一种碳纤维碳化系统的排废管路及其控制方法与流程

本发明属于碳化线生产领域，具体地说，涉及一种碳纤维碳化系统的排废管路及其控制方法。

背景技术：

1、聚丙烯腈(pan)基碳纤维，是一类碳元素质量在90％以上的无机纤维状材料；聚丙烯腈(pan)基碳纤维原丝，经氧化、低温碳化、高温碳化、上浆与烘干四个工艺流程之后，内部所含的h、o以有机物形式脱出，内部纤维取向发生转变，最终形成聚丙烯腈(pan)基碳纤维；聚丙烯腈(pan)基碳纤维具有体密度适中、比强度与比模量极高、深加工性能好、耐疲劳性能好、耐烧蚀性能好、减振性能优良、制品尺寸稳定性好、导电导热性好等一系列突出的力学性能和优异的综合特性；3k小丝束碳纤维，其拉伸模量可达260--310gpa，拉伸强度可达5.0--7.0gpa，是典型的高性能高强中模型碳纤维，在航空航天、兵器等军工领域，是不可替代的核心战略材料；在工业领域，是高端装备制造升级、风电叶片制造、体育用品等领域的关键基础材料，具有广泛的应用。我国近年来，下游碳纤维复合材料领域呈井喷式增长趋势，对碳纤维的需求量也随之快速增长。

2、在生产过程中，碳化线在低温碳化炉内发生化学反应后产生挥发气体，挥发气体大部分属于废气，在废气未及时排出时，会沉积在炉膛内成为焦油，丝束经过炉膛时，会出现丝束与焦油发生接触并被其刮伤的情况，在700℃左右的高温下，被刮伤的丝束极易出现大面积伤丝甚至烧断，严重影响产品质量和生产厂家的经济效益；并且，废气在经管道排出时，因焦油含量相对较高，且在生产量逐步提升的同时废气的产量也对应提升，大量的废气在管道内流通的过程中，由于流速和废气温度逐渐降低等因素的影响，极易出现废气中的焦油在管道内发生沉积，堵塞排废管道的情况，阻碍废气排出，从而导致炉膛内沉积的废气大量转变为焦油，造成工艺异常状况；因此工作人员在发现管道堵塞时，只能停机进行管道清理，往往一次清理需要半个工作日到一个工作日的时间，清理过程中整条生产线处于停机状态，严重影响碳化线的生产效率和生产厂家的经济效益；另一方面，废气由分布在炉膛各个方向的多条支管导出、并直接连通至同一排废总管内，为了保证排废总管内废气的不会因流速过低导致焦油在管道内发生沉积，通常会令排废总管的通过面积小于各支管的通过面积之和，且流速提升后，还能对管道内壁产生冲刷作用，具有一定的自清洁能力；但在总管的通过面积远小于各支管的总通过面积时，在通风过程中，总管与各支管连接处的上、下游之间的气差较大，导致连接处的管壁受到到较大的压力，容易发生关闭变形甚至破裂的情况，反而增加了生产隐患。

3、有鉴于此特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供了一种碳化线低温碳化炉的排废管道系统及碳化线生产线，通过在各支管与排废总管间设置至少两组分别可控制开闭排废管道，在使用中的排废管道发生堵塞时，可通过打开另一排废管道继续排出废气，已解决在排废管道阻塞时必须进行停机清理的问题；同时，通过设置多级管网令各排气支管逐步合流至排废总管内，以将废气合流时产生的压力分散，减少各合流处管壁受到的压力，以解决总管通径较小时，连接处易发生爆管的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种碳纤维碳化系统的排废管路，至少包括两组相互独立的排废管道，各排废管道分别与碳纤维碳化系统的碳化炉可通断的相连，各排废管道择一连通，用于将碳化炉内的废气排出。

3、进一步的，两组排废管道包括主用排废管道和备用排废管道，备用排废管道的管径大于或等于主用排废管道的管径。

4、进一步的，各排废管道分别包括多根进气管；各进气管分别与碳化炉相连通；主用排废管道的主用进气管、和备用排废管道的备用进气管上分别设置有控制管道通断的主用进气阀和备用进气阀。

5、进一步的，各排废管道分别还包括合流管道和出气管；各进气管分别竖直设置；各进气管的底端与碳化炉相连通，对应的另一端分别与水平设置的合流管相连通；各合流管管壁的顶部分别连通有出气管。

6、进一步的，还包括排废总管；排废总管设置于主用排废管道和备用排废管道之间，排废总管两侧分别连通有连通管；主用出气管和备用出气管分别通过对应的连通管与排废总管相连通。

7、进一步的，各连通管上分别设置有控制管路通断的连通阀。

8、进一步的，碳化炉外周排布有排气管道，各排气管道分别与各排废管道相连通；各排气管道分别包括，水平排气管和分设于水平排气管两端的竖直排气管；各竖直排气管分别与碳化炉内部相连通；各排废管道分别与各水平排气管一一对应的设置有进气管，各进气管分别与对应的水平排气管的中部相连通。

9、一种如上所述的一种碳纤维碳化系统的排废管路的控制方法，控制各排废管道与碳化炉择一连通，并判断当前连通的排废管道是否堵塞，若是，则控制另一组排废管道与碳化炉连通。

10、进一步的，排废管道包括主用排废管道和备用排废管道；控制主用排废管道与碳化炉相连通，并判断主用排废管道是否堵塞，若是，则控制备用排废管道与碳化炉连通。

11、进一步的，备用排废管道上设置有备用进气阀和备用连通阀；控制备用进气阀和备用连通阀分别关闭，判断主用排废管道是否堵塞，若是，则打开备用进气阀和备用连通阀。

12、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：通过增设了至少一组排废管道，以在当前使用的排废管道发生堵塞、影响废气时，通过立即启用另外的排废管道，保证生产继续平稳进行，提高了碳化线生产的可靠性；并且，通过将备用排废管道的通径适当加大，以将炉膛内积存的废气快速排出，避免焦油析出沾附在炉膛内，导致刮丝的情况发生；另外，通过各进气管分别通过合流管流通至出气管并排出的连接方式，形成了各进气管流通的废气通过在合流管内进行多次合流、再通过出气管导出的导气方式，以此令废气合流产生的压力分散在各进气管和出气管分别的与合流管相连的连通处上，从而提升了排废管道各管壁的结构稳定性，提升了管壁整体的耐压能力和使用寿命。

13、同时，本发明结构简单，效果显著，适宜推广使用。

14、下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

技术特征：

1.一种碳纤维碳化系统的排废管路，其特征在于，至少包括两组相互独立的排废管道(403)；各排废管道(403)分别与碳纤维碳化系统的碳化炉可通断的相连，各排废管道(403)择一连通，用于将碳化炉内的废气排出。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维碳化系统的排废管路，其特征在于，两组排废管道(404)包括主用排废管道(405)和备用排废管道(406)，备用排废管道(406)的管径大于或等于主用排废管道(405)的管径。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维碳化系统的排废管路，其特征在于，各排废管道(404)分别包括多根进气管(4041)；各进气管(4041)分别与碳化炉相连通；

4.根据权利要求3所述的一种碳纤维碳化系统的排废管路，其特征在于，各排废管道(404)分别还包括合流管(4042)和出气管(4043)；

5.根据权利要求4所述的一种碳纤维碳化系统的排废管路，其特征在于，还包括排废总管(407)；

6.根据权利要求5所述的一种碳纤维碳化系统的排废管路，其特征在于，各连通管(4071)上分别设置有控制管路通断的连通阀。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种碳纤维碳化系统的排废管路，其特征在于，碳化炉外周排布有排气管道(403)，各排气管道(403)分别与各排废管道(404)相连通；

8.一种上述权利要求1-8任一所述的一种碳纤维碳化系统的排废管路的控制方法，其特征在于，控制各排废管道与碳化炉择一连通，并判断当前连通的排废管道是否堵塞，若是，则控制另一组排废管道与碳化炉连通。

9.根据权利要求8所述的一种控制方法，其特征在于，排废管道包括主用排废管道和备用排废管道；

10.根据权利要求9所述的一种控制方法，其特征在于，备用排废管道上设置有备用进气阀和备用连通阀；

技术总结本发明公开了一种碳纤维碳化系统的排废管路及其控制方法，至少包括两组独立排废管道，各排废管道分别与碳纤维碳化系统的碳化炉可通断的相连，各排废管道择一连通，用于将碳化炉内的废气排出；两组排废管道包括主用排废管道和备用排废管道，备用排废管道的管径大于主用排废管道的管径。本发明带来的有益效果：通过增设了至少一组排废管道，以在当前使用的排废管道发生堵塞、影响废气时，通过立即启用另外的排废管道，保证生产继续平稳进行，提高了碳化线生产的可靠性；并且，通过将备用排废管道的通径适当加大，以将炉膛内积存的废气快速排出，避免焦油析出沾附在炉膛内，导致刮丝的情况发生。技术研发人员：徐延生,徐佳威,张得新,岳志军,李超受保护的技术使用者：吉林凯美克化工有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27