专利名称：外热式预氧化炉的制作方法
技术领域：
本实用新型属于碳纤维生产工艺中的预氧化装置。
用于生产碳纤维的主要原料之一是聚丙烯腈纤维(PANF)，该纤维在碳化前需先进行预氧化处理，其目的是使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯形结构，以使其在高温碳化时不熔、不燃，而保持纤维形态。由于预氧化阶段是控制碳纤维质量和产量的一个主要因素，所以，预氧化过程要求预氧化炉要有(1)尽可能宽的炉体温度和温度梯度分布；(2)较大操作弹性的风温、风量及风压；(3)满足生产效率和丝束有效停留时间的炉体空间；(4)节能；(5)适合工业化生产。目前较多使用的立式炉是分立堆叠式，炉膛容积小，喂入的丝束数少，走丝速度慢，产量低，能耗大。卧式预氧化炉一般为内热式，炉膛内有明火，易引起丝束的着火。而有的外热卧式预氧化炉的发热元件电炉丝直接缠绕在炉膛外，维修很不方便。
本实用新型的目的在于提供一种卧式结构的外加热预氧化炉，该炉具有有效温区长，温度调节范围宽，温度梯度可调，温度多点控制的特点。
本实用新型的外热式预氧化炉为一个卧式炉，炉内有分层设置的2-6个炉膛，在炉膛上下设有滑道，具有上下两个加热面的分体框架式加热器，可沿滑道装入或拆出，每一炉膛均连接一个热风炉，通过炉膛两侧设置的热风气流分布管送风，炉顶设置空气预热管，废气排放口及空气吹入口，纤维通过炉膛间的走丝狭缝运行。
本实用新型的预氧化炉采用卧式炉膛分层的结构，具有如下优点1.每个预氧化炉有效温度区累加长度为66米(可供丝束分层运行的有效长度)。
2.温度调节区域宽可达5-10个，温度调节范围150-300℃，有效停留时间为40-66分钟。
3.若将两个预氧化炉串联使用，则有效行程为132米，停留时间达80-132钟。
4.分体框架式加热器可方便维修和更换。
5.炉体顶部的废气入口和新鲜空气入口通过热交换器具有显著的节能降耗效果。
该炉处理纤维规格3-320K，最大运行丝束数目100-120束，年生产能力小丝束30-40吨，大丝束50-80吨。
下面通过给出的附图详细说明本实用新型的结构及实施例。
图1所示为根据本实用新型提出的外加热预氧化炉结构示意图。
图2是
图1K向视图。
图3是
图1的A-A视图。
图4是炉膛内热风气流分布管送风分布示意图。
图中1是聚丙烯腈纤维，2是导丝辊，3是走丝狭缝，4是废气排放口，5是隔热材料，6是空气预热管，7是加热管，8是炉膛，9是缓冲室，10是隔热材料，11是加热炉管，12是热风气流分布管，13是滑道，14是空气入口，15是气孔。
如图所示，该氧化炉为卧式炉体，炉内可分层设置2-6个炉膛8，
图1中画出的是四个炉膛，炉膛上下设有滑道13，框架式分体加热器7沿滑道装入，便于安装或拆出维修，加热器7的上下部位设制加热元件。炉膛两侧设置错位排列的热风气管分布管12，管12上开有气孔15。每一炉膛均连接一个热风炉，热风炉由缓冲室9，加热炉管11组成，加热炉管中的两组电炉丝以并联形式安装，炉口采用便开启式法兰密封。热风通过热风气流分布管12从孔15吹入纵向运行丝束的上下两平面方向(如图四)，箭头所示为热风吹出的方向。热风炉所提供的风量调节范围为0-300立方米/时，风压0.003-0.035MPa，炉体中心部位风速0.13-0.25米/秒，均为连续可调。炉体顶部设废气排放口4、空气入口14及热交换空气预热管6。空气经计量后送入预氧化炉体顶部，使炉内排放出的热废气与送入的新鲜空气进行热交换，后捧出废气，予热后的新鲜空气导入各热风炉加热至所需温度之后送入对应的各个炉膛。利用预氧炉体对外散失的热量预热进炉的空气，可将240立方米/时空气自室温提高至60-120℃，节省电功率9-20KW。聚丙烯腈纤维1由导丝辊2牵引在炉膛之间的走丝狭缝3中往复运行，在200-270℃范围内进行充分的预氧化。与预氧化炉配套使用的还有牵伸机构，有2-4个主牵伸装置，有4-10个副牵伸装置，可用变频器随意调节不同温区的牵伸率。无论是主牵伸装置还是副牵伸装置，被动辊都可调节与主动辊之间的间距，以适应穿丝时的需求和调节不同的牵伸率。温控系统可用数字式温控仪，也可用微机联网控制，以使所控温度为所需的±3℃。
实施例1聚丙烯腈纤维6K，60束，丝束运行速度80米/时，往复运行11层，预氧化炉设置温度5段(单台炉体)，温度范围225-265℃。加热空气鼓风，未经预氧化炉体换热，热风炉加热空气量分别为55、55、60、55立方米/时。风温220、225、250℃，风压0.01MPa。动平衡时，热风护加合功率23.38KW。产品测试结果，强度250MPa，伸长13％，丝径10.1μm，密度1.406g/cm3。
实施例2聚丙烯腈纤维6K，80束，丝束运行速度85米/时，炉内往复11层。预氧化炉设置温区5段(单台炉体)温度范围205-270℃。空气经预氧炉体预热后，送入热风炉加热，加热温度195、215、230、250℃，风量分别为70、70、75、70立方米/时，风压0.01MPa。动平衡时，热风炉加合功率15KW。产品测试结果强度303MPa，伸长13.5％，丝径9.87μm，密度1.38g/cm3。
权利要求1.一种外热式预氧化炉，为卧式结构，其特征是炉内有分层设置的2-6个炉膛(8)，在炉膛上，下设有滑道(13)，具有上下两个加热面的分体框架式加热器(7)可沿滑道装入或拆出，每一炉臆均连接一个热风妒，通过炉膛两侧设置的热风气流分布管(12)送风，炉顶设置空气预热管(6)，废气排放口(4)及空气吹入口(14)，纤维通过炉膛间的走丝狭缝(3)运行。
专利摘要本实用新型是一种外热式预氧化炉，为立卧结构，炉内有分层设置的2-6个炉膛(8)，在炉膛上、下设有滑道(13)，具有上下两个加热面的分体框架式加热器(7)可沿滑道装入或拆出，每一炉膛均连接一个热风炉，通过炉膛两侧设置的热风气流分布管(12)送风，炉顶设置空气预热管(6)，废气排放口(4)及空气吹入口(14)，纤维通过炉膛间的走丝狭缝(3)运行。这种预氧化炉采用分体框架式加热器可方便维修和更换，炉体顶部的废气口和进气通过热交换具有显著的节能降耗效果。
文档编号F27B1/00GK2251122SQ95226608
公开日1997年4月2日 申请日期1995年11月27日 优先权日1995年11月27日
发明者贺福, 贾裕智, 赵建国, 周国英 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所