CN217888020U - 传送带式除碳炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及材料回收设备技术领域，具体涉及一种传送带式除碳炉，包括：炉体和穿过所述炉体设置的传送带装置；温度控制装置，接入所述炉体，并调节所述炉体的温度；氧化气体输送装置，包括若干条接入所述炉体内的送气管道，用于向所述炉体内通入氧化气体；抽气装置，设置在所述炉体顶部，用于抽出炉体内的气体，所述抽气装置使所述炉体内保持为负压状态。该传送带式除碳炉，通过传送带装置输送纤维复合材料，并在传送带的输送过程中，利用送气管道喷出氧化性气体来氧化纤维复合材料中的残碳，可以大规模、连续化、低成本、低能耗地对热解反应完成的纤维复合材料进行除碳操作，具有良好的除碳效果。

Description

传送带式除碳炉

技术领域

本申请涉及材料回收设备技术领域，特别地涉及一种传送带式除碳炉。

背景技术

纤维增强复合材料具有重量轻，强度高，模量高，耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、体育休闲、汽车、建筑及桥梁加固等领域。2018年，我国复合材料总产量为430万吨，预测在2023年将达到556万吨左右，已先后超过德国、日本居世界第2位。但随着国内复合材料的应用越来越广泛，如何合理处理复合材料废弃物成为了必须解决的问题。现有的纤维增强复合材料以热固性树脂为主，在自然条件下不可以降解。废弃的玻璃钢风机叶片、碳纤维复合材料等已经造成严重的环境污染和大量资源浪费。目前我国对于纤维增强复合材料废弃物的回收，还没有进入工业化。即便是在全球范围内，也仅日本、德国、英国等少数几个公司有针对碳纤维增强复合材料回收产业。

如今，行业内通常利用热解法对纤维复合材料进行回收。针对热解反应后附着在纤维上的残碳，并没有专门的除碳设备。现有的除碳操作，通常在热解炉内完成，即在纤维复合材料热解反应完毕后，继续进行除碳操作。这样，导致每一次热解、除碳的周期过长，极大地限制了生产能力提高，无法实现连续除碳。

实用新型内容

为了解决或至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种传送带式除碳炉。

一种传送带式除碳炉，包括：

炉体和穿过所述炉体设置的传送带装置；

温度控制装置，接入所述炉体，并调节所述炉体的温度；

氧化气体输送装置，包括若干条接入所述炉体内的送气管道，用于向所述炉体内通入氧化气体；

抽气装置，设置在所述炉体顶部，用于抽出炉体内的气体，所述抽气装置使所述炉体内保持为负压状态。

进一步的技术方案还可以是，所述传送带装置包括：

网带，所述网带上具有多个透气孔：

驱动机构，用于驱动所述网带沿所述炉体的长度方向运动；

所述送气管道接入所述网带的下方，并向着所述网带的所在方向输送所述氧化气体。

进一步的技术方案还可以是，所述送气管道包括：

若干根主路管道，所述主路管道自所述炉体外部接入所述炉体；

至少两根支路管道，所述支路管道沿所述网带的长度方向或宽度方向间隔布置，所述支路管道上设置有沿自身长度方向分布的多个喷气口。

进一步的技术方案还可以是，所述温度控制装置包括：

加热室，所述加热室设置在所述炉体的内壁，所述加热室内设置有第一电加热装置，所述第一电加热装置用于加热所述炉体内部空间；

所述主路管道穿过所述加热室并经由所述加热室加热。

进一步的技术方案还可以是，所述主路管道至少有部分在所述加热室内折叠为S形。

进一步的技术方案还可以是，还包括：所述温度控制装置还包括：第一温度传感器，设置在所述加热室内，并与所述第一电加热装置通信连接。

进一步的技术方案还可以是，所述温度控制装置还包括：

第二电加热装置，所述第二电加热装置设置在所述炉体内；

第二温度传感器，设置在所述炉体内，并与所述第二电加热装置通信连接。

进一步的技术方案还可以是，还包括：压力传感器，设置在所述炉体内并检测炉内压力，所述压力传感器与所述抽气装置和/或所述氧化气体输送装置通信连接，所述抽气装置和/或所述氧化气体输送装置通过控制气体的流量以调节所述炉体内的压力。

进一步的技术方案还可以是，还包括：

出料管道，连接在所述炉体上；

所述网带经所述出料管道伸出所述炉体外；

所述出料管道与水平面具有第一夹角，且所述第一夹角在10°至35°范围内。

在本申请的实施例中，该传送带式除碳炉，通过传送带装置输送纤维复合材料，并在传送带的输送过程中，利用送气管道喷出氧化性气体来氧化纤维复合材料中的残碳，可以大规模、连续化、低成本、低能耗地对热解反应完成的纤维复合材料进行除碳操作，具有良好的除碳效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的实施方式，下面将对相关的附图做出简单介绍。可以理解，下面描述中的附图仅用于示意本申请的一些实施方式，本领域普通技术人员还可以根据这些附图获得本文中未提及的许多其他的技术特征和连接关系等。

图1为本申请提供的一种传送带式除碳炉的结构示意图；

图2为本申请提供的一种传送带式除碳炉的炉体结构截面示意图；

图3为本申请提供的一种传送带式除碳炉的抽气装置的结构示意图。

图中的附图标记及名称如下：

1、炉体；2、传送带装置；21、网带；22驱动机构；3、送气管道；31、主路管道；32、支路管道；4、加热室；41、第一电加热装置；5、抽气出口；51、风机；52、单向阀；6、抽气管道；7、出料管道。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行详细说明。

本申请的发明人发现，行业内通常利用热解法对纤维复合材料进行回收。针对热解反应后附着在纤维上的残碳，并没有专门的除碳设备。现有的除碳操作，通常在热解炉内完成，即在纤维复合材料热解反应完毕后，继续进行除碳操作。这样，导致每一次热解、除碳的周期过长，极大地限制了生产能力提高，无法实现连续除碳。

有鉴于此，本申请提供了一种传送带式除碳炉，独立于热解炉，可以大规模、连续化、低成本、低能耗地对热解反应完成的纤维复合材料进行除碳操作。

实施方式一

本申请的第一实施方式提出了一种传送带式除碳炉，参见图1和图2结合所示，传送带式除碳炉，包括：

炉体1和穿过所述炉体1设置的传送带装置2；

温度控制装置，接入所述炉体1，并调节所述炉体1的温度；

氧化气体输送装置，包括若干条接入所述炉体1内的送气管道3，用于向所述炉体1内通入氧化气体；

抽气装置，设置在所述炉体1顶部，用于抽出炉体1内的气体，所述抽气装置使所述炉体1内保持为负压状态。

本申请中的炉体1作为该传送带式除碳炉的框架结构，一方面为各个部件提供安装位置；另一方面，还作为除碳操作所需的空间，与外界隔离，为除碳操作提供独立的操作空间，以确保除碳顺利进行。在本申请的实施例中，炉体1可以设置为卧式结构，底部设置有各种支撑梁、支撑柱等各种用于支撑炉体1的支撑构件。另外，本申请中的炉体1可以在外部包裹保温材料，避免内部热量流失，降低能源损耗，还可以隔绝内部热量，避免因意外触碰导致工作人员烫伤。

传动带装置，用于输送需要进行除碳处理的纤维复合材料，其从炉体1的一侧进入炉体1内部并从另一侧伸出，然后循环回转至进入侧，以实现连续供料。在输送纤维复合材料的过程中，位于炉体1内部的纤维复合材料上的残碳发生氧化反应，实现除碳作业。由于不同种类的纤维复合材料，其除碳所需的时间也会不同。因此在实际生产过程中，本领域技术人员可以根据需要进行除碳处理的纤维复合材料的种类来控制传送带装置2以调节纤维复合材料的移动速度，进而控制纤维复合材料的除碳时间，确保除碳完全。

在本申请中，送气管道3用于向炉体1内部通入氧化气体。利用氧化气体在一定温度下冲刷纤维复合材料，可以发生氧化反应的同时达到除碳目的。具体地，在本实施例中，多条送气管道3设置在炉体1内部，并可以沿传送带装置2的输送方向均匀分布。纤维复合材料在被传送带装置2带动输送的过程中，依次经过多条送气管道3所对应的喷出区域，并被这些区域对应的送气管道3喷出的氧化气体冲刷。

抽气装置用于抽出炉体1内的气体，使炉体1内保持为负压状态。该气体包括送气管道3喷出的氧化气体以及纤维复合材料反应产生的气体。纤维复合材料表面的残碳被氧化气体接触后，会被发生氧化反应，产生二氧化碳。因此，通过抽气装置的设置，在抽出炉体1内的气体的同时，可以将炉体1内部空间充斥的残碳以二氧化碳的形式收集起来。而且，由于炉体1内保持为负压状态，充斥在炉体1内部空间中的气体在气压的作用下，不会外泄到炉体1外，有利于保持外界作业环境的洁净。

现有的除碳设备通常采用电热的方式进行加热。但这种方式，热量通常是通过电热丝的热辐射或者物料之间的接触传递，容易导致炉体1内各个区域的温度不均。而在本实施例中，借助气体对纤维复合材料进行加热，则可以使反应温度更加均匀。具体地，本实施例中的氧化气体，可以为400℃-500℃的高压缩空气。通过送气管道3的设置，利用送气管道3向炉体1内部通入高压缩空气对纤维复合材料进行加热。相对于电热而言，借助高温气体加热具备扩散性较好的优势。氧化气体与纤维复合材料直接接触，并通过纤维复合材料之间的缝隙进行扩散，加热效果好，热量传递快。

此外，在本实施例中，采用高压缩空气进行加热、除碳的好处还在于：高压缩空气的制备简单，可以利用热解纤维复合材料时产生的裂解气体燃烧加热空气进行制备，能源能够被回收再利用，可以实现清洁生产。

传送带式除碳炉还可以包括温度控制装置，接入炉体1，并调节炉体1的温度。在高压缩空气作为炉体1主要热源的基础上，温度控制装置可以作为辅助热源对炉体1进行辅助加热以调节炉体1的局部温度，防止气体扩散的死角的局部温度不均的问题，进一步提高加热的均匀性。

本申请中的传送带式除碳炉，通过传送带装置2输送纤维复合材料，并在传送带的输送过程中，利用送气管道3喷出氧化性气体来氧化纤维复合材料中的残碳，可以大规模、连续化、低成本、低能耗地对热解反应完成的纤维复合材料进行除碳操作，具有良好的除碳效果。

实施方式二

该实施方式是基于实施方式一的进一步改进，其改进之处在于：如图1和图2结合所示，所述传送带装置2包括：

网带21，所述网带21上具有多个透气孔：

驱动机构22，用于驱动所述网带21沿所述炉体1的长度方向运动；

所述送气管道3接入所述网带21的下方，并向着所述网带21的所在方向输送所述氧化气体。

网带21用于支撑纤维复合材料，并由驱动机构22驱动带动纤维复合材料移动。网带21上设置的透气孔用于供氧化气体通过。送气管道3接入网带21的下方，并向着网带21的所在方向输送氧化气体。送气管道3喷出的氧化气体，可以从网带21的下方穿过网上的透气孔并冲刷位于网带21上表面的纤维复合材料，以实现更好的除碳目的。

需要说明的是，送气管道3喷出的氧化气体，从网带21的下方穿过透气孔对纤维复合材料进行初步的氧化。位于网带21上方的氧化气体会被抽气装置抽出，在氧化气体在炉体1内部移动的过程中，氧化气体可以对纤维复合材料进行进一步的氧化。纤维复合材料经过氧化气体的多次氧化反应，可以全面地去除附着在纤维表面的残碳。

在本实施例中，所述送气管道3包括：

若干根主路管道31，所述主路管道31自所述炉体1外部接入所述炉体1；

至少两根支路管道32，所述支路管道32沿所述网带21的长度方向或宽度方向间隔布置，所述支路管道32上设置有沿自身长度方向分布的多个喷气口。

其中，主路管道31是作为向炉体1内输送氧化气体的主要管道。支路管道32用于接入主路管道31，并向炉体1内部输送氧化气体。通过控制支路管道32在炉体1内部的位置，即可调整氧化气体在炉体1内部喷出的位置。

在本实施例中，如图2所示，多根主路管道31自炉体1外接入炉体1内，并从网带21的一侧向下延伸以跟支路管道32连接。多根支路管道32沿网带21的长度方向间隔布置在网带21的下方，并利用喷气口向炉体1内部喷出氧化气体。

此外，在本实施例中，所述温度控制装置包括：

加热室4，所述加热室4设置在所述炉体1的内壁，所述加热室4内设置有第一电加热装置41，所述第一电加热装置41用于加热所述炉体1内部空间；

所述主路管道31穿过所述加热室4并经由所述加热室4加热。

需要说明的是，加热室4设置在炉体1上，且整体可以呈环形结构，中部形成进行除碳操作的除碳空间。设置在加热室4内的第一加热装置可以加热加热室4，并通过热辐射加热除碳空间，进而加热除碳空间内的纤维复合材料。

纤维复合材料在除碳空间内进行除碳操作时，加热室4可以对除碳空间进行加热，进而对位于除碳空间内的纤维复合材料进行加热。在高压缩空气作为主要热源的基础上，设置由第一电加热装置41的加热室4可以作为辅助热源对纤维复合材料进行辅助加热，以确保除碳空间内部温度达到纤维复合材料进行除碳操作的设定温度，保证除碳操作正常进行。

此外，由于主路管道31接入炉体1内部并穿过加热室4进入上述除碳空间，因此加热室4可以对穿过加热室4的主路管道31进行加热。

在实际应用中，通入主路管道31内的高压缩空气的温度存在波动，即可能不在指定的温度区间(400℃-500℃)内。因此，当温度不在指定温度区间内的高压缩空气经过加热区时，可以被加热区影响以调整至指定温度区间。具体地，在本实施例中，炉体1内的温度应维持在400℃-500℃的温度区间内，加热室4内的温度也应当在400℃-500℃的温度区间内。当通入主路管道31内的高压缩空气低于400℃时，高压缩空气穿过加热区时会被加热区加热使得其在进入除碳空间时的温度在400℃-500℃的温度区间内。当通入主路管道31内的高压缩空气高于500℃时，即高于加热室4的温度，高压缩空气在经过加热室4时，其热量会传递到加热室4上，使得温度降低至400℃-500℃的温度区间内。也就是说，加热室4还具有稳定温度的作用。

需要说明的是，在实际使用中，通入主路管道31内的高压缩空气可以采用被加热过的空气，其温度接近指定的温度区间。通过加热室4的设置，调节高压缩空气的温度，使得进入除碳空间内的高压缩气体的温度始终位于指定的温度区间内，进而可以保证除碳效果。

在本实施例中，为了延长高压缩空气在加热室4经过的时间，提高加热室4的温度调节效果，所述主路管道31还可以至少有部分在所述加热室4内折叠为S形。

实施方式三

本实施方式是基于实施方式二的进一步改进，其改进之处在于：如图1所示，所述温度控制装置还包括：第一温度传感器，设置在所述加热室4内，并与所述第一电加热装置41通信连接。

在实际使用中，可以通过第一温度传感器实时监控加热室4内的温度，并根据需要，通过第一电加热装置41对加热室4进行温度调控。

在本实施例中，所述温度控制装置还包括：

第二电加热装置，所述第二电加热装置设置在所述炉体1内；

第二温度传感器，设置在所述炉体1内，并与所述第二电加热装置通信连接。

具体地，第二电加热装置可以设置有多个，分别对应除碳空间的多个区域，以将除碳空间分成多个温控区域，每一个电加热装置分别对应一个温控区域。而第二温度传感器则分别设置在每一个温控区域内，用于监控对应的温控区域内的温度。在实际应用中，可以通过第二温度传感器实时监控各个温控区域的温度，并根据需要，通过第二电加热装置对其相应的温控区域加热，以实现局部区域温度调控的目的。

实施例四

本实施方式是基于实施方式一的进一步改进，其改进之处在于，该传送带式除碳炉，还包括：压力传感器，设置在所述炉体1内并检测炉内压力，所述压力传感器与所述抽气装置和/或所述氧化气体输送装置通信连接，所述抽气装置和/或所述氧化气体输送装置通过控制气体的流量以调节所述炉体1内的压力。

通过压力传感器实时监测炉内压力，并根据炉内压力，控制所述抽气装置和/或所述氧化气体输送装置的气体流量以调节所述炉体1内的压力。

在本实施例中，如图1所示，抽气装置可以包括设置在炉体1上的抽气出口5。该抽气出口5连通炉内空间以供炉内气体排出。

如图3所示，该抽气装置还可以包括：

风机51，与所述压力传感器通信连接，所述风机51对着所述抽气出口5设置；

抽气管道6，连接在所述抽气出口5上，所述风机51安装在所述抽气管道6内，且所述风机51的吹风方向朝着所述抽气出口5的所在方向；

单向阀52，设置在所述抽气管道6内。

其中，风机51设置在抽气出口5内，且朝炉体1外吹。利用设置在炉体1内的压力传感器检测炉体1内的压力，并将检测到的炉体1内的压力与外界压力进行对比。根据对比结果，控制风气的转速以控制抽气出口5的气体流量，进而调节炉体1内的压力，使得炉体1内的压力略小于外界压力，从而使炉体1内处于微负压的状态。

需要说明的是，该抽气管道6可以为炉体1内的气体输送至其他位置的输送管道，也可以为并联在该输送管道一侧的旁路管道。该旁路管道可以连接在一个临时的气体存放设备内。在该实施例中，如图3所示，该抽气管道6是输送管道，用于将反应产生的气体输送至其他位置，风机51直接设置在该输送管道内。

另外，单向阀52的气体流通方向，为从炉体1内向外输送的方向，既能保证向外输送炉体1内的气体的顺利进行，也能避免因气压原因向炉体1内反向输送气体所引发的炉内压力过高的问题。

实施方式五

该实施方式是基于实施方式四作出的进一步改进，其改进之处在于,如图1所示，该传送带式除碳炉，还包括：

出料管道7，连接在所述炉体1上；

所述网带21经所述出料管道7伸出所述炉体1外。

该出料管道7对应着炉体1上的出料口，作为炉体1内部与外界的一个缓冲空间。通过出料管道7的设置，可以降低外界对炉体1内温度的影响，以确保炉体1内部除碳操作的正常进行。

在本实施例中，所述出料管道7与水平面具有第一夹角，且所述第一夹角在10°至35°范围内。

具体地，出料管道7从炉体1的一侧朝着网带21移动的方向向下倾斜至与水平面具有第一夹角。由于热空气上升的原理，当炉内的高温气体位于该出料管道7内时，高温气体在向下倾斜的出料管道7内难以沿出料管道7继续向下移动，在一定程度上可以减少高温气体向外界泄露的情况，且能避免外界气体沿出料管道7进入炉体1内部。

需要说明的是，由于炉体1压力小于外界压力，位于出料管道7内的高温气体会在压力差的作用下被吸进炉体1内部。因此，在温度以及炉内与外界压差的作用下，高温气体在出料管道7内的移动方向为朝向炉体1倾斜向上的。申请人发现，当高温气体在出料管道7内的移动方向与出料管道7的延伸方向相同或相近时，高温气体的泄露情况较少，对外界气体的隔绝效果较好。

因此，在综合考虑以上各种因素，经过申请人的多次实验调整，所述第一夹角在10°至35°范围内为最佳。此时，高温气体在出料管道7内的移动方向与出料管道7的延伸方向相同或相近，高温气体的泄露情况较少，对外界气体的隔绝效果较好，能够有效地节省能源。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种传送带式除碳炉，其特征在于，包括：

炉体和穿过所述炉体设置的传送带装置；

温度控制装置，接入所述炉体，并调节所述炉体的温度；

氧化气体输送装置，包括若干条接入所述炉体内的送气管道，用于向所述炉体内通入氧化气体；

抽气装置，设置在所述炉体顶部，用于抽出炉体内的气体，所述抽气装置使所述炉体内保持为负压状态。

2.根据权利要求1所述的传送带式除碳炉，其特征在于，所述传送带装置包括：

网带，所述网带上具有多个透气孔：

驱动机构，用于驱动所述网带沿所述炉体的长度方向运动；

所述送气管道接入所述网带的下方，并向着所述网带的所在方向输送所述氧化气体。

3.根据权利要求2所述的传送带式除碳炉，其特征在于，所述送气管道包括：

若干根主路管道，所述主路管道自所述炉体外部接入所述炉体；

至少两根支路管道，所述支路管道沿所述网带的长度方向或宽度方向间隔布置，所述支路管道上设置有沿自身长度方向分布的多个喷气口。

4.根据权利要求3所述的传送带式除碳炉，其特征在于，所述温度控制装置包括：

加热室，所述加热室设置在所述炉体的内壁，所述加热室内设置有第一电加热装置，所述第一电加热装置用于加热所述炉体内部空间；

所述主路管道穿过所述加热室并经由所述加热室加热。

5.根据权利要求4所述的传送带式除碳炉，其特征在于，所述主路管道至少有部分在所述加热室内折叠为S形。

6.根据权利要求4所述的传送带式除碳炉，其特征在于，还包括：所述温度控制装置还包括：第一温度传感器，设置在所述加热室内，并与所述第一电加热装置通信连接。

7.根据权利要求6所述的传送带式除碳炉，其特征在于，所述温度控制装置还包括：

第二电加热装置，所述第二电加热装置设置在所述炉体内；

第二温度传感器，设置在所述炉体内，并与所述第二电加热装置通信连接。

8.根据权利要求1所述的传送带式除碳炉，其特征在于，还包括：压力传感器，设置在所述炉体内并检测炉内压力，所述压力传感器与所述抽气装置和/或所述氧化气体输送装置通信连接，所述抽气装置和/或所述氧化气体输送装置通过控制气体的流量以调节所述炉体内的压力。

9.根据权利要求2所述的传送带式除碳炉，其特征在于，还包括：

出料管道，连接在所述炉体上；

所述网带经所述出料管道伸出所述炉体外；

所述出料管道与水平面具有第一夹角，且所述第一夹角在10°至35°范围内。

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