CN112604423A - 一种碳纤维坩埚的烟气回收系统及其装置 - Google Patents

Abstract

一种碳纤维坩埚的烟气回收系统及其装置，具体涉及到碳纤维的烟气回收领域。碳纤维坩埚在炭化炉中高温处理时，所产生的烟尘会液化成焦油状，电机未开启时，风机将出烟通道封死，加快炭化炉内温度的升高，当开启电机时，风机会推动烟气加速流动，出烟管的出烟口成一定倾斜程度的插入在除尘器内的水面，以形成水漩涡，烟气内的焦油状烟尘遇水后会冷却成固体状，水漩涡能够加快将固体状烟尘收集到除尘器的底部，从而通过排尘阀排出再利用，除尘器低于液面处连接有连通管，连通管将高温水引入到风冷池中进行风冷，再将低温水通过进水管注入到除尘器中，形成循环。除尘后的烟气进入到脱硫脱氮器内脱硫脱氮等净化后，排入到大气中。

Description

一种碳纤维坩埚的烟气回收系统及其装置

技术领域

本发明涉及碳纤维的烟气回收领域，具体涉及一种碳纤维坩埚的烟气回收系统及其装置。

背景技术

碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。

现有技术中，碳纤维坩埚预制成型后要放在炭化炉中进行高温处理，炭化炉中的烟尘在高温时为液态焦油状，低温情况下变为固态，烟尘里面含有部分碳纤维原料，可回收再利用，在炭化炉排出的气体中，不仅含有液态焦油，还有大量的含硫含氮等污染气体，要进行脱硫脱氮等处理，炭化炉中烟气的回收与净化很大程度上影响着生产效率；炭化炉在开始工作时，要先把温度升高到一定程度，由于炭化炉的烟气管道连接着回收系统，热能会从回收系统流失。

发明内容

本发明提供一种碳纤维坩埚的烟气回收系统及其装置，以解决碳纤维坩埚在炭化炉中所产生烟气的回收问题，同时可以减少炭化炉升温时热量的流失，以提高碳纤维坩埚的生产效率。

本发明的一种碳纤维坩埚的烟气回收系统采用如下技术方案：

一种碳纤维坩埚的烟气回收系统，包括风机、出烟管；风机包括扇叶、配重环、转座、机壳、传动机构和定位机构；机壳上下端均设置有法兰，分别用来连接炭化炉的出烟口和出烟管的进烟口；转座的外壁同一水平面上均匀设置有多个转柱，扇叶可转动地安装于转柱上；定位机构安装于所述配重环，配置成在初始位置使扇叶处于同一水平位置上；配重环通过传动机构安装于转座，在转座转动时滞后转动使定位机构解除对扇叶的锁定，且使得转座和配重环的相对转动通过传动机构带动扇叶绕转柱转动预设角度，此时转座带动扇叶促使炭化炉中的烟气向出烟管流动。

进一步地，风机的机壳呈圆筒状，机壳上下端均设置有法兰，分别用来连接炭化炉的出烟口和出烟管的进烟口；机壳的上部内径大于下部内径，在两个大小不同的内径中间过度有倾斜的摩擦壁，摩擦壁的下方设置有轴承座，轴承座下方的机壳壁上开设有第一轴承槽。

进一步地，风机还包括第一转轴，第一转轴通过轴承可转动地安装在轴承座内，第一转轴下端安装有第一锥形齿轮，第一转轴上端与转座固定连接，转座顶端中心开设有大圆孔，大圆孔壁上设置有螺纹，用来安装压盖，大圆孔的下方开设有小圆孔，小圆孔的孔壁上部开设有两个对称设置的扇状槽；转座的外壁同一水平面上均匀设置有多个转柱，转柱的最外端竖直设置有上下对称的凸台，扇叶安装于转柱上，且在凸台的作用下防止脱落。转座的外壁上均匀开设有避让槽，以便于扇叶的转动。

进一步地，风机还包括螺旋套，螺旋套外壁伸出有对称的扇状凸起，用来安装在转座的扇状槽内，扇状凸起角度小于扇状槽的角度，以使得螺旋套可以在转座内旋转一定的角度。在转座内，压盖限制螺旋套上下滑动，但不限制螺旋套相对于转座相对转动，螺旋套的圆形内壁上开设有螺旋导槽。螺旋柱穿过螺旋套的圆形孔，螺旋柱的柱壁上设置有螺旋导轨，设置在螺旋套的螺旋导槽内，使得螺旋柱可相对于螺旋套旋转升降；螺旋柱的下端面中心处开设有螺纹孔，用来安装限位螺栓，限位螺栓的下端部的圆盘直径大于螺旋套的内径，使得螺旋柱只可沿螺旋套旋转上升一定的高度，从而限制螺旋柱相对于螺旋套的旋转角度。螺旋柱的上部均匀设置有处于同一水平面上且沿螺旋柱的径向方向延伸的数量与扇叶相同的第一连接杆，第一连接杆的最外端下方固定链接有配重环，第一连接杆靠近外端处，竖直向下延伸有第二连接杆，第二连接杆的底部设置有球体。

进一步地，配重环的外壁为与摩擦壁平行的斜面，以适应倾斜的摩擦壁，两者接触配合可产生摩擦；配重环的上表面均匀设置有与扇叶数量相同的限位座组，每组限位座包括两个安装座，分别安装有普通限位柱和磁性限位柱，两个限位柱处于扇叶的旋转轴线的两侧，可分别作用于扇叶的上侧，限制扇叶的转动。

进一步地，扇叶上被磁性限位柱作用的地方安装有面向沿转座的径向方向延伸的磁条，扇叶靠近外圆处开设有滑道，滑道为弧形且截面呈“凸”字形，滑道自扇叶中部向远离磁条的方向延伸并贯穿扇叶，在延伸的过程中逐渐靠近扇叶的外圆，球体安装在滑道内，第二连接杆上升时，可带动扇叶偏转。扇叶内圆中部设置有带上下滑道的转槽和与其连通的底槽，使得扇叶叶面处于竖直状态时能够安装在转柱上，扇叶相对于水平面旋转小于度时，扇叶可相对转柱转动且不脱离转柱，扇叶的左右两侧开设有相对应的台阶，以使相邻两扇叶均处于水平状态时能形成封闭圆，同时不影响相互转动，扇叶处在水平位置时，与配重环在同一水平面且相互配合能够封闭机壳。

进一步地，风机还包括第二转轴，第二转轴通过轴承套装在第一轴承槽内，第二转轴位于壳体内的一端固定安装有第二锥形齿轮，第二锥形齿轮与第一锥形齿轮相啮合，第二转轴的另一端与电机的输出端连接，当电机开启时，可带动第一转轴转动。

本发明的一种碳纤维坩埚的烟气回收装置采用如下技术方案：

一种碳纤维坩埚的烟气回收装置，包括出烟管、进水管、除尘器、脱硫脱氮器。出烟管的下端面设置有法兰，与风机的上端法兰固定连接，出烟管的上部为弧形，密封的插入在除尘器内，出烟管的出烟口成一定倾斜角度的向下伸入到除尘器内的水面下，以使出烟管送出的烟气能够推动除尘器内的水形成水漩涡。除尘器上部内壁安装有进水管，除尘器低于水面位置处接通有带过滤功能的连通管，连通管的另一端将水排放至风冷池，除尘器的下部呈锥桶状且底部安装有除尘阀。脱硫脱氮器固定于除尘器的上方且通过管道与除尘器相连，以便除尘后的烟气能够进入脱硫脱氮器，脱硫脱氮器的底部安装有排污阀，用以排放净化产生的污物。

本发明的有益效果是：本发明的一种碳纤维坩埚的烟气回收系统及其装置由风机、除尘器、脱硫脱氮器、风冷池组成，炭化炉中的烟气经过风机后会形成加速，出烟管的出烟口成一定倾斜角度插入除沉器的水面，以形成水漩涡，水漩涡可以加速固体烟尘下降到漩涡底部，从而加快遇冷烟尘凝固物的收集，除尘后的烟气进入脱硫脱氮器进行脱硫脱氮等处理，进而将净化后的气体排到大气中，风冷池对除尘后的高温水进行冷却以循环利用。本烟气回收系统将除尘、净化分开进行，提高了回收净化效率。风机在不运转时，将出烟通道封闭，有利于加快炭化炉内温度的升高，降低热量的流失，减少工人的操作，提高烟气回收净化效率，从而提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种碳纤维坩埚的烟气回收系统的实施例的整体结构示意图；

图2、3、4分别为风机的三维结构图；

图5为风机的二维刨视图；

图6为风机的三维结构图；

图7为机壳的三维结构图；

图8为扇叶的三维结构图；

图中：1、炭化炉；2、电机；3、机壳；4、出烟管；5、进水管；6、除尘器；7、脱硫脱氮器；8、排尘阀；9、连通管；10、风冷池；11、排污阀；12、扇叶；13、第一转轴；14、第一锥形齿轮；15、第二锥形齿轮；16、第二转轴；17、第一轴承槽；18、轴承座；19、摩擦壁；20、配重环；21、普通限位柱；22、磁性限位柱；23、磁条；24、螺旋柱；25、螺旋套；26、压盖；27、第一连接杆；28、避让槽；29、转柱；30、凸台；31、轴承台；32、转座；33、限位螺栓；34、安装座；35、第二连接杆；36、球体；37、法兰；38、滑道；39、避让台阶；40、转槽；41、底槽，42漩涡，43、机壳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的碳纤维坩埚的烟气回收系统的实施例，回收系统包括风机3、出烟管4、进水管5、除尘器6、脱硫脱氮器7、连通管9和风冷池10。风机3包括扇叶12、第一转轴13、摩擦壁19、配重环20、螺旋柱24、螺旋套25、第一连接杆27、转座32、限位螺栓33、第二连接35、机壳43等。

如图2-8所示，风机3的机壳43呈圆筒状，机壳43上下端均设置有法兰37，分别用来连接炭化炉1的出烟口和出烟管4的进烟口；机壳43的上部内径大于下部内径，在两个大小不同的内径中间过度有倾斜的摩擦壁19，摩擦壁19的下方设置有轴承座18，轴承座18下方的机壳43壁上开设有第一轴承槽17。

第一转轴13通过轴承可转动的安装在轴承座18内，第一转轴13下端安装有第一锥形齿轮14，第一转轴13上端与转座32固定连接，转座32顶端中心开设有大圆孔，大圆孔壁上设置有螺纹，用来安装压盖26，大圆孔的下方开设有小圆孔，小圆孔的孔壁上部开设有两个对称设置的扇状槽；转座32的外壁同一水平面上均匀设置有5个转柱29，转柱29的最外端竖直设置有上下对称的凸台30，扇叶12安装于转柱29上，且在凸台30的作用下防止脱落。转座32的外壁上均匀开设有避让槽28，以便于扇叶12的转动。

螺旋套25外壁伸出有对称的扇状凸起，用来安装在转座32的扇状槽内，扇状凸起角度小于扇状槽的角度，以使得螺旋套25可以在转座32内旋转一定的角度。在转座32内，压盖26限制螺旋套25上下滑动，但不限制螺旋套25相对于转座32相对转动，螺旋套25的圆形内壁上开设有螺旋导槽。螺旋柱24穿过螺旋套25的圆形孔，螺旋柱24的柱壁上设置有螺旋导轨，设置在螺旋套25的螺旋导槽内，使得螺旋柱24可相对于螺旋套25旋转升降；螺旋柱25的下端面中心处开设有螺纹孔，用来安装限位螺栓33，限位螺栓33的下端部的圆盘直径大于螺旋套25的内径，使得螺旋柱24只可沿螺旋套25旋转上升一定的高度，从而限制螺旋柱24相对于螺旋套25旋转角度。螺旋柱24的上部均匀设置有处于同一水平面上且沿螺旋柱24的径向方向延伸的5个第一连接杆27，第一连接杆27的最外端下方固定链接有配重环20，第一连接杆27靠近外端处，竖直向下延申有第二连接杆35，第二连接杆35的底部设置有球体36，配重环20的外壁为与摩擦壁19平行的斜面，以适应倾斜的摩擦壁19，两者接触配合可产生摩擦；配重环20的上表面均匀设置有5组限位座，每组限位座包括两个安装座34，分别安装有普通限位柱21和磁性限位柱22，两个限位柱处于扇叶12的旋转轴线的两侧，可分别作用于扇叶12的上侧，限制扇叶12的转动。

如图8所示，扇叶12上被磁性限位柱22作用的地方安装有面向沿转座32的径向方向延伸的磁条23，扇叶12靠近外圆处开设有滑道38，滑道38为弧形且截面呈“凸”字形，滑道38自扇叶12中部向远离磁条23的方向延伸并贯穿扇叶12，在延伸的过程中逐渐靠近扇叶12的外圆，球体36安装在滑道38内，第二连接杆35上升时，可带动扇叶12偏转。扇叶12内圆中部设置有带上下滑道的转槽40和与其连通的底槽41，使得扇叶12叶面处于竖直状态时能够安装在转柱29上，扇叶12相对于水平面旋转小于90度时，扇叶12可相对转柱29转动且不脱离转柱29，扇叶12的左右两侧开设有相对应的台阶39，以使相邻两扇叶均处于水平状态时能形成封闭圆，同时不影响相互转动，扇叶12处在水平位置时，与配重环20在同一水平面且相互配合能够封闭机壳43。

在本实施例中，风机3还包括第二转轴16，第二转轴16通过轴承套装在第一轴承槽17内，第二转轴16位于壳体内的一端固定安装有第二锥形齿轮15，第二锥形齿轮15与第一锥形齿轮14相啮合，第二转轴16的另一端与电机2的输出端连接，当电机2开启时，可带动第一转轴13转动。

当电机2不转动时，风机3的内部为闭合状态，将烟气通道封死；当电机2开启时，第一转轴13会顺时针快速转动起来时，由于惯性配重环20会滞后，配重环20通过第一连接杆27带动螺旋柱24相对于转座32逆时针旋转，配重环20与摩擦壁19之间的摩擦力会加大配重环20的滞后，助力配重环20相对于转座32逆时针旋转，在螺旋柱24相对于转座32逆时针转动时，由于螺旋套25与转座32有相对转动空间，初始转动时，螺旋柱24会带动螺旋套25相对于转座32逆时针转动，此时普通限位柱21越过扇叶12的边缘，不再对扇叶12进行限制，当螺旋套25与转座32不能相对转动时，螺旋柱24会相对于螺旋套25逆时针转动并上升，第一连接杆27带动配重环20相对于扇叶12逆时针转动并上升，第二连接杆35带动球体36在滑道38内滑动，并逐渐带动扇叶12翻转，当螺旋柱24受限位螺栓33限位上升至最高位置时，此时球体36最好位于滑道38靠近扇叶12边缘的位置，此时扇叶打开到最大角度，配重环20上升并脱离摩擦壁19，配重环20与摩擦壁19之间不再有摩擦力，配重环20、螺旋柱随着转座32顺时针转动，风机3处于向上吹风状态，在风机3正常扇风，螺旋柱24与螺旋套25相互压紧锁死，从而扇叶12在正常转动扇风时不会发生转动。

当关闭电机2时，第一转轴13会突然停下，由于配重环20的自身惯性，配重环20会通过第一连接杆27带动螺旋柱24相对于转座32顺时针转动，螺旋柱24先相对于螺旋套25旋转下降，后带动螺旋套25相对于转座32转动，第二连接杆35带动球体36将扇叶12关闭，磁性限位柱22可靠近磁条23时，可加快扇叶12的旋转，使扇叶12提前回到闭合状态，便于普通限位柱21对扇叶12进行限位；同时也起到定位作用，使得配重环20回到与扇叶12的最初相对位置；配重环20下降的过程中与摩擦壁19逐渐形成摩擦，起到一定的缓冲作用，最终扇叶12与配重环20相配合，将出烟口封闭。

本发明的碳纤维坩埚的烟气回收装置的实施例，碳纤维坩埚的烟气回收装置包括出烟管4、进水管5、除尘器6、脱硫脱氮器7。出烟管4的下端面设置有法兰，与风机3的上端法兰37固定连接，出烟管4的上部为弧形，密封的插入在除尘器6内，出烟管4的出烟口成一定倾斜角度的向下伸入到除尘器6内的水面下，以使出烟管4送出的烟气能够推动除尘器6内的水形成水漩涡42。除尘器6上部内壁安装有进水管5，除尘器6低于水面位置处接通有带过滤功能的连通管9，连通管9的另一端将水排放至风冷池10，除尘器6的下部呈锥桶状且底部安装有除尘阀8。脱硫脱氮器7固定于除尘器6上方且通过管道与除尘器6相连，脱硫脱氮器7的底部安装有排污阀11。

在碳纤维坩埚高温处理之前，先对炭化炉1进行升温，此时电机2关闭，风机3将出烟通道封死，有利于加快温度的升高，较少热量的损失，在温度达到所需温度后，对碳纤维坩埚进行高温处理，同时开启电机2，风机3吹动烟气，加快气体流动，出烟管4的出烟口成一定倾斜程度的插入在除尘器6内的水面，以便于形成水漩涡，烟气内的焦油状烟尘遇水后回冷却成固体状，水漩涡能够加快将固体状烟尘收集到除尘器6的底部，从而通过排尘阀8排出，低于除尘器6液面处连接有连通管9，通过连通管9将高温水引入到风冷池10中进行风冷，再将低温水通过进水管5注入到除尘器6中，形成循环。除尘后的烟气进入到脱硫脱氮室7内脱硫脱氮等净化后，再排入到大气中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种碳纤维坩埚的烟气回收系统，其特征在于，包括风机、出烟管；风机包括扇叶、配重环、转座、机壳、传动机构和定位机构；机壳上下端均设置有法兰，分别用来连接炭化炉的出烟口和出烟管的进烟口；转座的外壁同一水平面上均匀设置有多个转柱，扇叶可转动地安装于转柱上；定位机构安装于所述配重环，配置成在初始位置使扇叶处于同一水平位置上；配重环通过传动机构安装于转座，在转座转动时滞后转动使定位机构解除对扇叶的锁定，且使得转座和配重环的相对转动通过传动机构带动扇叶绕转柱转动预设角度，此时转座带动扇叶促使炭化炉中的烟气向出烟管流动。

2.据权利要求1所述的碳纤维坩埚的烟气回收系统，其特征在于，风机的机壳呈圆筒状，机壳上下端均设置有法兰，分别用来连接炭化炉的出烟口和出烟管的进烟口；机壳的上部内径大于下部内径，在两个大小不同的内径中间过度有倾斜的摩擦壁，摩擦壁的下方设置有轴承座，轴承座下方的机壳壁上开设有第一轴承槽。

3.根据权利要求1所述的碳纤维坩埚的烟气回收系统，其特征在于，风机还包括第一转轴，第一转轴通过轴承可转动地安装在轴承座内，第一转轴下端安装有第一锥形齿轮，第一转轴上端与转座固定连接，转座顶端中心开设有大圆孔，大圆孔壁上设置有螺纹，用来安装压盖，大圆孔的下方开设有小圆孔，小圆孔的孔壁上部开设有两个对称设置的扇状槽；转座的外壁同一水平面上均匀设置有多个转柱，转柱的最外端竖直设置有上下对称的凸台，扇叶安装于转柱上，且在凸台的作用下防止脱落，转座的外壁上均匀开设有避让槽，以便于扇叶的转动。

4.根据权利要求1所述的碳纤维坩埚的烟气回收系统，其特征在于，风机还包括螺旋套，螺旋套外壁伸出有对称的扇状凸起，用来安装在转座的扇状槽内，扇状凸起角度小于扇状槽的角度，以使得螺旋套可以在转座内旋转一定的角度，在转座内，压盖限制螺旋套上下滑动，但不限制螺旋套相对于转座相对转动，螺旋套的圆形内壁上开设有螺旋导槽，螺旋柱穿过螺旋套的圆形孔，螺旋柱的柱壁上设置有螺旋导轨，设置在螺旋套的螺旋导槽内，使得螺旋柱可相对于螺旋套旋转升降；螺旋柱的下端面中心处开设有螺纹孔，用来安装限位螺栓，限位螺栓的下端部的圆盘直径大于螺旋套的内径，使得螺旋柱只可沿螺旋套旋转上升一定的高度，从而限制螺旋柱相对于螺旋套的旋转角度，螺旋柱的上部均匀设置有处于同一水平面上且沿螺旋柱的径向方向延伸的数量与扇叶相同的第一连接杆，第一连接杆的最外端下方固定链接有配重环，第一连接杆靠近外端处，竖直向下延伸有第二连接杆，第二连接杆的底部设置有球体。

5.根据权利要求1所述的碳纤维坩埚的烟气回收系统，其特征在于，配重环的外壁为与摩擦壁平行的斜面，以适应倾斜的摩擦壁，两者接触配合可产生摩擦；配重环的上表面均匀设置有与扇叶数量相同的限位座组，每组限位座包括两个安装座，分别安装有普通限位柱和磁性限位柱，两个限位柱处于扇叶的旋转轴线的两侧，可分别作用于扇叶的上侧，限制扇叶的转动。

6.根据权利要求1所述的碳纤维坩埚的烟气回收系统，其特征在于，扇叶上被磁性限位柱作用的地方安装有面向沿转座的径向方向延伸的磁条，扇叶靠近外圆处开设有滑道，滑道为弧形且截面呈“凸”字形，滑道自扇叶中部向远离磁条的方向延伸并贯穿扇叶，在延伸的过程中逐渐靠近扇叶的外圆，球体安装在滑道内，第二连接杆上升时，可带动扇叶偏转，扇叶内圆中部设置有带上下滑道的转槽和与其连通的底槽，使得扇叶叶面处于竖直状态时能够安装在转柱上，扇叶相对于水平面旋转小于度时，扇叶可相对转柱转动且不脱离转柱，扇叶的左右两侧开设有相对应的台阶，以使相邻两扇叶均处于水平状态时能形成封闭圆，同时不影响相互转动，扇叶处在水平位置时，与配重环在同一水平面且相互配合能够封闭机壳。

7.根据权利要求1所述的碳纤维坩埚的烟气回收系统，其特征在于，风机还包括第二转轴，第二转轴通过轴承套装在第一轴承槽内，第二转轴位于壳体内的一端固定安装有第二锥形齿轮，第二锥形齿轮与第一锥形齿轮相啮合，第二转轴的另一端与电机的输出端连接，当电机开启时，可带动第一转轴转动。

8.一种碳纤维坩埚的烟气回收装置，其特征在于，包括出烟管、进水管、除尘器、脱硫脱氮器，出烟管的下端面设置有法兰，与风机的上端法兰固定连接，出烟管的上部为弧形，密封的插入在除尘器内，出烟管的出烟口成一定倾斜角度的向下伸入到除尘器内的水面下，以使出烟管送出的烟气能够推动除尘器内的水形成水漩涡，除尘器上部内壁安装有进水管，除尘器低于水面位置处接通有带过滤功能的连通管，连通管的另一端将水排放至风冷池，除尘器的下部呈锥桶状且底部安装有除尘阀，脱硫脱氮器固定于除尘器的上方且通过管道与除尘器相连，以便除尘后的烟气能够进入脱硫脱氮器，脱硫脱氮器的底部安装有排污阀，用以排放净化产生的污物。

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