碳纖維預氧化爐設計原理：

碳纖維預氧化是制備的前期準備工作，碳纖維預氧化的過程，就是在高溫環(huán)境下，將空氣中的氧氣分子與PAN纖維結(jié)合在一起，使聚合物鏈開始交聯(lián)，促使纖維密度從1.18g/cc增加至1.38g/cc，其中溫度控制非常重要，通常氧化爐的溫度范圍在200℃~300℃之間。 預氧化耗時較長，為了避免PAN纖維放熱失控，造成火災隱患，需要氧化爐充分考慮到氣流的進出問題，利用多種氣流來幫助散熱和控溫。

預氧化爐的工藝要求：

預氧化過程的目的是使熱塑性的PAN線形大分子鏈轉(zhuǎn)化為非塑性耐熱梯形結(jié)構(gòu),使其在碳化高溫下不熔不燃,保持纖維形態(tài),熱力學處于穩(wěn)定狀態(tài),最后轉(zhuǎn)化為具有亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。在預氧化過程中,大分子之間發(fā)生環(huán)化及交聯(lián),并伴隨上述反應的進行發(fā)生熱裂解反應,逸出許多小分子,產(chǎn)生大量的熱。預氧化工藝的制定原則之一就是促進梯形結(jié)構(gòu)的生成，抑制熱解小分子的產(chǎn)生，以提高碳纖維的性能和碳化收率。根據(jù)預氧化工藝的要求，預氧化爐具有以下功能：

1、爐膛有效恒溫區(qū)要長，以保證預氧化充足。

2、爐膛內(nèi)的溫度要均勻。爐膛內(nèi)溫度的均勻性主要包括三個方面，縱向溫度均勻、橫向溫度的均勻和豎向溫度均勻。縱向溫度分布均勻，盡量減少溫差的波浪式分布；橫向和豎向溫度均勻，在內(nèi)爐膛大于1m預氧化爐，其溫差盡量要求在2℃以內(nèi)。

3、爐內(nèi)的風速平穩(wěn)、可調(diào)。進入預氧化爐內(nèi)的空氣應具有以下作用：供給氧化反應必須的氧；瞬時帶走反應熱，避免纖維的蓄熱、過熱而使

碳纖維燒斷；帶走預氧化反應的副產(chǎn)物小分子或焦油，以建立新的平衡；使爐內(nèi)溫度均勻，均勻分布和流動的熱風有利于爐內(nèi)溫度均勻，減少溫度不均勻帶來的質(zhì)量波動。

4、加熱元件拆裝方便，可以實現(xiàn)連續(xù)控溫。

5、廢氣排放要集中，以保護環(huán)境。

預氧化爐設計結(jié)構(gòu)：

其爐體從上到下依次設置有頂部保溫層、爐體內(nèi)管、填料、空氣層、空氣預熱層、底部保溫層和溫控系統(tǒng)。瀝青纖維穿過爐體內(nèi)管，底部保溫層設有空氣入口，填料和空氣預熱層接入溫控系統(tǒng)；采用填料使得氧化爐內(nèi)既具有充足的空氣流量以保證氧化效果，有效地帶走氧化反應產(chǎn)生的熱量和低分子烴類；風量適合且風力柔和，使得爐內(nèi)空氣流穩(wěn)定穿過瀝青纖維，減少氣流對瀝青纖維的沖擊，保證瀝青纖維不被氣流吹散，提高了瀝青纖維的生產(chǎn)質(zhì)量。

技術參數(shù)：

1，氧化爐管規(guī)格：5L  D79(內(nèi))*H1000  不銹鋼304材質(zhì)

2，最高加熱溫度：≤400℃

3，控溫：精度±1℃，最大升溫速率5℃/min,30段程序控溫。

4，恒溫區(qū)長度：400mm

5，進氣流量：2.5m3/H