一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置及工艺的制作方法

本发明涉及冶金工业高温固体余热回收领域，尤其涉及一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置及工艺。

背景技术：

1、冷床是冶金工业生产中重要的冷却设备，在生产棒材、型材等钢铁产品时，钢材经过轧制工序后送至冷床上进行自然冷却，使轧件由冷却前的高温段的800～950℃降低到下冷床时低温段的80～100℃以下，这个过程中损失了大量的热量，既造成了能源的浪费，又对环境造成了污染。尤其在夏天，恶化了工作环境。因此，轧钢冷床余热回收是节约能源和提高能源利用率的重要途径。采用一定的余热回收技术对轧钢冷床余热进行回收和利用，不但可以创造可观的经济效益，同时可以减少环境污染，具有一定的节能减排意义。

2、由于钢材在冷床上逐步进行冷却，所以冷床上各段温度不同，造成热源不稳定，加之冷床上方常常进行轧件的吊装工作，冷床余热回收存在很大的困难，目前还没有大规模推广的冷床余热回收技术。

3、目前,关于冷床余热回收的技术文献举例如下：公开号为cn1338601a的专利文件公开了一种回收钢材钢坯辐射热装置，包括水箱、传热元件、集热管、钢材钢坯、冷床。工作原理是钢材钢坯上方设置有集热管，集热管可有效地回收钢材钢坯辐射热，传热元件将水箱和集热管连接，将集热管回收的钢材钢坯辐射热用来加热水箱中的水，供厂区洗澡、取暖和制冷。该方案采用二次间接换热回收钢材钢坯辐射热，其余热利用效率较低，且回收的余热只能产生热水，工艺适用范围有限，不利于大范围推广。

4、公布号为cn102861883a的专利文件公布了一种连铸机钢坯余热回收装置，包括软化水装置、软化水箱、辐射受热面、汽水分离装置、分汽缸、循环水泵。工作原理是连铸机上方设辐射受热面，利用钢坯辐射热将辐射受热面中的水加热成高压汽水混合物，汽水混合物经上升管送入汽水分离装置，分离出的蒸汽进入分汽缸入蒸汽管网，分离出的热水流经下降管，由强制循环泵加压后再次送入辐射受热面，组成一个循环水管路。该方案采用蒸汽锅炉原理回收连铸机上钢坯余热，但由于连铸机上钢坯分布距离较远，这与锅炉受热面相对集中结构有较大区别，方案中各辐射受热面的循环管路行程差较大，导致循环阻力相差很大，容易造成水量分配不均的缺陷，进而影响余热回收装置的正常运行。

5、公布号为cn109029018a的专利文件公布了一种余热回收装置，包括吸热机构、热交换机构以及驱动机构。该方案提供了一种机械驱动的冷床余热回收装置，仅限于描述吸热机构通过机械翻转的方式来靠近冷床以吸收热量或者远离冷床。未见关于余热回收工艺原理方面的描述，技术覆盖范围有限。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置及工艺，不但可以利用闪蒸技术回收冷床上钢材的高温余热，更能使冷床车间的工作环境得到大幅改善，具有节能减排和改善工作环境的双重效果。同时，相比于现有技术更有余热利用效率高、运行安全稳定的优点。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置，包括吸热罩、闪蒸器、软水箱、软水器，若干个所述吸热罩采用并联方式安装在冷床上方，所述吸热罩是利用流动水与钢材的辐射热及热空气的对流热量进行换热，水吸收热量以后进入闪蒸器进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽送入蒸汽管网，分离出的饱和水与来自软水箱的软化水混合后重新返回吸热罩，所述软水器的入口连接除盐水管路，所述软水器的出口连接软水箱，所述软水箱向闪蒸器补充软化水。

4、所述吸热罩包括换热器、隔热材料、进水集管、出水集管、吊装结构，所述换热器为盘管管路，盘管管路进口连接进水集管，盘管管路的出口连接出水集管，所述的进水集管和出水集管连接闪蒸器，所述盘管管路形成受热平面横向罩在冷床上方，所述盘管管路通过吊装结构固定，在所述盘管管路的四周固定有隔热材料。

5、所述盘管管路为双层蛇形管排，上下两层管排在冷床上方错列排布，双层蛇形管排之间通过一个弯管连通。

6、所述闪蒸器内设置有汽水分离器，闪蒸器上端设有蒸汽出口、放散口和安全阀以及压力表接口，所述闪蒸器的汽水分离器的下方位置设有进水口、补水口、出水口和液位计接口，所述出水口在闪蒸器的最下端。

7、所述软水箱上设有液位计接口。

8、所述吸热罩与闪蒸器的连接管路上设有旁支管道，在该旁支管道上安装有紧急放水阀；在所述吸热罩的出水管路上还设有吸热罩出水温度计。

9、所述闪蒸器的出水管路通过循环水泵连接吸热罩的换热器。

10、所述软水箱的出水管路通过补水泵连接闪蒸器。

11、所述闪蒸器通往蒸汽管网的管路上设置有蒸汽调节阀、蒸汽流量计和蒸汽压力表。

12、一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置的冷床余热回收工艺，工艺过程如下：

13、1)吸热罩中的循环水吸收冷床上钢材的辐射热及热空气的对流热量后被加热成0.8～1.2mpa饱和水，0.8～1.2mpa饱和水然后进入闪蒸器，并在闪蒸器中进行降压汽水分离，分离的0.6～0.8mpa饱和蒸汽送入蒸汽管网，分离出的0.6～0.8mpa饱和水水重新返回吸热罩；

14、2)除盐水管路送来的除盐水经过软化后送至软水箱中，软水箱中的软水通过补水泵送入闪蒸器中用于补充分离蒸汽损失的用水量。

15、3)当吸热罩出水温度高于1.6mpa压力下对应的饱和温度205℃时，开启紧急放水阀。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、本发明充分利用冷床上450～850℃高温钢材的显热，利用热水作为换热介质，只在闪蒸器内产生蒸汽，由于换热面内全部为液相水，相比于现有技术中换热面水部分汽化成汽水混合物的方式，换热系数更高，换热面积缩小，有利于节省投资。同时，本发明的换热器采用四周封闭、上不封顶的结构，不但可以吸收钢材的辐射热，还可以吸收上浮热空气的对流热，余热回收效率更高。理论上，可将冷床上40％～60％的低品质余热提升为高品质热源，为低品质余热应用开辟了新的途径。

技术特征：

1.一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置，其特征在于，包括吸热罩、闪蒸器、软水箱、软水器，若干所述吸热罩采用并联方式安装在冷床上方，所述吸热罩是利用流动水与钢材的辐射热及热空气的对流热量进行换热，水吸收热量以后进入闪蒸器进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽送入蒸汽管网，分离出的饱和水与来自软水箱的软化水混合后重新返回吸热罩，所述软水器的入口连接除盐水管路，所述软水器的出口连接软水箱，所述软水箱向闪蒸器补充软化水。

2.根据权利要求1所述的一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置，其特征在于，所述吸热罩包括换热器、隔热材料、进水集管、出水集管、吊装结构，所述换热器为盘管管路，盘管管路进口连接进水集管，盘管管路的出口连接出水集管，所述的进水集管和出水集管连接闪蒸器，所述盘管管路形成受热平面横向罩在冷床上方，所述盘管管路通过吊装结构固定，在所述盘管管路的四周固定有隔热材料。

3.根据权利要求2所述的一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置，其特征在于，所述盘管管路为双层蛇形管排，上下两层管排在冷床上方错列排布，双层蛇形管排之间通过一个弯管连通。

4.根据权利要求1所述的一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置，其特征在于，所述闪蒸器内设置有汽水分离器，闪蒸器上端设有蒸汽出口、放散口和安全阀以及压力表接口，所述闪蒸器的汽水分离器的下方位置设有进水口、补水口、出水口和液位计接口，所述出水口在闪蒸器的最下端。

5.根据权利要求1所述的一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置，其特征在于，所述软水箱上设有液位计接口。

6.根据权利要求1所述的一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置，其特征在于，所述吸热罩与闪蒸器的连接管路上设有旁支管道，在该旁支管道上安装有紧急放水阀；在所述吸热罩的出水管路上还设有吸热罩出水温度计。

7.根据权利要求1所述的一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置，其特征在于，所述闪蒸器的出水管路通过循环水泵连接吸热罩的换热器。

8.根据权利要求1所述的一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置，其特征在于，所述软水箱的出水管路通过补水泵连接闪蒸器。

9.根据权利要求1所述的一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置，其特征在于，所述闪蒸器通往蒸汽管网的管路上设置有蒸汽调节阀、蒸汽流量计和蒸汽压力表。

10.一种如权利要求1-9其中任意一项所述的基于闪蒸技术的冷床余热回收装置的冷床余热回收工艺，其特征在于，工艺过程如下：

技术总结
本发明一种具有稳流整流特性的竖式冷却装置及其冷却方法，包括吸热罩、闪蒸器、软水箱、软水器，若干个吸热罩并联安装在冷床上方，所述吸热罩是利用流动水与钢材的辐射热及热空气的对流热量进行换热，水吸收热量以后进入闪蒸器进行汽水分离，分离出的蒸汽送入蒸汽管网，分离出的水重新返回吸热罩，所述软水器的入口连接除盐水管路，所述软水器的出口连接软水箱，所述软水箱向闪蒸器补充水。一种基于闪蒸技术的冷床余热回收装置及工艺，不但可以利用闪蒸技术回收冷床上钢材的高温余热，更能使冷床车间的工作环境得到大幅改善，具有节能减排和改善工作环境的双重效果。同时，相比于现有技术更有余热利用效率高、运行安全稳定的优点。

技术研发人员：张世煜,李鹏元,彭光辉,孔庆国,赵健,石晛,马赫,刘璨,邵宪吉
受保护的技术使用者：中钢集团鞍山热能研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13