CN110485000A - 一种预氧化炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预氧化炉，包括：炉体，炉体内具有沿其长度方向分布的走丝通道；炉体内具有两条相互独立的回风风道；出风装置，包括多个相互间以竖直间距布设的分配器，相邻分配器之间的竖直间距构成丝束通道；回风装置包括多个相互间以竖直间距布设的回风箱；分配器的两端分别具有与走丝通道连通的第一出风口，第一出风口的出风方向与走丝方向平行；分配器的两侧分别具有与走丝通道连通的第二出风口，第二出风口的出风方向朝向其对应的丝束通道。本发明的预氧化炉，通过分配器的创造性设计，解决了相邻分配器之间的丝束通道容易形成无风死区的缺陷；在生产碳纤维过程中，纤维的预氧化效果佳。

Description

一种预氧化炉

技术领域

本发明属于氧化炉技术领域，具体涉及一种用于氧化处理纤维的预氧化炉。

背景技术

在碳纤维生产过程中，原丝预氧化起着承前启后的作用，原丝预氧化工序直接影响到碳纤维的收率及性能。预氧化过程的目的是使热塑性的PAN线形大分子链转化为非塑性耐热梯形结构，使其在碳化高温下不熔不燃，保持纤维形态，热力学处于稳定状态，最后转化为具有乱层石墨结构的碳纤维。根据预氧化工艺的要求，预氧化炉应运而生。

现有的预氧化炉，一般包括：

炉体，其两端的端壁具有沿高度方向分布的多组相对设置的穿通孔，穿通孔用于纤维穿通；其中，炉体除了穿通孔之外均是气体密封的；

炉体内具有走丝通道，沿炉体的长度方向分布，作为纤维预氧化处理的空间；

炉体内具有风道，风道内安装有加热器和风机，加热器位于风机的上游，风机将风道内经加热器加热后的热空气吹入走丝通道；

回风装置，安装在走丝通道的端部，包括多个相互间以竖直间距布设的回风箱；回风箱的入风口、出风口分别与走丝通道、风道的上游端连通；

出风装置，安装在走丝通道内，包括多个相互间以竖直间距布设的分配器，以使热空气均匀吹入走丝通道内；相邻分配器之间的间距空间构成丝束通道；

风机使热空气通过出风装置、走丝通道及回风装置进行循环；

导向辊，导向纤维蛇形分布地通过穿通孔、相邻回风箱之间的竖直间距、相邻分配器之间的丝束通道。

现有的分配器的出风口均开设在朝向走丝通道的端部，使得分配器吹出的热空气的气流方向与纤维的走向平行，保证走丝通道内温度均匀、风速平稳；但是，相邻分配器之间的丝束通道容易形成无风死区，造成热量积聚，从而影响丝束通道内的纤维的预氧化。

发明内容

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种用于氧化处理纤维的预氧化炉。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种预氧化炉，包括：

炉体，其两端的端壁具有以竖直间距分布的多组相对设置的穿通孔；炉体内具有沿其长度方向分布的走丝通道，作为纤维预氧化处理的空间；炉体内具有两条相互独立的回风风道，每条回风风道内安装有加热器和风机，加热器位于风机的上游，风机将回风风道内经加热器加热后的热空气吹入走丝通道；

出风装置，安装在走丝通道内，包括多个相互间以竖直间距布设的分配器；分配器与各回风风道的下游端连通，以使热空气均匀吹入走丝通道的两端；相邻分配器之间的竖直间距构成丝束通道；

回风装置，安装在走丝通道的两端；回风装置与回风风道一一对应，以将走丝通道的热空气回风至相应的回风风道内；回风装置包括多个相互间以竖直间距布设的回风箱；回风箱分别与走丝通道、回风风道的上游端连通；

风机使热空气通过出风装置、走丝通道及回风装置进行循环；

导向辊，位于炉体的两端，用于导向纤维蛇形分布地通过穿通孔、相邻回风箱之间的竖直间距、相邻分配器之间的丝束通道；

所述分配器的两端分别具有与走丝通道连通的第一出风口，第一出风口的出风方向与走丝方向平行；

所述分配器的两侧分别具有与走丝通道连通的第二出风口，第二出风口的出风方向朝向其对应的丝束通道。

作为优选方案，所述分配器包括沿走丝方向间距设置的第一箱体和第二箱体，第一箱体和第二箱体分别与一回风风道的下游端连通；第一箱体具有互不连通的第一腔体和第二腔体，第一出风口位于第一腔体，第二出风口位于第二腔体；第二箱体具有互不连通的第三腔体和第四腔体，另一第一出风口位于第三腔体，另一第二出风口位于第四腔体。

作为优选方案，所述第一箱体与第二箱体互为旋转对称结构。

作为优选方案，所述第二腔体与第四腔体交叉配合，以使第二腔体的第二出风口与第四腔体的第二出风口背对。

作为优选方案，所述回风箱包括沿走丝方向间距设置的第一箱体和第二箱体，第一箱体位于第二箱体的内侧；第一箱体与其对应的回风风道连通，且其朝向走丝通道中部的一侧具有第一回风口；第二箱体包括互不连通的回风腔体和新风腔体，回风腔体邻近第一箱体设置，新风腔体远离第一箱体设置；回风腔体与其对应的回风风道连通，且其朝向走丝通道中部的一侧具有第二回风口；新风腔体具有与走丝通道连通的新风口，以引入新风。

作为优选方案，所述新风腔体的新风口的出风方向垂直于走丝方向。

作为优选方案，所述炉体内安装有一一对应于第一回风口的第一网孔板和一一对应于第二回风口的第二网孔板。

作为优选方案，所述炉体具有分别一一对应于第一网孔板、第二网孔板的抽插口，抽插口安装有保温密封塞。

作为优选方案，对应于抽插口设有吸风通道；当保温密封塞分离于抽插口，吸风通道将溢出于抽插口的气流回收。

作为优选方案，所述预氧化炉用于制造碳纤维。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

本发明的预氧化炉，通过分配器的创造性设计，解决了相邻分配器之间的丝束通道容易形成无风死区的缺陷；在生产碳纤维过程中，纤维的预氧化效果佳。

附图说明

图1是本发明实施例一的预氧化炉的竖直截面结构示意图；

图2是本发明实施例一的预氧化炉的水平截面结构示意图；

图3是图1中的I部放大图；

图4是本发明实施例一的预氧化炉的分配器的结构示意图；

图5是本发明实施例一的预氧化炉的分配器的第一箱体的结构示意图；

图6是本发明实施例一的预氧化炉的分配器的第二箱体的结构示意图；

图7是本发明实施例一的预氧化炉的分配器的第一箱体的另一视角下的结构示意图；

图8是图1中的Ⅱ部放大图；

图9是本发明实施例一的预氧化炉的回风箱的结构示意图；

图10是本发明实施例二的预氧化炉处于在线清理过程中的水平截面结构示意图；

图11是本发明实施例二的预氧化炉的抽插口处的局部放大图；

图12是本发明实施例二的预氧化炉的抽插口处的局部放大图(未示出保温密封塞)；

图13是本发明实施例二的预氧化炉的侧面结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另外，以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

实施例一：

如图1-9所示，本实施例的预氧化炉包括炉体1和安装在炉体内的出风装置2、回风装置3，还包括对应于炉体1的左右两端安装的导向辊4。

具体地，如图1和2所示，炉体1由两个沿长度方向相对设置的竖直的侧壁1a、两个沿宽度方向相对设置的竖直的端壁以及一个顶壁1b、一个底壁1c围设而成的中空长方体结构；炉体左右两端的端壁具有以竖直间距分布的七组相对设置的穿通孔；炉体1内具有沿其长度方向分布的走丝通道10，即炉体内的中空结构空间，作为纤维预氧化处理的走丝空间。

另外，如图2所示，炉体1内还具有两条相互独立的回风风道11，两条回风风道以炉体长度方向的竖直中轴面为对称面，分别位于炉体长度方向的竖直中轴面的左右两侧，且互不连通，分别为左侧的回风风道和右侧的回风风道；每条回风风道内安装有加热器5和风机6，加热器5位于风机6的上游(即空气流动的上游)，风机将回风风道内经加热器5加热后的热空气吹入走丝通道10，风机6使热空气通过出风装置2、走丝通道10及回风装置3进行循环。另外，回风风道内还安装有过滤网7，过滤网7位于加热器5的上游，以对从走丝通道回收至回风风道内的热空气进行过滤，以除去热空气中的杂质。

如图1-3所示，本实施例的出风装置2，安装在走丝通道10沿其长度方向的中部，包括八个相互间以竖直间距布设的分配器20，相邻分配器之间的竖直间距构成纤维贯通的丝束通道a，以便纤维贯通。其中，如图4所示，分配器20与各回风风道的下游端连通，分配器20的左右两端分别具有与走丝通道10连通的第一出风口20a，第一出风口20a的出风方向与走丝方向(即水平方向)平行，以使热空气均匀吹入走丝通道10的左右两端。另外，分配器20的上下两侧分别具有与走丝通道10连通的第二出风口20b，第二出风口20b的出风方向朝向其对应的丝束通道a，使得丝束通道a内保持稳定地热空气供应，避免丝束通道易形成无风死区，而影响纤维的预氧化处理。

具体地，如图4-7所示，分配器20包括沿走丝方向间距设置的第一箱体201和第二箱体202，第一箱体201位于第二箱体202的左侧，且第一箱体201与第二箱体202互为旋转对称结构，旋转角度为180°；第一箱体201与左侧的回风风道的下游端连通，第二箱体202与右侧的回风风道的下游端(正压端)连通；第一箱体201具有互不连通的第一腔体201a和第二腔体201b，第二箱体202具有互不连通的第三腔体202a和第四腔体202b；分配器的一第一出风口20a位于第一箱体的第一腔体201a的左侧，另一第一出风口位于第二箱体的第三腔体202a的右侧，通过两第一出风口将热空气均匀吹入走丝通道10的左右两端；分配器的一第二出风口位于第一箱体的第二腔体201b的上侧，另一第二出风口位于第二箱体的第四腔体202b的下侧；其中，第一箱体的第二腔体201b的下侧为第一斜面结构，第二箱体的第四腔体202b的上侧为与第一斜面结构相配的第二斜面结构；当第一箱体与第二箱体装配后，第一箱体的第二腔体与第二箱体的第四腔体交叉配合，使得第一箱体的第二腔体的第二出风口与第二箱体的第四腔体的第二出风口背对，既节约空间，又解决了丝束通道易形成无风死区的缺陷。

本实施例的回风装置3安装在走丝通道10的左右两端；回风装置3与回风风道11一一对应，即左端的回风装置对应左侧的回风风道，右端的回风装置对应右侧的回风风道，以将走丝通道的热空气回风至相应的回风风道内。本实施例仅以左端的回风装置进行示例说明，右端的回风装置与左端的回风装置对称安装即可，在此不赘述；具体地，回风装置3包括八个相互间以竖直间距布设的回风箱30，回风箱30分别与走丝通道10、回风风道11的上游端(即负压端)连通。如图8和9所示，回风箱30包括沿走丝方向间距设置的第一箱体301和第二箱体302，第一箱体301位于第二箱体302的内侧(即图1中所示的右侧)，第一箱体301与第二箱体302之间的间距需大于60mm；第一箱体301与其对应的回风风道11的上游端(负压端)连通，且第一箱体301朝向走丝通道中部的一侧(即第一箱体301的右侧)具有第一回风口301a，用于吸收大部分炉体中部吹向炉端的热空气；第二箱体302包括互不连通的回风腔体302a和新风腔体302b，回风腔体302a邻近第一箱体301设置，新风腔体302b远离第一箱体301设置；新风腔体302b具有与走丝通道10连通的新风口302b1，以引入新风；其中，新风腔体的新风口302b1的出风方向垂直于走丝方向，保证稳定供给外界的新风，避免破坏炉体内热空气的均匀分布；回风腔体302a与其对应的回风风道的上游端(即负压端)连通，且其朝向走丝通道中部的一侧(即回风腔体302a的右侧)具有第二回风口302a1，用于吸收新风腔体喷出进入炉体的新风以及少部分来自炉体中部的热空气。

其中，走丝通道左端的回风箱、中部的分配器以及右端的回风箱三者一一对应，左端的相邻的回风箱之间的竖直间距作为纤维贯通的空间，右端的相邻的回风箱之间的竖直间距作为纤维贯通的空间。导向辊4位于炉体的两端，用于导向纤维s蛇形分布地通过穿通孔、相邻回风箱之间的竖直间距以及相邻分配器之间的丝束通道，便于对纤维进行预氧化处理。

本实施例的预氧化炉用于制造碳纤维，预氧化处理效果佳。

实施例二：

本实施例的预氧化炉与实施例一的不同之处在于：

如图10所示，炉体内还安装有一一对应于第一回风口的第一网孔板A和一一对应于第二回风口的第二网孔板B，保证回风的均匀性和稳定性。

预氧化炉长时间的运动，第一网孔板A和第二网孔板B易出现堵塞；故需要对第一网孔板和第二网孔板进行在线清理，具体地，如图11和12所示，本实施例的炉体具有分别一一对应于第一网孔板、第二网孔板的抽插口C，抽插口C安装有保温密封塞D。通过拨出保温密封塞，即可抽出第一网孔板或第二网孔板，实现在线清理，非常便捷。

另外，对应于抽插口C还安装有吸风通道E；当保温密封塞D分离于抽插口C，吸风通道E将溢出于抽插口的气流回收。具体地，对应于每一抽插口C安装有密封套F，密封套F延伸至炉体之外，构成连通炉体内外的气流通道；如图12所示，密封套F的延伸端具有插接口F0，炉体的抽插口C依次通过密封套的气流通道、插接口F0与外界连通；保温密封塞D插接于密封套的插接口F0并延伸至炉体的抽插口C；其中，处于同一竖直方向的各密封套F的两侧分别通过各自的连接管G与同一吸风通道E连通，以使从抽插口C溢出的有毒有害气体回收至同一吸风通道E，并通过废气管排出；其中，如图13所示，吸风通道E的尺寸由下至上线性增大，有效回收有毒有害气体；在线清理过程中，需对吸风通道所在的废气管提供至少-300Pa的压力，保证回收的有效性。

而且，保温密封塞D与炉体的抽插口C之间安装有第一密封环H，保温密封塞D与密封套F之间安装有第二密封环I，保证炉体内外的密封性。另外，密封套F与连接管G的连通位置位于第一密封环H与第二密封环I之间，保证从抽插口C溢出的有毒有害气体被连接管有效地吸入。保温密封塞D具有两道密封，当某一道的密封环去掉时，吸风通道通过连接管与对应的炉内空间或炉外空间都连通；当某一道的密封环安装到位后，吸风通道与对应的炉内空间或炉外空间都隔断。

为了保证保温密封塞D的密封可靠性，对应于密封套的插接口F0还安装有压合门L，压合门L用于打开或闭合密封套的插接口F0；当压合门闭合于密封套的插接口，压合门的内侧与保温密封塞压紧配合，从而保证保温密封塞D的密封可靠性。

本实施例对每层网孔板区域独立密封，清理哪一层就打开哪一层，减少了高温有毒气体的溢出量；同时设置了吸风通道，可将溢出的有毒气体吸入至废气管路，可以实现在线抽拉网孔板，实现在线清理。本实施例的预氧化炉用于制造碳纤维，预氧化处理效果佳。

其它结构可以参考实施例一。

实施例三：

本实施例的预氧化炉与实施例一的不同之处在于：

本实施例的分配器为实施例一的分配器的第一箱体与第二箱体的无间距结合，即第一箱体与第二箱体合为一体，提高分配器的安装效率。

本实施例的预氧化炉用于制造碳纤维，预氧化处理效果佳。

其它结构可以参考实施例一。

实施例四：

本实施例的预氧化炉与实施例一的不同之处在于：

本实施例的炉体的穿通孔、出风装置的分配器、回风装置的回风箱的数量不限于实施例一的具体数量，实施例一仅示例说明，具体的数量可以根据实际所需进行针对性的设计，实现预氧化炉的结构多样性，满足不同应用场合的需求。

其它结构可以参考实施例一。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种预氧化炉，包括：

炉体，其两端的端壁具有以竖直间距分布的多组相对设置的穿通孔；炉体内具有沿其长度方向分布的走丝通道，作为纤维预氧化处理的空间；炉体内具有两条相互独立的回风风道，每条回风风道内安装有加热器和风机，加热器位于风机的上游，风机将回风风道内经加热器加热后的热空气吹入走丝通道；

出风装置，安装在走丝通道内，包括多个相互间以竖直间距布设的分配器；分配器与各回风风道的下游端连通，以使热空气均匀吹入走丝通道的两端；相邻分配器之间的竖直间距构成丝束通道；

回风装置，安装在走丝通道的两端；回风装置与回风风道一一对应，以将走丝通道的热空气回风至相应的回风风道内；回风装置包括多个相互间以竖直间距布设的回风箱；回风箱分别与走丝通道、回风风道的上游端连通；

风机使热空气通过出风装置、走丝通道及回风装置进行循环；

导向辊，位于炉体的两端，用于导向纤维蛇形分布地通过穿通孔、相邻回风箱之间的竖直间距、相邻分配器之间的丝束通道；

其特征在于，

所述分配器的两端分别具有与走丝通道连通的第一出风口，第一出风口的出风方向与走丝方向平行；

所述分配器的两侧分别具有与走丝通道连通的第二出风口，第二出风口的出风方向朝向其对应的丝束通道。

2.根据权利要求1所述的一种预氧化炉，其特征在于，所述分配器包括沿走丝方向间距设置的第一箱体和第二箱体，第一箱体和第二箱体分别与一回风风道的下游端连通；第一箱体具有互不连通的第一腔体和第二腔体，第一出风口位于第一腔体，第二出风口位于第二腔体；第二箱体具有互不连通的第三腔体和第四腔体，另一第一出风口位于第三腔体，另一第二出风口位于第四腔体。

3.根据权利要求2所述的一种预氧化炉，其特征在于，所述第一箱体与第二箱体互为旋转对称结构。

4.根据权利要求3所述的一种预氧化炉，其特征在于，所述第二腔体与第四腔体交叉配合，以使第二腔体的第二出风口与第四腔体的第二出风口背对。

5.根据权利要求1所述的一种预氧化炉，其特征在于，所述回风箱包括沿走丝方向间距设置的第一箱体和第二箱体，第一箱体位于第二箱体的内侧；第一箱体与其对应的回风风道连通，且其朝向走丝通道中部的一侧具有第一回风口；第二箱体包括互不连通的回风腔体和新风腔体，回风腔体邻近第一箱体设置，新风腔体远离第一箱体设置；回风腔体与其对应的回风风道连通，且其朝向走丝通道中部的一侧具有第二回风口；新风腔体具有与走丝通道连通的新风口，以引入新风。

6.根据权利要求5所述的一种预氧化炉，其特征在于，所述新风腔体的新风口的出风方向垂直于走丝方向。

7.根据权利要求5所述的一种预氧化炉，其特征在于，所述炉体内安装有一一对应于第一回风口的第一网孔板和一一对应于第二回风口的第二网孔板。

8.根据权利要求7所述的一种预氧化炉，其特征在于，所述炉体具有分别一一对应于第一网孔板、第二网孔板的抽插口，抽插口安装有保温密封塞。

9.根据权利要求8所述的一种预氧化炉，其特征在于，对应于抽插口设有吸风通道；当保温密封塞分离于抽插口，吸风通道将溢出于抽插口的气流回收。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种预氧化炉，其特征在于，所述预氧化炉用于制造碳纤维。