CN216809039U - 一种低温碳化炉炉膛 - Google Patents

Abstract

一种低温碳化炉炉膛，属于碳纤维生产设备领域，包括底部炉膛基体、顶部炉膛基体以及支撑基体，所述支撑基体垂直设置在底部炉膛基体与顶部炉膛基体之间；所述底部炉膛基体包括若干块并排设置的整板，整板之间相互连接；所述支撑基体包括若干块与顶部炉膛基体垂直设置的支撑板；所述顶部炉膛基体包括若干根横梁、盖板以及支撑梁，所述横梁安装在支撑板的顶部，盖板安装在横梁上，支撑梁设置在盖板与支撑板之间，盖板与横梁之间形成与排烟装置对接的排烟口。本实用新型的有益效果是，整个炉体使用耐火粘结剂辅助密封及固定，结构稳定，受热面积大，保温性能强，排烟迅速，适用宽体炉膛的设计。

Description

一种低温碳化炉炉膛

技术领域

本实用新型涉及碳纤维生产设备领域，尤其是一种低温碳化炉炉膛。

背景技术

碳纤维是一种新型碳材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、自润滑等一系列优异性能 ；而且作为纤维还具有柔软性和可编、可纺织性，被广泛应用。

在碳纤维的生产过程中，产出原丝之后，需要经过这几个步骤：氧化、低温碳化、高温碳化等。其中低温碳化是指碳纤维丝束在惰性气体（氮气）的氛围中，通过加热至700-900℃左右，将其中的氧化物及杂质进行焚烧，变成碳化废气排出。低温碳化炉是众多碳纤维生产设备中的重要一环，目前，低温碳化炉的炉膛种类繁多。但总体来讲结构大同小异，由外部壳体、内部炉膛、处于前两者中间的保温层，辅助以加热元件、排烟装置构成。

为提高生产效率，引入宽幅低温碳化炉这一类型，但这意味着不仅是设备整体宽度变大，同时需要内置宽体炉膛。常规低温碳化炉的炉膛一般为2 米左右宽度，搭建炉膛的碳化硅板厚一般为40毫米厚度。对于宽体炉膛，如果继续采用常规方案，上部炉膛基体仍为碳化硅板搭建，则稳定性不够，容易发生坍塌变形。炉膛腔体内部为碳纤维丝束移动空间，如果在炉膛内部添加支撑结构，可以起到支撑作用，防止坍塌，但是会干涉丝束的运动，而且达不到炉膛的最大利用率。再者， 如果在上部添加吊装结构，不仅施工困难，而且与排烟装置干涉，不能有效防止坍塌变形。综上所述，常规设计及改进措施不能满足宽幅低温碳化炉的设计。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足提供一种节后稳定，抗变形能力强，施工简单满足生产需求的低温碳化炉炉膛。

本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，本实用新型是一种低温碳化炉炉膛，其特点是：包括底部炉膛基体、顶部炉膛基体以及支撑基体，所述支撑基体垂直设置在底部炉膛基体与顶部炉膛基体之间；

所述底部炉膛基体包括若干块并排设置的整板，整板之间相互连接；所述支撑基体包括若干块与顶部炉膛基体垂直设置的支撑板；

所述顶部炉膛基体包括若干根横梁、盖板以及支撑梁，所述横梁安装在支撑板的顶部，盖板安装在横梁上，支撑梁设置在盖板与支撑板之间，盖板与横梁之间形成与排烟装置对接的排烟口。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述横梁上设有若干个有利于炉膛及横梁内部余热散出的散热孔。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述横梁为碳化硅材质的空心方管。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述横梁之间的接缝采用耐火泥填缝，提供更好的密封性。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述支撑梁为方梁，支撑梁的长度与支撑板的厚度相同。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述支撑板为厚碳化硅板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是，炉膛底部通过碳化硅板拼接，上部则采用碳化硅方梁阵列排布，并由碳化硅厚板支撑，整个炉体使用耐火粘结剂辅助密封及固定，结构稳定，受热面积大，保温性能强，排烟迅速，适用宽体炉膛的设计；支撑方梁的长度较短，长度与支撑板厚度尺寸相同，填补盖板正下方空隙保证气密性同时起到支撑作用，整个炉膛搭建过程中，板材及方梁各接缝处均采用耐火泥密封，气密性良好。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的俯视结构示意图；

图3为本实用新型的主视结构示意图；

图4为本实用新型的侧视结构示意图。

图中：1.横梁，2.支撑梁，3.整板，4.盖板，5.支撑板，6.排烟口，7.顶部炉膛基体，8.底部炉膛基体。

具体实施方式

以下进一步描述本实用新型的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本实用新型，而不构成对其权利的限制。

参照图1-图4，一种低温碳化炉炉膛，包括底部炉膛基体8、顶部炉膛基体7以及支撑基体，所述支撑基体垂直设置在底部炉膛基体与顶部炉膛基体之间；

所述底部炉膛基体包括若干块并排设置的整板3，整板之间相互连接；所述支撑基体包括若干块与顶部炉膛基体垂直设置的支撑板5；

所述顶部炉膛基体包括若干根横梁1、盖板4以及支撑2梁，所述横梁安装在支撑板的顶部，盖板安装在横梁上，支撑梁设置在盖板与支撑板之间，盖板与横梁之间形成与排烟装置对接的排烟口6。

所述横梁上设有若干个有利于炉膛及横梁内部余热散出的散热孔。

所述横梁为碳化硅材质的空心方管。

所述横梁之间的接缝采用耐火泥填缝，提供更好的密封性。

所述支撑梁为方梁，支撑梁的长度与支撑板的厚度相同。

所述支撑板为厚碳化硅板。

本实用新型的低温碳化炉宽体炉膛主要分为顶部炉膛、底部炉膛和中间支撑三部分。底部炉膛、中间支撑与窄体炉膛结构相同都是由整板搭建底部，支撑板组成中间支撑部分。而顶部炉膛由于需要一定的承载能力，采用带孔方梁组成主体，盖板与支撑方梁铺垫形成排烟口。

为了尽可能消除宽体炉膛上部由于重力及高温导致结构不稳定性，必须提供可靠的基材及搭建方式。根据实际情况判断，此方式至少要满足三个必要性需求：一、结构稳定，抵抗自重，刚性较强，抗热力形变强；二、施工难度不能太大，能预留排烟口，方便排烟装置安装与对接；三、成本不能过高，能实现良好的经济效益。

此设计不仅大部分保留了原有的结构设计，方便工人加工与装配，同时大幅度提升了宽体炉膛结构稳定性及散热效果。相比此前窄体炉膛，此方案炉膛顶部基材采用带孔横梁，即碳化硅材质的空心方管，尺寸为100*50*10，顶部横梁增加散热孔。不仅在尺寸上增加强度（此前为20厚的薄板），而且增加散热孔有利于炉膛及方梁内部余热散出。相邻横梁之间接缝处采用耐火泥填缝，在高温状态下耐火泥呈现胶状，提供更好的密封性。在刚性方面，相同面积上横梁的承载负荷为薄碳化硅板3倍之多，同时在质量方面几乎相同，带孔方梁由于为空心方管，仅1人即可搬运，施工难度大大减小。要安装排烟装置，炉膛顶部必须预留排烟口，横梁几乎不可裁切，所以无法达到碳化硅板缺口作为排烟口的形式，只能整根排列。但排烟口两侧仍需要密封，否则会导致温控不稳定及废气逸出。此处采用盖板（碳化硅薄板）与支撑方梁进行搭建。盖板搭在横梁的上表面，接触面积不足以密封，因为盖板与支撑板中间留有很大空隙，采用耐火泥密封不可行，故增加支撑方梁。

此支撑梁的长度较短，长度与支撑板厚度尺寸相同，填补盖板正下方空隙保证气密性同时起到支撑作用。整个炉膛搭建过程中，板材、横梁及支撑梁各接缝处均采用耐火泥密封，气密性良好。

Claims (6)

1.一种低温碳化炉炉膛，其特征在于：包括底部炉膛基体、顶部炉膛基体以及支撑基体，所述支撑基体垂直设置在底部炉膛基体与顶部炉膛基体之间；所述底部炉膛基体包括若干块并排设置的整板，整板之间相互连接；所述支撑基体包括若干块与顶部炉膛基体垂直设置的支撑板；所述顶部炉膛基体包括若干根横梁、盖板以及支撑梁，所述横梁安装在支撑板的顶部，盖板安装在横梁上，支撑梁设置在盖板与支撑板之间，盖板与横梁之间形成与排烟装置对接的排烟口。

2.根据权利要求1所述的低温碳化炉炉膛，其特征在于：所述横梁上设有若干个有利于炉膛及横梁内部余热散出的散热孔。

3.根据权利要求1所述的低温碳化炉炉膛，其特征在于：所述横梁为碳化硅材质的空心方管。

4.根据权利要求1所述的低温碳化炉炉膛，其特征在于：所述横梁之间的接缝采用耐火泥填缝，提供更好的密封性。

5.根据权利要求1所述的低温碳化炉炉膛，其特征在于：所述支撑梁为方梁，支撑梁的长度与支撑板的厚度相同。

6.根据权利要求1所述的低温碳化炉炉膛，其特征在于：所述支撑板为厚碳化硅板。

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