一种碳纤维生产用废气处理管道系统的制作方法

本发明属碳纤维制备技术领域，适用于碳纤维生产碳化过程中废气处理。

背景技术：

聚丙烯腈基碳纤维是一种人造合成纤维，是由丙烯腈和衣康酸或其他共聚单体经聚合、纺丝、预氧化以及碳化等一系列工艺处理后得到的纤维状聚合物。聚丙烯腈基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐化学腐蚀、耐疲劳、耐热、抗冲击、抗辐射、易导电、传热和比重小等一系列优异性能，属于典型的高性能纤维。在碳纤维生产过程中，聚丙烯腈原丝通过氧化炉和碳化炉进行高温热处理，热处理过程中发生大量的化学反应并生产副产物，特别是低温碳化阶段，纤维在400-800℃的处理下失重达到40％左右，产生大量的废气和焦油，及时有效地排出低温碳化的废气是低温碳化炉设计及保证产品质量稳定和运行稳定的关键所在。

低温碳化炉的设计一般在反应较为剧烈的温度段设有多组废气排放口，低温碳化产生的废气通过废气管道连通至废气焚烧炉进行焚烧达到排放标准后通过烟囱高空排入大气。低温碳化废气排放的主要动力来源于焚烧炉的负压抽力，废气中因为存在相当大量的高分子量副产物，温度稍低就会凝聚成焦油粘附在废气管道上，虽然在废气管道设计上都会采取电伴热的方式为管道保温以防止焦油凝结，但在实际生产过程中，随着运行时间的延长，废气管道的排废效果会越来越差，最后导致低温碳化炉烟气无法排出，只能停机进行管道清理，往往一次清理需要12-18小时，而正常负荷下，一般运行7-15天就需要对管道进行一次清理，每次停机清理都会给企业造成较大的经济损失。同时，在碳纤维碳化装置成套设计中，废气焚烧系统的处理能力与设计运行负荷有一个匹配，一旦为了提高设备运行效率，稍稍提高负荷，就会造成焚烧系统超温，形成增产瓶颈。

碳纤维制备过程中的废气处理作为领域内的一个热点课题，关于废气焚烧系统的相关研究较多，但对于废气管道系统的改造却鲜有报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决碳纤维生产过程中废气管道的焦油凝结问题以及解决生产线提高运行负荷后焚烧系统的匹配问题，提供一种新型的废气处理管道系统；本申请可以有效提高碳纤维生产线的运行周期，可实现在线清理，提高装置的运行效率，解决现有设备运行负荷与焚烧系统的匹配问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种碳纤维生产用废气处理管道系统，为了解决碳纤维生产过程中废气管道的焦油凝结问题以及解决生产线提高运行负荷后焚烧系统的匹配问题，需要废气在送入焚烧炉前，在废气管道中直接进行一定程度的燃烧处理。

一种碳纤维生产用废气处理管道系统，其包含废气排放口，四通阀，废气排放管ⅰ，三通阀，废气排放管ⅱ，废气主管道，废气排放管ⅲ，四通管，焚烧炉连接管，废气主管道保温内衬和燃烧器；

一种碳纤维生产用废气处理管道系统通过四通阀连接在低温碳化炉的废气排放口，一端留有法兰盲板，用于在线清理废气排放口，废气排放口在低温碳化炉体对称设置，一般2-4组。

废气排放管ⅰ为竖管，下端与废气排放口四通阀相连，上端与三通阀相连，材质为310s，在低温碳化炉体对称设置，一般2-4组。

三通阀连接废气排放管ⅰ的上端和废气排放管ⅱ(横管)的一端。

废气排放管ⅱ为横管，一端连接三通阀，一端连接废气主管道，材质为310s，在低温碳化炉体对称设置，一般2-4组。

低温碳化炉废气由废气排放管ⅱ送入废气主管道，材质为310s，废气主管道的一端装有柴油燃烧器，废气主管道内部装有保温内衬，内衬材质为莫来石，废气主管道的另一端设有盲板，在碳纤维生产过程中，废气主管道两端的燃烧器和盲板可随时拆卸进行清渣操作。

在废气主管道部分燃烧后的废气进入废气排放管ⅲ，废气排放管ⅲ一端连接废气主管道，一端与四通管相连，材质为310s。

焚烧炉连接管一端与焚烧系统相连，一端通过四通管与废气排放管ⅲ相连，材质为310s。四通管的另外两端留有盲板，便于清理操作。

在使用本发明提供的新型废气处理管道系统进行生产时，低温碳化炉产生的废气在整个焚烧系统产生的负压驱动下，经过废气排放口依次进入废气排放管ⅰ、废气排放管ⅱ、废气主管道，在废气主管道中，燃烧器将废气引燃，废气中一部分物质进行燃烧，燃烧后的废气连同未燃烧的废气经过废气排放管ⅲ和焚烧系统连接管进入废气焚烧系统进行进一步的焚烧处理，最终通过烟囱高空排入大气。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明的主要特点是在废气主管道中让一部分废气先进行燃烧，一方面避免了在废气输送过程中因为温降造成的焦油凝结，并可实现在线清理，减少因停机清理带来的经济损失；另一方面在进入焚烧系统前完成对一部分废气的焚烧处理，降低了焚烧系统的处理压力，在提高运行负荷和环保达标方面均起到一定的积极作用。

附图说明

图1a本申请的结构示意图一

图1b本申请的结构示意图二

图1c本申请的结构示意图三；

附图中的标记为：

1、低温碳化炉；2、废气排放口四通阀；3、废气排放管ⅰ；4、三通阀；5、废气排放管ⅱ；6、废气主管道；7、废气排放管ⅲ；8、四通管；9、焚烧炉连接管；10、废气主管道保温内衬；11、燃烧器。

具体实施方式

以下提供本发明一种碳纤维生产用新型废气处理管道系统的具体实施方式。

实施例1

请参见附图1a，1b，1c，一种碳纤维生产用新型废气处理管道系统，通过在废气主管道中加装燃烧器和保温内衬，对一部分废气进行焚烧处理，系统包括：低温碳化炉1；废气排放口四通阀2，废气排放管ⅰ3；三通阀4；废气排放管ⅱ5；废气主管道6；废气排放管ⅲ7；四通管8；焚烧炉连接管9；废气主管道保温内衬10；燃烧器11。

一种碳纤维生产用废气处理管道系统通过四通阀连接在低温碳化炉的废气排放口，一端留有法兰盲板，用于在线清理废气排放口，废气排放口在低温碳化炉体对称设置，一般2-4组。

废气排放管ⅰ为竖管，下端与废气排放口四通阀相连，上端与三通阀相连，材质为310s，在低温碳化炉体对称设置，一般2-4组。

三通阀连接废气排放管ⅰ的上端和废气排放管ⅱ(横管)的一端。

废气排放管ⅱ为横管，一端连接三通阀，一端连接废气主管道，材质为310s，在低温碳化炉体对称设置，一般2-4组。

低温碳化炉废气由废气排放管ⅱ送入废气主管道，材质为310s，废气主管道的一端装有柴油燃烧器，废气主管道内部装有保温内衬，内衬材质为莫来石，废气主管道的另一端设有盲板，在碳纤维生产过程中，废气主管道两端的燃烧器和盲板可随时拆卸进行清渣操作。

在废气主管道部分燃烧后的废气进入废气排放管ⅲ，废气排放管ⅲ一端连接废气主管道，一端与四通管相连，材质为310s。

焚烧炉连接管一端与焚烧系统相连，一端通过四通管与废气排放管ⅲ相连，材质为310s。四通管的另外两端留有盲板，便于清理操作。

生产过程中，低温碳化炉产生的废气在整个焚烧系统产生的负压驱动下，经过废气排放口依次进入废气排放管ⅰ3、废气排放管ⅱ5、废气主管道，在废气主管道中，燃烧器将废气引燃，废气中一部分物质进行燃烧，废气中hcn浓度降低了30-50％，燃烧后的废气连同未燃烧的废气经过废气排放管ⅲ7和焚烧系统连接管进入废气焚烧系统进行进一步的焚烧处理，最终通过烟囱高空排入大气。

使用本发明提供的新型废气处理管道系统之前，生产线运行到达一定负荷时，焚烧系统经常由于超温报警导致联锁停机，新型废气处理管道系统使用后，生产负荷提高30％，焚烧系统运转正常，废气排放达标。