一种大型预氧化炉门廊结构的制作方法

本发明涉及预氧化炉炉端设备技术领域，具体涉及一种大型预氧化炉门廊结构。

背景技术：

在碳纤维生产中，预氧化是至关重要的工序，其功能是将线性分子链结构的原丝转化成耐热的梯形分子结构，该工序不仅与碳纤维的性能密切相关，也与碳纤维的制造成本息息相关。尽管对原丝的预氧化有固体、液体及气流等方法，目前工业界主流的还是采用热风循环烘箱的方式，其中，水平吹风、垂直吹风、侧吹风、中央到两端吹风是目前工业流行的技术。对于任何吹风方式，都有一些共同的技术要求：如温度均匀、风速均匀、风场均匀、能耗低、排废量小、效率高、处理时间短、散热效率高等。

烟囱效应是任何热风烘箱必须面对的自然规律。由于预氧化炉是处理连续纤维丝束面的，所以，炉子只能保持开放状态，以便于丝束面在其中的反复穿行。同时，从工业角度，纤维的预氧化反应会产生大量的hcn、nh3、co、焦油等废气，这些废气必须要及时排出预氧化炉炉膛，否则，这些带着可燃成分的气体，一旦因为纤维起火被点燃，会加剧燃烧，甚至爆炸。开放的炉膛，需要及时排除废气，而这些又会导致严重的烟囱效应。由于烟囱效应，在预氧化炉端部的上方进行抽排，在炉端下部的两侧容易进入冷风(预氧化炉外的空气)，即在预氧化炉下部的两侧形成了冷区，这些冷风会通过丝束通道进入预氧化炉的内部，而烟囱效应会加长烘箱(预氧化炉)下半部分的冷区，降低烘箱真实的加热长度，使得纤维有效的热处理、化学反应的时间减少，降低纤维品质。

现有的预氧化炉通常是在门廊里设置一个排废口，通过风机将预氧化炉内产生的废气从排废口排出，这种排废方式的排废效果差，并且不能减弱烟囱效应，不能保证预氧化炉的加热长度，增加预氧化炉能耗，还会导致废气泄漏。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种大型预氧化炉门廊结构，能有效减弱烟囱效应对预氧化炉的影响，保证预氧化炉的有效加热长度，同时能极大地提高预氧化炉的排废效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大型预氧化炉门廊结构，包括两个门廊，两个门廊对称设置在预氧化炉的两个端部上，每个门廊内设有补充回收热风的回热利用系统、抽排废气的第一级排废系统、抽排废气的第二级排废系统，预氧化炉包括两个对称设置的回风系统，回风系统靠近预氧化炉端部，回热利用系统位于门廊底部靠近回风系统一侧，第二级排废系统位于门廊顶部靠近回风系统一侧，第一级排废系统位于门廊顶部中间。

进一步的，回风系统包括多个从下往上依次排列的回风腔体，上下相邻的两个回风腔体之间形成丝束通道，回风腔体内设有回风腔体过滤网和孔板，回风腔体过滤网位于孔板一侧，回风腔体过滤网在靠近预氧化炉中心这一侧。

进一步的，回风系统的一侧设有一个或多个可拆卸的门。

进一步的，回热利用系统包括两个对称设置的回热利用机构，每个回热利用机构包括分流管道，分流管道一端通过管道连接有回热利用风机，分流管道另一端连接有多根从下往上依次排列的供热管道，上下相邻的两根供热管道之间形成丝束通道，最上端的供热管道的底部设有通风孔，最下端的供热管道的顶部设有通风孔，其余的供热管道的顶部和底部均设有通风孔，供热管道上还设有出风口，出风口处设有可移动的封口板，分流管道与供热管道的连接处设有回热利用调节板，回热利用风机与分流管道之间的管道上设有回热利用调风阀；其中一个回热利用机构的供热管道与另一个回热利用机构的供热管道相连接。

进一步的，分流管道和供热管道位于门廊内部，回热利用风机和回热利用调风阀位于门廊外部，与回热利用风机连接的管道穿过门廊侧壁与分流管道连接。

进一步的，第一级排废系统包括两个对称设置的第一级排废机构，每个第一级排废机构包括方圆变径管道，方圆变径管道一端通过管道连接有第一级排废风机，方圆变径管道另一端连接有横向第一级排废管道，横向第一级排废管道的底部设有通风孔，横向第一级排废管道的底部还连接有纵向第一级排废管道，纵向第一级排废管道上设有多个从下往上依次排列的抽风口，抽风口处设有第一级排废调节板，第一级排废风机和方圆变径管道之间的管道上设有第一级排废调风阀，第一级排废调风阀与方圆变径管道之间的管道上设有第一级排废清洁仓，第一级排废清洁仓内设有第一级排废过滤网；其中一个第一级排废机构的横向第一级排废管道与另一个第一级排废机构的横向第一级排废管道连接。

进一步的，横向第一级排废管道和纵向第一级排废管道位于门廊内部，第一级排废风机、第一级排废调风阀、第一级排废清洁仓、方圆变径管道均位于门廊外部，横向第一级排废管道的端部穿过门廊侧壁与方圆变径管道连接。

进一步的，第二级排废系统包括两个对称设置的第二级排废机构，每个第二级排废机构包括汇集管道，汇集管道一端通过管道连接有第二级排废风机，汇集管道另一端连接有多根从下往上依次排列的第二级排废管道，上下相邻的两根第二级排废管道之间形成丝束通道，最上端的第二级排废管道的底部设有通风孔，最下端的第二级排废管道的顶部设有通风孔，其余的第二级排废管道的顶部和底部均设有通风孔，汇集管道与第二级排废管道的连接处设有第二级排废调节板，第二级排废风机和汇集管道之间的管道上设有第二级排废调风阀，第二级排废调风阀与汇集管道之间的管道上设有第二级排废清洁仓，第二级排废清洁仓内设有第二级排废过滤网；其中一个第二级排废机构的第二级排废管道与另一个第二级排废机构的第二级排废管道连接。

进一步的，汇集管道和第二级排废管道位于门廊内部，第二级排废风机、第二级排废调风阀和第二级排废清洁仓均位于门廊外部，与第二级排废风机连接的管道穿过门廊侧壁与汇集管道连接。

进一步的，第二级排废系统包括两个对称设置的第二级排废机构，第一级排废系统包括两个对称设置的第一级排废机构，其中一个第二级排废机构的汇集管道、其中一个第一级排废机构的方圆变径管道连接有第一总排废风机，另一个第二级排废机构的汇集管道、另一个第一级排废机构的方圆变径管道连接有第二总排废风机。

总的说来，本发明具有如下优点：

1、本发明预氧化炉两端的门廊中设置有第一级排废系统和第二级排废系统，能对门廊内的废气进行二级排废，能极大地提高预氧化炉的排废效率，排废效果好。

2、本发明预氧化炉两端的门廊中设置有回热利用系统，回热利用系统能对回收的余热进行利用，节能减排，同时回热利用系统补充的回收热风能减弱烟囱效应，保证预氧化炉的有效加热长度。

3、本发明预氧化炉的回风腔体内设有回风腔体过滤网和孔板，回风腔体过滤网能够过滤丝束上的毛丝纤维，保证纤维品质；本发明大型预氧化炉产量高、单次运行效率高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的右视图。

图3是本发明回热利用系统的结构示意图。

图4是本发明回热利用机构的结构示意图。

图5是本发明回热利用系统的主视图。

图6是本发明第一级排废系统的结构示意图。

图7是本发明第一级排废机构的结构示意图。

图8是本发明第一级排废系统的主视图。

图9是本发明第二级排废系统的结构示意图。

图10是本发明第二级排废机构的结构示意图。

图11是本发明第二级排废系统的主视图。

图12是本发明端部的细节图。

其中：1为预氧化炉，2为门廊，3为回风系统，3-1为回风腔体，3-2为回风腔体过滤网，3-3为孔板，3-4为回风系统门，4为回热利用系统，4-1为回热利用机构，4-1-1为分流管道，4-1-2为回热利用风机，4-1-3为供热管道，4-1-4为出风口，4-1-5为封口板，4-1-6为回热利用调节板，4-1-7为回热利用调风阀，5为第二级排废系统，5-1为第二级排废机构，5-1-1为汇集管道，5-1-2为第二级排废风机，5-1-3为第二级排废管道，5-1-4为第二级排废调节板，5-1-5为第二级排废调风阀，5-1-6为第二级排废清洁仓，6为第一级排废系统，6-1为第一级排废机构，6-1-1为方圆变径管道，6-1-2为第一级排废风机，6-1-3为横向第一级排废管道，6-1-4为纵向第一级排废管道，6-1-5为抽风口，6-1-6为第一级排废调节板，6-1-7为第一级排废调风阀，6-1-8为第一级排废清洁仓，7为丝束。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

在本实施例的附图中，箭头表示气体流动的方向。

如图1、图2和图12所示，一种大型预氧化炉门廊结构，包括两个门廊，两个门廊对称设置在预氧化炉的两个端部上，每个门廊内设有补充回收热风的回热利用系统、抽排废气的第一级排废系统、抽排废气的第二级排废系统，预氧化炉包括两个对称设置的回风系统，回风系统靠近预氧化炉端部，即两个回风系统分别靠近预氧化炉的两个端部，回热利用系统位于门廊底部靠近回风系统一侧，第二级排废系统位于门廊顶部靠近回风系统一侧，第一级排废系统位于门廊顶部中间。

如图1所示，预氧化炉包括两个对称设置的回风系统，回风系统包括多个从下往上依次排列的回风腔体，上下相邻的两个回风腔体之间形成丝束通道，即上下相邻的两个回风腔体之间存在间隙，该间隙就是供丝束穿过的丝束通道；预氧化炉的进风口设置在预氧化炉中央，热风从进风口进入并向预氧化炉两端水平吹风，部分热风进入回风腔体中，并在预氧化炉内循环，部分热风通过丝束通道进入了预氧化炉炉端的门廊中，在门廊外设置有辊架系统，丝束(碳纤维)通过辊架系统从一个门廊穿到另一个门廊，反复穿过预氧化炉，在预氧化炉中进行预氧化。预氧化炉属于现有技术，丝束在预氧化炉中进行预氧化的过程也属于现有技术。

如图1和图12所示，回风腔体内设有回风腔体过滤网和孔板，回风腔体过滤网位于孔板一侧，回风腔体过滤网在靠近预氧化炉中心这一侧，孔板在靠近门廊一侧，当热风从预氧化炉中央水平吹向两端对丝束进行预氧化时，丝束上会产生毛丝纤维，回风腔体过滤网能够过滤丝束上的毛丝纤维，保证纤维品质。

如图1所示，回风系统的一侧设有一个或多个可拆卸的门，即在回风系统的一侧设有一个可拆卸的门，该门是一个整体门，该门覆盖在回风系统的一侧，即该门覆盖在所有的回风腔体一侧，打开该门，可查看每一个回风腔体内的情况，也便于将每一个回风腔体内的回风腔体过滤网和孔板抽出进行更换，便于在线清理回风腔体过滤网上的毛丝纤维；或者是在回风系统的一侧设有多个可拆卸的门，这些门是多个独立门，这些门分别单独覆盖在每一个回风腔体一侧，可根据需要打开其中一个门并查看该回风腔体内的情况，也便于将该回风腔体内的回风腔体过滤网和孔板抽出进行更换，便于在线清理回风腔体过滤网上的毛丝纤维；在本实施方式中，回风系统的一侧设有一个可拆卸的门。

如图3、图4和图5所示，回热利用系统包括两个对称设置的回热利用机构，每个回热利用机构包括分流管道，分流管道一端通过管道连接有回热利用风机，分流管道另一端连接有多根从下往上依次排列的供热管道，上下相邻的两根供热管道之间形成丝束通道，即上下相邻的两根供热管道之间存在间隙，该间隙就是供丝束穿过的丝束通道，最上端的供热管道的底部设有通风孔，最下端的供热管道的顶部设有通风孔，其余的供热管道的顶部和底部均设有通风孔，通风孔为供热管道上开设的通孔或者是供热管道上设置的孔板上的孔，供热管道内的回收热风通过供热管道上的通风孔吹出，供热管道在靠近门廊外部一侧上设有出风口，出风口处设有可移动的封口板，供热管道内的部分回收热风通过出风口吹出，能够防止门廊外的冷风进入门廊，封口板能够调节吹到门廊里的回收热风量，分流管道与供热管道的连接处设有回热利用调节板，分流管道将回收热风分配到多根供热管道中，回热利用调节板能够调节分配到不同的供热管道中的回收热风量，回热利用调节板为便于插拔的插板，回热利用风机与分流管道之间的管道上设有回热利用调风阀，回热利用调风阀能够调节通往分流管道的回收热风量。

如图1、图2和图3所示，回热利用系统包括两个对称设置的回热利用机构，其中一个回热利用机构的供热管道与另一个回热利用机构的供热管道相连接。分流管道和供热管道位于门廊内部，回热利用风机和回热利用调风阀位于门廊外部，与回热利用风机连接的管道穿过门廊侧壁与分流管道连接。回热利用风机与分流管道之间的管道的公称直径为150～500，即dn150～dn500。

回热利用系统用于将焚烧炉产生的余热进行回收利用，即预氧化炉产生的废气会通入焚烧炉中进行焚烧，可将得到的热量进行回收利用，焚烧炉产生的余热通过回热利用系统补入到预氧化炉中，补入的回收热风会参与到预氧化炉的热风循环中，能够减弱烟囱效应的影响，即焚烧炉产生的余热通过回热利用风机进入分流管道中，分流管道将回收热风分配到多根供热管道中，丝束从上下相邻的两根供热管道之间的间隙里穿过，回收热风从供热管道上的通风孔吹出，对丝束进行吹风，由于补入了回收热风，进入门廊的冷风也减少，使得门廊底部与门廊顶部的温差减小，烟囱效应减弱。

如图6、图7和图8所示，第一级排废系统包括两个对称设置的第一级排废机构，每个第一级排废机构包括方圆变径管道，方圆变径管道一端通过管道连接有第一级排废风机，方圆变径管道另一端连接有横向第一级排废管道，横向第一级排废管道的底部设有通风孔，通风孔为横向第一级排废管道上开设的通孔或者是横向第一级排废管道上设置的孔板上的孔，门廊里的废气通过横向第一级排废管道上的通风孔进入到横向第一级排废管道中，横向第一级排废管道的底部还连接有纵向第一级排废管道，纵向第一级排废管道上设有多个从下往上依次排列的抽风口，抽风口处设有第一级排废调节板，门廊里的废气通过纵向第一级排废管道上的抽风口抽入到纵向第一级排废管道中，第一级排废调节板能够调节从不同的抽风口中抽入的废气量，第一级排废调节板为便于插拔的插板，第一级排废风机和方圆变径管道之间的管道上设有第一级排废调风阀，第一级排废调风阀能够调节第一级排废管道排出的废气量，第一级排废调风阀与方圆变径管道之间的管道上设有第一级排废清洁仓，第一级排废清洁仓内设有第一级排废过滤网，第一级排废过滤网能够过滤废气中的毛丝纤维以及其他杂物，打开第一级排废清洁仓，将第一级排废过滤网取出进行更换，便于在线清理第一级排废过滤网上的毛丝纤维。

如图1、图2和图6所示，第一级排废系统包括两个对称设置的第一级排废机构，其中一个第一级排废机构的横向第一级排废管道与另一个第一级排废机构的横向第一级排废管道连接；横向第一级排废管道和纵向第一级排废管道位于门廊内部，第一级排废风机、第一级排废调风阀、第一级排废清洁仓、方圆变径管道均位于门廊外部，横向第一级排废管道的端部穿过门廊侧壁与方圆变径管道连接。第一级排废风机与方圆变径管道之间的管道的公称直径为150～500，即dn150～dn500。

第一级排废系统用于将门廊内的大部分废气排出，丝束在预氧化过程中产生的废气进入门廊中，在第一级排废风机的作用下，门廊中的废气一部分通过横向第一级排废管道底部的通风孔进入横向第一级排废管道中，另一部分废气通过纵向第一级排废管道上的抽风口进入纵向第一级排废管道中，并通过管道通入焚烧炉中进行焚烧。

如图9、图10和图11所示，第二级排废系统包括两个对称设置的第二级排废机构，每个第二级排废机构包括汇集管道，汇集管道一端通过管道连接有第二级排废风机，汇集管道另一端连接有多根从下往上依次排列的第二级排废管道，上下相邻的两根第二级排废管道之间形成丝束通道，即上下相邻的两根第二级排废管道之间存在间隙，该间隙就是供丝束穿过的丝束通道，最上端的第二级排废管道的底部设有通风孔，最下端的第二级排废管道的顶部设有通风孔，其余的第二级排废管道的顶部和底部均设有通风孔，通风孔为第二级排废管道上开设的通孔或者是第二级排废管道上设置的孔板上的孔，两根第二级排废管道之间的间隙中的废气通过第二级排废管道上的通风孔进入到第二级排废管道中，汇集管道与第二级排废管道的连接处设有第二级排废调节板，汇集管道将多根第二级排废管道中的废气汇集起来统一排放，第二级排废调节板能够调节不同的第二级排废管道汇集到汇集管道中的废气量，第二级排废风机和汇集管道之间的管道上设有第二级排废调风阀，第二级排废调风阀能够调节汇集管道排出的废气量，第二级排废调风阀与汇集管道之间的管道上设有第二级排废清洁仓，第二级排废清洁仓内设有第二级排废过滤网，第二级排废过滤网能够过滤废气中的毛丝纤维以及其他杂物，打开第二级排废清洁仓，将第二级排废过滤网取出进行更换，便于在线清理第二级排废过滤网上的毛丝纤维。

如图1、图2和图9所示，第二级排废系统包括两个对称设置的第二级排废机构，其中一个第二级排废机构的第二级排废管道与另一个第二级排废机构的第二级排废管道连接；汇集管道和第二级排废管道位于门廊内部，第二级排废风机、第二级排废调风阀和第二级排废清洁仓均位于门廊外部，与第二级排废风机连接的管道穿过门廊侧壁与汇集管道连接。第二级排废风机与汇集管道之间的管道的公称直径为150～500，即dn150～dn500。

第二级排废系统用于将门廊内的少部分废气排出，丝束在预氧化过程中产生的废气进入门廊中，在第二级排废风机的作用下，两根第二级排废管道之间的间隙中的废气通过第二级排废管道上的通风孔进入到第二级排废管道中，并汇集到汇集管道中，然后通过管道通入焚烧炉中进行焚烧。

在使用本发明时，预氧化炉的门廊外设置有辊架系统，丝束通过辊架系统从一个门廊穿到另一个门廊，反复穿过预氧化炉，预氧化炉的进风口设置在预氧化炉中央，热风从进风口进入并向预氧化炉两端水平吹风，部分热风进入回风腔体中，并在预氧化炉内循环，部分热风通过相邻的两个回风腔体之间的丝束通道进入了预氧化炉两端的门廊中，丝束在预氧化过程中产生的废气也进入门廊中，第一级排废系统位于门廊顶部中间，第一级排废系统对门廊内的大部分废气进行抽排，门廊中的废气通过横向第一级排废管道底部的通风孔和纵向第一级排废管道上的抽风口进入第一级排废系统中，并通过管道通入焚烧炉中进行焚烧，第二级排废系统位于门廊顶部靠近回风系统一侧，第二级排废系统对门廊内的少部分废气进行抽排，相邻两根第二级排废管道之间的间隙中的废气通过第二级排废管道上的通风孔进入到第二级排废系统中，并通过管道通入焚烧炉中进行焚烧，门廊内设置有第一级排废系统和第二级排废系统，能极大地提高排废效率。回热利用系统位于门廊底部靠近回风系统一侧，回热利用系统将焚烧炉产生的余热补入到预氧化炉中，回收热风从供热管道的通风孔中吹出，对丝束进行吹风，回收热风会参与到预氧化炉的热风循环中，在门廊顶部进行抽风，在门廊底部补入回收热风，使得门廊底部与门廊顶部的温差减小，烟囱效应减弱。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，第二级排废系统包括两个对称设置的第二级排废机构，第一级排废系统包括两个对称设置的第一级排废机构，其中一个第二级排废机构的汇集管道、其中一个第一级排废机构的方圆变径管道连接有第一总排废风机，另一个第二级排废机构的汇集管道、另一个第一级排废机构的方圆变径管道连接有第二总排废风机。即其中一个第二级排废机构与其中一个第一级排废机构共用第一总排废风机，即位于门廊一侧的第二级排废机构与第一级排废机构共用第一总排废风机，位于门廊一侧的第一级排废机构的方圆变径管道一端通过管道连接在第一总排废风机上，位于门廊一侧的第二级排废机构的汇集管道一端通过管道连接在第一总排废风机上；另一个第二级排废机构与另一个第一级排废机构共用第二总排废风机，即位于门廊另一侧的第二级排废机构与第一级排废机构共用第二总排废风机，位于门廊另一侧的第一级排废机构的方圆变径管道一端通过管道连接在第二总排废风机上，位于门廊另一侧的第二级排废机构的汇集管道一端通过管道连接在第二总排废风机上。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。