一種提高預氧化爐溫場均勻性的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，預氧化爐包括爐體，爐體的內(nèi)部空間包括位于兩端的隔間以及位于中部的預氧化區(qū)域，爐體側(cè)壁與隔間對應處設(shè)有排氣口以及進氣口，各-進氣口通過管路分別與預氧化區(qū)域連通，爐體的外部設(shè)有與進氣口連接的進氣管以及與排氣口連接的排廢管，排廢管的側(cè)壁與進氣管的側(cè)壁之間連接有廢氣利用管。本發(fā)明開在新風補充風機吸風作用下可以將排廢管中的部分廢氣通過廢氣利用管進入進氣管，減小廢氣從絲束進出口的逸出、降低排廢風機的排廢量；廢氣為高溫氣體，部分廢氣經(jīng)廢氣利用管進入進氣管，與新風混合時可以提高進入爐體新風的溫度，從而提高預氧化爐溫場均勻性，保證氧化過程的均勻性及纖維性能質(zhì)量。
【專利說明】一種提高預氧化爐溫場均勻性的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及碳纖維生產(chǎn)制造領(lǐng)域，具體涉及一種提高預氧化爐溫場均勻性的裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 碳纖維是20世紀60年代迅速發(fā)展起來的一種高科技纖維材料。由于其高比強度、 高比模量，以及極優(yōu)的耐熱、耐化學腐蝕性、耐摩擦等性能，因而在航空航天、國防工業(yè)等 高尖端領(lǐng)域以及高級體育用品、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到廣泛應用。近年來，隨著碳纖維生產(chǎn) 及其應用技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，碳纖維價格的降低，使得碳纖維復合材料在一般工業(yè)領(lǐng) 域也得到新的應用與發(fā)展，必將在風力發(fā)電、電力設(shè)施、油田設(shè)施、汽車等領(lǐng)域得到廣泛應 用。
[0003] PAN基碳纖維具有密度小、質(zhì)量輕、高比強度、高比模量、熱膨脹系數(shù)小、耐高溫、耐 腐蝕等優(yōu)異性能，因此廣泛用作各種先進復合材料的增強體。在其制備過程中需要經(jīng)過預 氧化、碳化、表面處理及上漿等工藝，其中預氧化是生產(chǎn)碳纖維的一個重要中間過程。其目 的在于使PAN原絲線型分子鏈轉(zhuǎn)化成耐熱的梯型結(jié)構(gòu)，在高溫碳化過程中梯型結(jié)構(gòu)熱解、 縮聚轉(zhuǎn)化為碳纖維的亂層石墨結(jié)構(gòu)。
[0004] 預氧化爐種類較多，按照進風方式可以分為三種：側(cè)吹風式、垂直吹風式和中央到 兩端吹風式。每種氧化爐都有各自的利弊，側(cè)吹風式預氧化爐進風方向與絲束垂直，有利于 將化學反應小分子和熱量瞬間帶走，但是當爐體較寬時爐膛內(nèi)進出風端有一定風速差及溫 差；垂直吹風式預氧化爐從爐膛頂部進風，從而保證了絲束表面風速均勻性，但當爐內(nèi)絲道 有多層且絲束間隙減小時，熱風難以從絲束間通過，導致反應小分子及熱量不易帶走；中央 到兩端吹風式預氧化爐相比較上述兩種，既可以保證絲束表面風速均勻性又可以瞬間帶走 反應熱量，因此預氧化效率比側(cè)吹風式提高了 25%。
[0005] 各類預氧化爐兩端均具有通過絲束的出入口，在預氧化爐正常工作時，由于爐體 內(nèi)部正壓環(huán)境，因此無論何種形式預氧化爐均不可避免會通過絲束的出入口向車間排放廢 氣。如圖1所示，為了解決這個問題，許多廠家通過在預氧化爐的爐體3的兩端加裝隔層空 間即隔間8,爐體內(nèi)部空間被分為三個部分，即位于兩端的隔間以及與兩個隔間相接的預氧 化區(qū)域。每個隔間的上部設(shè)置有排廢風機4,隔間能夠儲存廢氣，防止廢氣直接通過絲束的 出入口向車間排放，設(shè)置排廢風機能將隔間中的廢氣抽離出去。爐體的兩端還設(shè)有進風口 以及新風補充風機，進風口通過管道與預氧化區(qū)域連通。
[0006] 這樣設(shè)計能夠取得一定效果，但是當預氧化爐運行功率較大、運行時間較長時仍 然會有部分廢氣穿過隔間后從絲束的出入口逸出至車間，尤其是對于中央到兩側(cè)吹風方式 的預氧化爐，預氧化后的廢氣從爐體排向隔間，上部排廢風機功率要大幅提高才能減少廢 氣向車間的逸出，這無形也增加了能耗；且當補充新風從爐體兩端進入預氧化區(qū)域時，由于 新風溫度較低通常為室溫，而預氧化區(qū)域內(nèi)的溫度則有兩三百度，因此導致預氧化區(qū)域兩 端溫度與預氧化區(qū)域內(nèi)部溫場較大，影響了絲束預氧化的效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對上述問題，提出了一種提高預氧化爐溫場均勻性的裝置。能有效減少 預氧化爐廢氣的逸出、降低排廢量，同時減小預氧化區(qū)域兩端與預氧化區(qū)域內(nèi)部的溫差，提 高爐體溫場均勻性。
[0008] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0009] -種提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，所述預氧化爐包括爐體，爐體的內(nèi)部空間 包括兩個分別位于爐體兩端的隔間，以及與兩個隔間連接的預氧化區(qū)域，爐體側(cè)壁與隔間 對應處設(shè)有用于排廢的排氣口以及用于補充新風的進氣口，各進氣口通過管路分別與預氧 化區(qū)域連通，所述爐體的外部設(shè)有與所述進氣口連接的進氣管以及與排氣口連接的排廢 管，所述排廢管的側(cè)壁與進氣管的側(cè)壁之間連接有廢氣利用管。
[0010] 預氧化爐工作時，絲束相繼穿過隔間，預氧化區(qū)域以及另一隔間，絲束在預氧化區(qū) 域進行氧化反應，由于爐體內(nèi)部存在氣流循環(huán)系統(tǒng)導致部分廢氣（側(cè)吹風式氧化爐及垂直 吹風式氧化爐）或全部廢氣（中央到兩側(cè)吹風式氧化爐）通過絲道口進入隔間，最后廢氣 通過排氣口排出。通過設(shè)置連通所述排廢管和進氣管的廢氣利用管，部分廢氣會通過廢氣 利用管進入進氣管，并與新風混合后進入預氧化區(qū)域，這能夠有效減少廢氣的逸出，降低排 廢量，能有效降低能耗；同時由于廢氣具有一定的溫度，有助于送進預氧化區(qū)域的新風的溫 度的提高，降低預氧化區(qū)域端部與預氧化區(qū)域內(nèi)部之間的溫差，提高預氧化爐溫場均勻性， 保證了預氧化纖維質(zhì)量并提高了加工效率；且本裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0011] 作為優(yōu)選，所述廢氣利用管上設(shè)有控制廢氣利用管暢通或閉合的開關(guān)裝置。
[0012] 通過設(shè)置開關(guān)裝置能夠根據(jù)實際情況控制廢氣利用管。
[0013] 作為優(yōu)選，所述開關(guān)裝置為電動閥或手動閥。
[0014] 手動閥操作維護簡單，電動閥能實現(xiàn)自動化控制。
[0015] 作為優(yōu)選，所述排氣口設(shè)置在爐體側(cè)壁的上端。
[0016] 作為優(yōu)選，所述進氣口設(shè)置在爐體側(cè)壁的下端。
[0017] 所述進氣管設(shè)有新風補充風機。
[0018] 所述排廢管設(shè)有排廢風機。
[0019] 為了使較多的廢氣進入進氣管，作為優(yōu)選，所述廢氣利用管的一端臨近新風補充 風機，另一端臨近排廢風機。
[0020] 所述預氧化爐為側(cè)吹風式氧化爐、垂直吹風式氧化爐或中央到兩側(cè)吹風式氧化 爐。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 1、降低排廢量：將開關(guān)裝置開啟，在新風補充風機吸風作用下可以將排廢管中的 部分廢氣通過廢氣利用管進入進氣管，這能減小廢氣從絲束的出入口逸出、降低排廢風機 的排廢量。
[0023] 2、提高氧化爐溫場均勻性：由于廢氣為高溫氣體，部分廢氣經(jīng)廢氣利用管進入進 氣管，與新風混合時可以提高進入預氧化區(qū)域的新風的溫度，從而降低預氧化區(qū)域端部與 預氧化區(qū)域內(nèi)部之間的溫差，提高預氧化爐溫場均勻性，保證了預氧化纖維質(zhì)量并提高了 加工效率。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0024] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)具有隔間的預氧化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明提高預氧化爐溫場均勻性的裝置的正視圖；
[0026] 圖3是圖2中A-A剖視圖；
[0027] 圖4是本發(fā)明提高預氧化爐溫場均勻性的裝置進行局部剖的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖中各附圖標記為：
[0029] 1、新風補充風機，2、開關(guān)裝置，3、爐體，4、排廢風機，5、排廢管，6、廢氣利用管，7、 進氣管，8、隔間，9、預氧化區(qū)域。

【具體實施方式】：
[0030] 下面結(jié)合各附圖，對本發(fā)明提高預氧化爐溫場均勻性的裝置做詳細描述。
[0031] 如圖2、3、4所示，一種提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，該預氧化爐為側(cè)吹風式 氧化爐、垂直吹風式氧化爐或中央到兩側(cè)吹風式氧化爐，本實施例為中央到兩側(cè)吹風式氧 化爐，預氧化爐包括爐體3,爐體的內(nèi)部空間包括兩個分別位于爐體兩端的隔間8,以及與 兩個隔間連接的預氧化區(qū)域9,爐體側(cè)壁與隔間對應處設(shè)有用于排廢的排氣口以及用于補 充新風的進氣口，排氣口設(shè)置在爐體側(cè)壁的上端，進氣口設(shè)置在爐體側(cè)壁的下端，各進氣口 通過管路分別與預氧化區(qū)域9連通。爐體的外部設(shè)有與進氣口連接的進氣管7以及與排氣 口連接的排廢管5,進氣管7設(shè)有新風補充風機1，排廢管5設(shè)有排廢風機4,排廢管的側(cè)壁 與進氣管的側(cè)壁之間連接有廢氣利用管6,該廢氣利用管6的一端臨近新風補充風機1，另 一端臨近排廢風機4。
[0032] 廢氣利用管6上設(shè)有控制廢氣利用管暢通或閉合的開關(guān)裝置2,開關(guān)裝置為現(xiàn)有 技術(shù)，如電動閥或手動閥，本實施例中采用手動閥。
[0033] 本實施例中，爐體內(nèi)共有13層絲束，因為不能完全密封，各層絲束出入口處均會 有空氣流動，車間內(nèi)的空氣會通過絲束的出入口進入爐體，爐體內(nèi)的廢氣也會通過絲束出 入口排出爐體，通過測得13個絲束出入口處的風向，即測得進風的數(shù)量和出風的數(shù)量，可 以對比廢氣逸出爐體的量的多寡，即出風的數(shù)量越大，廢氣逸出爐體的量越多；出風的數(shù)量 越少，廢氣逸出爐體的量越少。
[0034] 為了驗證本發(fā)明的實際效果，本發(fā)明進行了對比試驗，如下表1、2所示：
[0035] 表 1
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，所述預氧化爐包括爐體，爐體的內(nèi)部空間包 括兩個分別位于爐體兩端的隔間，以及與兩個隔間連接的預氧化區(qū)域，爐體側(cè)壁與隔間對 應處設(shè)有用于排廢的排氣口以及用于補充新風的進氣口，各進氣口通過管路分別與預氧化 區(qū)域連通，其特征在于，所述爐體的外部設(shè)有與所述進氣口連接的進氣管以及與排氣口連 接的排廢管，所述排廢管的側(cè)壁與進氣管的側(cè)壁之間連接有廢氣利用管。
2. 如權(quán)利要求1所述的提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述廢氣利用 管上設(shè)有控制廢氣利用管暢通或閉合的開關(guān)裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述開關(guān)裝置 為電動閥或手動閥。
4. 如權(quán)利要求1所述的提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述排氣口設(shè) 置在爐體側(cè)壁的上端。
5. 如權(quán)利要求4所述的提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述進氣口設(shè) 置在爐體側(cè)壁的下端。
6. 如權(quán)利要求1所述的提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述進氣管設(shè) 有新風補充風機。
7. 如權(quán)利要求6所述的提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述排廢管設(shè) 有排廢風機。
8. 如權(quán)利要求7所述的提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述廢氣利用 管的一端臨近新風補充風機，另一端臨近排廢風機。
9. 如權(quán)利要求1所述的提高預氧化爐溫場均勻性的裝置，其特征在于，所述預氧化爐 為側(cè)吹風式氧化爐、垂直吹風式氧化爐或中央到兩側(cè)吹風式氧化爐。
【文檔編號】D01F9/32GK104213254SQ201410389172
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】錢鑫, 王冶鐵, 張永剛, 王雪飛, 楊建行 申請人:中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所