轧钢厂冷床余热利用系统的制作方法
【专利摘要】一种轧钢厂冷床余热利用系统，包括按照S型排布的无缝钢管，其中，直管部分位于冷床静梁下，弯管部分在冷床静梁外，无缝钢管作为加热管对供入管内的水进行加热，无缝钢管的进水口在冷床低温区，出水口在冷床高温区；本实用新型还提供了一种利用轧钢厂冷床余热利用系统的轧钢厂余热回收系统，出水口与烟气余热回用设备的冷工质入口连接，本实用新型可利用冷床部分产生的大量余热，并对烟气余热回收设备进行辅助加热，预热通过烟气余热回收设备的介质，在介质通过烟气余热回收设备时，已经具有一定的预热温度，从而提高介质的加热温度，获得更高的热效率，进而提高烟气余热回收设备的效率，达到节约能源的目的。
【专利说明】
轧钢厂冷床余热利用系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于冶金行业用冷床技术领域，特别涉及一种乳钢厂冷床余热利用系 统。
【背景技术】
[0002] 冶金行业生产过程中，产品成型后在冷床部分进行自然冷却时，会释放大量的热 量，直接排放到周围空间中，形成废热。自2000年以后，可持续发展战略的逐步实施，国家开 始要求高耗能产业降耗增效，并出台一系列补贴性措施，鼓励高耗能企业发展节能产业。近 年来，作为耗能大户的钢铁生产企业采取多种形式的节能措施，其中余热回收技术的发展 日趋成熟，成为节能产业的主要形式之一。在乳钢厂烟道余热回收设备具有较为成熟的技 术，已大量装备。比如邯钢三乳在烟道中依次设置了空气换热器、煤气换热器和蒸汽余热锅 炉，充分回收了烟气余热，使排烟量降至200°C以下，大幅度降低了燃耗，同时置换的热蒸汽 用于生产和生活，减少了外购能源资金。
[0003] 在烟道余热回收设备中，介质是冷的，因而热效率有限，整个烟道余热回收设备的 效率也不高。
[0004] 冷床余热包括辐射热和传导热两部分。辐射热回收技术目前在国内应用很少，主 要考虑到热量散失环境过于宽敞，不利于回收。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种乳钢厂冷床余热 利用系统，利用冷床部分产生的大量余热，对烟气余热回收设备进行辅助加热，预热通过烟 气余热回收设备的介质，在介质通过烟气余热回收设备时，已经具有一定的预热温度，从而 提高介质的加热温度，获得更高的热效率，进而提高烟气余热回收设备的效率，达到节约能 源的目的。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0007] -种乳钢厂冷床余热利用系统，包括按照S型排布的无缝钢管1，其中，直管部分位 于冷床静梁3下，弯管部分在冷床静梁3外，所述无缝钢管1作为加热管对供入管内的水进行 加热，所述无缝钢管1的进水口 4在冷床低温区，出水口 9在冷床高温区。
[0008]所述S型排布的无缝钢管1中，每个弯管部分的中央位置为端头，端头处以螺纹法 兰2连接。
[0009] 所述无缝钢管1的直管部分外部设置有内置翅片12的水套6。
[0010] 所述水套6设置在冷床静梁3的间隙内，呈阵列分布，每个无缝钢管1的直管部分带 有多个水套6。
[0011]所述无缝钢管1和水套6的表面通过增加涂层提高黑度。
[0012]所述无缝钢管1的进水口 4连接两条并行进水管，每条进水管上都设置有截止阀一 17、变频增压栗13、压力表14和流量计15,进水口同时还设置有节流阀16;在无缝钢管1的出 水口 9设置有泄水阀18和截止阀二19。
[0013] 本实用新型与现有技术相比，本实用新型结构简单、独特、成本低，加工过程简单， 可多次周转重复利用，施工速度快，施工后的出水温度可达到30-40°C，有效的提高了余热 回收效率，并可以单独使用或辅助于其他加热设备。是对余热回收利用设备的创造性改进， 适用于冶金行业生产线，经济和社会效益显著。
[0014] 本实用新型是多条乳钢厂冷床上试验的经验总结上，经过精心优化设计，在确保 具有较好热效率的基础上完成的。本实用新型具有以下的优点：
[0015] 1、节约了能源成本，对冶金行业预热的二次回收利用，有效节约了国家资源。
[0016] 2、有效的解决了在较大空间内对热辐射的回收利用，提高了能源的利用率。并在 实际现场试验证明，可以得到较好利用价值，达到了节能降效的目的。
[0017] 3、操作简捷，技术易于掌握。加工过程简单，安装方便，成本低廉，应用性广泛。
【附图说明】
[0018] 图1是本实用新型冷床辐射加热系统示意图。
[0019] 图2是本实用新型冷床辐射加热系统俯视图。
[0020] 图3是图2中A-A截面图。
[0021] 图4是图2中B-B截面图。
[0022] 图5是本实用新型水套详图，也即图3和图4中的A区域放大视图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
[0024]
【申请人】经过反复对冷床温度进行测算，及现场情况考察后发现，冷床余热依然具 有回收的价值。经现场测量，螺纹钢在冷床上的初始最低温度达到660°C左右，螺纹钢处于 红热阶段。通过计算，冷却到280°C左右时，具有较高的利用价值。综合计算发现，采用一定 的设计，在660-280°C区间，螺纹钢的热辐射效应，会取得理想的使用价值。考虑到辐射热 直接利用较为复杂，利用值相对较低，通过增加相关设备，将部分热量最大限度转换成为传 导热形式，对循环水进行加热。通过对静梁下部温度进行测量，静梁下部温度在400-140°C 范围内，有较为理想的使用价值。
[0025] 因此，
【申请人】提供了一种乳钢厂冷床余热利用系统，如图1、图2、图3和图4所示，包 括按照S型排布的无缝钢管1，其中，直管部分位于冷床静梁3下，弯管部分在冷床静梁3外， 无缝钢管1作为加热管对供入管内的水进行加热，无缝钢管1的进水口 4在冷床低温区，出水 口 9在冷床高温区。
[0026]首先将标号DN40的无缝钢管1按照S型排布在冷床静梁3下形成加热管，在低温区Μ 预留进水口 4,在高温区Ν预留出水口 9,使介质（水)从进水口 4进入，由低温区Μ循环到高温 区Ν后，从出水口9流出。在每排加热管端头使用螺纹法兰2连接，便于后期维修。冷床静梁3 由静梁支护架7支撑，无缝钢管1由管道支护架5支撑，矫直钢板8在冷床静梁3上方。在冷床 静梁3之间的无缝钢管1直管部分上增加水套6,水套6设置在冷床静梁3的间隙内，呈阵列分 布，每个无缝钢管1的直管部分带有多个水套6。
[0027]当介质在无缝钢管1中通过水套6时，水套6上面的平面接受热量，直接传递给水套 6内的介质，介质加热后继续进入下一组水套6再加热，通过几组水套6加热后，进入更高温 度的水套6内继续加热，直到从出水口 9留出。
[0028] 如图5所示，当介质进入水套6后，为防止介质与水套6热交换不足，在水套6内布置 若干翅片12,使介质在水套6内流动时产生涡流，提高热交换效率。无缝钢管1、水套6表面通 过增加涂层，增加管体黑度，提高耐腐蚀性。
[0029] 系统的控制设备包括相关温度、流量计量仪表以及各类电磁控制阀和安全阀等， 具体地，无缝钢管1的进水口 4连接两条并行进水管，每条进水管上都设置有截止阀一 17、变 频增压栗13、压力表14和流量计15,进水口同时还设置有节流阀16;在无缝钢管1的出水口9 设置有泄水阀18和截止阀二19,利用变频增压栗13控制介质流速。
[0030] 进一步地，可将出水口 9与烟气余热回用设备的冷工质入口连接，将加热的工质作 为烟气余热回用设备工质，提高烟气余热回用设备的效率。
[0031] 以下是本实用新型的具体应用实例和效率计算结果：
[0032] 1、加热系统热量分析
[0033]本装置在实际应用中数据分析，介质为水。通过对现场实际测量，冷床静梁3的上 下温度分布如下：
[0035] 对于静梁第一部分，上部的平均温度（660+400)/2°C=530°C，下部的平均温度 (400+280)/2 °C= 340 °C。
[0036] 对于静梁第二部分，上部的平均温度（320+280)/2°C=300°C，下部的平均温度 (220+140)/2°C = 180°C。
[0037] 1 · 1冷床余热计算
[0038] 对于辐射换热，根据史蒂芬-波尔茨曼定律，两个表面积相差不大的灰体之间的辐 射换热公式为：
[0039] Qi;2 = Co[(Ti/100)4-(T2/100)4]F/(l/ei+l/e2-l)
[0040] 式中
[0041] Co--黑体辐射系数，等于5.67W/(m2 · K4);
[0042] Τι,Τ2--灰体的表面温度，Κ;
[0043] ει、ε2-一两灰体的黑度，分别等于0.8、0.9(冷床余热回收设备是经过特殊处理过 的，黑度可以增加0.1);
[0044] F--灰体的表面积，m2。
[0045] 对于导热部分，通过热传导计算，根据傅里叶公式：
[0046] q = -A(dt/dx)
[0047] 在单层平壁的热传导为：
[0048] q = A(ti_t2)/3
[0049] 贝 ljQ = AF(ti_t2)/3
[0050] λ--钢铁的热导率，48w/m · C ;
[0051] F--传热有效面积，m2;
[0052] δ--钢板厚度，0.25m;
[0053] ti,t2一一钢板上下面平均温度 [0054]第一部分余热量V
[0055] A、辐射热计算
[0056] 已知 Τι =( 530+273 )K = 803K; T2 =( 340+273 )K = 613K;
[0057] 有效辐射面积F = 57 X 1 · 5m2 = 85 · 5m2。
[0058] Qa = Co[(Ti/100)4-(T2/100)4]F/(l/ei+l/ e2-l)
[0059] =5·67Χ [(803/100)4-(613/100)4] X85.5/(l/0.8+l/0.9-l)w
[0060] =0.98Mw
[0061 ]第二部分余热量Q"
[0062] A、辐射热计算
[0063] 已知 Ti=(300+273)K = 573K;T2=(180+273)K = 453K;
[0064] 有效辐射面积F = 57 X 1 · 6m2 = 91 · 2m2。
[0065] Qa = Co[(Ti/100)4-(T2/100)4]F/(l/ei+l/e2-l)
[0066] =5·67Χ [(573/100)4-(453/100)4] X91.2/(l/0.8+l/0.9-l)w
[0067] 2.2.4冷床余热总热量Q2
[0068] Q2 = Q7 +Qw
[0069] =0.98Mw+0.36Mw
[0070] = 1.34Mw
[0071 ] 经现场试验测定，常温水在经过该设备后，出水温度为36°C，经过二次循环，水温 最高可达到40°C左右，效果较好。
【主权项】
1. 一种乳钢厂冷床余热利用系统，其特征在于，包括按照S型排布的无缝钢管（1)，其 中，直管部分位于冷床静梁(3)下，弯管部分在冷床静梁(3)外，所述无缝钢管（1)作为加热 管对供入管内的水进行加热，所述无缝钢管（1)的进水口（4)在冷床低温区，出水口（9)在冷 床高温区。2. 根据权利要求1所述乳钢厂冷床余热利用系统，其特征在于，所述S型排布的无缝钢 管（1)中，每个弯管部分的中央位置为端头，端头处以螺纹法兰(2)连接。3. 根据权利要求1所述乳钢厂冷床余热利用系统，其特征在于，所述无缝钢管（1)的直 管部分外部设置有内置翅片（12)的水套(6)。4. 根据权利要求3所述乳钢厂冷床余热利用系统，其特征在于，所述水套(6)设置在冷 床静梁(3)的间隙内，呈阵列分布，每个无缝钢管（1)的直管部分带有多个水套(6)。5. 根据权利要求3所述乳钢厂冷床余热利用系统，其特征在于，所述无缝钢管（1)和水 套(6)的表面通过增加涂层提高黑度。6. 根据权利要求1所述乳钢厂冷床余热利用系统，其特征在于，所述无缝钢管（1)的进 水口（4)连接两条并行进水管，每条进水管上都设置有截止阀一（17)、变频增压栗（13)、压 力表（14)和流量计（15)，进水口同时还设置有节流阀（16);在无缝钢管（1)的出水口（9)设 置有泄水阀（18)和截止阀二（19)。
【文档编号】B21B43/00GK205684488SQ201620533845
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月2日 公开号201620533845.1, CN 201620533845, CN 205684488 U, CN 205684488U, CN-U-205684488, CN201620533845, CN201620533845.1, CN205684488 U, CN205684488U
【发明人】王玖宏, 袁志宏, 雷建强, 罗荣华, 张鹏
【申请人】九冶建设有限公司