KR20240072817A - Acetylene black manufacturing system with automatic temperature control for electrical power saving - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유도가열로의 온도를 감지하는 온도감지부와, 유도가열로를 가열시키기 위한 전력을 공급하는 전력공급부와, 온도감지부에서 감지한 감지온도를 전달받아 전력공급부의 전력을 조절하는 제어부를 구비한다. 이로 인해, 유도가열로 내에서 아세틸렌가스가 열분해 되어 아세틸렌 블랙 입자가 형성될 때 발열 반응이 일어나며 이때 발생하는 열로 인한 유도가열로의 상승 온도를 온도감지부의 광학식 파이로센서로 측정하고 측정된 감지온도를 전력공급부에 피드백하여 사용 전력을 획기적으로 감소시킨다. 따라서 아세틸렌 가스의 열분해 시 발생하는 열을 활용하여 공급 전력을 20~50 % 정도 절감할 수 있으므로, 사용 전력으로 인한 비용을 줄일 수 있다.The present invention includes a temperature detection unit that detects the temperature of the induction heating furnace, a power supply unit that supplies power to heat the induction heating furnace, and a control unit that receives the temperature detected by the temperature detection unit and adjusts the power of the power supply unit. is provided. Due to this, an exothermic reaction occurs when acetylene gas is thermally decomposed in the induction heating furnace and acetylene black particles are formed. The rising temperature of the induction heating furnace due to the heat generated at this time is measured with the optical pyro sensor of the temperature sensing unit, and the measured detected temperature is is fed back to the power supply unit, dramatically reducing power usage. Therefore, by utilizing the heat generated during thermal decomposition of acetylene gas, supplied power can be reduced by about 20 to 50%, thereby reducing costs due to power usage.

Description

전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치{Acetylene black manufacturing system with automatic temperature control for electrical power saving}Acetylene black manufacturing system with automatic temperature control for electrical power saving}

본 발명은 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermostatically controlled acetylene black production device for power saving.

아세틸렌 블랙은 카본블랙의 일종이다.Acetylene black is a type of carbon black.

아세틸렌 블랙은 아세틸렌가스의 열분해 반응에 의해 짧은 시간에 제조된다.Acetylene black is produced in a short time through the thermal decomposition reaction of acetylene gas.

아세틸렌 블랙은 불순물이 적고, 산소 작용기가 작고, 고결정성이고, 우수한 전도성과 열전도성을 가지고 있어, 수소연료전지의 전극 촉매 지지체로 많이 사용되고 있다.Acetylene black has few impurities, small oxygen functional groups, high crystallinity, and has excellent conductivity and thermal conductivity, so it is widely used as an electrode catalyst support for hydrogen fuel cells.

이러한 전극 촉매 지지체의 성능은 아세틸렌 블랙의 구조, 입자크기, 결정크기, 비표면적 등과 같은 주요 물성의 차이에 따라 확연히 달라지므로, 주문자가 요구한 촉매 지지체의 성능에 맞게, 아세틸렌 블랙의 물성을 아세틸렌 블랙 제조 시부터 정밀하게 조절하는 것이 중요하다.The performance of these electrode catalyst supports is significantly different depending on the differences in the main physical properties such as the structure, particle size, crystal size, and specific surface area of the acetylene black, so the physical properties of the acetylene black are adjusted to suit the performance of the catalyst support requested by the orderer. It is important to precisely control it from the beginning of manufacturing.

이를 위해 아세틸렌 가스의 열분해 공정 시, 유도가열로의 내부 온도를 고온의 설정 반응온도로 일정하게 유지하여야 한다. 이 경우 고온의 설정 반응온도를 일정하게 유지하기 위해서 아세틸렌 블랙의 제조 공정 시간동안 필요 전력을 지속적으로 공급해야 하기 때문에 사용 전력으로 인한 비용부담이 크다는 문제가 있다.To this end, during the thermal decomposition process of acetylene gas, the internal temperature of the induction heating furnace must be kept constant at the high set reaction temperature. In this case, there is a problem that the cost burden due to the power used is large because the necessary power must be continuously supplied during the acetylene black manufacturing process in order to maintain the high set reaction temperature constant.

한국등록특허(10-1788951)Korean registered patent (10-1788951)

본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치를 제공하는 데 있다.The purpose of the present invention is to provide a thermostatically controlled acetylene black production device for power saving that can solve the above-mentioned problems.

상기 목적을 달성하기 위한 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치는,The automatic temperature control acetylene black manufacturing device for power saving to achieve the above purpose is,

아세틸렌가스를 열분해시켜 아세틸렌 블랙을 제조하는 유도가열로;An induction heating furnace that produces acetylene black by thermally decomposing acetylene gas;

상기 유도가열로의 온도를 감지하는 온도감지부;A temperature sensing unit that detects the temperature of the induction heating furnace;

상기 유도가열로를 가열시키기 위한 전력을 공급하는 전력공급부; 및a power supply unit that supplies power to heat the induction heating furnace; and

상기 온도감지부에서 감지한 상기 유도가열로의 감지온도를 전달받아 아세틸렌 가스의 열분해가 시작되는 설정 반응온도와 비교하며, 상기 감지온도와 상기 설정 반응온도의 차이만큼 상기 전력공급부에서 공급하는 전력량이 줄어들도록 상기 전력공급부에 지시하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The detection temperature of the induction heating furnace detected by the temperature detection unit is received and compared with the set reaction temperature at which thermal decomposition of acetylene gas begins, and the amount of power supplied from the power supply unit is equal to the difference between the detection temperature and the set reaction temperature. It is characterized by including a control unit that instructs the power supply unit to decrease.

본 발명은 유도가열로의 온도를 감지하는 온도감지부와, 유도가열로를 가열시키기 위한 전력을 공급하는 전력공급부와, 온도감지부에서 감지한 감지온도를 전달받아 전력공급부의 전력을 조절하는 제어부를 구비한다. 이로 인해, 유도가열로 내에서 아세틸렌가스가 열분해 되어 아세틸렌 블랙 입자가 형성될 때 발열 반응이 일어나며 이때 발생하는 열로 인한 유도가열로의 상승 온도를 온도감지부의 광학식 파이로센서로 측정하고 측정된 감지온도를 전력공급부에 피드백하여 사용 전력을 획기적으로 감소시킨다. 따라서 아세틸렌가스의 열분해 시 발생하는 열을 활용하여 공급 전력을 20~50 % 정도 절감할 수 있으므로, 사용 전력으로 인한 비용을 줄일 수 있다.The present invention includes a temperature detection unit that detects the temperature of the induction heating furnace, a power supply unit that supplies power to heat the induction heating furnace, and a control unit that receives the temperature detected by the temperature detection unit and adjusts the power of the power supply unit. is provided. Due to this, an exothermic reaction occurs when acetylene gas is thermally decomposed in the induction heating furnace and acetylene black particles are formed. The rising temperature of the induction heating furnace due to the heat generated at this time is measured with the optical pyro sensor of the temperature sensing unit, and the measured detected temperature is is fed back to the power supply unit, dramatically reducing power usage. Therefore, by utilizing the heat generated during the thermal decomposition of acetylene gas, supplied power can be reduced by about 20 to 50%, thereby reducing costs due to power usage.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치를 나타낸 블록도다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치의 유도가열로를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 A 영역을 나타낸 도면이다.
도 4는 가스주입 노즐을 나타낸 도면이다.
도 5는 아세틸렌가스의 열분해 과정이 발열반응임을 나타낸 그래프다.
Figure 1 is a block diagram showing a thermostatically controlled acetylene black manufacturing apparatus for power saving according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing an induction heating furnace of a thermostatically controlled acetylene black production device for power saving according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing area A shown in FIG. 2.
Figure 4 is a diagram showing a gas injection nozzle.
Figure 5 is a graph showing that the thermal decomposition process of acetylene gas is an exothermic reaction.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치를 자세히 설명한다.Hereinafter, a thermostatically controlled acetylene black manufacturing apparatus for power saving according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치(1)는 유도가열로(2), 아세틸렌가스 공급부(3), 아세틸렌가스 유량조절부(4), 가스주입 노즐(100), 질소가스 공급부(5), 질소가스 유량조절부(6), 진공펌프(7), 냉각부(8), 포집부(9), 배기부(10), 온도감지부(200), 전력공급부(300), 제어부(11), 예비가열부(12), 모니터부(13), 전원부(14)로 구성된다. 이 밖에, 압력센서, 각종 배선, 배관들로 구성된다.As shown in Figure 1, the automatic temperature control acetylene black manufacturing apparatus (1) for power saving according to an embodiment of the present invention includes an induction heating furnace (2), an acetylene gas supply unit (3), and an acetylene gas flow control unit. (4), gas injection nozzle (100), nitrogen gas supply unit (5), nitrogen gas flow control unit (6), vacuum pump (7), cooling unit (8), collection unit (9), exhaust unit (10) , It consists of a temperature sensing unit 200, a power supply unit 300, a control unit 11, a preheating unit 12, a monitor unit 13, and a power supply unit 14. In addition, it consists of a pressure sensor, various wiring, and piping.

[유도가열로(2)][Induction heating furnace (2)]

유도가열로(2)는 무산소 분위기에서 유도가열방식으로 아세틸렌가스를 열분해시켜 카본블랙을 제조한다. 본 발명에서 유도가열방식을 사용하는 이유는, 고온에서 산소와 만나면 폭발하는 아세틸렌가스의 특성상, 산소가 완전히 차단된 밀폐된 흑연튜브(21) 내를 아세틸렌가스가 흐르는 동안에, 흑연튜브(21)를 통해서 아세틸렌가스에 열을 간접적으로 줘야 하기 때문이다. The induction heating furnace (2) produces carbon black by thermally decomposing acetylene gas using an induction heating method in an oxygen-free atmosphere. The reason for using the induction heating method in the present invention is that, due to the nature of acetylene gas that explodes when it meets oxygen at high temperature, while the acetylene gas flows in the sealed graphite tube (21) completely blocked from oxygen, the graphite tube (21) This is because heat must be indirectly supplied to the acetylene gas through the gas.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유도가열로(2)는 흑연튜브(21), 단열재(22), 석영관(23), 유도코일(24), 가열로 하우징(26)으로 구성된다.As shown in Figures 1 and 2, the induction heating furnace (2) consists of a graphite tube (21), an insulating material (22), a quartz tube (23), an induction coil (24), and a heating furnace housing (26). .

흑연튜브(21)의 내부로 아세틸렌가스 또는/및 질소 가스가 공급된다. 흑연튜브(21)는 흑연 또는 흑연을 포함하는 소재로 제작된다.Acetylene gas or/and nitrogen gas are supplied into the graphite tube 21. The graphite tube 21 is made of graphite or a material containing graphite.

단열재(22)는 흑연튜브(21)의 외주면을 감싼다. 단열재(22)는 세라믹, 다공성 흑연을 포함하는 소재로 제작된다.The insulating material 22 surrounds the outer peripheral surface of the graphite tube 21. The insulation material 22 is made of a material containing ceramic and porous graphite.

석영관(23)은 단열재(22)의 외주면을 감싼다.The quartz tube 23 surrounds the outer peripheral surface of the insulating material 22.

유도코일(24)은 석영관(23)을 감아 둘러싼다. 유도코일(24)은 전력공급부(300)와 연결되어, 50Hz 내지 400kHz의 교류 전류를 공급받는다.The induction coil (24) winds and surrounds the quartz tube (23). The induction coil 24 is connected to the power supply unit 300 and receives alternating current of 50Hz to 400kHz.

유도코일(24)에 교류 전류가 공급되면 주위로 자기장이 형성되고, 전자기유도에 의해 흑연튜브(21)에 와전류 손실과 히스테리시스 손실에 의한 열이 발생한다. 이때, 흑연튜브(21)를 통과하는 아세틸렌가스가 열분해되어 카본블랙이 제조된다. 유도코일(24)에 공급되는 교류 전력의 세기와 주파수를 조절하면, 흑연튜브(21)의 온도를 800~2000℃로 조절할 수 있다. 흑연튜브(21)의 온도가 달라지면 아세틸렌가스의 열분해 온도가 달라진다. 따라서, 열분해 온도를 조절하여 물성이 서로 다른 카본블랙을 제조할 수 있다.When alternating current is supplied to the induction coil 24, a magnetic field is formed around the induction coil 24, and heat is generated in the graphite tube 21 due to eddy current loss and hysteresis loss due to electromagnetic induction. At this time, acetylene gas passing through the graphite tube 21 is thermally decomposed to produce carbon black. By adjusting the intensity and frequency of the alternating current power supplied to the induction coil 24, the temperature of the graphite tube 21 can be adjusted to 800-2000°C. When the temperature of the graphite tube 21 changes, the thermal decomposition temperature of acetylene gas changes. Therefore, carbon black with different physical properties can be manufactured by controlling the thermal decomposition temperature.

가열로 하우징(26)은 단열재(22), 석영관(23), 유도코일(24)로 둘러싸인 흑연튜브(21)를 수용한다.The heating furnace housing 26 accommodates a graphite tube 21 surrounded by an insulating material 22, a quartz tube 23, and an induction coil 24.

한편, 아세틸렌가스가 열분해될 때 흑연튜브(21)의 내부 압력을 측정하기 위해, 압력센서(미도시)가 흑연튜브(21)의 전후 배관에 설치된다. 압력센서는 흑연튜브(21)의 내부 압력을 측정한 후, 그 압력값을 시스템의 제어부에 실시간으로 보낸다. 물론, 압력센서는 시스템 곳곳에 더 설치될 수 있다.Meanwhile, in order to measure the internal pressure of the graphite tube 21 when acetylene gas is thermally decomposed, pressure sensors (not shown) are installed in the pipes before and after the graphite tube 21. The pressure sensor measures the internal pressure of the graphite tube 21 and then sends the pressure value to the system control unit in real time. Of course, more pressure sensors can be installed throughout the system.

[아세틸렌가스 공급부(3), 아세틸렌가스 유량조절부(4)][acetylene gas supply unit (3), acetylene gas flow control unit (4)]

아세틸렌가스 공급부(3)는 아세틸렌가스를 공급한다. 아세틸렌가스 공급부(3)는 아세틸렌가스저장통, 공급펌프, 배관 등 공지된 기술로 다양하게 구성가능하다.The acetylene gas supply unit (3) supplies acetylene gas. The acetylene gas supply unit (3) can be configured in various ways using known technologies such as an acetylene gas storage tank, supply pump, and piping.

아세틸렌가스 유량조절부(4)는 아세틸렌가스 공급부(3)로부터 공급받은 아세틸렌가스의 유량을 제어하여 배출한다. 아세틸렌가스 유량조절부(4)는 유량계, 유량조절밸브 등 공지된 기술로 다양하게 구성가능하다.The acetylene gas flow control unit (4) controls the flow rate of acetylene gas supplied from the acetylene gas supply unit (3) and discharges it. The acetylene gas flow control unit (4) can be configured in various ways using known technologies such as flow meters and flow control valves.

[가스주입 노즐(100)][Gas injection nozzle (100)]

가스주입 노즐(100)은 아세틸렌가스 유량조절부(4)와 연결되어, 아세틸렌가스 유량조절부(4)가 배출한 아세틸렌가스를 유도가열로(2)로 주입한다.The gas injection nozzle 100 is connected to the acetylene gas flow rate controller (4) and injects the acetylene gas discharged from the acetylene gas flow rate controller (4) into the induction heating furnace (2).

도 3에 도시된 바와 같이, 가스주입 노즐(100)은 결합용 하우징(110), 주입관용 하우징(120), 가스 주입관(130), 제1냉각관로(140), 제2냉각관로(150)로 구성된다. As shown in FIG. 3, the gas injection nozzle 100 includes a coupling housing 110, an injection pipe housing 120, a gas injection pipe 130, a first cooling pipe 140, and a second cooling pipe 150. ) is composed of.

<결합용 하우징(110)><Coupling housing (110)>

결합용 하우징(110)은 아세틸렌가스를 열분해하여 카본블랙을 생성하는 유도가열로(2)에 결합된다. The coupling housing 110 is coupled to the induction heating furnace 2, which generates carbon black by thermally decomposing acetylene gas.

결합용 하우징(110)은 제1커버(111), 결합용 몸체(112), 제2커버(113)로 구성된다.The coupling housing 110 consists of a first cover 111, a coupling body 112, and a second cover 113.

제1커버(111)는 유도가열로(2)에 결합되며, 유도가열로(2)의 상부 입구를 폐쇄한다. The first cover 111 is coupled to the induction heating furnace (2) and closes the upper inlet of the induction heating furnace (2).

결합용 몸체(112)는 제1커버(111)에 결합되며, 유도가열로(2) 밖으로 연장된 주입관용 하우징(120)을 감싼다. 결합용 몸체(112)의 외벽은 후술되는 제2냉각관로(150)에 의해 감싸진다.The coupling body 112 is coupled to the first cover 111 and surrounds the injection tube housing 120 extending out of the induction heating furnace (2). The outer wall of the coupling body 112 is surrounded by a second cooling pipe 150, which will be described later.

제2커버(113)는 결합용 몸체(112)에 결합되며, 결합용 몸체(112)와 결합용 몸체(112)를 감싼 제2냉각관로(150)의 상단을 폐쇄한다. The second cover 113 is coupled to the coupling body 112 and closes the coupling body 112 and the upper end of the second cooling pipe 150 surrounding the coupling body 112.

<주입관용 하우징(120)><Housing for injection tube (120)>

주입관용 하우징(120)은 결합용 하우징(110)에 결합되며, 결합용 하우징(110)을 관통하여 유도가열로(2)의 내부로 연장된다. 즉, 주입관용 하우징(120)은 제1커버(111), 결합용 몸체(112), 제2커버(113)를 관통하여 유도가열로(2) 내부로 삽입된다.The injection tube housing 120 is coupled to the coupling housing 110 and extends through the coupling housing 110 into the inside of the induction heating furnace (2). That is, the injection tube housing 120 is inserted into the induction heating furnace 2 through the first cover 111, the coupling body 112, and the second cover 113.

주입관용 하우징(120)은 하우징 몸체(121), 제1냉각관로용 유입부(122), 제1냉각관로용 유출부(123)로 구성된다.The housing 120 for the injection pipe is composed of a housing body 121, an inlet portion 122 for the first cooling pipe, and an outlet portion 123 for the first cooling pipe.

하우징 몸체(121)는 후술되는 가스 주입관(130)과 제1냉각관로(140)를 감싼다. 하우징 몸체(121)의 하부 영역은 유도가열로(2) 내부에 위치하여 유도가열로(2)의 흑연튜브(21) 내부까지 연장되고, 하우징 몸체(121)의 상부 영역은 결합용 하우징(110)을 관통하여 결합용 하우징(110)의 상단 밖으로 연장된다. 하우징 몸체(121)는 스테인레스 스틸로 만들어지는 것이 바람직하다.The housing body 121 surrounds the gas injection pipe 130 and the first cooling pipe 140, which will be described later. The lower area of the housing body 121 is located inside the induction heating furnace 2 and extends to the inside of the graphite tube 21 of the induction heating furnace 2, and the upper area of the housing body 121 is connected to the coupling housing 110. ) and extends out of the top of the coupling housing 110. The housing body 121 is preferably made of stainless steel.

제1냉각관로용 유입부(122)와 제1냉각관로용 유출부(123)는 결합용 하우징(110)의 상단 밖으로 연장된 하우징 몸체(121)의 상부 영역에 각각 결합된다. 제1냉각관로용 유입부(122)는 후술되는 제1냉각관로(140)에 연결되어 냉각수를 제1냉각관로(140)의 내부로 유입시킨다. 제1냉각관로용 유출부(123)는 제1냉각관로(140)에 연결되어 제1냉각관로(140)의 내부로 유입된 냉각수를 제1냉각관로(140)의 외부로 유출시킨다. 제1냉각관로용 유입부(122)와 제1냉각관로용 유출부(123) 각각에는 냉각수를 유동시키는 냉각수 유동관(미도시)이 연결된다. The inlet portion 122 for the first cooling pipe and the outlet portion 123 for the first cooling pipe are each coupled to the upper region of the housing body 121 extending out of the top of the coupling housing 110. The inlet 122 for the first cooling pipe is connected to the first cooling pipe 140, which will be described later, and allows coolant to flow into the first cooling pipe 140. The first cooling pipe outlet 123 is connected to the first cooling pipe 140 and causes the coolant flowing into the first cooling pipe 140 to flow out of the first cooling pipe 140. A coolant flow pipe (not shown) through which coolant flows is connected to each of the first cooling pipe inlet 122 and the first cooling pipe outlet 123.

<가스 주입관(130)><Gas injection pipe (130)>

가스 주입관(130)은 주입관용 하우징(120)에 결합되며, 아세틸렌가스를 유도가열로(2)의 내부로 주입한다.The gas injection pipe 130 is coupled to the injection pipe housing 120 and injects acetylene gas into the induction heating furnace (2).

가스 주입관(130)은 하우징 몸체(121)에 의해 감싸진 상태에서, 하부 영역은 유도가열로(2) 내부에 위치하여 유도가열로(2)의 흑연튜브(21) 내부까지 연장되고, 상부 영역은 결합용 하우징(110)을 관통하여 결합용 하우징(110)의 상단 밖으로 연장된다. 가스 주입관(130)의 상단부는 하우징 몸체(121)가 감싸지 않아 외부로 노출된다. 하우징 몸체(121)의 외부로 노출된 가스 주입관(130)의 상단부 영역은 별도의 가스용 유입관(미도시)에 연결되어 가스 공급부(미도시)로부터 아세틸렌가스를 공급받는다. The gas injection pipe 130 is surrounded by the housing body 121, and the lower area is located inside the induction heating furnace 2 and extends to the inside of the graphite tube 21 of the induction heating furnace 2, and the upper area is located inside the induction heating furnace 2. The region extends through the coupling housing 110 and out of the top of the coupling housing 110. The upper end of the gas injection pipe 130 is not surrounded by the housing body 121 and is exposed to the outside. The upper part of the gas injection pipe 130 exposed to the outside of the housing body 121 is connected to a separate gas inlet pipe (not shown) and receives acetylene gas from a gas supply unit (not shown).

이와 같이 가스 주입관(130)이 유도가열로(2)의 흑연튜브(21) 내부까지 연장됨으로써, 설정 반응온도로 가열된 공간으로 아세틸렌가스를 바로 주입할 수 있다. 즉, 설정 반응온도가 정확하게 형성된 위치에서 열분해 반응을 진행할 수 있다. 또한 가스 주입관(130)의 상단부가 하우징 몸체(121)의 외부로 노출됨으로써, 가스 주입관(130)에 가스용 유입관을 연결하기 용이해진다.As the gas injection pipe 130 extends to the inside of the graphite tube 21 of the induction heating furnace 2, acetylene gas can be directly injected into the space heated to the set reaction temperature. In other words, the thermal decomposition reaction can proceed at a location where the set reaction temperature is accurately established. Additionally, the upper end of the gas injection pipe 130 is exposed to the outside of the housing body 121, making it easier to connect the gas inlet pipe to the gas injection pipe 130.

가스 주입관(130)은 테프론관 또는 스틸관으로 형성되는 것이 바람직하다.The gas injection pipe 130 is preferably formed of a Teflon pipe or a steel pipe.

<제1냉각관로(140)><First cooling pipe (140)>

제1냉각관로(140)는 주입관용 하우징(120)에 결합되며, 가스 주입관(130)에 인접하게 배치되어 가스 주입관(130)을 냉각시키는 냉각수가 흐른다.The first cooling pipe 140 is coupled to the injection pipe housing 120 and is disposed adjacent to the gas injection pipe 130 through which cooling water cools the gas injection pipe 130.

제1냉각관로(140)는 하우징 몸체(121)의 내부에 위치하며, 가스 주입관(130)의 둘레를 전부 또는 일부를 감싸도록 배치된다. 제1냉각관로(140)의 상단부는 제1냉각관로용 유입부(122)와 제1냉각관로용 유출부(123)와 연통된다. The first cooling pipe 140 is located inside the housing body 121 and is arranged to completely or partially surround the gas injection pipe 130. The upper end of the first cooling pipe 140 communicates with the inlet portion 122 for the first cooling pipe and the outlet portion 123 for the first cooling pipe.

제1냉각관로용 유입부(122)로 유입된 냉각수는 제1냉각관로(140)를 따라 유동하여 제1냉각관로용 유출부(123)로 유출된다. 이 과정에서 제1냉각관로(140)를 흐르는 냉각수는 내부 온도가 800~2,000 ℃인 고온의 유도가열로(2) 내부에 배치된 가스 주입관(130)을 냉각시킨다.Cooling water flowing into the first cooling pipe inlet 122 flows along the first cooling pipe 140 and flows out into the first cooling pipe outlet 123. In this process, the cooling water flowing through the first cooling pipe 140 cools the gas injection pipe 130 disposed inside the high-temperature induction heating furnace 2 with an internal temperature of 800 to 2,000°C.

<제2냉각관로(150)><Second cooling pipe (150)>

제2냉각관로(150)는 결합용 하우징(110)에 결합되며, 결합용 하우징(110)을 냉각시키는 냉각수가 흐른다.The second cooling pipe 150 is coupled to the coupling housing 110, and cooling water that cools the coupling housing 110 flows.

제2냉각관로(150)는 결합용 몸체(112)의 외벽을 감싼다. 제2냉각관로(150)의 하단은 제1커버(111)에 의해 폐쇄되고, 제2냉각관로(150)의 상단은 제2커버(113)에 의해 폐쇄된다.The second cooling pipe 150 surrounds the outer wall of the coupling body 112. The lower end of the second cooling pipe 150 is closed by the first cover 111, and the upper end of the second cooling pipe 150 is closed by the second cover 113.

제2냉각관로(150)에는 냉각수를 제2냉각관로(150)의 내부로 유입시키는 제2냉각관로용 유입부(151)와, 제2냉각관로(150)의 내부로 유입된 냉각수를 제2냉각관로(150)의 외부로 유출시키는 제2냉각관로용 유출부(152)가 연결된다. 제2냉각관로용 유입부(151)와 제2냉각관로용 유출부(152) 각각은 냉각수를 유동시키는 냉각수 유동관(미도시)에 연결된다. The second cooling pipe 150 includes an inlet 151 for the second cooling pipe that flows coolant into the second cooling pipe 150, and a second cooling pipe inlet 151 that flows the coolant flowing into the second cooling pipe 150 into the second cooling pipe 150. An outlet 152 for the second cooling pipe that discharges water to the outside of the cooling pipe 150 is connected. The inlet portion 151 for the second cooling pipe and the outlet portion 152 for the second cooling pipe are each connected to a coolant flow pipe (not shown) through which coolant flows.

제2냉각관로용 유입부(151)로 유입된 냉각수는 제2냉각관로(150)를 따라 유동하여 제2냉각관로용 유출부(152)로 유출된다. 이 과정에서 제2냉각관로(150)를 흐르는 냉각수는 결합용 하우징(110)을 냉각시키고, 이로 인해 유도가열로(2) 외부에 배치된 가스 주입관(130)도 냉각된다. Cooling water flowing into the inlet 151 for the second cooling pipe flows along the second cooling pipe 150 and flows out into the outlet 152 for the second cooling pipe. In this process, the cooling water flowing through the second cooling pipe 150 cools the coupling housing 110, which also cools the gas injection pipe 130 disposed outside the induction heating furnace 2.

이와 같이 제1냉각관로(140)와 제2냉각관로(150)에 의한 이중 냉각수 공급 구조를 형성함으로써, 유도가열로(2)에서 전달되는 고온의 열에 의해 가스 주입관(130)이 손상되는 것을 막을 수 있다.In this way, by forming a dual cooling water supply structure by the first cooling pipe 140 and the second cooling pipe 150, the gas injection pipe 130 is prevented from being damaged by the high temperature heat transmitted from the induction heating furnace 2. It can be prevented.

제2냉각관로용 유입부(151)는 제2냉각관로용 유출부(152)보다 유도가열로(2)에 근접한 위치에 배치된다. 본 실시예에서 제2냉각관로용 유입부(151)는 결합용 하우징(110)의 하단 영역에 배치되고, 제2냉각관로용 유출부(152)는 결합용 하우징(110)의 상단 영역에 배치된다. The inlet 151 for the second cooling pipe is disposed closer to the induction heating furnace 2 than the outlet 152 for the second cooling pipe. In this embodiment, the inlet portion 151 for the second cooling pipe is disposed in the lower region of the coupling housing 110, and the outlet portion 152 for the second cooling pipeline is disposed in the upper region of the coupling housing 110. do.

이와 같이 제2냉각관로용 유입부(151)가 제2냉각관로용 유출부(152)보다 유도가열로(2)에 근접한 위치에 배치됨으로써, 결합용 하우징(110)과 열교환이 이루어지기 전의 차가운 냉각수가 유도가열로(2)에 근접한 위치에서 제2냉각관로(150)로 유입되어 냉각효율이 좋아진다.In this way, the inlet portion 151 for the second cooling pipe is disposed closer to the induction heating furnace 2 than the outlet portion 152 for the second cooling pipe, so that the coolant before heat exchange with the coupling housing 110 takes place. Cooling water flows into the second cooling pipe 150 at a location close to the induction heating furnace 2, thereby improving cooling efficiency.

[질소가스 공급부(5), 질소가스 유량조절부(6)][Nitrogen gas supply unit (5), nitrogen gas flow control unit (6)]

질소가스 공급부(5)는 질소가스를 공급한다. 질소가스 공급부(3)는 질소가스저장통, 공급펌프, 배관 등 공지된 기술로 다양하게 구성가능하다.The nitrogen gas supply unit 5 supplies nitrogen gas. The nitrogen gas supply unit 3 can be configured in various ways using known technologies, such as a nitrogen gas storage tank, supply pump, and piping.

질소가스 유량조절부(6)는 질소가스 공급부(5)로부터 공급받은 질소가스의 유량을 제어하여, 유도가열로(2)로 투입한다. 질소가스 투입으로 인해 유도가열로(2)의 내부가 대기압보다 높은 양압(1.1~1.9bar) 상태를 유지할 수 있어, 산소가 포함된 공기가 유도가열로(2)의 내부로 들어오지 못한다. 이로 인해, 아세틸렌가스가 고온에서 산소와 만나 폭발하는 것을 막을 수 있다. The nitrogen gas flow control unit (6) controls the flow rate of nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply unit (5) and inputs it into the induction heating furnace (2). Due to the introduction of nitrogen gas, the inside of the induction heating furnace (2) can maintain a positive pressure (1.1 to 1.9 bar) higher than atmospheric pressure, so air containing oxygen cannot enter the inside of the induction heating furnace (2). This prevents acetylene gas from exploding when it meets oxygen at high temperatures.

질소가스 유량조절부(6)는 유량계, 유량조절밸브 등 공지된 기술로 다양하게 구성가능하다.The nitrogen gas flow control unit 6 can be configured in various ways using known technologies such as flow meters and flow control valves.

[진공펌프(7)][Vacuum pump (7)]

진공펌프(7)는 배관을 통해 냉각부(8)와 연결된다. 배관에는 자동개폐밸브가 설치된다. 진공펌프(7)는 질소가스 투입 전, 배관과 냉각부(8)를 통해서 공기를 빨아들여, 유도가열로(2)의 내부뿐만 아니라 유도가열로(2)와 연결된 장치 전체를 진공상태로 만든다. 이로 인해, 아세틸렌가스가 고온에서 만나 폭발할 수 있는 산소를 유도가열로(2)에 질소가스를 투입하기 전에 미리 제거할 수 있다.The vacuum pump (7) is connected to the cooling unit (8) through a pipe. Automatic open/close valves are installed in the pipes. Before nitrogen gas is introduced, the vacuum pump (7) sucks air through the pipe and cooling unit (8), making not only the inside of the induction heating furnace (2) but also the entire device connected to the induction heating furnace (2) into a vacuum state. . Because of this, oxygen, which can explode when acetylene gas meets high temperature, can be removed in advance before introducing nitrogen gas into the induction heating furnace (2).

[냉각부(8), 포집부(9), 배기부(10)][Cooling unit (8), collection unit (9), exhaust unit (10)]

냉각부(8)는 유도가열로(2)의 아래에 위치되며, 유도가열로(2)와 연결된다. 냉각부(8)는 유도가열로(2)로부터 배출되는 아세틸렌가스와 질소가스와 아세틸렌 블랙이 혼합된 가스를 자연 냉각시켜, 아세틸렌가스로부터 아세틸렌 블랙이 형성되는 열분해 반응을 멈추게 한다.The cooling unit (8) is located below the induction heating furnace (2) and is connected to the induction heating furnace (2). The cooling unit 8 naturally cools the mixed gas of acetylene gas, nitrogen gas, and acetylene black discharged from the induction heating furnace 2, thereby stopping the thermal decomposition reaction in which acetylene black is formed from acetylene gas.

포집부(9)는 배관을 통해 냉각부(8)와 연결된다. 포집부(9)는 냉각부(8)에서 냉각된 후 배출되는 가스를 받아 아세틸렌 블랙을 포집한다. The collection unit 9 is connected to the cooling unit 8 through a pipe. The collection unit (9) receives the gas discharged after being cooled in the cooling unit (8) and collects acetylene black.

배기부(10)는 포집부(9)에서 아세틸렌 블랙이 포집된 후 배출되는 가스에서 유해 물질을 제거한 후 대기로 배출한다. 배기부(10)는 유해물질제거필터 등 공지된 기술로 다양하게 구성가능하다.The exhaust unit 10 removes harmful substances from the gas discharged after acetylene black is collected in the collection unit 9 and then discharges it into the atmosphere. The exhaust unit 10 can be configured in various ways using known technologies, such as a hazardous substance removal filter.

[온도감지부(200)][Temperature sensing unit (200)]

온도감지부(200)는 유도가열로(2)의 온도를 감지한다. 이를 위해, 온도감지부(200)는 석영관(23), 단열재(22)를 뚫고 들어가 흑연튜브(21)에 배치되어 흑연튜브(21)의 온도를 측정한다.The temperature sensing unit 200 detects the temperature of the induction heating furnace (2). For this purpose, the temperature sensing unit 200 penetrates the quartz tube 23 and the insulation material 22 and is placed on the graphite tube 21 to measure the temperature of the graphite tube 21.

온도감지부(200)는 비접촉식 온도센서가 될 수 있으며, 본 실시예에서 온도감지부(20)는 광학식 파이로센서이다. 광학식 파이로센서는 흑연튜브(21)의 온도에 따라 표면으로부터 방출되는 방사 에너지 세기에 의해 흑연튜브(21)의 표면 온도 측정하여, 흑연튜브(21) 내부에서 아세틸렌가스가 열분해되는 온도를 측정한다. The temperature detection unit 200 can be a non-contact temperature sensor, and in this embodiment, the temperature detection unit 20 is an optical pyro sensor. The optical pyrosensor measures the surface temperature of the graphite tube 21 by the intensity of radiant energy emitted from the surface depending on the temperature of the graphite tube 21, and measures the temperature at which acetylene gas is thermally decomposed inside the graphite tube 21. .

온도감지부(200)는 흑연튜브(21)의 온도를 측정한 후, 그 온도값을 제어부(11)에 실시간으로 보낸다. The temperature sensing unit 200 measures the temperature of the graphite tube 21 and then sends the temperature value to the control unit 11 in real time.

한편, 온도감지부(200)는 다수 개로 형성된다. 다수 개의 온도감지부(200)는 후술되는 전력공급부(300)의 위치에 대응하여, 흑연튜브(21)의 길이를 따라 상하방향으로 상호 이격되어 배치되어, 흑연튜브(21)의 길이를 따라 공간별로 온도를 측정한다. Meanwhile, the temperature sensing unit 200 is formed in multiple pieces. A plurality of temperature sensing units 200 are arranged to be spaced apart from each other in the vertical direction along the length of the graphite tube 21, corresponding to the position of the power supply unit 300, which will be described later, and are spaced along the length of the graphite tube 21. Measure the temperature by star.

[전력공급부(300)][Power supply unit (300)]

전력공급부(300)는 유도가열로(2)의 유도코일(24)과 연결되며, 전원부(14)로부터 유도가열로(2)를 가열시키기 위한 전력을 공급한다. The power supply unit 300 is connected to the induction coil 24 of the induction heating furnace 2, and supplies power to heat the induction heating furnace 2 from the power supply unit 14.

전력공급부(300)는 다수 개로 형성된다. 다수 개의 전력공급부(300)는 흑연튜브(21)의 길이를 따라 상하방향으로 상호 이격되어 배치되어, 흑연튜브(21)의 길이를 따라 공간별로 전력을 공급하여 가열한다.The power supply unit 300 is formed in multiple pieces. A plurality of power supply units 300 are arranged to be spaced apart from each other in the vertical direction along the length of the graphite tube 21, and heat the graphite tube 21 by supplying power to each space along the length.

[제어부(11)][Control unit (11)]

제어부(11)는 온도감지부(200)에서 감지한 유도가열로(2)의 감지온도를 전달받아 설정 반응온도와 비교하며, 감지온도와 설정 반응온도의 차이만큼 전력공급부(300)에서 공급하는 전력량이 줄어들도록 전력공급부(300)에 지시한다.The control unit 11 receives the detection temperature of the induction heating furnace 2 detected by the temperature detection unit 200, compares it with the set reaction temperature, and supplies power from the power supply unit 300 equal to the difference between the detection temperature and the set reaction temperature. The power supply unit 300 is instructed to reduce the amount of power.

[예비가열부(12), 모니터부(13), 전원부(14)][Preheating unit (12), monitor unit (13), power unit (14)]

예비가열부(12)는 가스주입 노즐(100)로 투입되는 아세틸렌가스의 온도를 열분해 반응이 시작되는 온도 직전까지 올려, 유도가열로(2)에서 설정 반응온도에서의 열분해가 시작되는 시간을 단축시킨다. 예비가열부(12)는 아세틸렌가스 유량조절부(4)에서 가스주입 노즐(100)로 들어가는 배관의 주위를 감싸는 히터로 구성될 수 있다.The preheating unit 12 increases the temperature of the acetylene gas injected into the gas injection nozzle 100 to just before the temperature at which the thermal decomposition reaction begins, shortening the time for thermal decomposition to start at the set reaction temperature in the induction heating furnace (2). I order it. The preheating unit 12 may be composed of a heater surrounding the pipe entering the acetylene gas flow control unit 4 to the gas injection nozzle 100.

모니터부(13)는 아세틸렌가스 공급량, 질소가스 공급량, 유도가열로의 온도, 예비가열로의 온도, 유도가열로 내의 압력 상태, 포집부에 포집된 아세틸렌 블랙 포집량 등 다양한 정보를 관리자가 한눈에 볼 수 있게 디스플레이 한다. 또한, 모니터부(13)는 터치스크린으로 구성되어, 관리자가 압력 조절로 물성을 제어하는 아세틸렌 블랙 제조시스템(1)의 작동에 필요한 조건과 래서피(recipe)를 입력할 수 있다.The monitor unit 13 allows the manager to view various information at a glance, such as the amount of acetylene gas supplied, the amount of nitrogen gas supplied, the temperature of the induction heating furnace, the temperature of the preheating furnace, the pressure condition in the induction heating furnace, and the amount of acetylene black collected in the collection unit. Display it so you can see it. In addition, the monitor unit 13 is configured with a touch screen, so that the manager can input conditions and recipes necessary for the operation of the acetylene black manufacturing system 1, which controls physical properties by controlling pressure.

전원부(14)는 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치(1)의 작동에 필요한 전력을 공급한다.The power supply unit 14 supplies the power required to operate the thermostatically controlled acetylene black manufacturing device 1 for power saving.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치의 작동을 설명한다. 도 1 내지 도 4를 기본적으로 참조한다. 또한, 모든 과정은 제어부(11)에 의해 진행된다. Hereinafter, the operation of a thermostatically controlled acetylene black production device for power saving according to an embodiment of the present invention will be described. Basically refer to FIGS. 1 to 4. Additionally, all processes are performed by the control unit 11.

진공펌프(7)는 배관과 냉각부(8)를 통해서 공기를 빨아들여, 유도가열로(2)의 내부뿐만 아니라 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조 장치(1) 전체를 진공상태로 만든다. 이로 인해, 장치에 남아 있는 산소가 제거된다.The vacuum pump (7) sucks air through the pipe and cooling unit (8), creating a vacuum not only inside the induction furnace (2) but also the entire thermostatically controlled acetylene black manufacturing device (1) for power saving. . This removes any oxygen remaining in the device.

예비가열부(12)는 아세틸렌가스 유량조절부(4)에서 가스주입 노즐(100)과 연결된 배관을 예비 가열한다.The preheating unit 12 preheats the pipe connected to the gas injection nozzle 100 in the acetylene gas flow control unit 4.

전력공급부(300)가 유도코일(24)에 교류 전류를 공급하여, 전자기유도에 의해 흑연튜브(21)의 온도를 설정 반응온도로 올린다.The power supply unit 300 supplies alternating current to the induction coil 24 to raise the temperature of the graphite tube 21 to the set reaction temperature by electromagnetic induction.

질소가스 공급부(5)는 질소가스를 공급한다. 질소가스가 유도가열로(2)로 들어가 유도가열로(2)의 내부가 양압 상태가 되면, 진공펌프(7)의 작동을 멈춘다. 또한, 배관에 설치된 자동개폐밸브가 배관을 차단하여, 진공펌프(7)로 질소가스가 이동하는 것을 차단한다.The nitrogen gas supply unit 5 supplies nitrogen gas. When nitrogen gas enters the induction heating furnace (2) and the inside of the induction heating furnace (2) becomes a positive pressure state, the vacuum pump (7) stops operating. In addition, the automatic opening and closing valve installed in the pipe blocks the pipe and blocks nitrogen gas from moving to the vacuum pump (7).

질소가스 유량조절부(6)는 질소가스 공급부(5)로부터 공급받은 질소가스의 유량을 제어하여, 유도가열로(2)로 투입한다. 질소가스를 지속적으로 투입하여 유도가열로(2)의 내부를 대기압보다 높은 양압(1.1~1.9bar) 상태로 유지시킨다. 그 이유는, 고온에서 산소와 만나면 폭발하는 아세틸렌가스의 특성상, 유도가열로(2)의 내부 및 이와 연결된 장치로 산소가 포함된 공기가 들어오는 것을 막아야 하기 때문이다.The nitrogen gas flow control unit (6) controls the flow rate of nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply unit (5) and inputs it into the induction heating furnace (2). Nitrogen gas is continuously introduced to maintain the inside of the induction heating furnace (2) at a positive pressure (1.1 to 1.9 bar) higher than atmospheric pressure. This is because, due to the nature of acetylene gas, which explodes when it meets oxygen at high temperatures, it is necessary to prevent air containing oxygen from entering the induction heating furnace (2) and the devices connected to it.

물론, 아세틸렌가스 열분해 반응 중 진공펌프(7)로 공기를 계속 빼내서 유도가열로(2) 내부의 산소를 제거할 수도 있지만, 이 경우 아세틸렌가스가 열분해 되기도 전에 진공펌프(7) 쪽으로 빠져버려, 진공펌프(7)로 공기를 계속 빼내는 방식은 바람직하지 않다.Of course, it is possible to remove oxygen inside the induction heating furnace (2) by continuously removing air with the vacuum pump (7) during the acetylene gas thermal decomposition reaction, but in this case, the acetylene gas escapes into the vacuum pump (7) before it is thermally decomposed, and the vacuum It is not desirable to continuously remove air using the pump (7).

아세틸렌가스 공급부(3)가 아세틸렌가스를 공급한다. The acetylene gas supply unit (3) supplies acetylene gas.

아세틸렌가스 유량조절부(4)는 아세틸렌가스 공급부(3)로부터 공급받은 아세틸렌가스의 유량을 제어하여, 가스주입 노즐(100)로 투입한다. The acetylene gas flow control unit (4) controls the flow rate of the acetylene gas supplied from the acetylene gas supply unit (3) and injects it into the gas injection nozzle (100).

가스주입 노즐(100)로 투입된 아세틸렌가스는 유도가열로(2)의 흑연튜브(21)로 주입된다. 이때 가스주입 노즐(100)은 제1냉각관로(140)와 제2냉각관로(150)에 의해 냉각되어, 흑연튜브(21)로부터 전달되는 고열의 영향이 차단된 상태에서 아세틸렌가스를 설정 반응온도로 가열된 흑연튜브(21) 내로 바로 주입할 수 있다.Acetylene gas injected through the gas injection nozzle 100 is injected into the graphite tube 21 of the induction heating furnace (2). At this time, the gas injection nozzle 100 is cooled by the first cooling pipe 140 and the second cooling pipe 150, and the acetylene gas is supplied at the set reaction temperature while the influence of high heat transmitted from the graphite tube 21 is blocked. It can be directly injected into the heated graphite tube (21).

아세틸렌가스가 유도가열로(2)의 흑연튜브(21)를 통과하며 열분해되어 아세틸렌 블랙이 제조된다. 도 5에 도시된 그래프를 참고하면, 아세틸렌가스의 열분해 과정은 발열반응이다. 도 5에 도시된 그래프를 참조하면, 유도가열로(2)에 아세틸렌가스 10 SLM 주입 시 발열 반응으로 인한 약 200 ℃의 온도 증가가 발생함을 보여주고 있으며, 아세틸렌가스 주입량이 커질수록 온도 증가 값이 커짐을 확인할 수 있다.Acetylene gas passes through the graphite tube (21) of the induction heating furnace (2) and is thermally decomposed to produce acetylene black. Referring to the graph shown in Figure 5, the thermal decomposition process of acetylene gas is an exothermic reaction. Referring to the graph shown in FIG. 5, it shows that when 10 SLM of acetylene gas is injected into the induction heating furnace (2), a temperature increase of about 200 ℃ occurs due to an exothermic reaction. As the amount of acetylene gas injected increases, the temperature increase increases. You can see this growing.

따라서 열분해가 진행되면, 흑연튜브(21)의 온도는 상승한다. 온도감지부(200)는 흑연튜브(21)의 위치별로 온도를 감지하여 제어부(11)로 전달하고, 제어부(11)는 전달받은 감지온도를 설정 반응온도와 비교하고, 감지온도와 설정 반응온도의 차이만큼 전력공급부(30)에서 공급하는 전력량이 줄어들도록 전력공급부(300)에 지시한다. Therefore, as thermal decomposition progresses, the temperature of the graphite tube 21 increases. The temperature sensing unit 200 detects the temperature at each position of the graphite tube 21 and transmits it to the control unit 11. The control unit 11 compares the received detected temperature with the set reaction temperature, and compares the detected temperature with the set reaction temperature. The power supply unit 300 is instructed to reduce the amount of power supplied from the power supply unit 30 by the difference.

냉각부(8)는 유도가열로(2)로부터 배출되는 아세틸렌가스와 질소가스와 아세틸렌 블랙이 혼합된 가스를 자연 냉각시켜, 아세틸렌가스로부터 아세틸렌 블랙이 형성되는 열분해 반응을 멈추게 한다.The cooling unit 8 naturally cools the mixed gas of acetylene gas, nitrogen gas, and acetylene black discharged from the induction heating furnace 2, thereby stopping the thermal decomposition reaction in which acetylene black is formed from acetylene gas.

포집부(9)는 양압 크기에 따라 물성이 서로 다르게 제조된 아세틸렌 블랙을 각각 분리하여 포집한다.The collection unit 9 separates and collects acetylene black manufactured with different physical properties depending on the size of the positive pressure.

배기부(10)는 포집부(9)에서 아세틸렌 블랙이 포집된 후 배출되는 가스에서 유해 물질을 제거한 후 대기로 배출한다.The exhaust unit 10 removes harmful substances from the gas discharged after acetylene black is collected in the collection unit 9 and then discharges it into the atmosphere.

1: 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조장치
2: 유도가열로 3: 아세틸렌가스 공급부
4: 아세틸렌가스 유량조절부 5: 질소가스 공급부
6: 질소가스 유량조절부 7: 진공펌프
8: 냉각부 9: 포집부
10: 배기부 11: 제어부
12: 예비가열부 13: 모니터부
14: 전원부 100: 가스주입 노즐
200: 온도감지부 300: 전력공급부
1: Automatic temperature control acetylene black manufacturing device for power saving
2: Induction heating furnace 3: Acetylene gas supply section
4: Acetylene gas flow control unit 5: Nitrogen gas supply unit
6: Nitrogen gas flow control unit 7: Vacuum pump
8: cooling part 9: collecting part
10: exhaust unit 11: control unit
12: Preheating unit 13: Monitor unit
14: Power unit 100: Gas injection nozzle
200: Temperature sensing unit 300: Power supply unit

Claims (5)

아세틸렌가스를 열분해시켜 아세틸렌 블랙을 제조하는 유도가열로;
상기 유도가열로의 온도를 감지하는 온도감지부;
상기 유도가열로를 가열시키기 위한 전력을 공급하는 전력공급부; 및
상기 온도감지부에서 감지한 상기 유도가열로의 감지온도를 전달받아 아세틸렌 가스의 열분해가 시작되는 설정 반응온도와 비교하며, 상기 감지온도와 상기 설정 반응온도의 차이만큼 상기 전력공급부에서 공급하는 전력량이 줄어들도록 상기 전력공급부에 지시하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조장치.
An induction heating furnace that produces acetylene black by thermally decomposing acetylene gas;
A temperature sensing unit that detects the temperature of the induction heating furnace;
a power supply unit that supplies power to heat the induction heating furnace; and
The detection temperature of the induction heating furnace detected by the temperature detection unit is received and compared with the set reaction temperature at which thermal decomposition of acetylene gas begins, and the amount of power supplied from the power supply unit is equal to the difference between the detection temperature and the set reaction temperature. A thermostatically controlled acetylene black manufacturing device for power saving, comprising a control unit that instructs the power supply unit to reduce the temperature.
제1항에 있어서,
아세틸렌가스를 공급하는 아세틸렌가스 공급부;
상기 아세틸렌가스 공급부로부터 공급받은 아세틸렌가스의 유량을 제어하여 배출하는 아세틸렌가스 유량조절부;
상기 아세틸렌가스 유량조절부가 배출한 상기 아세틸렌가스를 상기 유도가열로로 주입하는 가스주입 노즐;
질소가스를 공급하는 질소가스 공급부;
상기 질소가스 공급부로부터 공급받은 질소가스의 유량을 제어하여, 상기 유도가열로로 투입하여 상기 유도가열로의 내부를 대기압보다 높은 양압 상태로 만드는 질소가스 유량조절부;
상기 유도가열로의 내부를 질소가스 투입 전 진공상태로 만드는 진공펌프;
상기 유도가열로로부터 배출되는 아세틸렌가스와 질소가스와 아세틸렌 블랙이 혼합된 가스를 냉각시켜, 아세틸렌가스로부터 아세틸렌 블랙이 형성되는 열분해 반응을 멈추게 하는 냉각부;
상기 냉각부에서 냉각된 후 배출되는 가스를 받아 상기 아세틸렌 블랙을 포집하는 포집부; 및
상기 포집부에서 아세틸렌 블랙이 포집된 후 배출되는 가스를 받아 배기하는 배기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조장치.
According to paragraph 1,
Acetylene gas supply unit that supplies acetylene gas;
An acetylene gas flow control unit that controls the flow rate of the acetylene gas supplied from the acetylene gas supply unit and discharges it;
A gas injection nozzle for injecting the acetylene gas discharged from the acetylene gas flow control unit into the induction heating furnace;
A nitrogen gas supply unit that supplies nitrogen gas;
A nitrogen gas flow control unit that controls the flow rate of nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply unit and injects it into the induction heating furnace to create a positive pressure state higher than atmospheric pressure inside the induction heating furnace;
A vacuum pump that vacuumizes the interior of the induction heating furnace before introducing nitrogen gas;
A cooling unit that cools the mixed gas of acetylene gas, nitrogen gas, and acetylene black discharged from the induction heating furnace to stop the thermal decomposition reaction in which acetylene black is formed from the acetylene gas;
A collection unit that collects the acetylene black by receiving the gas discharged after being cooled in the cooling unit; and
A thermostatically controlled acetylene black manufacturing device for power saving, further comprising an exhaust unit that receives and exhausts the gas discharged after the acetylene black is collected in the collection unit.
제2항에 있어서,
상기 유도가열로는,
내부로 상기 아세틸렌가스 및 질소가스가 공급되는 흑연튜브;
상기 흑연튜브의 외주면을 감싸는 단열재;
상기 단열재의 외주면을 감싸는 석영관; 및
상기 전력공급부에 연결되며, 상기 석영관을 감아 둘러싸는 유도코일을 포함하며,
상기 온도감지부는, 상기 석영관, 상기 단열재를 뚫고 들어가 상기 흑연튜브에 배치되어 상기 흑연튜브의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조장치.
According to paragraph 2,
In the induction heating furnace,
A graphite tube into which the acetylene gas and nitrogen gas are supplied;
An insulating material surrounding the outer peripheral surface of the graphite tube;
A quartz tube surrounding the outer peripheral surface of the insulating material; and
It is connected to the power supply unit and includes an induction coil surrounding the quartz tube,
The temperature sensing unit penetrates the quartz tube and the insulation material and is disposed on the graphite tube to measure the temperature of the graphite tube.
제3항에 있어서,
상기 온도감지부는 다수 개로 형성되며, 다수 개의 상기 온도감지부는 상기 흑연튜브의 길이를 따라 상하방향으로 상호 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조장치.
According to paragraph 3,
An automatic temperature control acetylene black manufacturing device for power saving, wherein the temperature sensing portion is formed in a plurality, and the plurality of temperature sensing portions are arranged to be spaced apart from each other in the vertical direction along the length of the graphite tube.
제3항에 있어서,
상기 전력공급부는 다수 개로 형성되며, 다수 개의 상기 전력공급부는 상기 흑연튜브의 길이를 따라 상하방향으로 상호 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 전력절감을 위한 자동온도조절 아세틸렌 블랙 제조장치.
According to paragraph 3,
The power supply unit is formed in a plurality, and the plurality of power supply units are arranged to be spaced apart from each other in the vertical direction along the length of the graphite tube.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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