[实用新型]一种提高预氧化炉温场均匀性的装置

说明书

本实用新型提供一种提高预氧化炉温场均匀性的装置，其包括：炉体，炉体具有外炉门(1)和内炉门(6)，内炉门(6)位于炉体的内部，内炉门(6)的内侧形成为炉腔(8)；还包括第一连通管路(100)，第一连通管路(100)的一端连通炉腔(8)的上部空间，第一连通管路(100)的另一端连通至炉腔(8)的下部空间，第一连通管路(100)上还设置有第一风机(9)。通过本实用新型能够保证炉腔中尤其是上下部分之间温差的均匀性以及压力场的均匀性，防止了外部冷气体进入炉腔内，也防止了高温热气体排出炉外，不需定期去除焦油，提高碳纤维生产质量；且有效避免和防止通过丝束的出入口向车间排放废气。

技术领域

本实用新型属于碳纤维生产制造技术领域，具体涉及一种提高预氧化炉温场均匀性的装置。

背景技术

碳纤维问世于上世纪50年代，它除具有一般碳材料的各种优良的性能外，还具有相当高的比强度和比模量，是优良的先进复合材料的增强体。其研制和应用获得了迅速的发展，在宇宙飞船、人造卫星、航天飞机、导弹、原子能、航空以及一般民用工业部门得到了广泛的应用。目前，碳纤维生产原料有三种：黏胶纤维、沥青纤维和聚丙烯腈(PAN)纤维。以PAN作为原料制得碳纤维，因其产品力学性能良好、生产工艺简单以及碳化收率高，得到大力发展，成为当前碳纤维工业的主流。

目前工业化生产操作是使PAN原丝首先通过具有180-300℃温度梯度的空气氧化炉进行预氧化，再对预氧化纤维在高纯氮气中进行最高温度为1400-1600℃的碳化。如果将预氧化纤维直接进行1000℃以上的温度的碳化处理，强烈的热冲击会造成纤维结构的破坏。为了避免这种损害，在高温碳化之前，对预氧化纤维先进行300-900℃的中低温碳化热处理，统称为低温碳化。在预氧化过程中，特别是在初始阶段，要对纤维施加适当的牵伸以抑制PAN大分子的收缩，维持PAN大分子链对纤维轴向的取向。同时，随着预氧化温度的升高，纤维内部首先在无定形区、继而在有序区发生PAN大分子的环化、脱氢和氧化等复杂化学反应，释放出大量的热，最终形成沿轴向取向的、刚性的、稳定的梯形高分子量聚合物结构，从而使纤维具有了在高温碳化时不熔不燃、继续保持纤维形态的能力。

预氧化炉种类较多，按照进风方式可以分为三种：侧吹风式、垂直吹风式、中央到两端吹风式。每种氧化炉都有各自的利弊，侧吹风式氧化炉与丝束垂直，有利于将化学反应小分子和热量瞬间带走，但是当炉体较宽时炉膛内进出口端有一定风速差和温差；垂直吹风式氧化炉从顶部吹风，保证了丝束表面风速均匀性，但当炉内丝道有多层丝束且丝束间隙减小时，热风难以从丝束间通过，导致反应小分子及热量不容易带走；中央到两端吹风式氧化炉较上述两种，既可以保证丝束表面风速均匀性又可以瞬间带走热量，预氧化效率得到了提高，但是造价较贵。

各类预氧化炉两端均具有通过丝束的出入口，在氧化炉工作时，由于炉体内部正压环境，因此无论何种形式氧化炉均不可避免会通过丝束的出入口向车间排放废气。热的气体从氧化炉顶部的丝进出口溢出，而外界气体由氧化炉底部进入炉内，并且气体导致氧化炉内温度不均匀；且进入炉体的冷工艺气体和纤维反应生成的热气体换热后，反应生成气体在丝辊、炉体、纤维上产生焦油，因此需要定期去除焦油，对碳纤维生产造成一定的损失。

由于现有技术中的碳纤维生产的预氧化炉中会存在温度不均匀的情况，会导致外部冷气体进入炉内、内部高温热气体不必要地排出炉外；进入炉体的冷工艺气体和纤维反应生成的热气体换热后，反应生成气体在丝辊、炉体、纤维上产生焦油，因此需要定期去除焦油，对碳纤维生产造成一定的损失；氧化炉均不可避免会通过丝束的出入口向车间排放废气等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种提高预氧化炉温场均匀性的装置。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的碳纤维生产的预氧化炉中存在温度不均匀的情况的缺陷，从而提供一种提高预氧化炉温场均匀性的装置。

本实用新型提供一种提高预氧化炉温场均匀性的装置，其包括：