一种冷床换热装备、系统及余热回收方法与流程

1.本发明属于冷床余热回收技术领域，尤其涉及一种冷床换热装备、系统及余热回收方法。


背景技术：

2.工业余热回收是我国节能减排工作中的一项重要工作。热轧棒材、型材经过轧制工序后需送至冷床上进行自然冷却，使轧件由冷却前的800-950℃降低到下冷床时的100℃左右。这个过程中损失了大量的热量，造成了能源的浪费，同时又对车间环境造成了热污染，恶化了车间的工作环境。
3.目前，由于轧件在冷床上步进前移，逐渐降温；冷床上各段温度不同，造成热源不稳定，影响换热设备的热量回收效率；同时，冷床设备需要周期性的进行相关设备的维护更换工作以及生产中经常出现类似“飞钢”的操作故障，也增大了冷床余热高效回收的难度。


技术实现要素：

4.为了解决上述至少一个技术问题，本发明公开了一种冷床换热装备，能够实现换热器的往复运动，以此在出现飞钢等操作故障或设备故障时，及时空出飞钢区域的上部空间，从而使工作人员更加快速的进行应急处理。本发明还公开了一种冷床换热系统，利用独立装备扩大换热面，进一步提高吸收冷床散发的热量。本发明还公开了一种余热回收方法，能够利用冷床余热进行发电。本发明的具体技术方案如下：
5.一种冷床换热装备，包括：
6.滑动平台，所述滑动平台支撑于冷床的上方；
7.换热器，所述换热器可在滑动平台上沿预设方向往复运动；
8.滑架，所述滑架支撑于滑动平台的上方；以及
9.软管，所述软管与换热器设置的换热管连通，所述软管可在滑架上跟随换热器沿预设方向往复运动。
10.所述换热器具有高频电阻焊翅片管，其内通入有软化水，而软化水通过软管接通而流入换热器内；在飞钢出现时，需要将换热器进行快速、平稳的移动，此时，需要软管跟随换热器运动，否则将导致换热器漏水，或换热器受软管制动而无法移动。
11.优选的，所述换热器通过驱动机构在滑动平台上实现沿预设方向的往复运动；所述换热器的任意一侧至少设有两个第一滚轮，任意一个第一滚轮与滑动平台连接；
12.所述驱动机构包括：
13.固定设置的第一动轮；以及
14.固定设置的第二动轮，所述第二动轮和第一动轮通过链条连接；
15.其中，所述链条的一端与换热器靠近第一动轮的一端连接，所述链条的另一端与换热器靠近第二动轮的一端连接；所述第一动轮和/或第二动轮具有用于驱动其转动的动力设备。
16.所述第一动轮和第二动轮能够为换热器提供不同方向的移动动力，从而使换热器实现由链条拖动而移动，由此满足换热器的快速位移的要求。
17.优选的，所述软管均有若干段连接段；任意一个连接段通过滑车与滑架连接，以跟随换热器在滑架上沿预设方向往复运动。
18.当换热器移动时，其拉动软管运动，此时，滑车在滑架上运动，以使滑车携带对应的换热器的连接段在滑架上运动，从而避免换热器漏水或无法运动。
19.优选的，所述滑架设有c型滑槽，滑车在c型滑槽内与滑架滑动连接。
20.所述c型滑槽能够为滑车提供运动限位，从而使滑车在滑架上以预设方向稳定行驶。
21.优选的，所述换热装备和冷床之间的距离为900～1100mm。
22.上述距离能够保证冷床正常工作及应对突发状况的前提下，最大限度的提高余热回收效率，由此使工作人员能够快速应对各种特殊情况、突发情况和事故状态，从而增强换热装备的可靠性和稳定性；此外，在上述可靠性要求的基础上，还能够满足能源阶梯利用的目的。
23.优选的，还包括：
24.导流罩，所述导流罩设置于冷床与换热器之间，用于将冷床上的钢材所释放的热空气集中向换热器导流。
25.所述导流罩为热空气提供了集中流动的通道，以此引导热空气排出，从而使换热器更为充分的与热空气接触，由此更好的使换热管中的软化水汽化。
26.一种冷床换热系统，包括：
27.若干如上所述的冷床换热装备；
28.其中，若干冷床换热装备并排设置。
29.换热器多组并排设置于冷床的高温区，增大了总的换热面积，可一次性回收更多的余热热量；换热器的换热面布置于高温区，可提高整个余热回收系统的回收效率，降低投资成本。
30.优选的，还包括：
31.软化水装备；
32.除氧器，所述除氧器连通于软化水装备和换热装备；
33.蒸汽管网，所述蒸汽管网与冷床换热装备连通；以及
34.汽包，所述汽包连通于除氧器、换热装备和蒸汽管网；
35.其中，所述软化水装备提供的软化水经除氧器除氧后，进入换热器的换热面吸收冷床棒材散发的余热，形成特定压力下的饱和态汽水混合液，然后饱和态汽水混合液进入汽包汽水分离，之后液态水进入换热器，形成水循环，蒸汽分离后进入蒸汽管网。
36.经软管进入换热管内的水为经除氧后的软化水，换热器将软化水汽化，以形成饱和蒸汽，从而通过蒸汽管网输出用于发电；经除氧后的软化水能够防止腐蚀管壁，也能够避免结垢，从而延长换热装备的使用寿命。
37.一种余热回收方法，应用于如上所述的冷床换热系统；所述换热方法包括：
38.利用软化水装备输出软化水，经除氧器除氧后进入汽包，而后进入换热器快速吸收辐射热，形成汽水混合物；
39.汽水混合物经汽包气液分离为液态水和饱和蒸汽；
40.饱和蒸汽进入蒸汽管网，蒸汽管网将饱和蒸汽输出至发电装备，用于发电；
41.液态水与新入软化水汇流至汽包，循环上述步骤。
42.优选的，所述汽包和除氧器之间设有补水泵；
43.其中，所述汽包通过三冲量pid调节，控制补水泵变频。
44.和现有技术相比，本发明能够实现快速吸收辐射热，提高换热效率，使换热管内的软化水在短时间内形成汽水混合物，并在循环过后形成高温饱和蒸汽，从而能够利用饱和蒸汽实现高效发电，实现节能减排；本发明能够应用于不同工况条件，可以极大减少现场的工作量，便于检修和维护保养。
附图说明
45.图1为本发明实施例中换热装备的示意图；
46.图2为图1的a处放大图；
47.图3为图1的b处放大图；
48.图4为图1的c处放大图；
49.图5为图1的左视图；
50.图6为图5的d处放大图，且设有第二滚轮的示意图；
51.图7为图1的正视图；
52.图8为图1的俯视图；
53.图9为本发明实施例换热系统中的换热装备的布置示意图；
54.图10为图9的正视图；
55.图11为本发明实施例中换热系统的框架示意图；
56.图12为本发明实施例中余热回收的流程图。
57.图中：1-滑动平台；2-换热器；3-滑架；4-软管；5-冷床；6-承载体；7-主支撑架；8-次支撑架；9-换热管；10-管板；11-护板；12-第一滚轮；13-第一动轮；14-第二动轮；15-链条；16-挡板；17-横块；18-第二滚轮；19-连杆；20-动力设备；21-连接段；22-滑车；23-总进水管；24-导流罩；100-换热装备；200-软化水装备；300-除氧器；400-蒸汽管网；500-汽包；601-软水泵；602-补水泵；603-给水泵。
具体实施方式
58.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
59.如图1～图8所示，一种冷床换热装备100，包括滑动平台1、换热器2、滑架3和软管4；所述滑动平台1支撑于冷床5的上方；所述换热器2可在滑动平台1上沿预设方向往复运动；所述滑架3支撑于滑动平台1的上方；所述软管4与换热器2设置的换热管9连通，所述软管4可在滑架3上跟随换热器2沿预设方向往复运动。
60.在本实施例中，所述换热装备100具有承载体6和主支撑架7；所述承载体6放置在地面上，冷床5放置在承载体6上；所述滑动平台1通过主支撑架7支撑在承载体6的上方。所述换热器2具有吊耳，通过外部机械连接吊耳，即可将换热器2装配至滑动平台1上，并使换
热器2可在滑动平台1上滑动。
61.所述滑架3通过次支撑架8支撑在滑动平台1的上方。所述换热器2具有换热管9，通入软化水以实现换热。所述软管4与换热管9连通，且软管4与滑架3滑动连接，因而，当换热器2在滑动平台1上位移时，能够带动软管4同时运动。
62.由此，在本实施例中，换热器2具有两个工位，其中一个工位能够正常实现冷床5换热，另外一个工位能够使换热器2在维护或检修或飞钢时，即使移动到该处，从而使工作人员及时前往处理。
63.在本实施例中，所述换热器2设有管板10，能够很好的支撑换热管9；且换热器2具有护板11，所述护板11位于非管板10侧和/或管板10外侧，用于保护换热管9部分。
64.在本实施例中，所述换热管9的表面均匀绕设有翅片，即利用高频焊翅片管增大换热面积，极大的提高换热效率，由此使换热器2高效吸收冷床5表面散发的热量。
65.需要说明的是，所述换热管9的弯头和焊口均位于管板10的外侧，由此便于换热管9的安装连通。
66.为了更好的使用本实施例，所述换热器2通过驱动机构在滑动平台1上实现沿预设方向的往复运动；所述换热器2的任意一侧至少设有两个第一滚轮12，任意一个第一滚轮12与滑动平台1连接；所述驱动机构包括固定设置的第一动轮13和固定设置的第二动轮14；所述第二动轮14和第一动轮13通过链条15连接；所述链条15的一端与换热器2靠近第一动轮13的一端连接，所述链条15的另一端与换热器2靠近第二动轮14的一端连接；所述第一动轮13和/或第二动轮14具有用于驱动其转动的动力设备20。
67.在本实施例中，换热器2的两侧具有两个第一滚轮12，每侧的第一滚轮12分别位于换热器2的前端和后端；为了对预设方向的往复运动进行限位，任意一端的两个第一滚轮12相互靠近的一侧分别设有挡板16，由此，当外部机械通过吊耳将换热器2放到滑动平台1后，两个挡板16能够对换热器2的放置位置限位，并且在换热器2的位移过程中，能够确保移动方向的唯一。
68.在一些实施例中，所述滑动平台1的任意一内侧具有朝向另外一内侧凸出的横块17，该横块17从滑动平台1的一端延伸至另外一端；而换热器2具有第二滚轮18，第二滚轮18通过连杆19与换热器2转动连接，其两者的转动部位设有扭簧。由此，在该实施例中，将换热器2安装至滑动平台1的过程中，第二滚轮18接触横块17，使连杆19相对于换热器2转动，而使第一滚轮12能够放置在滑动平台1上，当第一滚轮12稳定的放置于滑动平台1时，连杆19经扭簧的回复作用力而使第一滚轮12的位置复位，此时第一滚轮12与横块17之间具有间隙，并且与滑动平台1的内侧之间具有间隙，从而不影响换热器2的位移，并以此更便捷的实现换热器2和滑动平台1之间的装配。
69.所述第一动轮13和第二动轮14均设置于滑动平台1，分别位于滑动平台1的两端。可以理解的是，第一动轮13和第二动轮14的数量可以均为两个，分别位于换热器2的两侧，即换热器2的其中一侧设有其中一个第一动轮13和其中一个第二动轮14，所述换热器2的另外一侧设有另外一个第一动轮13和另外一个第二动轮14。在本实施例中，所述第一动轮13具有动力设备20，因此在本实施例中，动力设备20具有两个。
70.需要说明的是，两个动力设备20应当同步运动，以保证换热器2的稳定运动。
71.当然在另外一些实施例中，动力设备20具有四个，其中两个设置于第一动轮13，另
外两个设置于第二动轮14，因此，在换热器2于不同方向位移时，动力设备20的启闭情况不同。
72.在本实施例中，当第一动轮13正向驱动后，链条15拉动换热器2朝靠近第一动轮13的方向运动，当第一动轮13反向驱动后，链条15拉动换热器2朝靠近第二动轮14的方向运动。为了更好的满足驱动要求，提高驱动效率，在本实施例中，所述第二动轮14处设有链条涨紧机构。该涨紧机构为现有设备，工作人员可以直接应用至第二动轮14处。
73.为了更好的使用本实施例，所述软管4均有若干段连接段21；任意一个连接段21通过滑车22与滑架3连接，以跟随换热器2在滑架3上沿预设方向往复运动。
74.所述换热器2具有总进水管23，所述软管4连通在总进水管23上，所述总进水管23的位置固定不动。由此，将软管4划分为若干部分，其中一些部分为连接段21，用于连接滑车22；由此，使软管4在初始状态呈波浪形，当第一动轮13正向驱动时，软管4趋于拉直状态，而第一动轮13反向驱动时，软管4恢复波浪状态。
75.为了更好的使用本实施例，所述滑架3设有c型滑槽，滑车22在c型滑槽内与滑架3滑动连接。
76.在本实施例中，滑车22的滑动部在c型滑槽内限位，由此使滑车22能够携带软管4运动。在本实施例中，滑车22和对应的软管4的连接段21之间铰接，如此避免损伤管道。
77.为了更好的使用本实施例，所述换热装备100和冷床5之间的距离为900～1100mm。
78.根据实际场景和能源阶梯利用思路，并结合冷床5事故应急处理的实际要求，当换热装备100和冷床5之间的距离为900～1100mm最佳。由此可满足可靠性要求和稳定性要求。
79.为了更好的使用本实施例，还包括导流罩24；所述导流罩24设置于冷床5与换热器2之间，用于将冷床5上的钢材所释放的热空气集中向换热器2流动。
80.所述导流罩24呈倒锥形，在另外一些实施例中，为倒半球形，其目的都是为了使热空气集中流向换热器2，以进一步提高换热效率。所述导流罩24的大口径设置于冷床5处，其小口径设置于换热器2处。
81.如图9～图11所示，在上述了换热装备100的基础上，本实施例还公开了一种冷床换热系统，包括若干如上所述的冷床换热装备100；若干冷床换热装备100并排设置。
82.在本实施例中，具有8～10个换热器2，这些换热器2并排设置，以扩大换热面积。
83.为了更好的使用本实施例，还包括软化水装备200、除氧器300、蒸汽管网400和汽包500；所述除氧器300连通于软化水装备200和换热装备100；所述蒸汽管网400与冷床5换热装备100连通；所述汽包500连通于除氧器300、换热装备100和蒸汽管网400；所述软化水装备200提供的软化水经除氧器300除氧后，进入换热器2的换热面吸收冷床5棒材散发的余热，形成特定压力下的饱和态汽水混合液，然后饱和态汽水混合液进入汽包500汽水分离，之后液态水进入换热器2，形成水循环，蒸汽分离后进入蒸汽管网400。
84.在本实施例中，所述冷床5具有高温区和低温区；每个换热装备100具有并列设置的两个换热器2，且两个换热器2之间相对固定连接，由此扩大换热面；将该两个换热器2分别布置在冷床5的高温区和低温区，低温区的换热器2主要靠自然对流换热，高温区的换热器2为辐射加自然对流换热；余热回收系统正常启动后，低温区与高温区均处于特定压力下的饱和态；高温区的换热器2内的软化水以汽水混合态的形式存在，流体自高温区的换热器2经过上升管道汇入汽包500，汽水分离后，蒸汽进入蒸汽管网400，水进入下一循环。由此，
利用软化水通过低温区换热器2时，快速吸收辐射热，可在短时间内获得汽水混合物，经循环流入到高温区换热器2中形成170～180℃饱和蒸汽，由此将产生的饱和蒸汽汇入蒸汽管网400用于发电。
85.在换热系统中，具有循环泵撬，该循环泵撬包括软水泵601、补水泵602和给水泵603；其中，所述软水泵601设置于软化水装备200和除氧器300之间，所述补水泵602设置于除氧器300和汽包500之间，所述给水泵603设置于汽包500和换热装备100之间；由此，通过循环泵撬为软化水提供输出动力，从而更好的满足换热需求。
86.如图12所示，本实施例还公开了一种余热回收方法，应用于如上所述的冷床换热系统；所述换热方法包括：
87.s100、利用软化水装备200输出软化水；
88.s200、经除氧器300除氧后进入汽包500；
89.s300、进入换热器2快速吸收辐射热，形成汽水混合物；即软化水经过低温区、高温区换热面吸收冷床余热形成饱和态汽水混合物；
90.s400、汽水混合物经汽包500气液分离为液态水和饱和蒸汽；
91.s501、饱和蒸汽进入蒸汽管网400，蒸汽管网400将饱和蒸汽输出至发电装备，用于发电；
92.s502、液态水和新入软化水汇流至汽包500，循环上述步骤。
93.为了更好的使用本实施例，所述汽包500和除氧器300之间设有补水泵602；所述汽包500通过三冲量pid调节，控制补水泵602变频。由于汽包500为三冲量pid调节，因此可以保证汽包500液位处于安全范围，由此更好的实现换热。
94.此外，需要说明的是，在本实施例中，所述除氧器300的水位控制以及汽包500的水位控制均采用三冲量pid实现水位调节；而每组换热器2的换热面水进口均设置有独立的流量计和调节阀，以单独调整每组换热面的流量，确保整体布水均衡。
95.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。