Конструкційний каркас карбонізаційної печі/пічі:
Піч для карбонізації вуглецевого волокна в основному складається з корпусу печі, системи нагріву, системи керування повітрям, тягового пристрою та системи керування температурою.
Основна структура корпусу карбонізаційної печі/печі/печі:
Корпус печі – це зовнішня оболонка карбонізаційної печі, яка зазвичай виготовлена з високотемпературної нержавіючої сталі та може витримувати високі температури та певний тиск. Всередині корпусу печі також встановлюється шар теплоізоляції. Звичайні теплоізоляційні матеріали включають керамічну вату, яка може ефективно зменшити втрати тепла. Це схоже на тепле покриття печі, яке не тільки забезпечує стабільну температуру всередині печі, але й запобігає проблемам безпеки, спричиненим надмірною зовнішньою температурою. Деякі невеликі карбонізаційні печі, що використовуються для експериментів, мають відносно невеликі корпуси печей, а товщина шару теплоізоляції може становити 5-10 см; тоді як карбонізаційні печі, що використовуються для великомасштабного промислового виробництва, мають великі корпуси печей, а товщина шару теплоізоляції може сягати понад 20 см.
Склад системи опалення карбонізаційної печі/печі/печі:
Система нагріву є «серцем» карбонізаційної печі, що забезпечує тепло для процесу карбонізації. Поширеними методами нагріву є електричний нагрів та газовий нагрів. Електричний нагрів зазвичай використовує нагрівання резистивним дротом, який рівномірно розподіляється всередині печі. У невеликих карбонізаційних печах у лабораторіях нагрівання резистивним дротом є дуже поширеним, оскільки воно має точніший контроль температури. Газове нагрівання генерує тепло шляхом спалювання природного газу або вугільного газу. Великі промислові карбонізаційні печі здебільшого використовують цей метод, який може швидко забезпечити велику кількість тепла. Наприклад, на великому заводі з виробництва вуглецевого волокна карбонізаційна піч з газовим нагрівом може споживати десятки кубічних метрів природного газу на годину, швидко підвищуючи температуру в печі до високої температури, необхідної для карбонізації.
Система газорегулювання карбонізаційної печі/пічі/печі:
Система газорегулювання відповідає за подачу захисного газу в піч та відведення відпрацьованих газів. Захисні гази зазвичай є азотом або аргоном, що запобігає окисленню волокна під час процесу карбонізації. Перед запуском карбонізаційної печі в піч подається велика кількість азоту для відведення повітря та створення середовища інертного газу. Система відведення відпрацьованих газів повинна оперативно відводити шкідливі гази, що утворюються під час процесу карбонізації, такі як чадний газ та вуглекислий газ. У деяких районах з високими вимогами до охорони навколишнього середовища система відведення відпрацьованих газів карбонізаційної печі також буде оснащена очисним пристроєм для обробки відпрацьованих газів перед їх скиданням.
Тяговий пристрій карбонізаційної печі/пічі/печі:
Тяговий пристрій призначений для забезпечення рівномірної швидкості руху волокнистого матеріалу в печі для забезпечення рівномірної карбонізації. Він складається з двигуна, трансмісійного ременя та напрямного ролика. Двигун приводить в рух трансмісійний ремінь, а трансмісійний ремінь приводить в рух напрямний ролик, а волокнистий матеріал знаходиться між трансмісійним ременем та напрямним роликом і рухається вперед. У реальному виробництві швидкість тяги необхідно регулювати залежно від типу волокна та процесу карбонізації. Наприклад, під час виробництва високопродуктивного вуглецевого волокна швидкість тяги може контролюватися на рівні кількох метрів за хвилину; тоді як під час виробництва звичайного вуглецевого волокна швидкість може бути вищою, сягаючи понад десяти метрів за хвилину.
Система контролю температури карбонізаційної печі/печі/печі:
Система контролю температури є ключем до забезпечення якості карбонізації. Вона включає датчики температури, контролери та пристрої регулювання нагріву. Датчики температури розташовані в різних місцях корпусу печі для контролю температури в печі в режимі реального часу. Контролер порівнює фактичну температуру, отриману від датчика, з встановленою кривою температури, а потім керує пристроєм регулювання нагріву для регулювання потужності нагріву. Наприклад, коли датчик виявляє, що температура в печі нижча за встановлене значення, контролер дає команду системі нагріву збільшити потужність; коли температура занадто висока, потужність зменшується. Під час процесу карбонізації крива температури визначається шляхом повторних випробувань. Вимоги до температури на різних етапах різні. На ранній стадії температуру слід швидко підвищувати, на середній стадії ізоляції температура повинна бути стабільною, а на пізній стадії слід також контролювати швидкість охолодження.
Структура дверей карбонізаційної печі/печі/печі:
Дверцята печі повинні бути добре герметизовані, щоб запобігти втратам тепла та потраплянню повітря. Дверцята печі зазвичай мають двошарову структуру, внутрішній шар виготовлений з вогнетривкого матеріалу, стійкого до високих температур, а зовнішній шар виготовлений з нержавіючої сталі. Існує багато способів герметизації дверцят печі. Найпоширенішим є гумове ущільнювальне кільце. На краю дверцят печі встановлюється гумове ущільнювальне кільце, стійке до високих температур, яке щільно прилягає до корпусу печі, коли дверцята закриті. Деякі великі карбонізаційні печі також використовують гідравлічні ущільнювальні пристрої, щоб щільно притиснути дверцята печі через гідравлічну систему, що забезпечує кращий ефект герметизації. Після кожного відкриття дверцят печі для завантаження матеріалів перевіряйте, чи ущільнювальне кільце ціле, пошкоджене або старе.
Конфігурація системи охолодження карбонізаційної печі/печі/печі:
Температура вуглецевого волокна після карбонізації дуже висока, і для його охолодження потрібна система охолодження. Існує дві системи охолодження: повітряне охолодження та водяне охолодження. Повітряне охолодження полягає у поданні повітря до виходу печі за допомогою вентилятора для відведення тепла від вуглецевого волокна. Цей метод відносно простий, але швидкість охолодження відносно повільна. Водяне охолодження полягає у встановленні резервуара для водяного охолодження на виході з печі, і вуглецеве волокно швидко охолоджується, проходячи через резервуар для водяного охолодження. У великомасштабному виробництві частіше використовується водяне охолодження, яке може швидко знизити температуру вуглецевого волокна з сотень градусів Цельсія до кімнатної температури. Наприклад, на підприємстві з виробництва вуглецевого волокна температура води в резервуарі для водяного охолодження буде підтримуватися на рівні 20-30 ℃, а тепло буде постійно відводитися циркулюючою водою.
Опорна конструкція карбонізаційної печі/печі/печі:
Опорна конструкція карбонізаційної печі повинна бути стійкою та здатною витримувати вагу корпусу печі та внутрішніх матеріалів. Опорна конструкція, як правило, зварюється зі сталевих профілів, таких як великі H-подібні сталеві профілі, які мають характеристики високої міцності та гарної стійкості. Під час встановлення карбонізаційної печі/печі опорну конструкцію слід встановити на рівній поверхні, а також виконати горизонтальне калібрування, щоб забезпечити рівність корпусу печі. Якщо опорна конструкція нестійка, а корпус печі нахилений, це вплине на рух волокна в печі та ефект карбонізації.
Ключові моменти для будівництва шару ізоляції:
Якість будівництва ізоляційного шару безпосередньо впливає на споживання енергії карбонізаційною печлю. Під час укладання ізоляційних матеріалів, таких як керамічна вата, зверніть увагу на їх щільне заповнення без зазорів. Для герметизації деяких кутів і стиків слід використовувати спеціальний клей, стійкий до високих температур. Під час фактичного будівництва робітники спочатку кладуть шар світловідбивної алюмінієвої фольги всередину корпусу печі, а потім заповнюють її ізоляційними матеріалами, що може ще більше покращити ефект ізоляції. Деякі заводи також обгортають шар дротяної сітки зовні ізоляційного шару, щоб запобігти відпаданню ізоляційного матеріалу.
Захисні пристрої безпеки:
Карбонізаційна піч/піч/піч оснащена різноманітними запобіжними пристроями. Сигналізація перегріву спрацює та автоматично відключить подачу живлення, коли температура в печі перевищить встановлене безпечне значення. Пристрій захисту від тиску може контролювати тиск у печі та автоматично відкривати запобіжний клапан, коли тиск занадто високий. Також є пристрій виявлення витоку газу. Після виявлення витоку захисного газу або вихлопних газів він негайно спрацює та запустить систему вентиляції. У виробничому цеху ці запобіжні пристрої є вірними «охоронцями», які завжди забезпечують безпеку обладнання та персоналу.
З'єднання з іншим обладнанням:
Піч/піч/печ для карбонізації вуглецевого волокна не працює самостійно, а потребує підключення до обладнання для попередньої обробки волокна спереду та обладнання для подальшої обробки вуглецевого волокна ззаду. Перш ніж волокно потрапить до карбонізаційної печі, воно повинно пройти процеси попередньої обробки, такі як витяжка та попереднє окислення; після карбонізації воно повинно пройти процеси подальшої обробки, такі як обробка поверхні та калібрування. Тому під час проектування карбонізаційної печі слід враховувати інтерфейс та відповідність процесу цьому обладнанню. Наприклад, швидкість тяги карбонізаційної печі повинна відповідати швидкості вивантаження обладнання для попередньої обробки, щоб забезпечити безперебійний виробничий процес.
