专利名称：一种高性能碳纤维预氧化炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及化工生产设备领域，尤其涉及一种高性能碳纤维预氧化炉。
背景技术：
预氧化炉是用于对原丝进行氧化热处理制备氧化纤维的热处理炉。预氧化炉外设置有若干为原丝导向的导向辊。原丝的基本氧化过程如下用制备碳纤维用的氧化纤维原丝，例如，聚丙烯腈(PAN)基连续纤维，使其在很多导向辊导向作用下，沿Z字型路径运行通过热处理腔。原丝在通过热处理腔时会被逐步预氧化处理。在制备高性能碳纤维的整个工艺流程中，预氧化工序是十分重要和关键的步骤，是承前(原丝)启后(碳纤维)的桥梁。作为预氧化工序的设备，其各项性能的保证是研制预氧化炉基础，其效率是控制生产高性能碳纤维周期的主要因数之一，也是直接影响高性能碳碳纤维质量的关键所在。预氧化炉具有以下四个主要的性能指标1.热处理效率；2.热处理腔内的温度均匀性；3.炉膛氧 含量的充分性以及废气的合理排放，4.预氧化过程中预防原丝燃烧。针对以上性能指标，目前普遍使用的预氧化炉就存在下列问题。首先，针对热处理效率和热处理腔内的温度均匀性。有一种叠层式外热预氧化炉，它设有一个炉体，在炉体的下部设有一个单丝炉膛，单丝炉膛的上部平行的设置有1-5个双丝炉膛，炉膛的上下壁设有加热器，相邻炉膛之间设有保温层，在所述炉膛内的两侧分别设有热风喷管，两侧的热风喷管相向的开有喷气孔，每个炉膛内的热风喷管分别与外设的供热装置相接，在炉膛的两端口处设有丝束出入口，正对炉膛端口都设有导丝辊，导丝辊装在炉体的两端侧壁上，在炉体两侧上方设有排废气口。单丝炉膛为在炉膛内只能穿过一排丝，而双丝炉膛则是在炉膛内双向穿入两排丝束。可采用单台独立或两台并联使用，丝束在炉内采用层叠式运行方式。在该项技术中，丝束出入口温度不均匀的末端区域相当大，将有效加热长度大大缩短，降低了热处理效率，同时这种两侧方式送风会形成紊乱的气流，向纤维丝束提供不均匀的温度场，使热处理腔内的温度均匀性不高。其次针对废气的合理排放，有一种预氧化炉均为钢板框架焊接结构，分为三层，热风从顶部进入炉膛，通过上层炉体安装的孔板，形成一定的温度梯度，均匀穿过丝束，使丝束发生预氧化反应，从下层的循环风出口通过过滤和再加热后，从顶部循环进入。为控制进入炉膛内部的热空气量，上部炉体设有解压门，压力到设定值时，解压门自动打开卸荷。由于炉体高大，故内部设有走台。中部炉体部分在操作侧设有移动门，移动门可正向移出，移动门上设有透明观察窗口，便于观察丝束预氧化情况。由于该种形式的的预氧化炉热风从顶部进入炉膛，通过孔板，要穿过丝束，批量生产时，丝束层数较多，热风入炉阻力比较大，不利于废气的合理排放。因此设想提供一种高性能碳纤维预氧化炉设备来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种高性能碳纤维预氧化炉，解决预氧化工艺过程中热处理效率低，温度控制的不精确，热处理腔内的温度均匀性不理想，预防原丝燃烧、炉膛氧含量的充分补充以及废气的合理排放的问题。本发明采用的技术方案为一种高性能碳纤维预氧化炉具有若干热处理炉，炉体由热处理炉并列叠加而成；每个热处理炉均具有左热处理腔体、右热处理腔体和中间加热腔体，其中左热处理腔体与右热处理腔体为对称结构，各腔体之间通过螺栓紧固连接，左热处理腔体与右热处理腔体外端设置有多层纤维丝束进出口，每层纤维丝束进出口部设置有废气过渡室和腔体密封调节装置；每个热处理炉内均设置有热风循环系统，循环风风行方式由炉体中间吹向两端，所述热风循环系统包括安装在中间加热腔体内的风路分配器，风路分配器分别连接左热处理腔体与右热处理腔体内端的气体入腔整流装置，左热处理腔体与右热处理腔体的外端口处分别连接有气体出腔回流装置，每个气体出腔回流装置出口均分为三路，第一路分为两路 经回流调节阀调节后连接到回风通道，第二路直接连接到回风通道，第三路连接到废气过渡室，废气过渡室通过引流风机连接到废气排放通道，回风通道设置有新风补充口，左热处理腔体与右热处理腔体的回风通道合并后通过过滤器和加热器后连接到循环风机，循环风机再连接到风路分配器；每个热处理炉都有独自的温度控制系统，所述温度控制系统包括温度调节仪表，电力控制元件、温度测量元件和电路保护系统；每个热处理炉都有独自消防系统，所述消防系统包括温度异常检测元件，温度异常分析仪表并具有执行喷水的管道和喷头以及废水排放管道；每个热处理炉均具有五个检修门和一个检修口。所述热处理炉内的所有热处理腔体内部均采用不锈钢或碳钢渗铝材料焊接而成，其中包含风道，风道调节装置等；各腔体的框架主要采用碳钢材料，方管和角钢焊接拼装而成，表面全部采取防锈处理。所述腔体密封调节装置为百叶窗，可以上下调节，穿丝时可张开，方便穿丝；并且腔体密封调节装置与丝束所有可能接触的面，均打磨至表面粗糙度为Ra=O. 8 μ m,保证丝束在热处理过程中不会产生挂丝现象；设备正常运行时腔体密封调节装置会闭合到一定间距，在不碰触到纤维丝束的情况下尽量减少热逃逸和外来空气进入，促进热处理腔在微正压状态下工作。每个热处理炉的热工材料全部选用纤维材料，其极低的导热系数和容重，减小了设备的重量和能耗，降低设备表面温度，同时无任何有害气体挥发；内部每个处理腔底部与顶部逐层铺设纤维材料，每层缝隙错开，铺设到一定高度，再用内膛板压紧至所需高度，并且使耐材厚度的压缩至原来的80% ;每个处理腔侧面耐火材料则采用模块化拼装，错位铺设的方法，每个纤维模块都进行了压缩处理，使其填充盈实，铺好后也用内膛板压紧；在左处理腔与加热腔的装配面，填充有一层保温棉，使其紧挨内壁和外框的部分嵌入到断开面以内，中间稍微鼓出，然后两面合并在一起压紧，保证装配面的耐材填充盈实，避免热量的损失，也保证了炉体内加热腔的整体一致性。所述热风循环系统中，风路分配器是与加热腔中轴线成一定夹角的一对挡风板，使循环风机吹进来的风均匀的分成两部分，分别进入左、右热处理腔体，其能够将风分配到左、右热处理腔体内，并改变风向使其水平吹入。所述热风循环系统中，气体入腔整流装置为六棱管导风器，该装置由两部分组成，一部分是匀风板，开有均匀小孔，使从风路分配器过来的热风，在热处理腔体的断截面上是均匀分布的；另一部分是六棱导管，对从匀风板过来的均匀热风进行导向作用，使热风水平的吹入热处理腔；在六棱导管后端设计具有插槽，匀风板插在插槽中，成可拆卸式结构，便于日后的清洗、更换方便；气体入腔整流装置的主要作用是使吹入的风分层均匀水平的吹进左、右热处理腔，实现对热空气的分流和整流。所述热风循环系统中，气体出腔回流装置是ー组七个长方型一面敞ロ的金属盒组成，单个气体出腔回流装置由两部分组成，一部分是均风板，靠近热处理腔体ー侧，开有非均匀小孔，网孔纵向均匀分布，横向分布由疏到密，回风板孔疏一端的靠近回风通道，孔密的一端远离回风通道，另一部分是一面敞ロ金属盒，敞ロ面与回风通道连接，从热处理腔体过来的热风，按照一定的规则流入金属盒后汇入回风通道，此设计是为了保证热风能稳定顺畅的的进入回风通道，保障了腔体的风速稳定性和一致性，实现良好的温度均匀性。所述热风循环系统中，回流调节阀安装在侧面的回风通道内，两个回流调节阀分别控制上三层回风和中三层回风，最底层回风直接进入回风通道不安装调节阀；设计两个回流调节阀的目的在于控制热处理腔内上三层与中三层的回风量，回风量的不同必然导致上下温度的不同，由系统控制的回流调节阀是保证整个热处理腔内温度的均匀性的关键。 所述热风循环系统中，过滤器由两道防腐不锈钢丝网加工制作而成，前层孔疏，后层孔密；其主要功能是对循环风中的断丝进行过滤，可以定期在线更换。所述热风循环系统中，回风通道另设计有新风补充ロ，新风补充口上有手动调节阀门，可以进行新风补充量的调节，以补充炉内纤维丝预氧化时所消耗的氧。所述热风循环系统中，左、右热处理腔体外端设计有废气过渡室，左、右热处理腔体上均设有废气排放通道，通道上装有手动调节阀，预氧化过程中释放出的废气可以通过此通道排放到废气处理的管道中。所述温度控制系统中，控温仪表选用PLC控温模块，具有P、I、D參数自整定和人工修订功能，同时具有超温、欠温、断偶等断电报警保护功能，超温报警一旦产生，系统会立即切断动カ电源，以防止温控系统失效时产品过烧；执行元件用先进的SCR移相技术代替传统的交流接触器控制，实现软触点控制，精确、可靠、使用寿命长；由于电压连续线性输出，因而升温平滑稳定，改善了因P、I、D引起的超调现象，提高了温场温度的稳定性，克服过零方式造成的功率输出波动等问题，每组加热器设置3点表面负荷温度监测热偶、一旦加热器过烧立即切断加热电源；炉腔测温元件采用J分度测温热偶和控温热偶，加热器温度监测采用K分度热偶，整个系统构成ー闭环监控系统，从而实现温度适时闭环控制和监视；为了检测调整温度的均匀性，每个热处理腔控温点、测温点、监控点、报警点等设置数量如下温度控温点1个，温度均匀性测温点4个，温区监测点8个，排气ロ测温点2个，循环风机监控点1个，加热元件监控点6个；控温点作为闭环控制用，温度均匀性测温点作为调节热处理腔内温度均匀性调节用；其他监控点作为设备状况检测用。所述消防系统中温度异常检测元件采用8个J分度热电偶，温度异常分析仪表选用PLC温度检测模块，执行元件采用电动阀门，执行喷水的管道和喷头以及废水排放管道全部采用不锈钢管。与现有技术相比，本发明的有益效果在于本发明专门设计应用于高性能碳纤维材料在350°C以下进行热处理之用。炉体设计成积木式结构，便于拼装和拆卸。窑炉设计充分考虑和理解高性能碳纤维材料的制备エ艺要求，尽可能满足其重点特殊要求。根据材料的制备エ艺要求，预氧化炉采用循环热空气加热方式，循环风风行方式由炉体中间吹向两端，由几个热处理腔串并联形成一定温度梯度的系统。内炉膛全部采用防腐不锈钢结构；保温材料采用全纤维超轻质材料隔热保温；温度控制采用PLC控温模块，具有控温精度、温度稳定性高等特点；设备解决预氧化工艺过程中热处理效率低，温度控制的不精确，热处理腔内的温度均匀性不理想，预防原丝燃烧、炉膛氧含量的充分补充以及废气的合理排放的问题。整体能耗较低，整机经久耐用。
附图I为本发明结构示意图俯视图；附图2为本发明结构示意图剖视图；
附图3为本发明结构示意图侧视图；附图4为本发明腔体密封调节装置部分示意图；附图5为本发明检修门和检修ロ位置示意图；附图6为本发明热风循环系统工作原理示意图；附图7为本发明热风循环系统各部件安装位置示意图俯视图；附图8为本发明热风循环系统各部件安装位置示意图剖视图；附图9为本发明热风循环系统各部件安装位置示意图侧视图。
具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本发明作进ー步详细说明ー种高性能碳纤维预氧化炉具有若干热处理炉1，炉体由热处理炉并列叠加而成；每个热处理炉I均具有左热处理腔体2、右热处理腔体3和中间加热腔体4，其中左热处理腔体2与右热处理腔体3为对称结构，各腔体之间通过螺栓紧固连接，左热处理腔体2与右热处理腔体3外端设置有多层纤维丝束进出ロ，每层纤维丝束进出ロ部设置有废气过渡室11和腔体密封调节装置5 ;每个热处理炉内均设置有热风循环系统，所述热风循环系统包括安装在中间加热腔体内的风路分配器6，风路分配器6分别连接左热处理腔体与右热处理腔体内端的气体入腔整流装置7，左热处理腔体与右热处理腔体的外端ロ处分别连接有气体出腔回流装置8，每个气体出腔回流装置8出ロ均分为三路，第一路分为两路经回流调节阀9调节后连接到回风通道10，第二路直接连接到回风通道10，第三路连接到废气过渡室11，废气过渡室11通过引流风机连接到废气排放通道，回风通道10设置有新风补充ロ，左热处理腔体与右热处理腔体的回风通道10合并后通过过滤器12和加热器13后连接到循环风机14，循环风机14再连接到风路分配器6 ;每个热处理炉内都有独自的温度控制系统，温度控制系统包括温度调节仪表，电カ控制元件、温度測量元件和电路保护系统；每个热处理炉都有独自消防系统，所述消防系统包括温度异常检测元件，温度异常分析仪表并具有执行喷水的管道和喷头以及废水排放管道；每个热处理炉均具有五个检修门15和一个检修ロ 16。热处理炉内的所有热处理腔体内部均采用不锈钢或碳钢渗铝材料焊接而成，其中包含风道，风道调节装置等；各腔体的框架主要采用碳钢材料，方管和角钢焊接拼装而成，表面全部采取防锈处理。腔体密封调节装置为百叶窗，可以上下调节，穿丝时可张开，方便穿丝；并且腔体密封调节装置与丝束所有可能接触的面，均打磨至表面粗糙度为Ra=O. 8 μ m,保证丝束在热处理过程中不会产生挂丝现象；设备正常运行时腔体密封调节装置会闭合到一定间距，在不碰触到纤维丝束的情况下尽量减少热逃逸和外来空气进入，促进热处理腔在微正压状态下工作。每个热处理炉的热エ材料全部选用纤维材料，其极低的导热系数和容重，减小了设备的重量和能耗，降低设备表面温度，同时无任何有害气体挥发；内部每个处理腔底部与顶部逐层铺设纤维材料，每层缝隙错开，铺设到一定高度，再用内膛板压紧至所需高度，并且使耐材厚度的压缩至原来的80% ;每个处理腔侧面耐火材料则采用模块化拼装，错位铺设的方法，每个纤 维模块都进行了压缩处理，使其填充盈实，铺好后也用内膛板压紧；在左处理腔与加热腔的装配面，填充有ー层保温棉，使其紧挨内壁和外框的部分嵌入到断开面以内，中间稍微鼓出，然后两面合并在一起压紧，保证装配面的耐材填充盈实，避免热量的损失，也保证了炉体内加热腔的整体一致性。风路分配器是与加热腔中轴线成一定夹角的一对挡风板，使循环风机吹进来的风均匀的分成两部分，分别进入左、右热处理腔体，其能够将风分配到左、右热处理腔体内，并改变风向使其水平吹入。气体入腔整流装置为六棱管导风器，该装置由两部分組成，一部分是匀风板，开有均匀小孔，使从风路分配器过来的热风，在热处理腔体的断截面上是均匀分布的；另一部分是六棱导管，对从匀风板过来的均匀热风进行导向作用，使热风水平的吹入热处理腔；在六棱导管后端设计具有插槽，匀风板插在插槽中，成可拆卸式结构，便于日后的清洗、更换方便；气体入腔整流装置的主要作用是使吹入的风分层均匀水平的吹进左、右热处理腔，实现对热空气的分流和整流。气体出腔回流装置是ー组七个长方型一面敞ロ的金属盒组成，单个气体出腔回流装置由两部分组成，一部分是均风板，靠近热处理腔体ー侧，开有非均匀小孔，网孔纵向均匀分布，横向分布由疏到密，回风板孔疏一端的靠近回风通道，孔密的一端远离回风通道，另一部分是一面敞ロ金属盒，敞ロ面与回风通道连接，从热处理腔体过来的热风，按照一定的规则流入金属盒后汇入回风通道，此设计是为了保证热风能稳定顺畅的的进入回风通道，保障了腔体的风速稳定性和一致性，实现良好的温度均匀性。回流调节阀安装在侧面的回风通道内，两个回流调节阀分别控制上三层回风和中三层回风，最底层回风直接进入回风通道不安装调节阀；设计两个回流调节阀的目的在于控制热处理腔内上三层与中三层的回风量，回风量的不同必然导致上下温度的不同，由系统控制的回流调节阀是保证整个热处理腔内温度的均匀性的关键。过滤器由两道防腐不锈钢丝网加工制作而成，前层孔疏，后层孔密；其主要功能是对循环风中的断丝进行过滤，可以定期在线更换。回风通道另设计有新风补充ロ，新风补充口上有手动调节阀门，可以进行新风补充量的调节，以补充炉内纤维丝预氧化时所消耗的氧。左、右热处理腔体外端设计有废气过渡室，左、右热处理腔体上均设有废气排放通道，通道上装有手动调节阀，预氧化过程中释放出的废气可以通过此通道排放到废气处理的管道中。温度控制系统中，控温仪表选用PLC控温模块，具有P、I、D參数自整定和人工修订功能，同时具有超温、欠温、断偶等断电报警保护功能，超温报警一旦产生，系统会立即切断动カ电源，以防止温控系统失效时产品过烧；执行元件用先进的SCR移相技术代替传统的交流接触器控制，实现软触点控制，精确、可靠、使用寿命长；由于电压连续线性输出，因而升温平滑稳定，改善了因P、I、D引起的超调现象，提高了温场温度的均匀性，克服过零方式造成的功率输出波动等问题，每组加热器设置3点表面负荷温度监测热偶、一旦加热器过烧立即切断加热电源；炉腔测温元件采用J分度测温热偶和控温热偶，加热器温度监测采用K分度热偶，整个系统构成ー闭环监控系统，从而实现温度适时闭环控制和监视；为了检测调整温度的均匀性，每个热处理腔控温点、测温点、监控点、报警点等设置数量如下温度控温点1个，温度均匀性测温点4个，温区监测点8个，排气ロ测温点2个，循环风机监控点1个，加热元件监控点6个；控温点作为闭环控制用，温度均匀性测温点作为调节热处理腔内温度均匀性调节用；其他监控点作为设备状况检测用。消防系统中温度异常检测元件采用8个J分度热电偶，温度异常分析仪表选用PLC温度检测模块，执行元件采用电动阀门，执行喷水的管道和喷头以及废水排放管道全部采用不锈钢管。本发明设备组合布局是由两个热处理炉构成，每个热处理炉可以满足六层纤维丝来回运行，两个相叠，单组热处理腔总长约10米；高约2. 3米，宽约3. 2米。单个热处理炉技术指标I、设备名称预氧化炉；规格型号RTXW-400
2、温区的数量及安装方式2个温区，上、下堆叠式安装(整机)3、循环风风行方式由炉体中间吹向两端4、设计最高温度350°C5、典型使用温度22(T300°C6、加热方式电加热7、有效温区长度8000mm ;炉体整体长度10m8、有效温区内的温度均匀性± I. 5°C9、升温速率在空炉条件下2 3°C /min10、有效温区内循环风速3-4. 5m/s11、新鮮空气进口数量及位置>数量2个ン位置回风道内12、排气口数量及位置>数量2个>位置炉体两端丝束进出ロ双层门之间13、丝束通道有效宽度400mm14、丝束通道层间距200mm15、丝束通道数量每个温区6个16、炉体出丝ロ高度调整范围0-50mm17、过滤装置>安装位置循环风机入口处；>安装方式可拆卸式，具有安装、检修门；18、消防系统>消防介质自来水/氮气/ ニ氧化碳；>驱动方式电动；19、表面温升相对于室内温度，其表面温升小于25°C ;安装门、检修门、丝束进出ロ的密封面处表面温度应低于80°C，并设有高温警示标识。20、单个热处理腔装机功率220KW热风循环系统工作吋，循环风由循环风机送入风路分配器，分流后分别进入左、右热处理腔的气体入腔整流装置，各自完成循环过程；循环风经过整流后，分层进入半侧热处理腔；井向两边水平运行并加热纤维后，在热处理腔端ロ处进入气体出腔回流装置后，有ニ路气体经回流调节阀调节后进入回风通道，有一路气体直接进入回风通道。还有很少的气体进入废气过渡室，通过引流风机引流到废气排放通道中；标定新风通过新风补充ロ伴随循环风一道与另一半侧循环风混合通过过滤器过滤后，经加热器加热后再进入循环风机；由离心风机再送入风路分配器，完成一个循环工作。
上述实施例仅为本发明的较佳的实施方式，除此之外，本发明还可以有其他实现方式。需要说明的是，在没有脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的改进和修饰均应落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于具有若干热处理炉，炉体由热处理炉并列叠加而成；每个热处理炉均具有左热处理腔体、右热处理腔体和中间加热腔体，其中左热处理腔体与右热处理腔体为对称结构，各腔体之间通过螺栓紧固连接，左热处理腔体与右热处理腔体外端设置有多层纤维丝束进出口，每层纤维丝束进出口部设置有废气过渡室和腔体密封调节装置；每个热处理炉内均设置有热风循环系统，所述热风循环系统循环风风行方式由炉体中间吹向两端，包括安装在中间加热腔体内的风路分配器，风路分配器分别连接左热处理腔体与右热处理腔体内端的气体入腔整流装置，左热处理腔体与右热处理腔体的外端口处分别连接有气体出腔回流装置，每个气体出腔回流装置出口均分为三路，第一路分为两路经回流调节阀调节后连接到回风通道，第二路直接连接到回风通道，第三路连接到废气过渡室，废气过渡室通过引流风机连接到废气排放通道，回风通道设置有新风补充口，左热处理腔体与右热处理腔体的回风通道合并后通过过滤器和加热器后连接到循环风机，循环风机再连接到风路分配器；每个热处理炉都有独自的温度控制系统，所述温度控制系统包括温度调节仪表，电力控制元件、温度测量元件和电路保护系统；每个热处理炉都有独自消防系统，所述消防系统包括温度异常检测元件，温度异常分析仪表并具有执行喷水的管道和喷头以及废水排放管道；每个热处理炉均具有五个检修门和一个检修口。
2.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述热处理炉内的所有热处理腔体内部均采用不锈钢或碳钢渗铝材料焊接而成，其中包含风道，风道调节装置等；各腔体的框架主要采用碳钢材料，方管和角钢焊接拼装而成，表面全部采取防锈处理。
3.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述腔体密封调节装置为百叶窗，可以上下调节，穿丝时可张开，方便穿丝；并且腔体密封调节装置与丝束所有可能接触的面，均打磨至表面粗糙度为Ra=O. 8 μ m，保证丝束在热处理过程中不会产生挂丝现象；设备正常运行时腔体密封调节装置会闭合到一定间距，在不碰触到纤维丝束的情况下尽量减少热逃逸和外来空气进入，促进热处理腔在微正压状态下工作。
4.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于每个热处理炉的热工材料全部选用纤维材料，其极低的导热系数和容重，减小了设备的重量和能耗，降低设备表面温度，同时无任何有害气体挥发；内部每个处理腔底部与顶部逐层铺设纤维材料，每层缝隙错开，铺设到一定高度，再用内膛板压紧至所需高度，并且使耐材厚度的压缩至原来的80% ;每个处理腔侧面耐火材料则采用模块化拼装，错位铺设的方法，每个纤维模块都进行了压缩处理，使其填充盈实，铺好后也用内膛板压紧；在左处理腔与加热腔的装配面，填充有一层保温棉，使其紧挨内壁和外框的部分嵌入到断开面以内，中间稍微鼓出，然后两面合并在一起压紧，保证装配面的耐材填充盈实，避免热量的损失，也保证了炉体内加热腔的整体一致性。
5.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述热风循环系统中，循环风风行方式由炉体中间吹向两端，风路分配器是与加热腔中轴线成一定夹角的一对挡风板，使循环风机吹进来的风均匀的分成两部分，分别进入左、右热处理腔体，其能够将风分配到左、右热处理腔体内，并改变风向使其水平吹入。
6.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述热风循环系统中，气体入腔整流装置为六棱管导风器，该装置由两部分组成，一部分是匀风板，开有均匀小孔，使从风路分配器过来的热风，在热处理腔体的断截面上是均匀分布的；另一部分是六棱导管，对从匀风板过来的均匀热风进行导向作用，使热风水平的吹入热处理腔；在六棱导管后端设计具有插槽，匀风板插在插槽中，成可拆卸式结构，便于日后的清洗、更换方便；气体入腔整流装置的主要作用是使吹入的风分层均匀水平的吹进左、右热处理腔，实现对热空气的分流和整流。
7.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述热风循环系统中，气体出腔回流装置是一组七个长方型一面敞口的金属盒组成，单个气体出腔回流装置由两部分组成，一部分是均风板，靠近热处理腔体一侧，开有非均匀小孔，网孔纵向均匀分布，横向分布由疏到密，回风板孔疏一端的靠近回风通道，孔密的一端远离回风通道，另一部分是一面敞口金属盒，敞口面与回风通道连接，从热处理腔体过来的热风，按照一定的规则流入金属盒后汇入回风通道，此设计是为了保证热风能稳定顺畅的的进入回风通道，保障了腔体的风速稳定性和一致性，实现良好的温度均匀性。
8.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述热风循环系统中，回流调节阀安装在侧面的回风通道内，两个回流调节阀分别控制上三层回风和中三层回风，最底层回风直接进入回风通道不安装调节阀；设计两个回流调节阀的目的在于控制热处理腔内上三层与中三层的回风量，回风量的不同必然导致上下温度的不同，由系统控制的回流调节阀是保证整个热处理腔内温度的均匀性的关键。
9.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述热风循环系统中，过滤器由两道防腐不锈钢丝网加工制作而成，前层孔疏，后层孔密；其主要功能是对循环风中的断丝进行过滤，可以定期在线更换。
10.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述热风循环系统中，回风通道另设计有新风补充口，新风补充口上有手动调节阀门，可以进行新风补充量的调节，以补充炉内纤维丝预氧化时所消耗的氧。
11.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述热风循环系统中，左、右热处理腔体外端设计有废气过渡室，左、右热处理腔体上均设有废气排放通道，通道上装有调节阀，预氧化过程中释放出的废气可以通过此通道排放到废气处理的管道中。
12.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述温度控制系统中，控温仪表选用PLC控温模块，具有P、I、D参数自整定和人工修订功能，同时具有超温、欠温、断偶等断电报警保护功能，超温报警一旦产生，系统会立即切断动力电源，以防止温控系统失效时产品过烧；执行元件用先进的SCR移相技术代替传统的交流接触器控制，实现软触点控制，精确、可靠、使用寿命长；由于电压连续线性输出，因而升温平滑稳定，改善了因P、I、D引起的超调现象，提高了温度的控制稳定性，克服过零方式造成的功率输出波动等问题，每组加热器设置3点表面负荷温度监测热偶、一旦加热器过烧立即切断加热电源；炉腔测温元件采用J分度测温热偶和控温热偶，加热器温度监测采用K分度热偶，整个系统构成一闭环监控系统，从而实现温度适时闭环控制和监视；为了检测调整温度的均匀性，每个热处理腔控温点、测温点、监控点、报警点等设置数量如下温度控温点1个，温度均匀性测温点4个，温区监测点8个，排气口测温点2个，循环风机监控点1个，加热元件监控点6个；控温点作为闭环控制用，温度均匀性测温点作为调节热处理腔内温度均匀性调节用；其他监控点作为设备状况检测用。
13.根据权利要求I所述的高性能碳纤维预氧化炉，其特征在于所述消防系统中温度异常检测元 件采用8个J分度热电偶，温度异常分析仪表选用PLC温度检测模块，执行元件采用电动阀门，执行喷水的管道和喷头以及废水排放管道全部采用不锈钢管。
全文摘要
本发明公开了一种高性能碳纤维预氧化炉，专门设计应用于高性能碳纤维材料在350℃以下进行热处理之用。炉体设计成积木式结构，便于拼装和拆卸。窑炉设计充分考虑和理解高性能碳纤维材料的制备工艺要求，尽可能满足其重点特殊要求。根据材料的制备工艺要求，预氧化炉采用循环热空气加热方式，循环风风行方式由炉体中间吹向两端，由几个热处理腔串并联形成一定温度梯度的系统。内炉膛全部采用防腐不锈钢结构；保温材料采用全纤维超轻质材料隔热保温；温度控制采用PLC控温模块，具有控温精度、温度稳定性高等特点；设备解决预氧化工艺过程中热处理效率低，温度控制的不精确，热处理腔内的温度均匀性不理想，预防原丝燃烧、炉膛氧含量的充分补充以及废气的合理排放的问题。整体能耗较低，整机经久耐用。
文档编号D01F9/12GK102758270SQ20121020925
公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者姜和山, 张时利, 徐根应, 王建跃, 王皓静, 王磊, 范立东 申请人:合肥日新高温技术有限公司