一种用于碳纤维生产的低温碳化炉制造技术

本实用新型专利技术公开一种用于碳纤维生产的低温碳化炉，包括炉体、排废机构和炉瓦，废气流量的监测和控制设置在排废总管处，采用孔板式质量流量计，通过设定流量自动调节离心风机的频率，实现定量可控排放的目的。该低温碳化炉真实测量炉内各温度段实际温度，通过流量控制达到炉内温度均匀、气流平稳，有效解决低温碳化阶段的毛丝和断丝难题，保证了碳纤维性能的稳定性和一致性，提高碳纤维成品合格率，降低生产成本，解决了设备控制温度与实际温度差异大，温度、气流波动大，产品性能不稳定的难题。产品性能不稳定的难题。产品性能不稳定的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于碳纤维生产的低温碳化炉


[0001]本技术涉及碳纤维生产
，特别是涉及一种用于碳纤维生产的低温碳化炉。

技术介绍

[0002]原丝经预氧化处理后转化为耐热梯形结构，在经过低温碳化和高温碳化转化为具有乱层石墨结构的碳纤维。在这一结构转化过程中，较小的梯形结构单元进一步进行交联、缩聚，且伴有热解，再向乱层石墨结构转化的同时释放许多小分子副产物，同时非碳元素氧、氮、氢逐步被驱除，碳逐步富集，最终生成含碳量在93％以上的碳纤维。在实际生产过程中，300～800℃为低温碳化阶段，在低温碳化阶段除释放废气外，也会产生相当于纤维自身约45％(质量百分百)的焦油，焦油一旦沾污纤维，轻则变硬发毛，重则断丝。
[0003]目前，传统的低温碳化炉存在主要问题：1、为保证炉内的密封性，测温、控温均采用间接方式，用热电偶测量马弗炉外侧金属壁温，来控制炉内温度，这将导致炉内实际温度与监测温度会存在或高或低的差异，最大可相差近100℃(炉体宽度越大，相差越大)，并且由于是间接控温，也会造成温度滞后，造成温度波动较大。2、运行空间不足，在反应剧烈区域废气局部浓度过高，会发生焦油在纤维表面沉积的导致纤维发毛或断丝。3、低温碳化炉的边界工位效应，传统低温碳化炉的炉宽一般按走丝幅宽设计，留有的余量不足，在实际运行过程中两侧的纤维受温度，气流，排焦的影响会造成与中间纤维的性能差异，产生工位效应。4、排废排焦困难，传统低温碳化炉的反应副产物经过长时间运行，因为排废排焦不顺畅，容易在炉内累积结焦，特别容易沾污纤维。

技术实现思路
/>[0004]本技术的目的是提供一种用于碳纤维生产的低温碳化炉，有效解决低温碳化阶段的毛丝和断丝难题，保证了碳纤维性能的稳定性和一致性，提高碳纤维成品合格率，降低生产成本，解决了设备控制温度与实际温度差异大，温度、气流波动大，产品性能不稳定的难题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：本技术提供一种用于碳纤维生产的低温碳化炉，包括
[0006]炉体，所述炉体的炉腔内间隔设置有多个测温热电偶，所述炉腔内预埋有氮气管，所述氮气管与氮气源相连；以及
[0007]多段炉瓦，所述炉体的炉腔外周设置有所述炉瓦，多段所述炉瓦沿所述炉腔的长度方向顺次设置；所述炉瓦上预留有用于加热电阻丝穿过的圆孔；以及
[0008]排废机构，所述排废机构包括排废抽提管和排废总管，所述炉体的炉腔两侧连通有排废抽提管，两侧的所述排废抽提管与排废总管连通，所述排废总管上设置有孔板流量计，所述排废总管与离心风机相连。
[0009]优选地，所述炉腔为06Cr25Ni20不锈钢板错位焊接而成；所述炉腔的截面形状为
类矩形，所述炉腔的两端靠近开口处均向上通过弧度拱起，拱起角度为5～8
°
角。
[0010]优选地，所述炉腔上间隔设置有多道加强筋。
[0011]优选地，所述炉瓦由硅酸铝耐火材质制成，所述炉瓦为一次烧结成型。
[0012]优选地，所述炉瓦包括上下对称设置的上炉瓦和下炉瓦，倒U型设置的所述上炉瓦的两侧底部边缘与U型设置的所述下炉瓦的两侧顶部边缘通过错位台阶相互扣合。
[0013]优选地，根据所述炉腔的宽度和高度尺寸以及所需达到的温度选择功率适配的所述加热电阻丝；沿丝束的运行方向，各段所述炉瓦中的加热电阻丝的加热温度呈梯度上升。
[0014]优选地，所述炉腔的两侧共连通有四个所述排废抽提管，四个所述排废抽提管分列在所述炉腔的两侧，且所述排废抽提管设置在所述炉腔的热分解产物最多的位置。
[0015]优选地，所述测温热电偶的测温端点探入所述炉腔内部50～100mm。
[0016]优选地，所述炉体内位于所述炉腔的外侧设置有保温层，所述保温层包括设置于炉腔底部的保温砖和设置于炉腔顶部和四周的硅酸铝保温毡；所述炉体上与各段炉瓦对应的位置开设有检修口。
[0017]本技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0018]本技术的用于碳纤维生产的低温碳化炉，包括炉体、排废机构和炉瓦，废气流量的监测和控制设置在排废总管处，采用孔板式质量流量计，通过设定流量自动调节离心风机的频率，实现定量可控排放的目的。该低温碳化炉真实测量炉内各温度段实际温度，通过流量控制达到炉内温度均匀、气流平稳，有效解决低温碳化阶段的毛丝和断丝难题，保证了碳纤维性能的稳定性和一致性，提高碳纤维成品合格率，降低生产成本，解决了设备控制温度与实际温度差异大，温度、气流波动大，产品性能不稳定的难题。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本技术实施例中用于碳纤维生产的低温碳化炉的整体结构示意图；
[0021]图2为图1的侧视图；
[0022]图3为炉体内部的结构分布图；
[0023]图4为炉体的侧视图；
[0024]图5为炉体的俯视图；
[0025]图6为上下炉瓦的拼接方式示意图；
[0026]图7为一段炉瓦的侧视图；
[0027]图8为图7的俯视图；
[0028]其中，1、炉口密封连接的法兰口；2、炉腔；3、检修口；4、炉瓦；5、排废抽提管；6、硅酸铝保温毡；7、保温砖；8、孔板流量计；9、热电偶密封套管；10、氮气管；11、测温热电偶；12、开关蝶阀；13、加强筋；14、错位台阶；15、加热电阻丝。
具体实施方式
[0029]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0030]本技术的目的是提供一种用于碳纤维生产的低温碳化炉，有效解决低温碳化阶段的毛丝和断丝难题，保证了碳纤维性能的稳定性和一致性，提高碳纤维成品合格率，降低生产成本，解决了设备控制温度与实际温度差异大，温度、气流波动大，产品性能不稳定的难题。
[0031]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0032]如图1
‑
图8所示，本技术提供一种用于碳纤维生产的低温碳化炉，包括
[0033]炉体，炉体的炉腔2内间隔设置有多个测温热电偶11，炉腔2内预埋有氮气管10，氮气管10与氮气源相连；以及
[0034]炉瓦4，炉腔2的外周设置有炉瓦4，多段炉瓦4沿炉腔2的长度方向顺次设置，炉瓦4上预留有用于加热电阻丝15穿过的圆孔；以及
[0035]排废机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于碳纤维生产的低温碳化炉，其特征在于：包括炉体，所述炉体的炉腔内间隔设置有多个测温热电偶，所述炉腔内预埋有氮气管，所述氮气管与氮气源相连；以及多段炉瓦，所述炉体的炉腔外周设置有所述炉瓦，多段所述炉瓦沿所述炉腔的长度方向顺次设置；所述炉瓦上预留有用于加热电阻丝穿过的圆孔；以及排废机构，所述排废机构包括排废抽提管和排废总管，所述炉体的炉腔两侧连通有排废抽提管，两侧的所述排废抽提管与排废总管连通，所述排废总管上设置有孔板流量计，所述排废总管与离心风机相连。2.根据权利要求1所述的用于碳纤维生产的低温碳化炉，其特征在于：所述炉腔为06Cr25Ni20不锈钢板错位焊接而成；所述炉腔的截面形状为类矩形，所述炉腔的两端靠近开口处均向上通过弧度拱起，拱起角度为5～8
°
角。3.根据权利要求1所述的用于碳纤维生产的低温碳化炉，其特征在于：所述炉腔上间隔设置有多道加强筋。4.根据权利要求1所述的用于碳纤维生产的低温碳化炉，其特征在于：所述炉瓦由硅酸铝耐火材质制成，所述炉瓦为一次烧结成型。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，翟磊，段晋星，张颖新，吕春祥，李永红，袁淑霞，杨明珲，郭蕊，
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：