一种提高预氧化炉温场均匀性的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种提高预氧化炉温场均匀性的装置，其包括：炉体，炉体具有外炉门(1)和内炉门(6)，内炉门(6)位于炉体的内部，内炉门(6)的内侧形成为炉腔(8)；还包括第一连通管路(100)，第一连通管路(100)的一端连通炉腔(8)的上部空间，第一连通管路(100)的另一端连通至炉腔(8)的下部空间，第一连通管路(100)上还设置有第一风机(9)。通过本实用新型专利技术能够保证炉腔中尤其是上下部分之间温差的均匀性以及压力场的均匀性，防止了外部冷气体进入炉腔内，也防止了高温热气体排出炉外，不需定期去除焦油，提高碳纤维生产质量；且有效避免和防止通过丝束的出入口向车间排放废气。

A device to improve the uniformity of temperature field in preoxidation furnace

【技术实现步骤摘要】
一种提高预氧化炉温场均匀性的装置
本技术属于碳纤维生产制造
，具体涉及一种提高预氧化炉温场均匀性的装置。
技术介绍
碳纤维问世于上世纪50年代，它除具有一般碳材料的各种优良的性能外，还具有相当高的比强度和比模量，是优良的先进复合材料的增强体。其研制和应用获得了迅速的发展，在宇宙飞船、人造卫星、航天飞机、导弹、原子能、航空以及一般民用工业部门得到了广泛的应用。目前，碳纤维生产原料有三种：黏胶纤维、沥青纤维和聚丙烯腈(PAN)纤维。以PAN作为原料制得碳纤维，因其产品力学性能良好、生产工艺简单以及碳化收率高，得到大力发展，成为当前碳纤维工业的主流。目前工业化生产操作是使PAN原丝首先通过具有180-300℃温度梯度的空气氧化炉进行预氧化，再对预氧化纤维在高纯氮气中进行最高温度为1400-1600℃的碳化。如果将预氧化纤维直接进行1000℃以上的温度的碳化处理，强烈的热冲击会造成纤维结构的破坏。为了避免这种损害，在高温碳化之前，对预氧化纤维先进行300-900℃的中低温碳化热处理，统称为低温碳化。在预氧化过程中，特别是在初始阶段，要对纤维施加适当的牵伸以抑制PAN大分子的收缩，维持PAN大分子链对纤维轴向的取向。同时，随着预氧化温度的升高，纤维内部首先在无定形区、继而在有序区发生PAN大分子的环化、脱氢和氧化等复杂化学反应，释放出大量的热，最终形成沿轴向取向的、刚性的、稳定的梯形高分子量聚合物结构，从而使纤维具有了在高温碳化时不熔不燃、继续保持纤维形态的能力。预氧化炉种类较多，按照进风方式可以分为三种：侧吹风式、垂直吹风式、中央到两端吹风式。每种氧化炉都有各自的利弊，侧吹风式氧化炉与丝束垂直，有利于将化学反应小分子和热量瞬间带走，但是当炉体较宽时炉膛内进出口端有一定风速差和温差；垂直吹风式氧化炉从顶部吹风，保证了丝束表面风速均匀性，但当炉内丝道有多层丝束且丝束间隙减小时，热风难以从丝束间通过，导致反应小分子及热量不容易带走；中央到两端吹风式氧化炉较上述两种，既可以保证丝束表面风速均匀性又可以瞬间带走热量，预氧化效率得到了提高，但是造价较贵。各类预氧化炉两端均具有通过丝束的出入口，在氧化炉工作时，由于炉体内部正压环境，因此无论何种形式氧化炉均不可避免会通过丝束的出入口向车间排放废气。热的气体从氧化炉顶部的丝进出口溢出，而外界气体由氧化炉底部进入炉内，并且气体导致氧化炉内温度不均匀；且进入炉体的冷工艺气体和纤维反应生成的热气体换热后，反应生成气体在丝辊、炉体、纤维上产生焦油，因此需要定期去除焦油，对碳纤维生产造成一定的损失。由于现有技术中的碳纤维生产的预氧化炉中会存在温度不均匀的情况，会导致外部冷气体进入炉内、内部高温热气体不必要地排出炉外；进入炉体的冷工艺气体和纤维反应生成的热气体换热后，反应生成气体在丝辊、炉体、纤维上产生焦油，因此需要定期去除焦油，对碳纤维生产造成一定的损失；氧化炉均不可避免会通过丝束的出入口向车间排放废气等技术问题，因此本技术研究设计出一种提高预氧化炉温场均匀性的装置。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的碳纤维生产的预氧化炉中存在温度不均匀的情况的缺陷，从而提供一种提高预氧化炉温场均匀性的装置。本技术提供一种提高预氧化炉温场均匀性的装置，其包括：炉体，所述炉体具有外炉门和内炉门，所述内炉门位于所述炉体的内部，所述内炉门的内侧形成为炉腔；还包括第一连通管路，所述第一连通管路的一端连通所述炉腔的上部空间，所述第一连通管路的另一端连通至所述炉腔的下部空间，所述第一连通管路上还设置有第一风机。优选地，所述内炉门和所述外炉门之间形成为中部空腔，还包括能够将所述中部空腔的上部空间与所述中部空腔的下部空间连通的多个连通管路，且在所述多个连通管路上设置有第二风机。优选地，所述中部空腔中设置有中段密封单元，以将所述中部空腔分为第一空腔和第二空腔，所述第一空腔位于所述外炉门和所述中段密封单元之间，所述第二空腔位于所述内炉门和所述中段密封单元之间，所述中段密封单元能够对所述第一空腔和所述第二空腔之间形成密封。优选地，所述多个连通管路包括与所述第一空腔的上部连通的第一管路和与所述第一空腔的下部连通的第二管路；和/或，所述多个连通管路还包括与所述第二空腔的上部连通的第三管路和与所述第二空腔的下部连通的第四管路；所述多个连通管路还包括第五管路，所述第五管路连通在所述第一管路和所述第二管路之间，和/或，所述第五管路连通在所述第三管路和所述第四管路之间，所述第二风机设置于所述第五管路上。优选地，还包括第六管路，所述第六管路将所述第二管路与所述第一连通管路之间进行连通，和/或所述第六管路将所述第四管路与所述第一连通管路之间进行连通；所述第六管路上设置有通断阀。优选地，还包括设置在所述第五管路和所述第二管路之间并与所述第二风机并联的第七管路，所述第七管路与所述第二管路连接的位置设置有第一三通阀；和/或还包括设置在所述第五管路和所述第四管路之间并与所述第二风机并联的第八管路，所述第八管路与所述第四管路连接的位置设置有第二三通阀。优选地，所述中段密封单元为能够从所述第二空腔中进行抽气的中段气锁单元，所述第三管路还与所述中段密封单元的上部部分连通，所述第四管路还与所述中段密封单元的下部部分连通。优选地，还包括设置在所述第一空腔内并靠近所述外炉门设置的外密封单元，所述外密封单元为能够从所述第一空腔中进行抽气的外气锁单元，所述第一管路还与所述外密封单元的上部部分连通，所述第二管路还与所述外密封单元的下部部分连通。优选地，还包括设置在所述第二空腔内并靠近所述内炉门设置的内密封单元，所述内密封单元为能够从所述第二空腔中进行抽气的内气锁单元，所述第三管路还与所述内密封单元连通。优选地，当包括中段气锁单元时，所述中段气锁单元为沿竖直方向上下排布的多个，且所述第三管路分别与位于上部的多个所述中段气锁单元分别连通；所述第四管路与位于下部的多个所述中段气锁单元分别连通；当包括外气锁单元时，所述外气锁单元为沿竖直方向上下排布的多个，且所述第一管路分别与位于上部的多个所述外气锁单元分别连通；所述第二管路与位于下部的多个所述外气锁单元分别连通。所述内气锁单元为沿竖直方向上下排布的多个，且所述第三管路与多个所述内气锁单元分别连通。本技术提供的一种提高预氧化炉温场均匀性的装置具有如下有益效果：1.本技术通过设置第一连通管路、以将炉腔中的上部空间和下部空间进行连通，并且配合第一风机，能够将炉腔中上部分的高温高压的气体有效导入至下部分，并与炉腔下部分的低温低压的气体之间进行混合，从而有效地保证了炉腔中尤其是上下部分之间温差的均匀性以及压力场的均匀性，防止了外部冷气体进入炉腔内，也防止了高温热气体排出炉外，避免和防止了进入炉体的冷工艺气体和纤维反应生成的热气体换热后，反应生成气体在丝辊、炉体、纤维上产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高预氧化炉温场均匀性的装置，其特征在于：包括：/n炉体，所述炉体具有外炉门(1)和内炉门(6)，所述内炉门(6)位于所述炉体的内部，所述内炉门(6)的内侧形成为炉腔(8)；还包括第一连通管路(100)，所述第一连通管路(100)的一端连通所述炉腔(8)的上部空间，所述第一连通管路(100)的另一端连通至所述炉腔(8)的下部空间，所述第一连通管路(100)上还设置有第一风机(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高预氧化炉温场均匀性的装置，其特征在于：包括：
炉体，所述炉体具有外炉门(1)和内炉门(6)，所述内炉门(6)位于所述炉体的内部，所述内炉门(6)的内侧形成为炉腔(8)；还包括第一连通管路(100)，所述第一连通管路(100)的一端连通所述炉腔(8)的上部空间，所述第一连通管路(100)的另一端连通至所述炉腔(8)的下部空间，所述第一连通管路(100)上还设置有第一风机(9)。


2.根据权利要求1所述的提高预氧化炉温场均匀性的装置，其特征在于：
所述内炉门(6)和所述外炉门(1)之间形成为中部空腔，还包括能够将所述中部空腔的上部空间与所述中部空腔的下部空间连通的多个连通管路，且在所述多个连通管路上设置有第二风机(13)。


3.根据权利要求2所述的提高预氧化炉温场均匀性的装置，其特征在于：
所述中部空腔中设置有中段密封单元(4)，将所述中部空腔分为第一空腔(14)和第二空腔(15)，所述第一空腔(14)位于所述外炉门(1)和所述中段密封单元(4)之间，所述第二空腔(15)位于所述内炉门(6)和所述中段密封单元(4)之间，所述中段密封单元(4)能够对所述第一空腔(14)和所述第二空腔(15)之间形成密封。


4.根据权利要求3所述的提高预氧化炉温场均匀性的装置，其特征在于：
所述多个连通管路包括与所述第一空腔(14)的上部连通的第一管路(101)和与所述第一空腔(14)的下部连通的第二管路(102)；和/或，所述多个连通管路还包括与所述第二空腔(15)的上部连通的第三管路(103)和与所述第二空腔(15)的下部连通的第四管路(104)；
所述多个连通管路还包括第五管路(105)，所述第五管路(105)连通在所述第一管路(101)和所述第二管路(102)之间，和/或，所述第五管路(105)连通在所述第三管路(103)和所述第四管路(104)之间，所述第二风机(13)设置于所述第五管路(105)上。


5.根据权利要求4所述的提高预氧化炉温场均匀性的装置，其特征在于：
还包括第六管路(106)，所述第六管路(106)将所述第二管路(102)与所述第一连通管路(100)之间进行连通，和/或所述第六管路(106)将所述第四管路(104)与所述第一连通管路(100)之间进行连通；所述第六管路(106)上设置有通断阀(10)。

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【专利技术属性】
技术研发人员：吕春祥，王飞，李永红，毛毅兴，尹大宇，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：新型
国别省市：山西;14