CN104611785A - 低温炭化炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低温炭化炉，包括密封装置、马弗、加热元件和保温装置，所述密封装置设置在所述马弗的两端，还包括排气装置；所述排气装置包括多个与所述马弗相通的内部排气口、排气通道和外部排气口；所述内部排气口与所述排气通道相通，所述外部排气口设置在排气通道的末端，在所述外部排气口还设置有排烟风机。本发明的低温炭化炉占地面积小，焦油清理周期长，能够提高碳纤维生产的生产效率，降低碳纤维的加工成本。

Description

低温炭化炉

技术领域

本发明涉及碳纤维生产领域，尤其涉及一种碳纤维制造中使用的低温炭化炉。

背景技术

在碳纤维生产过程中，碳化工序是将高分子纤维，经过特定的设备及工艺条件，加工成碳纤维。这些工序由放丝，加湿，牵伸，氧化，导丝，低温碳化，牵伸，高温碳化，牵伸，电解，水洗，烘干，上浆，干燥，牵伸，收丝等设备组成（整个工序以下简称氧碳化工序）。

目前纤维经过预氧化后下一工序为低温炭化。低温炭化的停留时间一般为2分钟左右，工业化生产中纤维运行速度基本为5-8米/分钟。因此，常规低温炭化炉最短长度也要达到10米。后续的高温炭化炉的长度通常也超过10米，这大大增加例如设备的占地面积。

常规低温炭化炉的缺点是：（1）占地面积大；常规低温炭化炉为卧式，一般工业化的低温炭化炉长度都将达到10米及以上。新型低温炭化炉为立式结构，占地面积明显比卧式的常规设备小；（2）排焦困难；常规低温炭化炉排焦口一般最多只有四个，排焦口的位置位于马弗高度方向上的底端。但由于焦油气在马弗内容易积存在马弗顶部，从节约及节能角度来说，排焦风量又不能太大时，就会有少量焦油气沉积下来并逐渐转变为焦块。严重时，焦油会在纤维表面附着，对纤维性能造成极大的影响。

因此提供一种占地面积小、焦油清理周期长的低温炭化炉是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

为了克服上述的不足，本发明的目的是提供一种新的占地面积小、焦油清理周期长的低温炭化炉。

本发明的技术方案如下：

一种低温炭化炉，包括密封装置、马弗、加热元件和保温装置，所述密封装置设置在所述马弗的两端，还包括排气装置；所述排气装置包括多个与所述马弗相通的内部排气口、排气通道和外部排气口；

所述内部排气口与所述排气通道相通，所述外部排气口设置在排气通道的末端，在所述外部排气口还设置有排烟风机。

在其中一个实施例中，所述低温炭化炉为立式低温炭化炉，所述外部排气口设置在所述低温炭化炉的上端，所述排气通道设置在所述马弗的外侧。

在其中一个实施例中，多个所述内部排气口设置在所述马弗的侧壁上。

在其中一个实施例中，所述内部排气口的面积随着所述马弗的侧壁的温度的增加而增加。

在其中一个实施例中，所述马弗为一密封腔，多个所述内部排气口分为若干列且对称设置在马弗的侧壁上。

在其中一个实施例中，所述马弗为一密封腔，多个所述内部排气口交替设置在马弗的侧壁上。

在其中一个实施例中，在每个所述马弗的加热区上至少设置一个内部排气口。

在其中一个实施例中，每列所述内部排气口沿所述马弗的高度方向均匀分布。

在其中一个实施例中，每列所述内部排气口沿所述马弗的高度方向非均匀分布，从所述马弗的底部至所述马弗的顶部的高度方向上，相邻所述两个内部排气口的间距逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述保温装置包括第一保温层和第二保温层，所述加热元件环绕所述马弗和/或排气通道设置，所述第一保温层设置在所述加热元件的外侧，所述第二保温层设置在所述第一保温层的外侧。

本发明的有益效果是：本发明的低温炭化炉占地面积小，焦油清理周期长，能够提高碳纤维生产的生产效率，降低碳纤维的加工成本。

附图说明

为了使本发明的低温炭化炉的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

图1为本发明的低温炭化炉的主视剖面示意图；

图2为图1所示的低温炭化炉的俯视剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1和图2，本发明提供一种低温炭化炉，包括密封装置1、马弗2、加热元件3、保温装置和排气装置；所述密封装置1设置在所述马弗2的两端，所述排气装置包括多个与马弗相通的内部排气口41、排气通道42和外部排气口43；所述内部排气口41与所述排气通道42相通，所述外部排气口43设置在排气通道的末端。

低温炭化过程中，纤维从马弗的进丝口21进入，以一定的速度在马弗中运行，然后从马弗的出丝口22出去。马弗一般是一采用耐热钢板制成的矩形密封腔，在工作状态下，马弗被分成若干个加热区，每个加热区的马弗温度不同。与常规低温炭化炉相比，本实施例中的低温炭化炉的排气装置并不仅仅是若干个排气口，本实施例中的排气装置包括与马弗相通的内部排气口，碳纤维生产产生的废气通过内部排气口进入排气通道，最后从外部排气口排出。设置这样的排气装置能够避免焦油沉积在排气口或附着在碳纤维表面。较优的，本实施例中的外部排气口处还设置有排烟风机7。所述的排烟风机采用直流变频方式控制，可以根据不同纤维的种类及数量，按照焦油气产生的情况调整排风量，使得排风量与惰性气体进入的量保持动态平衡。

较佳的，作为一种可实施方式，本实施例中低温炭化炉为立式低温炭化炉，所述外部排气口43设置在所述低温炭化炉的上端。目前常规低温炭化炉一般为卧式，卧式占地面积大，同样尺寸的低温炭化炉，本实施例中的低温炭化炉的占地面积是常规卧式低温炭化炉的占地面积的40%。同时与常规低温炭化炉的排焦口设置在马弗底部不同，本实施例的外部排气口设置在马弗的上端，而焦油气一般容易积存在马弗的顶部，这样能够避免焦油废气在马弗顶部沉积。碳纤维生产产生的废气在排气通道中向上流动，且排气通道设置在马弗的外部，这样即使焦油沉积，也不会附着在碳纤维上。本实施例中马弗的运行方向是竖直方向。

较佳的，作为一种可实施方式，本实施例中的所述排气通道42设置在所述马弗2的外侧。本实施例中的排气通道42可以围绕马弗的侧壁整体设置一圈，或者可以根据内部排气口的数量和位置设置，优选排气通道的中心轴线与马弗的中心轴线平行。并且排气通道的尺寸可以随着马弗的尺寸而变化，一般为10毫米至400毫米。本实施例中的排气通道为圆柱形。

较佳的，作为一种可实施方式，多个所述内部排气口41设置在所述马弗2的侧壁上。本实施例中的多个内部排气口可以呈一条直线设置，也可以交替设置在马弗的侧壁上，当内部排气口呈一条直线设置时，排气通道的中心轴线也呈一条直线；当内部排气口交替设置时，排气通道最好环绕马弗侧壁设置。

较优的，所述内部排气口41的面积随着所述马弗2的侧壁的温度的增加而增加。由于马弗的加热区的温度逐渐增加，生产中产生的焦油气液随着温度的增加而增多，因此设置在较高温度区域的内部排气口的面积应当随着温度的增加而增加，这样能够避免焦油沉积，使焦油废气及时排出。

较优的，所述马弗2为一密封腔，多个所述内部排气口41分为若干列且对称设置在马弗2的侧壁上。本实施例中部排气口的位置为纤维生产中产生焦油气最多的地方，较优的，内部排气口在马弗的侧壁上呈一条直线设置。内部排气口可以分为两列对称设置，也可以分为四列对称设置，这样排气通道整体也呈一条直线，且与马弗侧壁平行，此时排气通道为两个或四个，外部排气口为两个。

较优的，所述马弗2为一密封腔，多个所述内部排气口41交替设置在马弗2的侧壁上。本实施例中的内部排气口并不都是在一条直线上，而是交替设置在马弗的侧壁上。这样设置可以使废气迅速的通过内部排气口排出，不会发生沉积。此时的排气通道最好环绕马弗设置，外部排气口最好为2个。

较佳的，作为一种可实施方式，在每个所述马弗2的加热区上至少设置一个内部排气口41。在工作状态下，马弗被分成若干个加热区，每个加热区的马弗侧壁的温度不同，为了方便焦油气排出，应当在每个加热区内至少设置一个内部排气口。在温度较高的加热区内还可以设置两个以上的内部排气口，这样便于及时排走大量产生的焦油气而不产生滞留现象。

较佳的，作为一种可实施方式，每列所述内部排气口41沿所述马弗2的高度方向均匀分布。本实施中的相邻两个内部排气口之间的距离相等。这样设置方便制造和清理。

较佳的，作为一种可实施方式，每列所述内部排气口41沿所述马弗2的高度方向非均匀分布，从所述马弗2的底部至所述马弗2的顶部的高度方向上，相邻所述两个内部排气口41的间距逐渐减小。本实施例中在马弗的温度较高的加热区的设置分布较密的内部排气口，加热区温度越高，该加热区内的相邻连个内部排气口之间的距离越小，这样设置是因为焦油气的产生随着温度的增加而增多。

较佳的，作为一种可实施方式，所述保温装置包括第一保温层5和第二保温层6，所述加热元件3环绕所述马弗2和/或排气通道设置，所述第一保温层5设置在所述加热元件3的外侧，所述第二保温层6设置在所述第一保温层5的外侧。本实施中的排气通道外面包覆有第一保温层和第二保温层，能够起到很好的保温作用，减少或杜绝热量损失，并且排气通道和马弗一起被加热元件加热，这样产生的焦油气不会因为温度降低而发生凝结进而产生焦油液体，避免焦油沉积。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种低温炭化炉，包括密封装置、马弗、加热元件和保温装置，所述密封装置设置在所述马弗的两端，其特征在于，还包括排气装置；所述排气装置包括多个与所述马弗相通的内部排气口、排气通道和外部排气口；

所述内部排气口与所述排气通道相通，所述外部排气口设置在排气通道的末端，在所述外部排气口还设置有排烟风机。

2.根据权利要求1所述的低温炭化炉，其特征在于，所述低温炭化炉为立式低温炭化炉，所述外部排气口设置在所述低温炭化炉的上端，所述排气通道设置在所述马弗的外侧。

3.根据权利要求1或2所述的低温炭化炉，其特征在于，多个所述内部排气口设置在所述马弗的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的低温炭化炉，其特征在于，所述内部排气口的面积随着所述马弗的侧壁的温度的增加而增加。

5.根据权利要求3所述的低温炭化炉，其特征在于，所述马弗为一密封腔，多个所述内部排气口分为若干列且对称设置在马弗的侧壁上。

6.根据权利要求3所述的低温炭化炉，其特征在于，所述马弗为一密封腔，多个所述内部排气口交替设置在马弗的侧壁上。

7.根据权利要求5或6所述的低温炭化炉，其特征在于，在每个所述马弗的加热区上至少设置一个内部排气口。

8.根据权利要求7所述的低温炭化炉，其特征在于，每列所述内部排气口沿所述马弗的高度方向均匀分布。

9.根据权利要求7所述的低温炭化炉，其特征在于，每列所述内部排气口沿所述马弗的高度方向非均匀分布，从所述马弗的底部至所述马弗的顶部的高度方向上，相邻所述两个内部排气口的间距逐渐减小。

10.根据权利要求1所述的低温炭化炉，其特征在于，所述保温装置包括第一保温层和第二保温层，所述加热元件环绕所述马弗和/或排气通道设置，所述第一保温层设置在所述加热元件的外侧，所述第二保温层设置在所述第一保温层的外侧。