高效热解废旧碳纤维复合材料的装置

1134 编辑：中冶有色技术网来源：山东公用环保科技集团有限公司

2024-01-10 16:31:18

权利要求书： 1.高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，包括加热室、炉罐和换气系统，其中所述换气系统设置有分别连通所述炉罐的裂解气管道和供气管道，其特征在于，其中所述炉罐为可移动式炉罐，所述换气系统为可移动式换气系统，以能够随所述炉罐同步移动；

所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置还包括降温机构，其中所述降温机构包括设置于一预定空间的顶部和/或侧部的风机，所述风机的输出端正对所述预定空间，以在所述炉罐位于所述预定空间时给所述炉罐提供风冷降温。

2.如权利要求1所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，其特征在于，所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置还包括第一台车和第二台车，其中所述炉罐设置在所述第一台车上，所述换气系统设置在所述第二台车上。

3.如权利要求2所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，其特征在于，所述换气系统包括尾气收集机构和供气机构，其中所述尾气收集机构包括储水罐、储油罐和气体储罐，其中所述储水罐在一侧通过油冷凝器连接所述裂解气管道，所述裂解气管道的另一端连接所述炉罐的出气口，所述储水罐在另一侧依次通过真空泵和水凝器连接所述储油罐，所述储油罐在另一侧通过压缩机连接所述气体储罐，其中所述储水罐和所述储油罐内的顶部均设置有气体反应空间；

所述供气机构包括空压机和蒸汽发生器，所述空压机和所述蒸汽发生器依次通过所述供气管道连接所述炉罐的进气口，所述空压机和所述蒸汽发生器的出气口分别设置有第一阀门和第二阀门。

4.如权利要求3所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，其特征在于，所述降温机构还包括设置在所述预定空间的顶部的电动喷雾器，其中所述电动喷雾器的输出端正对所述预定空间，用于在所述炉罐位于所述预定空间内时，向所述炉罐喷送常温或低温水雾。

5.如权利要求4所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，其特征在于，所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置还包括控制器、到位监控元件和到位指示元件，所述到位监控元件、所述风机、所述电动喷雾器以及所述到位指示元件均和所述控制器电信号连接，其中所述到位监控元件以能够监控所述预定空间内的所述炉罐的方式设置在所述预定空间的附近，所述控制器接收到所述到位监控元件的信号后控制所述到位指示元件发出到位信号，并控制所述风机和/或所述电动喷雾器实施吹风或喷雾。

6.如权利要求5所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，其特征在于，所述到位指示元件被实施为信号灯和/或蜂鸣器。

7.如权利要求5或6所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，其特征在于，所述到位监控元件被实施为摄像机或到位传感器。

8.如权利要求1所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，其特征在于，所述裂解气管道的外侧包覆有伴热保温套。

说明书：高效热解废旧碳纤维复合材料的装置技术领域[0001] 本实用新型涉及废旧碳纤维复合材料处理设备技术领域，尤其涉及高效热解废旧碳纤维复合材料的装置。

背景技术[0002] 一般来说，碳纤维增强树脂基复合材料均由碳纤维、树脂和填料等组成。目前国内外碳纤维复合材料废弃物的方法主要包括化学回收、能量回收和物理回收这三种方式。化

学回收法根据回收技术和设备的不同分为三种:流化床回收工艺、热裂解回收工艺及超临

界流体回收工艺，其中热裂解回收工艺又称为高温分解法，主要是在无氧情况下，通过高温

将碳纤维复合材料中的树脂分解，来实现对碳纤维或其它材料的回收。

[0003] 具体的，热裂解回收工艺是将复合材料放入裂解反应器，即裂解炉中，在400℃～550℃温度下，树脂高分子被裂解为小分子，并形成积碳存留于碳纤维表面的中间产物，然

后再将中间产物置于氧化气氛中，以除去积炭从而得到碳纤维丝束。热裂解回收工艺是目

前最具开发应用前景的回收技术。然而，热裂解回收工艺技术难度较大，有很高的回收设备

要求，关键的一点还在于：在氧化工艺结束后，碳纤维仍处于高温状态，不能马上出炉暴露

于空气中，只能在无氧气氛中随炉冷却到低温出炉。

[0004] 目前，大多数裂解炉采用的是外加热钢制密封炉罐，炉罐固定在装有加热元件和保温材料的加热室内，其中炉罐内热解得到的碳纤维随炉降温时间很长，大大影响了热裂

解回收工艺的回收效率。

实用新型内容

[0005] 本实用新型的一个优势在于提供一种高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，其中炉罐和换气系统为可同步移动式元件，当炉罐在加热室内进行常规的热解后，立即转移至

预定空间处，通过降温机构对炉罐进行降温，能够有效提升热解废旧碳纤维复合材料的热

解回收效率，由常规随炉降温的5?8小时缩短至1?2小时。

[0006] 本实用新型的一个优势在于提供一种高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，其中结合到位监控元件和到位指示元件能够在降温时方便炉罐移动到合适的位置，并方便降温

机构进行自动降温，进而能够提高工作效率。

[0007] 为达到本实用新型以上至少一个优势，本实用新型提供一种高效热解废旧碳纤维复合材料的装置，包括加热室、炉罐和换气系统，其中所述换气系统设置有分别连通所述炉

罐的裂解气管道和供气管道，其中所述炉罐为可移动式炉罐，所述换气系统为可移动式换

气系统，以能够随所述炉罐同步移动；

[0008] 所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置还包括降温机构，其中所述降温机构包括设置于一预定空间的顶部和/或侧部的风机，所述风机的输出端正对所述预定空间，以在

所述炉罐位于所述预定空间时给所述炉罐提供风冷降温。

[0009] 根据本实用新型一实施例，所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置还包括第一台车和第二台车，其中所述炉罐设置在所述第一台车上，所述换气系统设置在所述第二台

车上。

[0010] 根据本实用新型一实施例，所述换气系统包括尾气收集机构和供气机构，其中所述尾气收集机构包括储水罐、储油罐和气体储罐，其中所述储水罐在一侧通过油冷凝器连

接所述裂解气管道，所述裂解气管道的另一端连接所述炉罐的出气口，所述储水罐在另一

侧依次通过真空泵和水凝器连接所述储油罐，所述储油罐在另一侧通过压缩机连接所述气

体储罐，其中所述储水罐和所述储油罐内的顶部均设置有气体反应空间；

[0011] 所述供气机构包括空压机和蒸汽发生器，所述空压机和所述蒸汽发生器依次通过所述供气管道连接所述炉罐的进气口，所述空压机和所述蒸汽发生器的出气口分别设置有

第一阀门和第二阀门。

[0012] 根据本实用新型一实施例，所述降温机构还包括设置在所述预定空间的顶部的电动喷雾器，其中所述电动喷雾器的输出端正对所述预定空间，用于在所述炉罐位于所述预

定空间内时，向所述炉罐喷送常温或低温水雾。

[0013] 根据本实用新型一实施例，所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置还包括控制器、到位监控元件和到位指示元件，所述到位监控元件、所述风机、所述电动喷雾器以及所

述到位指示元件均和所述控制器电信号连接，其中所述到位监控元件以能够监控所述预定

空间内的所述炉罐的方式设置在所述预定空间的附近，所述控制器接收到所述到位监控元

件的信号后控制所述到位指示元件发出到位信号，并控制所述风机和/或所述电动喷雾器

实施吹风或喷雾。

[0014] 根据本实用新型一实施例，所述到位指示元件被实施为信号灯和/或蜂鸣器。[0015] 根据本实用新型一实施例，所述到位监控元件被实施为摄像机或到位传感器。[0016] 根据本实用新型一实施例，所述裂解气管道的外侧包覆有伴热保温套。[0017] 本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。

附图说明[0018] 图1示出了本申请中炉罐位于加热室时的主视结构示意图。[0019] 图2示出了本申请中炉罐位于降温机构处时的主视结构示意图。[0020] 附图标记：10?炉罐，101?裂解气管道，102?供气管道，11?废旧碳纤维复合材料料架，12?伴热保温套，20?加热室，30?降温机构，301?预定空间，31?风机，32?电动喷雾器，41?气体储罐，42?储油罐，421?压缩机，43?储水罐，431?油冷凝器，432?真空泵，433?水凝器，

44?空压机，441?第一阀门，45?蒸汽发生器，451?第二阀门，51?第一台车，52?第二台车。

具体实施方式[0021] 以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描

述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方

案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

[0022] 本领域技术人员应理解的是，在说明书的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，上

述术语不能理解为对本实用新型的限制。

[0023] 可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

[0024] 参考图1和图2，依本实用新型一较佳实施例的一种高效热解废旧碳纤维复合材料的装置将在以下被详细地阐述，其中所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置包括加热室

20、炉罐10、换气系统以及降温机构30，其中所述换气系统设置有分别连通所述炉罐10的裂

解气管道101和供气管道102，其中通过所述裂解气管101道将所述炉罐10内热解废旧碳纤

维复合材料产生的废气回收到所述换气系统中的气体储罐41内，其中通过所述供气管道

102使所述换气系统能够向所述炉罐10内通入压缩空气或者蒸汽，分别给所述炉罐10提供

氧化反应气氛和裂解反应保护气氛，根据工艺的不同，在进行氧化反应时，也可以同时通入

压缩空气以及蒸汽，在此不做限定。此外，所述炉罐10内设置有废旧碳纤维复合材料料架

11，用于放置废旧碳纤维复合材料。

[0025] 值得一提的是，所述炉罐10为可移动式炉罐，同时，所述换气系统为可移动式换气系统，这样一来，所述换气系统和所述炉罐10就可以在所述加热室20和所述降温机构30之

间同步移动，确保所述炉罐10在所述加热室20内进行热解后，能够快速转移到所述降温机

构30处进行降温，进而能够提高所述炉罐10的降温速度，缩短降温时间，可以由常规的随炉

降温时间5?8小时缩短至1?2小时。

[0026] 具体的，所述降温机构30包括设置于一预定空间301的顶部和/或侧部的风机31，其中所述风机31的输出端正对所述预定空间301，以在所述炉罐10位于所述预定空间301时

给所述炉罐10提供风冷降温。一般情况下，常温风冷便可以满足降温需求，使所述炉罐10的

温度由400℃以上降温至300℃以下。

[0027] 在一个实施例中，所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置还包括第一台车51和第二台车52，其中所述炉罐10设置在所述第一台车51上，其中所述换气系统设置在所述第

二台车52上。所述第一台车51和所述第二台车52均可以为AG小车，通过预设的轨道和预设

的启停控制逻辑实现自动行走，也可以是人工操纵或者驾驶类小车，以人工控制的方式移

动所述炉罐10和所述换气系统，只要满足所述炉罐10和所述换气系统能够同步移动即可，

另外，基于所述裂解气管道101和所述供气管道102的长度，两个台车的同步性要求并不是

很高，只要不会拉断或者破坏所述裂解气管道101和所述供气管道102即可。

[0028] 优选地，所述换气系统包括尾气收集机构和供气机构，其中所述尾气收集机构包括储水罐43、储油罐42和气体储罐41，其中所述储水罐43在一侧通过油冷凝器431连接所述

裂解气管道101，所述裂解气管道101的另一端连接所述炉罐10的出气口，同时，所述储水罐

43在另一侧依次通过真空泵432和水凝器433连接所述储油罐42，而所述储油罐42在另一侧

通过压缩机421连接所述气体储罐41，其中所述储水罐43和所述储油罐42内的顶部均设置

有气体反应空间，即所述储水罐43和所述储油罐42均是不满的状态，盛装的水或者油在半

桶左右即可；

[0029] 所述供气机构包括空压机44和蒸汽发生器45，所述空压机44和所述蒸汽发生器45依次通过所述供气管道102连接所述炉罐10的进气口，同时，所述空压机44和所述蒸汽发生

器45的出气口分别设置有第一阀门441和第二阀门451，用于分别控制所述空压机44和所述

蒸汽发生器45向所述炉罐10内通入气体和蒸汽的时机以及基于阀门开度的通入速率。

[0030] 作为一较佳实施例，所述降温机构还包括设置在所述预定空间301的顶部的电动喷雾器32，其中所述电动喷雾器32的输出端正对所述预定空间301，用于在所述炉罐10位于

所述预定空间301内时，向所述炉罐10喷送常温或低温水雾，从而配合所述风机31的风冷作

用进一步提高降温效率和降温效果。

[0031] 进一步优选地，所述高效热解废旧碳纤维复合材料的装置还包括控制器、到位监控元件和到位指示元件，所述到位监控元件、所述风机31、所述电动喷雾器32以及所述到位

指示元件均和所述控制器电信号连接，其中所述到位监控元件以能够监控所述预定空间

301内的所述炉罐10的方式设置在所述预定空间301的附近，比如侧上方或者所述炉罐10行

进方向的两侧，其中所述控制器接收到所述到位监控元件的信号后控制所述到位指示元件

发出到位信号，并控制所述风机31和所述电动喷雾器32分别实施吹风和喷雾，从而实施自

动化降温作业，进一步提高工作效率。所述到位指示元件被实施为信号灯和/或蜂鸣器，主

要用于在人工驾驶小车时，提醒驾驶所述第一台车51和所述第二台车52的司机观看或者接

听，确保将所述炉罐10停放到位，也可以在通过AG小车进行自动转移时，起到警示周边其

他人员的作用，提醒其了解到所述预定空间301处正在实施降温作业，从而提高该装置的安

全性。

[0032] 所述到位监控元件被实施为摄像机或到位传感器，分别用于获取所述炉罐10的图像和感应所述炉罐10行驶到预定位置。也就是说在降温作业过程中，通过所述到位监控元

件确保所述炉罐10行驶到位，并配合所述风机31和所述电动喷雾器32实施自动降温作业。

[0033] 此外，所述裂解气管道101的外侧包覆有伴热保温套12，以确保所述裂解气管道101内尾气的温度，避免温度的过多流失。伴热tracing(heat)是指对传输生产物流或样品

的管道，即所述裂解气管道101进行加热，可以采取蒸汽伴热、电伴热带伴热和电伴热管等

方式进行伴热。

[0034] 需要说明的是，本实用新型中用语“第一、第二”仅用于描述目的，不表示任何顺序，不能理解为指示或者暗示相对重要性，可将这些用语解释为名称。

[0035] 本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的优势已经完整并有效地实现。本实用新型的功

能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式

可以有任何变形或修改。