JP2015030936A - 炭素化炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 炭素化炉を休転させることなく、高い稼働率で炭素化炉を運転できる炭素化炉を提供する。
【解決手段】 外部から内部中空の炭素化炉本体４内に供給される耐炎化繊維を、不活性雰囲気下で３００〜７００℃に加熱することにより炭素化して炭素化炉本体４外に排出する炭素化炉本体４と、炭素化炉本体４にその一端を連結する排気管１４と、一端側に排気管１４の他端が連結される直線状煙道１６と、煙道１６の他端側下面に気密且つ着脱自在に取付けられ、その中に、煙道内壁２６に付着したシリカパウダー、毛羽及びタールからなるケバ巻込みタール２２ａが掻き落とされるケバ巻込みタール収納ボックス２４と、煙道１６の一端から煙道１６内に摺動自在に挿入される煙道清掃治具１８とからなる炭素化炉２。
【選択図】 図１

Description

本発明は、炉本体と煙道とを有する炭素化炉であって、炉の長期安定運転を行うための煙道構造を有する炭素化炉に関する。

炭素繊維の製造方法においては、例えば前駆体繊維としてのポリアクリロニトリル(ＰＡＮ)系繊維を２００〜３００℃の酸化性雰囲気下で延伸又は収縮を行いながら耐炎化処理を施して耐炎化繊維を得る。次いで、得られた耐炎化繊維を、４００℃以上の不活性雰囲気下の炭素化炉内に供給して加熱することにより炭素化して得られる炭素繊維を炭素化炉外に排出し、これをワインダーに巻き取って炭素繊維を製造する方法が一般に採用されている。

なお、上記炭素化工程は、必要に応じて複数の工程に分け、例えば３５０〜８００℃の不活性雰囲気下の第１炭素化炉で熱処理した後、１０００℃以上の不活性雰囲気下の第２炭素化炉で熱処理することにより耐炎化繊維の炭素化処理が施される場合もある。

また、上記炭素化工程においては、原料の耐炎化繊維の１繋がり(１パッケージ)が完全に消費されると炭素化炉を休転し、タール等で閉塞されやすい部分の清掃を行い、次の炭素化炉の運転に備えている。

しかし、この炭素繊維の製造方法においては、１パッケージ分の原料の耐炎化繊維の炭素化炉への供給が終了する度に、焼成設備ラインを休転することになる。そのため、上記炭素繊維の製造方法では、設備稼働率が低くなって生産量が減少すると共に、コスト高になる問題を抱えている。

そこで、設備稼働率を上げるために、原料の耐炎化繊維の複数のパッケージを繋ぎながら連続的に炭素化炉を運転する方法も採られるようになってきている。

なお、炭素化炉の運転においては、耐炎化繊維質量の２０〜５０％が炭素化炉内でガス化される。この発生ガスは、同炭素化炉で耐炎化繊維から発生する毛羽と共に、排ガス通路を通過して排煙処理装置へ導かれる(例えば、特許文献１参照)。

図２は従来の炭素化炉(第１炭素化炉及びその周辺装置からなる)の一例を示す概略正面断面図であり、(Ａ)は、煙道清掃治具により煙道内壁に付着したシリカパウダー、毛羽、タールなどの異物(後述のケバ巻込みタール)を掻き落とす前の状態を示し、(Ｂ)は、煙道清掃治具により煙道内壁に付着した異物を掻き落とした後の状態を示す。

図２に示すように従来の炭素化炉４２において、炭素化炉本体４４内を水平に且つ炭素化炉本体４４の側壁４６に平行にパス４８を形成して走行する耐炎化繊維を熱処理する際、発生ガスは炭素化炉本体４４の頂部５０の下面に沿って広がる。この発生ガスは通常、炭素化炉本体４４にその一端を連結する排気管５２と、煙道５４の一端側に排気管５２の他端が所定角度で連結される断面が所定形状の直線状煙道５４と、煙道５４の他端に連結する排煙処理装置５６とを通って系外へ排出される。

耐炎化繊維がシリコーンオイル等でオイル処理されている場合、発生ガスとの反応によりシリカパウダーや毛羽が発生する。このシリカパウダーや毛羽の多くは、発生ガスと共に排気管５２、煙道５４、排煙処理装置５６を通って系外へ排出される。しかし、排煙処理装置５６入口までの排ガス通路内、即ち排気管５２内、煙道５４内において発生ガスは凝縮してタール化すると共にシリカパウダーや毛羽も一緒に巻き込んでしまう。このように、一部のシリカパウダーや毛羽はタールと共に所謂ケバ巻込みタールとして、排気管５２内壁５８、煙道５４内壁６０及びその近傍に付着する。

そのため、排気管５２及び煙道５４は、炭素化炉４２の運転中に徐々に沈着するタールにより閉塞していき、最終的には排気が十分にできなくなり、発生ガスが炭素化炉で逆流し、炭素化処理中の繊維を汚染してしまう問題がある。排気管５２及び煙道５４の閉塞により、炭素繊維の連続生産期間にも限度が生じ、炭素化炉４２の運転開始から１０日間程度で停止せざるを得ない問題もある。

この問題に対して、特許文献１では、排気管及び煙道にそれぞれ排気管清掃治具及び煙道清掃治具を設けることが提案されている。しかし、特許文献１には排気管及び煙道のケバ巻込みタールを掻き取ったものの受け止めについては、その対策が示されていない。

一方、排気管のケバ巻込みタールを掻き取ったものの受け止めについては、排気ポート(排気管)の下方かつパスの上方に、排気管のパス走行方向長さよりも長いパス走行方向長さの整流板(受止皿)であって、熱処理装置(炭素化炉)におけるストランド(耐炎化繊維)入口側の内壁及び耐炎化繊維出口側の内壁から離されて設けられた受止皿が、排気管のパス走行方向長さ全体を覆って設けられているものが、従来より提案されている(例えば、特許文献２参照)。

他方、煙道のケバ巻込みタールを掻き取ったものの受け止めについては、以下のように問題がある。

図２に示すように、煙道清掃治具６２を例にとって説明すると、煙道清掃治具６２は通常、柄６２ａと柄６２ａの先の平板状清掃板６２ｂとを有する。この清掃板６２ｂは、煙道５４の断面とほぼ同じ形状の平板であって、煙道５４内壁６０を摺動する平板である。例えば、煙道５４が円筒の場合は、清掃板６２ｂは円盤となる。

この構造の煙道清掃治具６２を、柄６２ａの軸方向に１〜５回往復させるだけで、煙道５４内壁６０に付着したケバ巻込みタール６４ａを容易に掻き取って除去することができる。

しかし、煙道清掃治具６２によって煙道５４内壁６０から掻き取られたケバ巻込みタール６４ｂは、排煙処理装置５６内に落とされることになる。

排煙処理装置５６内には、排煙燃焼用ガスバーナー６６、場合によっては、排煙処理装置５６で発生する排ガス燃焼熱を有効利用するための熱交換器６８が設けられている(例えば、特許文献３参照)。

排煙処理装置５６内にケバ巻込みタール６４ｂが落とされると、排煙燃焼用ガスバーナー６６や熱交換器６８にケバ巻込みタール６４ｂが付着して排煙処理装置５６の運転に支障を来し、惹いては頻繁に炭素化炉４２を休転させることになり、稼働率を低下させることになる。

熱交換器６８の伝熱面には、排煙処理装置５６における排ガスの成分が付着したケバ巻込みタールを除去する手段が備えられている。伝熱面に付着した異物を除去する方法としては、高圧空気で異物を吹き飛ばして除去する方法、振動若しくは超音波により異物を落下・除去する方法などが挙げられる。

以上の旨の対策案が特許文献３には記載されている。しかし、これらの手段を備えても、排煙処理装置５６が煩雑になるばかりで、炭素化炉４２の休転を回避する効果はさほど高くない。

特開２００４−３６００８０号公報 特開２００４−３３２１５５号公報 特開２００５−１６３２００号公報

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、炉の長期安定運転を行うための煙道構造を有する炭素化炉を提供することにある。

本発明者は、上記課題について鋭意検討しているうち、発生ガスが通過する煙道の所定の位置に気密且つ着脱自在に取付けられ、その中に、煙道内壁に付着したシリカパウダー、毛羽及びタールからなるケバ巻込みタールが掻き落とされるケバ巻込みタール収納ボックスを設けることにより、ケバ巻込みタール除去のために頻繁に炭素化炉を休転させることなく、高い稼働率で炭素化炉を運転できることを見出し、本発明を完成するに至った。

上記目的を達成する本発明は、以下に記載のものである。

〔１〕 外部から内部中空の炭素化炉本体内に供給される耐炎化繊維を、不活性雰囲気下で３００〜７００℃に加熱することにより炭素化して生成する炭素繊維を炭素化炉本体外に排出する炭素化炉本体と、
前記炭素化炉本体にその一端を連結する排気管と、
一端側に前記排気管の他端が連結される直線状煙道であって、煙道を３００〜７００℃に温度制御する手段を備える直線状煙道と、
前記煙道の他端に連結する排煙処理装置と、
前記煙道の他端側下面に気密且つ着脱自在に取付けられ、その中に、煙道内壁に付着したシリカパウダー、毛羽及びタールを含むケバ巻込みタールが掻き落とされるケバ巻込みタール収納ボックスと、
前記煙道の一端から煙道内に摺動自在に挿入される煙道清掃治具とからなる炭素化炉。

〔２〕 前記排気管と前記煙道との連結部と、前記ケバ巻込みタール収納ボックス取付け部との間の煙道内壁温度を、その他の領域の煙道内壁温度よりも２０〜２００℃だけ低温に保つ温度制御手段を備える〔１〕に記載の炭素化炉。

〔３〕 前記その他の領域が、排煙燃焼用ガスバーナー、圧力計又は温度計の取付け部分を含む〔２〕に記載の炭素化炉。

〔４〕 前記煙道清掃治具が、柄部と、前記柄部の一端に取付けた清掃板部とからなる〔１〕に記載の炭素化炉。

本発明の炭素化炉は、発生ガスの通路として炭素化炉本体から順に排気管、煙道、排煙処理装置を有し、煙道の排煙処理装置側下面に気密且つ着脱自在に取付けられ、その中に、煙道内壁に付着したシリカパウダー、毛羽及びタールからなるケバ巻込みタールが掻き落とされるケバ巻込みタール収納ボックスを設けている。よって、ケバ巻込みタールは排煙処理装置には落とされないので、排煙処理装置内のケバ巻込みタール除去のために頻繁に炭素化炉を休転させることなく、長期間の連続運転が可能であり、稼働率が高い。

また、排気管と煙道との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス取付け部との間の煙道内壁温度を、その他の煙道内壁温度よりも２０〜２００℃だけ低温に保つ温度制御手段を備えた場合は、煙道清掃治具ではケバ巻込みタールの除去ができない煙道内壁部分におけるケバ巻込みタールの蓄積を抑制することができるので、炭素化炉の稼働率を更に高くすることができる。

本発明の炭素化炉(第１炭素化炉及びその周辺装置からなる)の一例を示す概略正面断面図であり、(Ａ)は、煙道清掃治具により煙道内壁に付着したケバ巻込みタールを掻き落とす前の状態を示し、(Ｂ)は、煙道清掃治具により煙道内壁に付着したケバ巻込みタールを掻き落とした後の状態を示す。 従来の炭素化炉(第１炭素化炉及びその周辺装置からなる)の一例を示す概略正面断面図であり、(Ａ)は、煙道清掃治具により煙道内壁に付着したケバ巻込みタールを掻き落とす前の状態を示し、(Ｂ)は、煙道清掃治具により煙道内壁に付着したケバ巻込みタールを掻き落とした後の状態を示す。

以下、図１を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は本発明の炭素化炉(第１炭素化炉及びその周辺装置からなる)の一例を示す概略正面断面図であり、(Ａ)は、煙道清掃治具により煙道内壁に付着したシリカパウダー、毛羽、タールなどからなるケバ巻込みタールを掻き落とす前の状態を示し、(Ｂ)は、煙道清掃治具により煙道内壁に付着したケバ巻込みタールを掻き落とした後の状態を示す。

図１において、２は炭素化炉である。耐炎化処理装置(不図示)において耐炎化処理を施された耐炎化繊維は、３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６００℃に昇温された炭素化炉本体(第１炭素化炉本体)４内を水平に且つ炭素化炉本体４の側壁６に平行にパス８を形成して走行し、熱処理(第１炭素化処理)され、次いで必要により、１０００℃以上に昇温された第２炭素化炉(不図示)において熱処理(第２炭素化処理)されて炭素繊維にされる。

本例において用いられる耐炎化繊維とは、前駆体繊維を耐炎化させることによって得られる繊維のことであり、好ましくは臨界酸素指数が３０〜６０の繊維のことである。

耐炎化繊維の原料となる前駆体繊維としては、ポリアクリロニトリル(ＰＡＮ)系、ピッチ系、フェノール系、レーヨン系など従来公知のいずれの繊維でも用いられる。なお、紡績を行う上では、強度、伸度の比較的高いＰＡＮ系耐炎化繊維が最も好適である。例えばＰＡＮ系耐炎化繊維は、ＰＡＮ系繊維を空気中、高温で処理することにより環化反応を生じさせ、酸素結合量を増加させて不融化、難燃化させる耐炎化処理によって得られる。

具体的な耐炎化処理としては、例えばＰＡＮ系繊維では、ＰＡＮ系繊維を２００〜３００℃の酸化性雰囲気下で耐炎化処理を施して得られる。更に具体的には、空気中、初期耐炎化温度２２０〜２５０℃でＰＡＮ系繊維を１０分間耐炎化処理後、昇温速度０．２〜０．９℃／分で、最高温度２５０〜２８０℃まで加熱し、この温度で５〜３０分間保持する条件により得られる。

第１炭素化熱処理において、炭素化炉本体４内最高温度４７０〜７００℃に耐炎化繊維が曝される場合、耐炎化繊維の２０〜５０％がガス化して発生ガスとなる。この発生ガスの大部分はタール成分であり、このタール成分に混ざって耐炎化繊維からのシリカパウダーや毛羽も混在して排気される。

炭素化炉本体４の頂部１０には、その一端が連結された排気管１２であって、上記発生ガスを炭素化炉本体４内から外部に排出するための排気管１２が設けられている。この排気管１２の他端が、煙道１４の一端側に所定角度で連結される断面が所定形状の直線状煙道１４が設けられている。この煙道１４の他端には、排煙処理装置１６が設けられている。

排気管１２と煙道１４との連結角は７０〜１１０度が好ましく、９０度が特に好ましい。煙道１４の断面形状は、矩形、楕円形又は円形が好ましく、円形が特に好ましい。

炭素化炉本体４内の発生ガスは、排気管１２に向かい、この排気管１２を通り、更に煙道１４と、排煙処理装置１６とを通って系外へ排出される。

煙道１４内部には、煙道清掃治具１８の清掃板部１８ｂが挿入されている。煙道清掃治具１８の例としては、柄部１８ａと、柄部１８ａの一端に取付けられる清掃板部１８ｂとからなるものが挙げられる。

煙道１４の断面形状が円形の場合、煙道清掃板部１８ｂは、煙道１４内壁２０を摺動する円盤や一部を切欠いた半円板が好ましい。

煙道１４を３００〜７００℃、好ましくは３５０〜６００℃、より好ましくは３５０〜５００℃に温度制御する手段を、煙道１４は備えている。

煙道１４の排煙処理装置１６側下面には気密且つ着脱自在に取付けられ、煙道清掃治具１８により煙道１４内壁２０に付着したケバ巻込みタール２２ａをケバ巻込みタール２２ｂとして掻き落とされるケバ巻込みタール収納ボックス２４が設けられている。

煙道清掃治具１８を用いた付着ケバ巻込みタール２２ａの除去は、以下の操作により行うことができる。

煙道清掃治具１８を、柄部１８ａの軸方向に沿って１〜５回往復させる。この操作は定期的に好ましくは４〜９６時間毎に、特に好ましくは８〜２４時間毎に行う。

以上の煙道清掃治具１８の操作により、ケバ巻込みタール２２ｂは、排煙処理装置１６内に落とされるのではなく、ケバ巻込みタール収納ボックス２４内に落とされる。

なお、排煙処理装置１６内には、排煙燃焼用ガスバーナー３２を設けている。場合によっては、必要に応じて排煙処理装置１６で発生する排ガス燃焼熱を有効利用するための熱交換器３４を設けても良い。

ケバ巻込みタール２２ｂは排煙処理装置１６内に落とされないばかりか、発生ガス中に残っているケバ・タール成分は排煙処理装置１６において焼却される。そのため、排煙燃焼用ガスバーナー３２や熱交換器３４には、ケバ巻込みタールは付着しないか付着しても僅かであり炭素化炉２を休転させる程にはならない。よって、本発明においては、排煙処理装置１６内のケバ巻込みタール除去のために頻繁に炭素化炉２を休転させることなく、炭素化炉２の稼働率が高い。

煙道清掃治具１８により掻き出された後の、煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６には薄くケバ巻込みタールが残っていても良い。この残っているケバ巻込みタールの量は、発生ガスの排気に支障のない範囲のものである。

ケバ巻込みタール収納ボックス２４の容量は、炭素化炉２の運転を１０日間以上続けられる容量以上が好ましく、４５〜６０日間続けられる容量がより好ましい。

煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６の温度を、煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂの温度よりも２０〜２００℃だけ低温に保つ温度制御手段３０を設けることが好ましく、５０〜１００℃だけ低温に保つことがより好ましい。

温度制御手段３０について説明すると、炭素化炉２の運転時には、煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６、並びに、煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂには、感知部が埋込まれて備えられた温度計が、それぞれの部分における内壁温度を感知して温度制御手段３０に知らせる。

また、煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６、並びに、煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂには、ヒーター等の加熱手段、必要に応じて冷却手段が埋込まれて備えられている。

なお、必要に応じ、煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６、並びに、煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂには、感知部が埋込まれて備えられた圧力計が、それぞれの部分における煙道１４内圧力を感知して温度制御手段３０に知らせる。

温度制御手段３０においては、それぞれ感知された内壁温度に応じて加熱手段及び／又は冷却手段に出力制御信号を発信させる。これにより、煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６の温度は、煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂの温度よりも好ましくは２０〜２００℃だけ低温に保つように制御される。

この温度範囲への制御は、以下のことに基いている。

本発明においては、炭素化炉本体４内最高温度４７０〜７００℃で、好ましくは５００〜６００℃で炭素化炉本体４を運転する。発生ガスは冷却されて温度が４５０℃以下になると、凝縮してタール化すると共にシリカパウダーや毛羽も一緒に巻き込んでケバ巻込みタールを形成する。タールの形成を避けるため、煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂ、排気管１２内壁３６は、４７０〜７００℃に保温することが好ましく、５００〜６００℃に保温することがより好ましい。

以上の状況に際し、煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６の温度が、煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂの温度よりも２０〜２００℃だけ低温になると、即ち、煙道１４における内壁２６の温度が４５０℃以下になると、選択的に煙道１４における内壁２６にケバ巻込みタール２２ａが付着する。

これに対し、煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６よりも高温域である煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂでは、ケバ巻込みタールの蓄積が抑制され、ケバ巻込みタールは付着しないか付着しても僅かであり炭素化炉２を休転させる程にはならない。

なお、煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂのうち、排煙処理装置１６側の内壁２８ｂでは、ケバ巻込みタールの蓄積が抑制され、ケバ巻込みタールが付着しないか付着しても僅かであり、更には、煙道清掃治具１８の清掃板部１８ｂと排煙燃焼用ガスバーナー３２とがぶつからないので、その内壁２８ｂ近傍の煙道１４から排煙処理装置１６の入口にかけた位置に排煙燃焼用ガスバーナー３２を配置し、排煙燃焼用ガスバーナー３２の着火点を排煙処理装置１６の入口に位置させることができる。

この位置に排煙燃焼用ガスバーナー３２を配置させることにより、発生ガスは排煙処理装置１６の入口で確実に着火するため、排煙処理装置１６における排ガス燃焼の効率は高くなる。

また、煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂに備えられる、温度計、加熱手段、冷却手段、圧力計については、内壁２８ａ、２８ｂに埋込まないで、内壁２８ａ、２８ｂに形成された凹み(取付け部分)に引込んで備えることもできる。即ち、内壁２８ａ、２８ｂに形成された凹みは、煙道清掃治具１８ではケバ巻込みタールの除去ができない部分であって、所謂煙道内壁におけるデッドスペースになる。それにも拘らず、このデッドスペースも、内壁２８ａ、２８ｂと同様に内壁２６よりも２０〜２００℃だけ高温に保つことにより、ケバ巻込みタールの蓄積を抑制することができる。

なお、上記説明においては、煙道の温度制御に加熱手段等とそれらの制御部を用いた。しかし、これに限られず、煙道等を被覆する保温材の量を調節することにより煙道各部の温度を制御しても良い。

以下、本発明の熱処理装置を実施例及び比較例を用いて説明するが、本発明はこれら実施例及び比較例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示す炭素化炉２において、パス８にオイル処理を施した耐炎化繊維を用い、第１炭素化熱処理を行った。炭素化炉本体４内最高温度５５０℃に耐炎化繊維は曝され、耐炎化繊維の３０％がガス化して発生ガスとなった。この発生ガスの大部分はタール成分であり、このタール成分に混ざって耐炎化繊維からのシリカパウダーや毛羽も混在して排気された。炭素化炉２の運転において、排気管１２の温度は５００℃、煙道１４の温度は４８０℃、耐炎化繊維の処理量は５００ｋｇ／ｈｒであった。

１８は煙道清掃治具であり、この煙道清掃治具１８は定期的に駆動され、煙道１４内壁２６に蓄積されたケバ巻込みタール２２ａは、この煙道清掃治具１８により掻きだされてケバ巻込みタール収納ボックス２４に落とされた。煙道清掃治具１８により掻き出された後の煙道１４内壁２６には薄くケバ巻込みタールが残っていた。しかし、発生ガスの排気には支障のない範囲のものであった。

この清掃を８時間毎に繰り返すことにより煙道１４内は支障のない範囲に空間は保たれた。

清掃により掻き落とされたケバ巻込みタール２２ｂは、ケバ巻込みタール収納ボックス２４内に蓄積された。なお、ケバ巻込みタール収納ボックス２４には十分な容量があるため、４５日間の運転においてもケバ巻込みタール収納ボックス２４の容量の７０％までで抑えることができた。

（実施例２）
煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６の温度を４２０℃に設定し、煙道１４におけるそれ以外の部分の内壁２８ａ、２８ｂの温度を５００℃に設定した以外は、実施例１と同様に炭素化炉を運転した。

その結果、煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６は、他の部分の内壁２８ａ、２８ｂに対し温度が低いためケバ巻込みタールが凝縮し易かった。

また、内壁２６におけるケバ巻込みタールの皮膜の成長も、５００℃設定の煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂよりも早かった。しかし、内壁２６に付着したケバ巻込みタールは、清掃治具により掻き出されたため、炭素化炉２の運転への支障はなかった。

煙道１４におけるその他の内壁であって、排気管１２と煙道１４との連結部の内壁２８ａ、及び、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部からバーナーノズル３０の設置部分までの内壁２８ｂは、煙道１４における、排気管１２と煙道１４との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックス２４の煙道１４への取付け部と、の間の内壁２６よりも５０℃高温に保たれた。そのため、ケバ巻込みタールは付きにくく、４５日間の炭素化炉２の運転でも煙道１４におけるその他の内壁２８ａ、２８ｂもきれいに保たれた。即ち、ケバ巻込みタールが、優先的に煙道１４の低温部分に凝縮したために、煙道１４の高温部は正常な状態を維持することが出来た。

煙道１４が正常な状態を維持されたばかりでなく、炭素化炉２から産出された炭素繊維も、生産の初期から最終日まで高品質の状態が維持され、毛羽が含まれない高品位の良好な炭素繊維が、生産の初めから終わりまでを通して得られた。

（比較例１）
図２に示す炭素化炉４２を用いた以外は、実施例１と同様に炭素化炉を運転した。そこでは、煙道５４内壁６０に蓄積されたケバ巻込みタール６４ａは、この煙道清掃治具６２により掻きだされ、排煙処理装置５６に落とされた。

その結果、排煙処理装置５６内に設けられている排煙燃焼用ガスバーナー６６、熱交換器６８にケバ巻込みタール６４ｂが付着した。そのため、排煙処理装置５６の運転に支障を来し、惹いては運転７日目で炭素化炉４２を休転することを余儀なくされた。

（比較例２）
比較例２は、図２の炭素化炉４２において、煙道清掃治具５８の無い炭素化炉の運転例を示すものであり、煙道５６の清掃をしない事以外は比較例１と同様に炭素化炉を運転した。煙道５６は運転１０日目で４０％程度閉塞し、１６日目で７０％閉塞した。そのため、十分な排気が出来なくなり、炭素化炉は運転条件調整幅を超え、炭素化炉本体４４の圧力が著しく上昇した。

その結果、耐炎化繊維が通過する開口部から発生ガスが噴出し、炭素化炉は運転が継続できなくなり休転することを余儀なくされた。発生ガスが開口部から噴出する状態は、炭素化炉内の発生ガス濃度が異常に高い状態であり、この炭素化熱処理で得られた炭素繊維は、この発生ガスによる凝縮・膠着の発生により、品位の悪いものとなり、強度的にも十分なものではなかった。

２、４２ 炭素化炉
４、４４ 炭素化炉本体
６、４６ 炭素化炉本体の側壁
８、４８ パスを形成して走行する耐炎化繊維
１０、５０ 炭素化炉本体の頂部
１２、５２ 排気管
１４、５４ 煙道
１６、５６ 排煙処理装置
１８、６２ 煙道清掃治具
１８ａ、６２ａ 煙道清掃治具の柄部
１８ｂ、６２ｂ 煙道清掃治具の清掃板部
２０、６０ 煙道の内壁
２２ａ、６４ａ 煙道の内壁に付着したケバ巻込みタール
２２ｂ ケバ巻込みタール収納ボックスに掻き落とされたケバ巻込みタール
２４ ケバ巻込みタール収納ボックス
２６ 煙道における、排気管と煙道との連結部と、ケバ巻込みタール収納ボックスの煙道への取付け部と、の間の内壁
２８ａ、２８ｂ 煙道におけるその他の内壁
３０ 温度制御手段
３２、６６ 排煙燃焼用ガスバーナー
３４、６８ 熱交換器
３６、５８ 排気管の内壁
６４ｂ 排煙処理装置に掻き落とされたケバ巻込みタール

Claims (4)

1. 外部から内部中空の炭素化炉本体内に供給される耐炎化繊維を、不活性雰囲気下で３００〜７００℃に加熱することにより炭素化して生成する炭素繊維を炭素化炉本体外に排出する炭素化炉本体と、
   前記炭素化炉本体にその一端を連結する排気管と、
   一端側に前記排気管の他端が連結される直線状煙道であって、煙道を３００〜７００℃に温度制御する手段を備える直線状煙道と、
   前記煙道の他端に連結する排煙処理装置と、
   前記煙道の他端側下面に気密且つ着脱自在に取付けられ、その中に、煙道内壁に付着したシリカパウダー、毛羽及びタールを含むケバ巻込みタールが掻き落とされるケバ巻込みタール収納ボックスと、
   前記煙道の一端から煙道内に摺動自在に挿入される煙道清掃治具とからなる炭素化炉。
2. 前記排気管と前記煙道との連結部と、前記ケバ巻込みタール収納ボックス取付け部との間の煙道内壁温度を、その他の領域の煙道内壁温度よりも２０〜２００℃だけ低温に保つ温度制御手段を備える請求項１に記載の炭素化炉。
3. 前記その他の領域が、排煙燃焼用ガスバーナー、圧力計又は温度計の取付け部分を含む請求項２に記載の炭素化炉。
4. 前記煙道清掃治具が、柄部と、前記柄部の一端に取付けた清掃板部とからなる請求項１に記載の炭素化炉。

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