本文首先分析了国内外PAN基碳纤维预氧化现状，针对预氧化工艺在碳纤维生产过程所占时间长，影响碳纤维的产量和成本等问题，本文采用流态化技术，设计了一种新型PAN基碳纤维用流态化预氧化炉，研究了PAN基碳纤维流态化预氧化可行性。流态化预氧化属于流态化热处理技术，也具有流态化热处理的快速传热、传质、节能的优点。新炉型成功地缩短了预氧化时间，提高了碳纤维生产率，降低了能耗。 结合PAN基碳纤维预氧化工艺要求与流化床结构设计特点，介绍和分析了流态化预氧化炉关键部件的结构设计方法和要求。详细地设计和计算了炉子的关键部件，如炉体结构、布风系统、供风与密封系统、炉膛高径比、炉子功率以及节能装置等，并完成了该炉型的加工制造。根据实际管路布置要求和供风压力需求，选择了高压罗茨风机。为解决纤维表面污染问题，特别设计了热介粒子除去装置。为保证热风的温度与均匀性，设计了热风炉来提供热源。为降低能耗，设计了热风循环系统。实际应用表明该炉型传热、传质效率高，升温快，温度均匀好，控温精度高，误差为±2℃，节能效果明显。 为了操作方便和精确控制，对流态化预氧化系统实现计算机控制，采用分布式控制系统，控制单元有温度、牵伸、空气流量与压力。温度由KYT多温区智能温度仪表控制，采用伺服电机实现走丝和牵伸的目的。空气流量采用玻璃转子流量计控制，密封舱中压力采用压差传感器控制。在冷态和热态下，多次对流态化炉进行了性能调试。实验调试表明，空气流量与压力控制稳定，炉子具有良好、稳定的流态化状态。 由送丝架、走丝与牵伸设备、流态化炉、热风炉、清洗设备、供风与密封系统、热风循环装置、计算机控制系统等组成一条流态化预氧化试验线。成功的进行了多次热态走丝试验，并探讨了流态化预氧化工艺。对多组试验数据进行了分析，优化了三组工艺方案。对试验所得预氧丝进行了性能表征，并与常规工艺进行了对比。纤维经45分钟的流态化预氧化后，氧含量达到了10.1％，体密度为1.38g／cm~3，X射线与红外光谱结果与实验室常规工艺结果相吻合。