CN116590811A - 一种碳纤维预氧化炉新混风调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产碳纤维的预氧化炉技术领域，尤其涉及一种碳纤维预氧化炉新混风调节系统及方法，包括：新风风道，用于引入新风；热风风道，为预氧化炉内的循环热风；混风风道，一端分别与新风风道和热风风道连通，对新风和热风进行混风，另一端与预氧化炉内连通，将混风送入预氧化炉内；其中，新风风道和热风风道分别设置有流量控制系统，分别对新风风量和热风风量进行控制，混风风道内设置有流量传感器和温度传感器。本发明中，通过对新风的流量进行控制从而保证预氧化炉内的含氧量，通过对新风的流量进行控制，保证混风的温度，且混风风道内设置流量传感器和温度传感器，来对混风的流量和温度进行监测，从而保证原丝的预氧化效果。

Description

一种碳纤维预氧化炉新混风调节系统及方法

技术领域

本发明涉及生产碳纤维的预氧化炉技术领域，尤其涉及一种碳纤维预氧化炉新混风调节系统及方法。

背景技术

预氧化炉是用于对原丝进行氧化热处理制备氧化限位的热处理炉，预氧化炉外设置有若干为原丝导向的导向辊。原丝的基本氧化过程如下：用制备碳纤维用的氧化纤维原丝，例如，聚丙烯腈（PAN）基连续纤维，使其在很多导向辊导向作用下，沿Z字型路径运行通过热处理腔。原丝在通过热处理腔时会被逐步预氧化处理。

在制备高性能碳纤维的整个工艺流程中，预氧化工序是十分重要和关键的步骤，是承接原丝与碳纤维的桥梁。作为预氧化工序的设备，其各项性能的保证是研制预氧化炉的基础。

预氧化炉需要保持炉内的温度均匀性及含氧量，来保证原丝的预氧化效果，由于预氧化过程中会消耗炉内的氧气，所以需要向炉内一直引入新风，保持含氧量，而引入新风的过程中，又会对炉内的温度产生影响，所以需要对预氧化炉的新混风进行调节控制。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种碳纤维预氧化炉新混风调节系统及方法，从而有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种碳纤维预氧化炉新混风调节系统，包括：

新风风道，所述新风风道用于引入新风；

热风风道，所述热风风道为预氧化炉内的循环热风；

混风风道，所述混风风道一端分别与所述新风风道和热风风道连通，对新风和热风进行混风，另一端与预氧化炉内连通，将混风送入预氧化炉内；

其中，所述新风风道和热风风道分别设置有流量控制系统，分别对新风风量和热风风量进行控制，所述混风风道内设置有流量传感器和温度传感器，对混风的流量和温度进行监测。

进一步地，所述混风风道包括一变截段，所述变截段在其中一端至另一端截面逐渐减小，所述新风风道和热风风道在所述变截段截面较大的一端与所述混风风道连通。

进一步地，所述混风风道与预氧化炉连通的一端设置有恒截段，所述流量传感器和温度传感器设置于所述恒截段。

进一步地，所述流量控制系统包括：

阀门叶片，所述阀门叶片转动设置，当所述阀门叶片转动至水平时，阀门开度为100%，当所述阀门叶片转动至竖直时，阀门开度为0%；

传动结构，所述传动结构与所述阀门叶片传动连接，控制所述阀门叶片进行旋转；

驱动电机，所述驱动电机为所述传动结构提供动力。

进一步地，所述阀门叶片沿所述新风风道和热风风道设置有多组，多组的所述阀门叶片可独立进行调节阀门开度。

进一步地，所述新风风道包括：

新风入口，所述新风入口设置有新风滤网；

增压涡扇和涡扇电机，所述增压涡扇对新风进行增压，所述涡扇电机对所述增压涡扇进行驱动旋转；

空气锁，所述空气锁对所述新风风道与所述混风风道连通的另一端进行气体锁止。

进一步地，所述新风滤网设置至少两层，至少两层所述新风滤网与所述新风入口抽拉连接。

本发明还包括一种碳纤维预氧化炉新混风调节方法，包括如下步骤：

获取预氧化炉工艺的设定温度和设定空气流速；

设置混风风道处监测需要的目标温度、目标空气流速和新风风道的预定流量；

实时采集数据，判断混风风道处的实际温度、实际流速是否与目标值一致，新风风道的实际流量是否与目标值一致；

若实际温度与目标值存在偏差，则调节热风风量，实际温度小于目标值时，增加热风风量，实际温度小于目标值时，减小热风风量；

若实际流速与目标值存在偏差，则同步调节新风风量和热风风量，实际流速小于目标值时，同步增加新风风量和热风风量，实际流速大于目标值时，同步减小新风风量和热风风量；

若新风风道的实际流量小于目标值，则对新风风量进行补偿。

进一步地，所述同步调节新风风量和热风风量中，同角度调整新风风道和热风风道的阀门叶片的旋转角度。

进一步地，所述对新风风量进行补偿包括：

读取新风风道的阀门叶片的开度，确认新风风道的阀门叶片的转角；

根据阀门叶片的转角，对涡扇电机转速进行转速补偿。

本发明的有益效果为：本发明通过设置新风风道、热风风道和混风风道，新风风道用于引入新风，热风风道为预氧化炉内循环加热的热风，混风风道用于新风和热风的混合，使氧气分布更均匀，且通过在新风风道和热风风道分别设置有流量控制系统，分别对新风的流量和热风的流量进行控制，通过对新风的流量进行控制从而保证预氧化炉内的含氧量，通过对新风的流量进行控制，保证混风的温度，且混风风道内设置流量传感器和温度传感器，来对混风的流量和温度进行监测，从而保证原丝的预氧化效果。

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中记载的一些实施例，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。

图1为本发明系统的结构示意图；

图2为混风风道的结构示意图；

图3为新风风道的结构示意图；

图4为新风入口的结构示意图；

图5为流量控制系统的结构示意图；

图6为阀门叶片水平时的结构示意图；

图7为阀门叶片竖直时的结构示意图；

图8为本发明方法的流程图。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至7所示：一种碳纤维预氧化炉新混风调节系统，包括：

新风风道1，新风风道1用于引入新风；

热风风道2，热风风道2为预氧化炉内的循环热风；

混风风道3，混风风道3一端分别与新风风道1和热风风道2连通，对新风和热风进行混风，另一端与预氧化炉内连通，将混风送入预氧化炉内；

其中，新风风道1和热风风道2分别设置有流量控制系统4，分别对新风风量和热风风量进行控制，混风风道3内设置有流量传感器31和温度传感器32，对混风的流量和温度进行监测。

通过设置新风风道1、热风风道2和混风风道3，新风风道1用于引入新风，热风风道2为预氧化炉内循环加热的热风，混风风道3用于新风和热风的混合，使氧气分布更均匀，且通过在新风风道1和热风风道2分别设置有流量控制系统4，分别对新风的流量和热风的流量进行控制，通过对新风的流量进行控制从而保证预氧化炉内的含氧量，通过对新风的流量进行控制，保证混风的温度，且混风风道3内设置流量传感器31和温度传感器32，来对混风的流量和温度进行监测，从而保证原丝的预氧化效果。

如图2所示，在本实施例中，混风风道3包括一变截段33，变截段33在其中一端至另一端截面逐渐减小，新风风道1和热风风道2在变截段33截面较大的一端与混风风道3连通。

其中，混风风道3与预氧化炉连通的一端设置有恒截段34，流量传感器31和温度传感器32设置于恒截段34。

通过在混风风道3设置一个变截段33，将截面逐渐减小，从而新风和热风在截面逐渐减小的过程中，气流流速增加，混合的更均匀，且经过变截段33后的恒截段34，来保持气流的稳定性，从而监测的混风流量更精确。

如图5至7所示，在本实施例中，流量控制系统4包括：

阀门叶片41，阀门叶片41转动设置，当阀门叶片41转动至水平时，阀门开度为100%，当阀门叶片41转动至竖直时，阀门开度为0%；

传动结构42，传动结构42与阀门叶片41传动连接，控制阀门叶片41进行旋转；

驱动电机43，驱动电机43为传动结构42提供动力。

其中，通过设置阀门叶片41，传动结构42和驱动电机43，驱动电机43提供动力，传动结构42将动力进行传递，最终驱动阀门叶片41进行旋转，来调节阀门开度，如图6和7所示，当阀门叶片41转动至水平状态时，阀门开度为100%，当阀门叶片41转动至竖直状态时，阀门开度为0%。其传动结构42可以使用齿轮齿条结构，也可以使用丝杆结构，还可以使用同步带结构。

阀门叶片41沿新风风道1和热风风道2设置有多组，多组的阀门叶片41可独立进行调节阀门开度。通过将阀门叶片41设置多组，使气流分布更加均匀合理，减少尾流对空气混合和监测带来的影响，在阀门两侧配有密封挡板，在阀门关闭时，阀门叶片41贴合紧密，更好的保证阀门气密性，每组的阀门叶片41可以通过转动的连杆进行同步开启或闭合。

如图3至4所示，在本实施例中，新风风道1包括：

新风入口11，新风入口11设置有新风滤网111；

增压涡扇12和涡扇电机13，增压涡扇12对新风进行增压，涡扇电机13对增压涡扇12进行驱动旋转；

空气锁14，空气锁14对新风风道1与混风风道3连通的另一端进行气体锁止。

通过在新风入口11处设置新风滤网111，保证新风的洁净，且通过增压涡扇12和涡扇电机13，对新风进行增加，来提高新风的流速，通过设置空气锁14，来防止炉内热空气逸散造成能量的损失。

为了不影响生产，新风滤网111可以设置至少两层，至少两层新风滤网111与新风入口11抽拉连接。在需要更换时，可以抽出其中一层的新风滤网111，此时还有其他的新风滤网111进行过滤，在更换新的新风滤网111后直接插入即可，从而在更换新风滤网111时无需设备停机，提高生产效率。

如图8所示，本实施例中还包括一种碳纤维预氧化炉新混风调节方法，包括如下步骤：

获取预氧化炉工艺的设定温度和设定空气流速；

设置混风风道3处监测需要的目标温度、目标空气流速和新风风道1的预定流量；

实时采集数据，判断混风风道3处的实际温度、实际流速是否与目标值一致，新风风道1的实际流量是否与目标值一致；

若实际温度与目标值存在偏差，则调节热风风量，实际温度小于目标值时，增加热风风量，实际温度小于目标值时，减小热风风量；

若实际流速与目标值存在偏差，则同步调节新风风量和热风风量，实际流速小于目标值时，同步增加新风风量和热风风量，实际流速大于目标值时，同步减小新风风量和热风风量；

若新风风道1的实际流量小于目标值，则对新风风量进行补偿。

通过上述控制方法，可以有效的保证预氧化炉内的温度的均匀，且保证新风的风量，从而保证预氧化炉内的含氧量，保证预氧化效果。

在本实施例中，同步调节新风风量和热风风量中，同角度调整新风风道1和热风风道2的阀门叶片41的旋转角度。

其中，对新风风量进行补偿包括：

读取新风风道1的阀门叶片41的开度，确认新风风道1的阀门叶片41的转角；

根据阀门叶片41的转角，对涡扇电机13转速进行转速补偿。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种碳纤维预氧化炉新混风调节系统，其特征在于，包括：

新风风道，所述新风风道用于引入新风；

热风风道，所述热风风道为预氧化炉内的循环热风；

混风风道，所述混风风道一端分别与所述新风风道和热风风道连通，对新风和热风进行混风，另一端与预氧化炉内连通，将混风送入预氧化炉内；

其中，所述新风风道和热风风道分别设置有流量控制系统，分别对新风风量和热风风量进行控制，所述混风风道内设置有流量传感器和温度传感器，对混风的流量和温度进行监测；

所述流量控制系统包括：

阀门叶片，所述阀门叶片转动设置，当所述阀门叶片转动至水平时，阀门开度为100%，当所述阀门叶片转动至竖直时，阀门开度为0%；

传动结构，所述传动结构与所述阀门叶片传动连接，控制所述阀门叶片进行旋转；

驱动电机，所述驱动电机为所述传动结构提供动力。

2.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化炉新混风调节系统，其特征在于，所述混风风道包括一变截段，所述变截段在其中一端至另一端截面逐渐减小，所述新风风道和热风风道在所述变截段截面较大的一端与所述混风风道连通。

3.根据权利要求2所述的碳纤维预氧化炉新混风调节系统，其特征在于，所述混风风道与预氧化炉连通的一端设置有恒截段，所述流量传感器和温度传感器设置于所述恒截段。

4.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化炉新混风调节系统，其特征在于，所述阀门叶片沿所述新风风道和热风风道设置有多组，多组的所述阀门叶片可独立进行调节阀门开度。

5.根据权利要求1所述的碳纤维预氧化炉新混风调节系统，其特征在于，所述新风风道包括：

新风入口，所述新风入口设置有新风滤网；

增压涡扇和涡扇电机，所述增压涡扇对新风进行增压，所述涡扇电机对所述增压涡扇进行驱动旋转；

空气锁，所述空气锁对所述新风风道与所述混风风道连通的另一端进行气体锁止。

6.根据权利要求5所述的碳纤维预氧化炉新混风调节系统，其特征在于，所述新风滤网设置至少两层，至少两层所述新风滤网与所述新风入口抽拉连接。

7.一种碳纤维预氧化炉新混风调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取预氧化炉工艺的设定温度和设定空气流速；

设置混风风道处监测需要的目标温度、目标空气流速和新风风道的预定流量；

实时采集数据，判断混风风道处的实际温度、实际流速是否与目标值一致，新风风道的实际流量是否与目标值一致；

若实际温度与目标值存在偏差，则调节热风风量，实际温度小于目标值时，增加热风风量，实际温度小于目标值时，减小热风风量；

若实际流速与目标值存在偏差，则同步调节新风风量和热风风量，实际流速小于目标值时，同步增加新风风量和热风风量，实际流速大于目标值时，同步减小新风风量和热风风量；

若新风风道的实际流量小于目标值，则对新风风量进行补偿。

8.根据权利要求7所述的碳纤维预氧化炉新混风调节方法，其特征在于，所述同步调节新风风量和热风风量中，同角度调整新风风道和热风风道的阀门叶片的旋转角度。

9.根据权利要求7所述的碳纤维预氧化炉新混风调节方法，其特征在于，所述对新风风量进行补偿包括：

读取新风风道的阀门叶片的开度，确认新风风道的阀门叶片的转角；

根据阀门叶片的转角，对涡扇电机转速进行转速补偿。