本发明涉及一种热能循环回收方法及装置，尤其涉及一种基于罩式退火工艺的热能循环回收方法及装置。
背景技术：
钢带或者铜带等带材在轧制完成以后需要进行退火，例如，将金属带材缓慢加热至600℃～800℃左右，保持足够的时间，然后以适宜的速度冷却至常温。进行退火的目的是降低带材的硬度，改善组织切削加工性能，消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向，细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。目前通常采用罩式退火工艺来进行退火，通过保护罩也称内胆的波形筒体进行间接冷却。但是保护罩的内外表面积也即传热面积有限，而且也无法扩展受热面积，从而限制了冷却过程中的降温速度。此外，在罩式退火工艺中，带材要释放出大量的热能，这部分热能都白白散失到车间中，造成热能的浪费，同时导致车间的温度升高，恶化工作环境。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种热能循环回收方法及装置，解决现有罩式退火工艺中保护罩传热面积有限而限制降温速度的问题，实现带材的高效冷却和热量的循环回收利用，节约能约和开支。
为解决上述问题，本发明提供一种热能循环回收方法，包括以下步骤：
通过气体循环泵将罩式退火炉中的保护气体送入热交换器；
保护气体在热交换器中进行热交换并被冷却；
冷却后的保护气体从热交换器中回流至罩式退火炉中。
根据本发明一实施例，气体循环泵为密封的磁力循环泵。
根据本发明一实施例，热交换器为蒸发器。
根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一种热能循环回收装置，所述热能循环回收装置和罩式退火炉配合使用，所述热能循环回收装置包括气体循环泵和至少一个热交换器。热交换器的一端和罩式退火炉连通，气体循环泵的一端和热交换器连通，气体循环泵的另一端和罩式退火炉连通。气体循环泵将罩式退火炉中的保护气体送入热交换器中，保护气体在热交换器中进行热交换并被冷却，冷却后的保护气体从热交换器中回流至罩式退火炉中。
根据本发明一实施例，热交换器为蒸发器。
根据本发明一实施例，热交换器的数量为多个，多个热交换器从高到低依次分布。
根据本发明一实施例，所述热能循环回收装置还包括第一循环管和第二循环管，热交换器通过第一循环管和罩式退火炉连通，气体循环泵通过第二循环管和罩式退火炉连通。
根据本发明一实施例，所述热能循环回收装置还包括多个高温自冷却蝶阀，高温自冷却蝶阀分别设置于第一循环管和第二循环管。
根据本发明一实施例，气体循环泵为磁力循环泵。
与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：
本发明通过采用气体循环泵将罩式退火炉中的保护气体送入热交换器中，使得高温的保护气体在热交换器中进行热交换并被冷却，冷却的保护气体可以重新回流至罩式退火中用于对带材的退火冷却，这样形成一个热能的循环回收利用。一方面，保护气体可以不断地送入热交换器中进行冷却降温并重新用于退火，可以大大提高罩式退火工艺中降温速度，实现高效退火冷却带材，另一方面，热交换器中的换热介质被升温，实现了对保护气体热能的回收，升温的换热介质例如水、导热油，熔盐等可以进一步用于带材的其他处理工序中，或者用于厂房热水供应、供暖等。相比于传统技术，本发明的方案可以避免罩式退火炉的保护气体热量白白散失浪费，实现热能的再次循环回收利用，节约能源，降低开支，经济实用。
附图说明
图1是本发明实施例的热能循环回收方法的流程图；
图2是本发明实施例的热能循环回收装置的侧视图；
图3是本发明实施例的热能循环回收装置的俯视图。
具体实施方式
以下描述只用于揭露本发明以使得本领域技术人员能够实施本发明。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及其他未背离本发明精神和范围的其他方案。
如图1所示，本发明提供一种热能循环回收方法，所述热能循环回收方法包括以下步骤：
a、通过气体循环泵将罩式退火炉中的保护气体送入热交换器；
b、保护气体在热交换器中进行热交换并被冷却；
c、冷却后的保护气体从热交换器中回流至罩式退火炉中。
其中，罩式退火炉、热交换器、气体循环泵三者连通形成一个循环路径。具体地，于本实施例中，热交换器的一端通过第一循环管连通于罩式退火炉，气体循环泵的一端和热交换器的另一端连通，气体循环泵的另一端通过第二循环管连通于罩式退火炉。这样，罩式退火炉、热交换器、气体循环泵三者依次连通，以形成一个循环回路。可选地，气体循环泵为密封的磁力循环泵，热交换器为蒸发器。
钢带或铜带等带材在罩式退火炉中进行退火过程被降温冷却，罩式退火炉中的保护气体则被升温成为高温气体。在所述步骤a中，气体循环泵运行，抽吸罩式退火炉中的保护气体并通过第一循环管送入热交换器中。
在所述步骤b中，热交换器中流通低温的换热介质，如水、导热油或者熔盐。高温的保护气体进入热价换器中后和低温的换热介质进行热交换，保护气体被降温冷却，换热介质则吸收了保护气体的热能而被升温加热。这样，保护气体通过热传递将热量传递给换热介质，而基于这个过程处于高温阶段，热传递具体的方式主要是热辐射。升温加热后的换热介质可根据实际需要进一步用于在带材的其他处理工序中加热，或者也可以用于厂房供应热水，供暖等。
在所述步骤c中，冷却后的保护气体通过第二循环管回流至罩式退火炉中，以继续用于带材的罩式退火处理。这样，高温的保护气体连续不断地通过气体循环泵抽送至热交换器中被降温冷却并重新回流至罩式退火炉中，相当于将保护气体的热量连续输送出去，使得保护气体的温度维持在较低的状态。
在传统技术中由于罩式退火炉的保护罩传热面积的受限而导致保护气体的热能不能有效散发出去，保护气体温度较高，从而限制了带材退火过程中的降温速度。而在本发明中，保护气体是循环流动地通过热交换器被持续降温，相当于保护气体的热量被高效地散发出去并被回收，使得保护气体维持在更低的温度状态，从而一方面大大地提高了带材的冷却速度，实现高效退火，而另一方面回收带材退火过程中的热量，高温的换热介质可以代替锅炉给带材的其他处理工序供热，或者用于厂房供应热水、供暖等，达到节约能源、为企业节省开始，带来良好的经济效益和社会效应。
特别地，在整个热能循环回收过程中，为了保证带材热处理的金相组织满足要求，需要控制气体循环的流量和温度，以符合带材退火工艺降温曲线。具体来说，当带材温度高于300℃时，需要通过控制气体循环泵来控制气体循环的流量；当带材温度高于300℃时，带材降温速度越快越好，因此气体循环流量可尽量大一些。
在实际应用上述热能循环回收方法时，由于保护气体是在罩式退火炉、热交换器之间循环流动，整个热量交换和回收过程可以连续进行，因此上述步骤a、步骤b、步骤c可循环连续进行。
如图2和图3所示，根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一种热能循环回收装置。应用时，所述热能循环回收装置和罩式退火炉配合使用，用于循环回收罩式退火炉中的保护气体的热量，一方面提高罩式退火炉中的冷却速度和效率，另一方面实现保护气体热能的再次利用。所述热能循环回收装置包括至少一个热交换器10和气体循环泵20。
如图2所示，罩式退火炉200的外周具有一个保护罩210，罩式退火炉200的底部具有底座220，底座220具有循环进口221和循环出口222。带材300置于罩式退火炉200内进行退火。
热交换器10的一端和罩式退火炉200连通，气体循环泵20的一端和热交换器10的另一端连通，气体循环泵20的另一端和罩式退火炉200连通。
具体地，所述热能循环回收装置还包括第一循环管30和第二循环管40。第一循环管30的一端连接于罩式退火炉200的循环出口222，第一循环管30的另一端连接于热交换器10，也就是说，热交换器10通过第一循环管30和罩式退火炉200连通。第二循环管40的一端连接于气体循环泵20，出口循环泵40的另一端连接于罩式退火炉200的循环进口221，也就是说，气体循环泵20通过第二循环管40和罩式退火炉200连通。
如图3中箭头所示，工作时，在对带材300进行罩式退火工艺过程中，带材300被退火冷却，罩式退火炉200中的保护气体则吸收了带材300的热量而成为高温气体。气体循环泵20将罩式退火炉200中的保护气体送入热交换器10中，即从罩式退火炉200中抽走高温的保护气体。热交换器10中流通低温的换热介质，保护气体在热交换器10中进行热交换并被冷却，冷却后的保护气体从热交换器10中回流至罩式退火炉200中。热交换器10中的换热介质则被升温，升温后的换热介质可根据实际需要在带材300的其他处理工艺用于加热或者用于厂房供应热水、供暖等。
于本实施例中，热交换器10为蒸发器，热交换器10中的换热介质为水。热交换器10的数量为多个，例如两个，多个热交换器10从高到低依次分布。多个热交换器10各自的一端均和第一循环管30连通，这样罩式退火炉200中的高温气体经第一循环管30分别流入各个热交换器10内。多个热交换器10各自的另一端均和气体循环泵20连通，这样气体循环泵20同时抽送保护气体至各个热交换器10。但是于其他实施例中，热交换器10可为其他类型，换热介质可选用导热油、熔盐等。
可选地，气体循环泵20为密封的磁力循环泵。磁力循环泵具有耐高温、可以完全密封的优点，能够满足本发明中的高温工况和对密封性的要求；更重要的是，采用能够完全密封的磁力循环泵，可防止罩式退火炉200氢气泄露的安全隐患。而普通的泵不具备这些优势，不能满足这些要求。
所述热能循环回收装置还包括多个高温自冷却蝶阀50，高温自冷却蝶阀50分别设置于第一循环管30和第二循环管40，即第一循环管30和第二循环管40上均设置有高温自冷却蝶阀50，以分别控制第一循环管30和第二循环管40内的气体流量。
本领域技术人员应当理解，上述描述以及附图中所示的本发明的实施例只作为举例，并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能和结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理情况下，本发明的实施方式可以有任何变形和修改。