一种氧化炉灭火系统及其控制方法

技术领域

本发明属于碳纤维生产领域，具体地说，涉及一种氧化炉灭火系统及其控制方法。

背景技术

碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐疲劳、抗蠕变、导电、隔热及热膨胀系数小等特征，是具有综合优异性能的新型碳材料，广泛应用于航空、航天、化工、建筑及体育用品等行业。碳纤维在氧化炉内，应处于200℃—250℃的工艺温度下，发生氧化反应。因此，一旦氧化炉内碳纤维温度远高于工艺温度时，炉内起火，会导致爆燃，严重威胁生产一线员工的人身安全。

目前，世界范围内各同业公司的预氧化炉都曾受到不同程度火情的困扰。有的氧化炉设置的消防装置都是某些单一的连锁信号控制，动辄就触发了消防喷淋，消防诉求有过之无不及，给生产的连续性造成很大的影响。为了避免这种情况发生，有的企业干脆就采用人工监视氧化炉的着火预警情况，因为人工监视的局限从而导致严重火灾的发生。如何能够做到既能精准捕捉着火要素，不滥于触发灭火措施频频干扰生产，又能快速有效地防止火灾发生，成为愈发紧迫的实际需求。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种氧化炉灭火系统，通过多组灭火装置进行降温，并且根据氧化炉的温度值，能够准确计算输出惰性气体的量，能够快速地降低氧化炉的温度，提高了控制精确度。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种氧化炉灭火系统，包括氧化炉，氧化炉灭火系统还包括至少两组灭火装置，两组所述灭火装置可择一地与氧化炉相连通，用于向氧化炉内输入灭火物质。

进一步地，灭火系统包括用于连通灭火装置和氧化炉且并联设置的第一管路和第二管路，第一管路上设置手动阀，第二管路上设置电动阀，手动阀、电动阀择一开启，用于控制灭火装置与氧化炉的通断。

进一步地，灭火系统还包括：输出总管，其一端连通第一管路和第二管路，另一端连通灭火装置；比例阀，设置在所述输出总管上，用于控制输出总管灭火物质的输出量；温度传感器，设置在氧化炉上，用于获取氧化炉内的温度；

控制器，与温度传感器、比例阀连接，用于根据温度传感器获取的温度，控制比例阀的开度。

进一步地，两组所述灭火装置包括用于输出惰性气体的第一灭火装置和用于输出液体的第二灭火装置，氧化炉灭火系统还包括：温度传感器，设置在氧化炉上，用于获取氧化炉内的温度；控制器，与温度传感器、第一灭火装置、第二灭火装置连接，用于根据温度传感器获取的温度，控制第一灭火装置、第二灭火装置择一开启。

本发明的第二目的是提供一种控制方法，预设第一温度阈值T

若获取的温度T大于或等于第一温度阈值T

进一步地，预设第二温度阈值T

若获取的温度T

若获取的温度T≥T

进一步地，若获取的温度T

进一步地，所述氧化炉灭火系统包括设置在氧化炉上的循环风机，以供氧化炉内的空气从进气口循环流动至排气口，

若获取的温度T

进一步地，所述氧化炉设置有新风系统，用于向氧化炉内输入新风；

若获取的温度T

根据获取惰性气体的输出量，控制向氧化炉内输入的新风量与获取的惰性气体的输出量成负相关关系。

进一步地，所述氧化炉设置有新风系统，用于向氧化炉内输入新风；

第二灭火装置开启后，控制新风系统关闭。

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。

1、本发明的氧化炉灭火系统，根据检测的氧化炉的空气温度及时开启第一灭火装置或第二灭火装置，准确控制灭火物质的输出量，防止碳纤维氧化工艺指标偏离正常范围，缩短了氧化炉停机时间，确保了碳纤维的生产效率。

2、本发明的两组灭火装置均包括并联设置在第一管路的手动阀和第二管路上的电动阀，手动阀、电动阀择一开启，在任何突发状况，确保氧化炉在紧急状态时灭火系统能够正常工作，避免或降低了碳纤维的废丝率，用户使用更佳。

3、本发明的根据氧化炉的温度T与第一温度阈值T

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。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明的氧化炉灭火系统的结构示意图；

图2是本发明的氧化炉灭火系统的控制方法的流程图一；

图3是本发明的氧化炉灭火系统的控制方法的流程图二。

图中：10、氧化炉；101、进气口；102、排气口；103、循环风机；104、空旷风区；105、丝道加热区；21、第一灭火装置；22、第二灭火装置；201、第一管路；2011、手动阀；202、第二管路；2021、电动阀；401、第三管路；4011、新风风机；4012、第二比例阀；501、输出总管；5011、比例阀。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种氧化炉10灭火系统，至少包括：两组灭火装置，两组所述灭火装置可择一地与氧化炉10相连通，用于向氧化炉10内输入灭火物质。

一般来说，氧化炉10内部由上至下可以形成为空旷风区104、滤网及丝道加热区105，进气口101和排气口102设置在氧化炉10的左右两端，且设置在氧化炉10的相同侧，并且，循环风机103设置在进气口101和排气口102之间，循环风机103开启后在氧化炉10内循环的一个循环周期内，其进入氧化炉10内的空气先流经氧化炉10内靠近炉上侧的空旷风区104，之后穿过滤网流向丝道加热区105，将热量传递给丝道加热区105内水平运行的碳纤维丝束上，最终从排气口102排出。另外，进气口101和排气口102均设置在氧化炉10上部的空旷风区104，由于碳纤维在丝道加热区105进行氧化工艺流程，因此，丝道加热区105温度范围设置在200℃-250℃，避免碳纤维的伤丝、断丝率。本实施例中，进气口101和排气口102均设置在氧化炉10上部的空旷风区104，由于碳纤维在丝道加热区105进行氧化工艺流程，因此，丝道加热区105温度范围设置在200℃-250℃，避免碳纤维的伤丝、断丝率。

基于此，丝道加热区105需要保持较高的温度范围，丝道加热区105内的温度不易过高，此时，在丝道加热区105设置有温度传感器，用于准确检测丝道加热区105的温度，因此，在每个氧化炉10的外侧设置有至少两组灭火装置，灭火装置的出口朝向与氧化炉10的丝道加热区105设置，在丝道加热区105的温度异常时，启动灭火装置后，灭火装置内灭火物质能够丝道加热区105，并在循环风机103的作用下，可以确保灭火物质能够快速地覆盖丝道加热区105，从而确保丝道加热区105能够正常运行，即可以避免由于温度异常导致氧化炉10停机，防止丝道加热区105大幅偏离正常范围，提高了生产效率，杜绝安全隐患。

需要说明的是，氧化炉10沿竖直方向的截面的形状多为矩形，灭火装置一般设置矩形的长边上，并且两组灭火装置靠近长边的中心线分别设置在中心线的两侧，另外，两组灭火装置的启动均通过灭火系统的控制器电连接，两组灭火装置可以单独设置，或者，两组灭火装置可以通过灭火系统的控制系统进行联合控制，防止炉内火焰喷出炉口危害员工人身安全，做到生产过程安全。

优选地，灭火系统包括用于连通灭火装置和氧化炉10且并联设置的第一管路201和第二管路202，第一管路201上设置手动阀2011，第二管路202上设置电动阀2021，手动阀2011、电动阀2021择一开启，用于控制灭火装置与氧化炉10的通断。

需要说明的是，每个灭火装置的一端均通过第一管路201和第二管路202与氧化炉10相连通，第一管路201与手动阀2011相连，第二管路202与电动阀2021相连接，并且第一管路201和第二管路202与氧化炉10的连接处还设置有密封结构，与此同时，手动阀2011、电动阀2021均与灭火系统的控制器相连，可以接收手动阀2011或者电动阀2021控制对应管路的开、闭状态，确保在紧急状态下灭火系统至少一个管路能够正常运行，避免氧化炉10内的碳纤维彻底烧坏，杜绝了安全隐患。

一般来说，第一管路201和第二管路202在氧化工艺过程中，第一管路201和第二管路202处于关闭状态，当氧化炉10的温度出现异常时，灭火系统启动，此时灭火系统首先通过控制器直接控制第二管路202启动，即，第一管路201保持关闭状态，这样可以避免了人工操作过程的繁琐，提高了灭火系统的自动化。

在第二管路202无法正常开启时，将第二管路202的信息反馈至控制器，并将第二管路202的电动阀2021关闭，此时，控制器向值班人员发出第二管路202异常的信息，这样用户能够及时启动第一管路201的手动阀2011，或者，在第一管路201发生故障时，也可以将故障信息反馈至控制器上，控制第二管路202开启；这样一来，灭火系统可以迅速降低氧化炉10内空气的温度，避免由于氧化炉10的温度过高而意外造成停机，缩短计划外停车时间，节省原材料耗费，降低了碳纤维的废丝率。

优选地，两组所述灭火装置包括用于输出惰性气体的第一灭火装置21和用于输出液体的第二灭火装置22，

氧化炉10灭火系统还包括：温度传感器，设置在氧化炉10上，用于获取氧化炉10内的温度，

控制器，与温度传感器、第一灭火装置21、第二灭火装置22连接，用于根据温度传感器获取的温度，控制第一灭火装置21、第二灭火装置22择一开启。

本实施例中，两组灭火装置中分别容纳不同的灭火物质，或者，两组灭火装置中容纳相同的灭火物质，优选地，两组灭火装置分别容纳有不同的灭火物质，即，两组灭火装置包括第一灭火装置21和第二灭火装置22，其中第一灭火装置21能够向氧化炉10内输出惰性气体的灭火物质，进一步地，惰性气体优选为氮气，第二灭火装置22能够向氧化炉10内输出液体灭火物质，例如为水。另外，第一没活装置与生产车间的氮气总管道相连接，对应地，第二灭火装置22与工业水总管道相连通，这样，可以分别确保氮气、水的供应量，确保氧化炉10的稳定运行，提高用户的使用体验。

可以理解的是，从车间氮气主管道分别引出两条应急氮气喷气管道，将应急氮气快速喷入对应氧化炉10内的丝道加热区105，此时，控制氮气的手动阀2011和电动阀2021任一个打开，都会使对应管道内的应急氮气受主管道气压的作用，可以起到降低炉内氧气浓度形成对碳纤维丝束的降温效果，从源头防止爆燃起火发生，确保碳纤维氧化工艺温度符合工艺需求，并且，降温后的氮气与氧化炉10内的空气共同排入到焚烧炉内，这样可以避免氧化炉10停机时间过长，同时也可以降低或避免碳纤维的废丝率，进而提高了碳纤维的产品的质量。

对应地，从应急喷淋用水主管道，分别引出两条应急喷淋用水管道，并且将两条应该喷淋用水管道分别与手动阀2011和电动阀2021相连接，通过对相应阀门的控制将应急喷淋用水传输至对应氧化炉10内，都会使对应管道内的应急喷淋用水受主管道水压的作用，流经对应管道内的氧化炉10喷淋灭火，并将降温后的水蒸气与氧化炉10内的空气混合共同排出到氧化炉10的外部。这样在炉内爆燃起火的工艺事故突然发生，能做到迅速灭火，防止炉内火焰喷出炉口危害员工人身安全。

优选地，灭火系统还包括：输出总管501，其一端连通第一管路201和第二管路202，另一端连通灭火装置，

比例阀5011，设置在所述输出总管501上，用于控制输出总管501灭火物质的输出量，

温度传感器，设置在氧化炉10上，用于获取氧化炉10内的温度，

控制器，与温度传感器、比例阀5011连接，用于根据温度传感器获取的温度，控制比例阀5011的开度。

需要说明的是，输出总管501与第一管路201和第二管路202的连接处设置有三通结构，并且，第一管路201和第二管路202设置为择一开启，因此，输出总管501的管壁和第一管路201的管壁和第二管路202的管壁受到惰性气体的压力或水的压力是相等的，可以避免水压或气压突变对管路的损坏，并且输出总管501上设置有比例阀5011，根据检测的氧化炉10内的温度值，控制比例阀5011的开度，可以避免比例阀5011长时间的使用降低其使用寿命。

与此同时，第一灭火装置21和第二灭火装置22分别设置一个比例阀5011，可以控制灭火装置的开启，在氧化炉10正常运行时，第一灭火装置21和第二灭火装置22对应的比例阀5011都处于关闭状态，在氧化炉10出现异常时，可以根据异常情况控制比例阀5011的开闭，并且比例阀5011与控制器相连接，这样，降低了灭火装置的操作难度，同时也使得灭火系统更佳智能化，提高了氧化炉10的降温效率，确保了碳纤维的品质。

可以理解的是，氧化炉10的截面通常为规则形状，例如，可以为长方形，或者也可以为正方形，本实用新型中，氧化炉10的垂直截面为长方形，此时，氧化炉10的长边的中心的连线将氧化炉10分为左右两侧，即，第一灭火装置21和第二灭火装置22对称设置在中心垂线的两侧，并第一灭火装置21和第二灭火装置22靠近中心垂线设置，可以确保第一灭火装置21和第二灭火装置22输出的灭火物质能够快速移动至起火点，防止氧化炉内丝束的温度过高，进一步提高了灭火的速度。

这样一来，第一灭火装置21和第二灭火装置22输出的灭火物质就有足够的空间进行流动，并且灭火物质在循环风机103的作用下，使得灭火物质能够在氧化炉10的各个区循环内，即，灭火物质能够覆盖整个氧化炉10，因此，整个氧化炉10内各区的温度可以实现快速的降温，保证整个氧化炉10的温度快速地降至设定的范围，避免碳纤维的断丝和废丝的时间过长，确保碳纤维的产品质量。还需要说明的是，比例阀5011与电动阀2021均与控制器电连接，可以根据氧化炉10内的空气温度的变化，通过控制器比例阀5011和电动阀2021的开度，从而控制氮气的输出量或者水的输出量，详细地，氧化炉10内的温度较高时，可以同时增加比例阀5011和电动阀2021的开度，或者，也可以在氧化炉10内的温度偏差不大时，可以调节其中一个阀门，只要使灭火装置的氮气或液体的输出量能够满足氧化炉10快速降温即可。优选地，灭火装置能够同步调节电动阀2021和比例阀5011，这样一来，可以避免电动阀2021或比例阀5011调节过大造成电动阀2021或比例阀5011的损坏，也可以保证在单个阀门的开度无法满足氧化炉10的降温需求时仍能使氧化炉10内的温度降低至设定范围，同时由于增加了氮气或水的输出量，达到快速降温或灭火的效果，缩短了氧化炉10的停车时间，提高了产生效率，用户使用更佳。

优选地，还包括新风风机4011，其与所述氧化炉10的通过第三管路401相连通，用于向氧化炉内通入新风，所述第三管路401上设置有第二比例阀4012，用于控制通入新风的新风量，所述控制器与所述第二比例阀4012电连接，用于根据温度传感器获取的温度控制第二比例阀4012的开度；

需要说明的是，新风系统通过第三管路401与氧化炉10相连通，新风系统包括新风风机4011和第二比例阀4012，即，新风风机4011和第二比例阀4012设置在第三管路401上，并且，根据第二比例阀4012的开度控制新风风机4011的转速，由此，新风风机4011能够向氧化炉10提供需要的新风，因此，需要增加氧化炉10输出惰性气体(氮气)的量时，可以调低第二比例阀4012的开度值，这样氮气的浓度可以稀释氧化炉10中的氧气的浓度，实现快速降温，并且在输出惰性气体过程中，氧化炉10可以正常运行，在氧化炉10内的温度降低至设定温度范围时，可以增加第二比例阀4012的开度，并将氧化炉10的氮气循环至焚烧炉内，使得氧化炉10内的温度尽快处于正常温度，避免断丝、伤丝的时间过久，将低了碳纤维的废丝率。

实施例二

如图2和图3所示，本发明第二方面提供一种氧化炉10灭火系统的控制方法，预设第一温度阈值T

将获取的温度T与第一温度阈值T

若获取的温度T大于或等于第一温度阈值T

示例性地，氧化炉10内的温度值高于第一温度阈值时，此时氧化炉10的空气的温度为异常，可以在计算机上显示异常状况，可以由中控岗位人员发现参数异常，或者灭火系统因监测到工艺参数异常而报警，立刻反馈当班工艺值班人员、当班工艺班组班长、当班维修电仪值班人员进行处理，或者也可以直接控制降温装置进行降温，直到氧化炉10的空气的温度落入第一温度阈值T

一般来说，氧化炉10内部设置有6个温区，并且温度传感器分别设置在对应地温区，若6个温区中任意一个温区的温度超出第一温度阈值T

优选地，预设第二温度阈值T

当获取的温度T≥T

若获取的温度T

若获取的温度T≥T

需要说明的是，获取的氧化炉10内空气的温度T在第一温度阈值T

在一些实施例中，检测的氧化炉10内的6个温区中有一个温区的空气的温度T超出第二温度阈值T

需要说明的是，在开启第二灭火装置22之后，输出惰性气体的第一灭火装置21可以一直处于开启状态，即，将惰性气体的输出量调节至最低，以保证氧化炉10的温度快速地降至设定的范围，避免碳纤维的断丝和废丝的时间过长，确保碳纤维的产品质量。

优选地，若获取的温度T

控制惰性气体的输出量与所述差值ΔT

需要说明的是，获取的温度T介于第一温度阈值T

优选地，氧化炉10灭火系统包括设置在氧化炉10上的循环风机103，以供氧化炉10内的空气循环流动后从排气口102排出；

若获取的温度T

需要说明的是，循循环风机103设置在氧化炉10的进气口101和排气口102之间，循环风机103的转速通常与氧化炉10内的温度与设定温度阈值之间的温度差值相关，详细地，氧化炉10内的空气温度偏离正常温度范围越大，即，需要的降温幅度越大，因此需要快速降温，通过提高循环风机103的转速从而提高氧化炉10内氮气的输出量，反之，则降低循环风机103的转速，与此同时，循环风机103的转速也可以与新风风机4011的送风量呈正相关设置，例如，新风风机4011的送风量较大时，提高循环风机103的转速，对应地，新风风机4011的送风量较小时，保持循环风机103的转速或者降低循环风机103的转速。

优选地，所述氧化炉10设置有新风系统，用于向氧化炉10内输入新风；

若获取的温度T

根据获取惰性气体的输出量，控制向氧化炉10内输入的新风量与获取的惰性气体的输出量成负相关关系。

需要说明的是，新风系统通过第三管路401与氧化炉10相连通，新风系统包括新风风机4011和第二比例阀4012，即，新风风机4011和第二比例阀4012设置在第三管路401上，并且，根据第二比例阀4012的开度控制新风风机4011的转速，由此，新风风机4011能够向氧化炉10提供需要的新风，因此，在向氧化炉10输出惰性气体(氮气)时，氮气的浓度可以稀释氧化炉10中的氧气的浓度，因此能够实现降温；并且在输出惰性气体过程中，氧化炉10可以正常运行，因此，用户也可以降低氧化炉10的新风输出量，进一步降低了氧化炉10内氧气的浓度，也能够实现氧化炉10快速的降温，使得氧化炉10内的温度尽快处于正常温度，避免断丝、伤丝的时间过久，将低了碳纤维的废丝率。

优选地，所述氧化炉10设置有新风系统，用于向氧化炉10内输入新风；第二灭火装置22开启后，控制新风系统关闭。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。