lu lng khớ quay vũng [l/h] Tng N2 CO2 CO H2 6.61 0.27 2.92 22.97 5.09 14.35 3.98 0.56 Bng 3.34 T l gim tiờu th khớ thm s dng khớ quay vũng CO2 [l/h] Gas [l/h] N2 [l/h] 16.48 0.11 10.08 Bng 3.35 Kt qu o th cacbon quay vũng 38% lng khớ thi Mụi trng khụng quay vũng Mụi trng quay vũng CP H2 [%] CP H2 [%] 0.91 42.19 0.95 40 Nhn xột: - Th cacbon ca mụi trng khụng quay vũng v mụi trng s dng khớ quay vũng cú s chờnh lch khụng ỏng k Nh vy mụi trng to s dng khớ quay vũng cú th thm c, 69 - T l H2 mụi trng trc v sau quay vũng cng cú sai khỏc Tuy nhiờn, lu lng khớ khụng i nờn nguyờn nhõn cú th sai s phộp o H2 hay vic iu chnh lu lng khớ thm khụng chớnh xỏc Thm th trờn mu C20 v 20CrMo vi thi giam thm l 1h Mu C20 B mt Lừi Hỡnh 3.7 nh mu C20 (x100)u thm v Hỡnh 3.8 nh lừi mu C20 (x500) sau thm v Nhn xột: - Nhỡn vo nh mu b mt v lừi cú th thy s khỏc gia t chc ca b mt v lừi - Nh vy cú th kt lun rng ó cú lp thm mc dự chiu sõu lp thm nh thi gian thm ngn 70 Hỡnh 3.9 th phõn b cng t b mt vo lừi, mm Nhn xột: - Theo th phõn b cng t b mt vo lừi ca mu tụi cú th thy phõn b cng gim dn t b mt vo lừi cng cao nht lp b mt khong 800 HV (tng ng 63 HRC) - Chiu sõu lp thm khong 400àm, theo nh t chc mu thỡ lp thm phõn b u t b mt vo lừi Mactenxit Mu 20CrMo Hỡnh 3.10 nh mu 20CrMo (x200) sau thm v tụi 71 Hỡnh 3.11 th phõn b cng t b mt vo lừi, mm Nhn xột: Tng t nh mu C20, mu 20CrMo cng cú chiu sõu lp thm khong 500àm vi cng cao nht trờn b mt xp x 900 HV( tng ng 66 HRC) 72 CHNG KT LUN V KIN NGH Qua cỏc kt qu thc nghim v tớnh toỏn lý thuyt cú th rỳt cỏc kt lun kin ngh sau: H thng thit b lũ thm cú trang b cỏc b phn t v quay vũng khớ thi lm vic n nh, cú th thc hin quỏ trỡnh t v quay vũng khớ thi vi cỏc t l cht thm khỏc H thng ny cú th l c s hon thin thit b thm v quay vũng khớ thi ỏp dng vo sn xut sau ny Kt qu nghiờn cu cho thy t thỡ hyro s b oxy húa trc, ch lng hyro bi t chỏy gn nh hon ton li khong t 1.7ữ13% Thỡ CO mi bt u b t chỏy mt lng khong 4ữ5%do ú ta cú th ch ng hon ton t chỏy hyro v CO vi t l khỏc thc hiờn cỏc ch quay vũng khỏc S dng cú ớch khớ thi, gim tiờu th khớ thm: Khi t ch yu l hyro cũn bo tn CO tỏi s dng: Vi t l Gas : CO2 = 1:3 quay vũng c ti a khớ thi l 75%, gim tiờu th gas l 54% Vi t l Gas : CO2 = 1:2.4 quay vũng c ti a khớ thi l 69%, gim tiờu th gas l 30% Vi t l Gas : CO2 = 1:2.5 quay vũng c ti a khớ thi l 38%, gim tiờu th gas l 7% t hon ton hyrụ v CO: Khi t hon ton hyro thnh hi nc v CO thnh CO2, hi nc c loi b hon ton cũn CO2 c tỏi s sng kt qu nghiờn cu cho thy lng khớ gas s dng khụng i v Vi t l Gas : CO2 = 1:3 quay vũng c ti a khớ thi l 45% Do ch quay vũng 45% khớ thi ú ta phi b sung thờm 51 % Nit Vi t l Gas : CO2 = 1:2.4 quay vũng c ti a khớ thi l 50.8% Do ch quay vũng 42% khớ thi ú ta phi b sung thờm 52 % Nit Vi t l Gas : CO2 = 1:2.5 quay vũng c ti a khớ thi l 40% Do ch quay vũng 40% khớ thi ú ta phi b sung thờm 42 % Nit 73 Kt qu thm quay vũng khớ thi lờn cỏc loi thộp C20 v SCM420 hon ton ging nh thm khụng quay vũng vi cựng th cacbon Phng hng tng t l quay vũng khớ thi: nhm tng t l khớ quay vũng nht l t chỏy ch yu hyrụ v bo tn CO tỏi s dng cn nghiờn cu s dng dung dch hp ph loi tr CO2 74 TI LIU THAM KHO ASM Handbook Committee (2002), Volume 04 - Heat Treating, pp.721-737, pp.795-826 G Parrish, G.S Happer (1985), Production Gas Carburising, Pegamon Press Bựi Hi, Trn Th Sn (1998),K thut nhit, NXB Khoa hc K thut, H ni Thomas H Lotze, Ziconia Sensor Theory, SSi Super System Inc V Th Phng Thu (2009), Nghiờn cu kh nng tỏi s dng khớ thi t lũ thm Cacbon, i hc Bỏch Khoa H ni Ngụ Vn Trỳc, Nguyn Xuõn Trng (2008), ng dng Sensor Oxy cụng ngh thm cacbon th khớ s dng khớ Gas Vit Nam, i hc Bỏch Khoa H ni Nguyn Vn T, Nguyn Minh Tun (6/2006), iu khin th cỏcbon bng cm bin ụxit zircon, Cụng nghip, tr14 Jason Jossart, endothermic gas production overview, www.atmoseng.com J H Kasperma, R H Shay, Carburization of Iron by CO-Based Mixtures in Nitrogen at 9250C, 10 www.vngas.vn, c trng k thut ca LPG 75 PH LC Ph lc 1: tớnh toỏn cõn bng mụi trng thm bng Thermo-calc SYS: goto database TDB_PKP: switch database user TDB_USER: define-system elements C H O N TDB_USER: get TDB_USER: goto poly-3 POLY_3: set-condition t=1193 p=1.03e5 POLY_3: set-input-amounts Quantily: n(C3H8)=*** n(C4H10)=*** n(C1O2)=*** n(N2)=*** (***: s mol cỏc khớ) POLY_3: list-condition POLY_3: compute-equilibrium POLY_3: list-equilibrium Output to screen or file/screen/: (xut kt qu mn hỡnh hoc file) Opition/VWCS/:n (lit kờ phn mol) Ph lc 2: tớnh toỏn cõn bng m t bng phn mm Thermo-calc SYS: goto-database TDB_PKP: switch-database user TDB_USER: define-system elements C H O N TDB_USER: get TDB_USER: goto poly-3 POLY_3: set-condition t=1273 p=1.03e5 POLY_3: set-input-amounts Quantily: n(C1O1)=*** n(H2)=*** n(N2)=*** n(O2)=*** (***: s mol cỏc khớ) POLY_3: list-condition POLY_3: compute-equilibrium POLY_3: list-equilibrium 76 Output to screen or file/screen/: (xut kt qu mn hỡnh hoc file) Opition/VWCS/:n (lit kờ phn mol) Ph lc 3: tớnh toỏn cõn bng lm ngui hn hp khớ xung 250C v nộn ỏp sut 2at SYS: goto-database TDB_PKP: switch-database user TDB_USER: define-system elements C H O N TDB_USER: get TDB_USER: goto poly-3 POLY_3: set-condition t=298 p=1.03e5 POLY_3: set-input-amounts Quantily: n(C1O2)=*** n(H2O1)=*** n(N2)=*** (***: s mol cỏc khớ) POLY_3: list-condition POLY_3: compute-equilibrium POLY_3: list-equilibrium Output to screen or file/screen/: (xut kt qu mn hỡnh hoc file) Opition/VWCS/:n (lit kờ phn mol) POLY_3: set-condition p=2e5 POLY_3: list-condition POLY_3: compute-equilibrium POLY_3: list-equilibrium Output to screen or file/screen/: (xut kt qu mn hỡnh hoc file) Opition/VWCS/:n (lit kờ phn mol) 77 ... đa lượng khí thải sau thấm đưa môi trường, chí tái sử dụng khí thải sau thấm vào trình thấm Ở Việt nam có cở sở tiến hành nghiên cứu công nghệ thấm cacbon thể khí sử dụng khí gas việt nam kết... THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 76 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan : Luận văn Nghiên cứu khả quay vòng khí thải công nghệ thấm cacbon thể khí sử dụng khí gas việt nam công trình nghiên. .. hành nghiên cứu sử dụng chất thấm dựa hỗn hợp khí gas Việt nam, khí mang Oxy CO2 khí độn Nitơ 1.2.2 Sự hình thành môi trường khí thấm sở khí gas Việt nam Khi ta đưa hỗn hợp khí thấm bao gồm khí gas