CN107557909B - 一种空气氧化炉及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气氧化炉，包括炉体、炉膛、导辊、原料入口、原料出口以及热风循环装置。导辊轴向平行地设置在炉膛内的左右两侧，原料自原料入口进入，经导辊引导在炉膛内往复行走，自原料出口引出；炉体还设置炉门，打开炉门可进行原料处理和清理炉膛等操作；热风循环装置包括加热器与循环风机，加热器设置在炉膛外，空气经加热器加热后在循环风机作用下进行循环，大大提高了炉膛内温度的均匀性；并且，炉膛内热风的流动方向平行于导辊轴方向，因此不会受到原料的阻碍，进一步保证了炉膛内温度均匀稳定。该空气氧化炉可用于聚丙烯腈纤维毡的氧化处理，具有操作方便，生产效率高，氧化均匀等优点。

Description

一种空气氧化炉及其应用

技术领域

本发明涉及热处理设备领域，具体涉及到一种空气氧化炉，可用于聚丙烯腈纤维毡的氧化处理。

背景技术

聚丙烯腈氧化纤维既是生产碳纤维的中间原料，也是一种高级阻燃材料，其具有优异的防火阻燃、隔热保温、耐高温、耐化学腐蚀、耐摩擦、电绝缘、纺织加工和服用性能。聚丙烯腈氧化纤维具有很高的极限氧指数，在空气中不燃烧、不熔融、在高温下不收缩、能保持纤维形态。其导热性很低，能减少织因物温度升高造成的烫伤。在火焰中或强辐射热下释放的有毒气体很少。聚丙烯腈氧化纤维耐酸碱腐蚀、几乎耐全部溶剂。因此，其在高温防护用品、消防设施、建筑墙体、交通运输工具等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。

空气氧化法是目前生产聚丙烯腈氧化纤维的主流方法。其具有效率高、成本低、操作简单、氧化充分、产品阻燃性能优异等特点。氧化炉是生产聚丙烯腈氧化纤维不可或缺的关键设备。氧化炉的运行温度一般为200℃～300℃，通过热风循环的方式来保证炉内温度均匀稳定。按照吹风形式，氧化炉分为侧向吹风、垂直吹风和中间到两端吹风等不同类型，如中国专利CN200720156914.2和CN201120273295.1分别公开了一种垂直吹风式氧化炉，中国专利CN201210209257.9公开了一种中间到两端吹风式氧化炉。这些氧化炉主要用于处理小丝束聚丙烯腈原丝。为了便于操作，这些氧化炉都将导辊设置在炉体外面。如在发生断丝时，能够方便将丝重新引入炉内。

但是，这种导辊外置的氧化炉存在许多严重的问题：一是生产效率比较低，由于纤维不断在炉内外穿梭，忽冷忽热，严重影响了纤维的实际处理效果，降低了生产效率；二是能耗比较高，每个导辊都有对应的出口或者入口，炉内热风从中吹出，额外消耗了大量能源。三是安全环保问题突出，由于出口和入口较多，废气泄露量相应增加。废气中含有剧毒的氰化氢气体，会对环境和人员健康造成损害。为了降低能耗，中国专利CN201520896985.0公开了一种在炉体左右两侧的内壁上平行交错设有若干导向辊的氧化炉。但是，这种氧化炉给操作带来了不便，一旦出现断丝缠辊，很难处理。而且，该氧化炉将加热器设置在炉膛内，离加热器越近的地方温度越高，会导致炉膛内部温度不均匀。另外，该氧化炉采用自下而上的吹风形式，若用于处理聚丙烯腈纤维毡，则热风的流动会受到原料的阻碍而无法保持炉内温度均匀稳定，因此无法用于聚丙烯腈纤维毡的连续氧化处理。

发明内容

针对上述技术现状，本发明提供一种空气氧化炉，包括炉体、若干导辊、原料入口、原料出口以及热风循环装置；

炉体内部为炉膛；导辊轴向平行地设置在炉膛内的左右两侧；

炉体设置炉门，打开炉门可进行原料处理和清理炉膛等操作；

热风循环装置包括加热器与循环风机，加热器设置在炉膛外；

工作状态时，导辊绕轴向转动，原料自原料入口进入，经导辊引导在炉膛内往复行走，自原料出口引出；空气经加热器加热后输送至炉膛，沿水平方向在炉膛内流动(即，沿着平行于导辊轴向的方向流动)，然后在循环风机作用下进入加热器进行循环。

考虑到炉膛内循环的空气的新鲜度，作为优选，热风循环装置还包括排气风机，炉体还设置废气排放口，在排气风机作用下炉膛内的废气经废气排放口排出。作为进一步优选，循环风机经由过滤器连通空气入口，新鲜空气经空气入口后通过过滤器，然后在循环风机作用下经加热器补充到炉膛。考虑到环境保护，该空气氧化炉还包括喷淋吸收装置，废气排出后送入喷淋吸收装置进行处理。

作为优选，所述导辊采用支撑架支撑悬挂在炉膛内。

作为优选，所述的原料入口以及原料出口设置密封装置用于密封炉膛内气体。

为了防止炉膛内的废气泄露以影响环境，作为优选，原料入口处也设置排气风机，该排气风机优选连通喷淋吸收装置，以便废气排出后送入喷淋吸收装置进行处理。

为了对炉膛内温度进行保温，炉体内壁与炉膛之间优选设置保温层。

作为优选，所述的炉膛工作温度为150℃～300℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)将导辊设置在炉膛内，减少了原料入口和出口数量，避免炉膛内废气泄露和热量损失，具有显著的节能环保优势。

(2)炉体设置炉门，方便对原料进行处理和清理炉膛等操作；

(3)将加热器设置在炉膛外，空气经加热器加热后在循环风机作用下进行循环，大大提高了炉膛内温度的均匀性；

(4)炉膛内热风采用水平侧向流动，因此热风的流动不会受到原料的阻碍，进一步保证了炉膛内温度均匀稳定，因此可用于聚丙烯腈纤维毡的氧化处理，聚丙烯腈纤维毡经该氧化炉处理后极限氧指数为40％～60％；

(5)通过优选设置排气风机以及新鲜空气连通循环风机，保证了炉膛内循环的空气的新鲜度；通过设置喷淋吸收装置，保证废气排出后的环保处理，具有显著的环保优势；

(6)本发明的空气氧化炉可串联使用，可用于聚丙烯腈纤维毡的连续氧化处理，能够大幅提高生产效率、降低能耗。

附图说明

图1是本发明实施例1的氧化炉的正面结构示意图；

图2是本发明实施例1的氧化炉的侧面结构示意图。

图中的附图标记为：1-炉体，2-保温层，3-炉膛，4-导辊，5-原料入口或原料出口，6-迷宫密封装置、7-炉门，8-加热管，9-排气风机，10-喷淋吸收装置，11-牵伸机，12-原料，13-过滤器，14-空气入口，15-循环风机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

在本发明实施例中，一种连续式节能环保空气氧化炉如图1与2所示，包括炉体1、若干导辊4、原料入口5和原料出口5(图1中包括两个出口5，其中一个为原料入口，另一个为原料出口)以及热风循环装置。炉体内部为氧化炉膛3，炉体内壁与炉膛之间设置保温层2。导辊采用支撑架支撑悬挂在炉膛内的左右两侧，各导辊轴向平行。

炉体设置炉门7，打开炉门可进行原料处理和清理炉膛等操作。

热风循环装置包括加热器与循环风机15，加热器由设置在炉膛外的若干加热管8组成。热风循环装置还包括废气排放口与排气风机9，排气风机9连通喷淋吸收装置10，循环风机经由过滤器13连通空气入口14。如图2所示，工作状态时，导辊绕轴向转动，原料经牵伸机11牵伸自原料入口进入炉膛，经导辊引导在炉膛内往复行走，自原料出口引出后由牵伸机11牵伸。空气经加热管8加热后成为热风输送至炉膛3，热风在炉膛3中沿水平方向流动，即，热风的风向平行于导辊4的轴方向，从而热风的流动不会受到原料的阻碍，保证了炉膛内温度均匀稳定。在循环风机15作用下，热风在炉膛内流动后经由过滤器13进行过滤以去除废气及杂质等，然后进入加热器。炉膛内的废气在排气风机9作用下经废气排放口排出后送入喷淋吸收装置10进行处理。新鲜空气经空气入口14后通过过滤器13，然后在循环风机15作用下补充到加热器，如此循环以保证炉膛内空气的新鲜度。

原料入口和出口5设置迷宫密封装置6用于密封炉膛内气体。为了避免炉膛内的废弃泄露以影响环境，如图1所示，原料入口处也设置排气风机9。

该空气氧化炉可用于聚丙烯腈纤维毡的连续氧化处理，尤其是可以串联使用，能够大幅提高生产效率、降低能耗，聚丙烯腈纤维毡经该氧化炉处理后极限氧指数达到40％～60％。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于聚丙烯腈纤维毡的空气氧化炉，包括炉体、若干导辊、原料入口、原料出口以及热风循环装置；炉体内部为炉膛，导辊轴向平行地设置在炉膛内的左右两侧；其特征是：炉体设置炉门，打开炉门可进行原料处理和清理炉膛操作；

热风循环装置包括加热器、循环风机与排气风机；加热器设置在炉膛外；炉体设置废气排放口；

工作状态时，导辊绕轴向转动，原料自原料入口进入，经导辊引导在炉膛内往复行走，自原料出口引出；空气经加热器加热后输送至炉膛，沿平行于导辊轴向的方向流动，然后在循环风机作用下进入加热器进行循环，在排气风机作用下炉膛内的废气经废气排放口排出；

聚丙烯腈纤维毡经该氧化炉处理后极限氧指数为40％～60％。

2.如权利要求1所述的空气氧化炉，其特征是：循环风机经由过滤器连通空气入口，新鲜空气经空气入口后通过过滤器，然后在循环风机作用下补充到加热器。

3.如权利要求1所述的空气氧化炉，其特征是：还包括喷淋吸收装置，废气排出后送入喷淋吸收装置进行处理。

4.如权利要求1所述的空气氧化炉，其特征是：所述导辊采用支撑架支撑悬挂在炉膛内。

5.如权利要求1所述的空气氧化炉，其特征是：所述的原料入口以及原料出口设置密封装置用于密封炉膛内气体。

6.如权利要求1所述的空气氧化炉，其特征是：炉体内壁与炉膛之间设置保温层。

7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的空气氧化炉用于聚丙烯腈纤维毡氧化，其特征是：原料为聚丙烯腈纤维毡。

8.如权利要求7所述的空气氧化炉用于聚丙烯腈纤维毡氧化，其特征是：炉膛工作温度为150℃～300℃。

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