一种余热回收装置及热轧生产线的制作方法

本申请涉及冶金技术领域，尤其涉及一种余热回收装置及热轧生产线。

背景技术：

在冶金行业中，能耗占据了产品成本比例的较大一部分。热轧不锈钢的卷取温度一般在800℃，卷曲后钢卷通过收集装置运输至成品跨进行空冷或者放置于缓冷坑中进行缓冷，使得钢卷本身含有的大量高品质热量直接散失到空气中，从而造成能源浪费。

然而，现有的余热回收装置存在热量散失严重的问题，使得余热回收率不高。

技术实现要素：

本申请提供了一种余热回收装置及热轧生产线，可以对热轧钢中的余热进行回收，以节省能源。

为解决上述问题，本申请提供了：

一种余热回收装置，用于回收热轧钢中的余热，包括热交换室，所述热轧钢与所述热交换室内的气体进行热交换以形成热能气体；

所述热交换室的端部设置有物料输送端口，所述物料输送端口用于所述热轧钢进出所述热交换室；所述物料输送端口设置有密封机构，所述密封机构用于封闭或打开所述物料输送端口。

在一种可能的实施方式中，所述密封机构包括密封门单元和气封单元；所述气封单元设置于所述密封门单元靠近所述热交换室内部的一侧；

所述密封门单元用于机械封闭所述物料输送端口；所述气封单元用于在所述物料输送端口形成正压气流，以阻断所述热交换室内的气体向外流动。

在一种可能的实施方式中，所述气封单元包括两组高压气嘴，两组所述高压气嘴相对设置；

当所述密封机构封闭所述物料输送端口时，两组所述高压气嘴分设于所述物料输送端口中相对的两边；所述高压气嘴用于连通压缩空气气源，以在所述物料输送端口处形成正压气流。

在一种可能的实施方式中，所述密封门单元包括密封门和升降组件，所述升降组件用于带动所述密封门升降以封闭或打开所述物料输送端口。

在一种可能的实施方式中，所述密封门单元还包括压紧组件，所述压紧组件用于推动所述密封门向靠近所述热交换室的方向移动。

在一种可能的实施方式中，所述压紧组件包括配重件、安装架和连接杆；所述安装架固定安装于所述密封门远离所述气封单元的一侧；所述配重件通过所述连接杆摆动安装于所述安装架上；

所述连接杆与所述安装架的连接点到所述密封门的垂直距离小于所述配重件重心到所述密封门的垂直距离。

在一种可能的实施方式中，所述热交换室内还间隔设置有多个导流板，所述导流板用于对所述热交换室内的气流进行导向。

在一种可能的实施方式中，所述余热回收装置还包括物料输送机构，用于将热轧钢送入或运出所述热交换室；

所述物料输送机构包括轨道、移动小车及驱动件，所述驱动件用于驱动所述移动小车沿着所述轨道移动。

在一种可能的实施方式中，所述移动小车上设置有限位支架，所述限位支架用于对所述热轧钢进行限位。

另一方面，本申请提供了一种热轧生产线，包括所述的余热回收装置。

本申请的有益效果是：本申请提出一种余热回收装置，包括热交换室，热交换室的端部设置有物料输送端口，用于热轧钢进出热交换室；物料输送端口设置有密封机构，密封机构用于密封或打开物料输送端口。

热轧钢的生产过程中，可将生产成型后的热轧钢通过物料输送端口移送至热交换室中，随后可由密封机构对物料输送端口进行密封，从而可避免热交换室内外的空气进行热交换。热轧钢与热交换室中的空气进行热交换后，热交换室中的低温气体变成高温气体，即热能气体，生成的热能气体可进行二次利用，示例性的，热能气体可通入热管余热锅炉中与水进行热交换，水吸热后生成相应的中压蒸汽和低压蒸汽，其中，中压蒸汽可用于热力发电，低压蒸汽可用于热管余热锅炉自身的热力除氧。由此，实现对成型后热轧钢中余热的回收利用，从而实现节省能源的目的，即实现热轧生产过程中节能的目的。同时，密封机构的设置，可避免热交换室中的热量向外散失，从而提高热轧钢中余热的回收利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了一种余热回收装置的俯视结构示意图；

图2示出了一种余热回收装置的侧视结构示意图；

图3示出了一种密封机构的局部结构示意图；

图4示出了一种密封门单元的结构示意图；

图5示出了一种密封门安装于热交换室的结构示意图；

图6示出了一种压紧组件与密封门之间的受力示意图。

主要元件符号说明：

1-热交换室；11-壳体；12-物料输送端口；121-物料输入口；122-物料输出口；13-排气口；14-盖板；2-密封机构；21-密封门单元；211-密封门；212-升降组件；212a-卷扬机；212b-钢丝绳；213-压紧组件；213a-配重件；213b-安装座；213c-连接杆；213d-安装架；22-气封单元；221-密封帘；222-高压气嘴；223-间隙；3-输气机构；4-导流板；5-物料输送机构；51-轨道；52-移动小车；521-限位支架；53-驱动件；6-吊装机构；7-压缩空气气源；8-余热利用装置；9-热轧钢。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

实施例中提供了一种余热回收装置，可用于热轧钢的生产中，可对热轧钢9自身的余热进行回收，从而实现能源回收利用、节省能源的效果，以解决热轧钢生产过程中能源浪费的问题。

如图1和图2所示，余热回收装置包括热交换室1。热交换室1的端部设置有物料输送端口12，以便于物料从物料输送端口12进出热交换室1。其中，物料可以是热轧钢9；具体的，物料可以是经过热轧卷取后的热轧不锈钢卷。热轧钢9可在热交换室1中与气体进行热交换，以形成热能气体。

当然，在另一些实施例中，热轧钢9也可以是经过热轧后的钢带等热轧钢材。

物料输送端口12处还设置有密封机构2，密封机构2用于封闭或打开物料输送端口12。可以理解的是，当有热轧钢9进出热交换室1时，密封机构2打开物料输送端口12。当热轧钢9在热交换室1内进行热交换时，密封机构2可以封闭物料输送端口12，避免热量散失。

生产过程中，密封机构2打开物料输送端口12，可将较高温度的热轧钢9通过物料输送端口12送入热交换室1中。随后，再由密封机构2封闭物料输送端口12，以将热交换室1进行密封，从而避免热交换室1内的气流通过物料输送端口12向外泄露，进而避免热量向外泄露。在热交换室1内，热轧钢9与热交换室1内的气体进行热交换，以将热能由热轧钢9上转移到热交换室1中的气体中。从而，使热交换室1内的低温气体的温度逐渐升高，变成具有较高温度的气体，形成携带有热能的热能气体；同时，热轧钢9自身的温度逐渐降低实现冷却的效果。当位于热交换室1内的热轧钢9热交换完成后，可更换热交换室1内的热轧钢9，进行下一组热轧钢9的余热回收，可将冷却后的热轧钢9送至成品跨进行存放。

在热交换过程中，所产生的具有较高温度的热能气体可以被回收利用。示例性的，热能气体可通入热管余热锅炉中与水进行热交换，水吸热后生成相应的中压蒸汽和低压蒸汽，其中，中压蒸汽可用于热力发电，低压蒸汽可用于热管余热锅炉自身的热力除氧。从而，实现将热轧钢9中的余热回收利用，即实现能源的回收利用，以提高能源利用率，同时，也可实现节省能源的效果，节省热轧钢生产过程中的能耗。通过密封机构2的设置，可避免热交换室1内的热量向外散失，从而提高了余热回收装置的余热回收率。

综上，本申请提供的余热回收装置，可对热轧钢9中余热的回收利用，以实现节能、热轧钢生产过程中能耗的降低，同时具有较高的余热回收率。

实施例二

实施例中提供了一种余热回收装置，可以理解的是，本实施例是在实施例一的基础上作出的进一步改进。

如图1和图2所示，热交换室1包括壳体11，壳体11的内部即是热轧钢9与低温气体进行热交换的空间。

在一些实施例中，壳体11可包括钢制外壳及填充于钢制外壳内部的保温材料。从而，实现壳体11的隔热效果，确保壳体11内部的热量不会向外散失，即确保热交换室1与外界环境处于绝热的状态，提高余热回收率。

示例性的，壳体11内部填充的保温材料可选用聚氨酯泡沫、玻璃棉、发泡水泥、岩棉等材料。

实施例中，壳体11的顶部还设置有可拆卸的盖板14，用于封闭壳体11的顶部。当余热回收装置出现故障时，可通过吊运设备将盖板14打开，并将位于壳体11内的热轧钢9吊运出，以便于壳体11内温度降低后进行维修。

实施例中，物料输送端口12可设置于壳体11水平方向上的端部，具体的，物料输送端口12可以设置于壳体11长度方向上的端部位置。物料输送端口12包括相对设置的物料输入口121和物料输出口122。从而，具有较高温度的热轧钢9可从物料输入口121进入热交换室1，冷却后的热轧钢9可从物料输出口122送出热交换室1，实现热轧钢9的单向输送，提高生产效率。

相应的，物料输入口121和物料输出口122位置处均设置有一个密封机构2，用于封闭或打开相应的物料输入口121和物料输出口122。在一些具体的实施例中，两组密封机构2的结构相同，以下对其进行择一介绍。

如图3和图4所示，密封机构2包括密封门单元21和气封单元22。其中，气封单元22设置于密封门单元21靠近热交换室1内部的一侧。其中，密封门单元21用于在物料输送端口12位置处形成机械密封，阻断热交换室1内外的气流流通。气封单元22用于在物料输送端口12位置处形成正压气流，即高压气流屏障，从而可以推动热交换室1内部靠近物料输送端口12位置处的气流向热交换室1中部的方向移动，进一步避免热交换室1内部的热量向热交换室1外部泄露。

如图4和图5所示，具体的，密封门单元21包括密封门211和升降组件212。其中，升降组件212安装于热交换室1的顶部，且对应物料输送端口12的上方设置。升降组件212与密封门211连接，从而由升降组件212带动密封门211进行上下移动，以实现封闭或打开物料输送端口12。

可以理解的是，当升降组件212带动密封门211上升至物料输送端口12的上方时，即密封门211与物料输送端口12上下错位，物料输送端口12被打开。当密封门211下移至与物料输送端口12对应时，物料输送端口12被封闭。

其中，升降组件212可包括卷扬机212a和钢丝绳212b，钢丝绳212b的一端缠绕于卷扬机212a上，钢丝绳212b的另一端与密封门211的顶部固定连接。通过卷扬机212a收放钢丝绳212b来实现密封门211的升降。

在另外一些实施例中，升降组件212还可选用电动葫芦等起吊设备。

如图4所示，密封门单元21还包括压紧组件213，用于推动密封门211向靠近热交换室1的方向移动。压紧组件213安装于密封门211远离热交换室1的一侧，且压紧组件213跟随密封门211同步升降。

具体的，压紧组件213包括配重件213a、连接杆213c和安装架213d。其中，安装架213d固定安装于密封门211远离热交换室1的一侧。连接杆213c一端连接于配重件213a上。连接杆213c的另一端通过安装座213b摆动安装于安装架213d上，以使配重件213a可靠近或远离密封门211。

如图6所示，其中，连接杆213c与安装架213d的连接点到密封门211的垂直距离小于配重件213a的重心到密封门211的垂直距离。从而，使得连接杆213c对配重件213a的拉力f呈倾斜向上的力。为保持配重件213a受力平衡，拉力f可分解出一竖直向上的力f1及水平方向的力f2，且力f2朝向密封门211方向。从而，可由配重件213a施加于密封门211一水平方向上的推力f'2，以将密封门211向靠近热交换室1的方向推动，从而确保密封门211可以紧靠在热交换室1的物料输送端口12位置处，避免密封门211与物料输送端口12分离而产生热量泄露。

在一些实施例中，压紧组件213可并列设置有两组，其中一组压紧组件213压紧于另一组压紧组件213上，以对密封门211提供更大的压紧力，进一步确保密封门211封闭物料输送端口12。

实施例中，密封门211可采用型钢和钢板焊接而成。当然，在一些具体的实施例中，密封门211的内部也可填充保温材料，以实现隔热的效果。

进一步的，如图3所示，气封单元22包括两间隔设置的密封帘221，以及两组相对设置的高压气嘴222。具体的，密封帘221固定安装于密封门211靠近热交换室1的一侧，且密封帘221呈环形，密封帘221对应密封门211的边缘环绕设置。当密封机构2封闭物料输送端口12时，密封帘221抵靠在热交换室1的壳体11上，密封帘221对应环绕在物料输送端口12的周向。两密封帘221之间设置有间隙223，高压气嘴222安装于两密封帘221之间的间隙223中。

在一些具体的实施例中，物料输送端口12可呈矩形开口，相应的，密封帘221也呈矩形环。两组高压气嘴222可对应分设于密封帘221的上边和下边，且两组高压气嘴222相对设置，即两组高压气嘴222产生的气流相互对流。

当然，在另外一些实施例中，两组高压气嘴222也可对应分设于密封帘221的两侧边，即左侧边和右侧边。

如图1所示，两组高压气嘴222均可通过软管连通至压缩空气气源7，以实现向高压气嘴222供给压缩空气。从而，当密封机构2封闭物料输送端口12时，可由两组高压气嘴222在物料输送端口12的位置处形成上下相互对流的高压气流屏障，以阻断热交换室1内的高温气体向外溢出。

在另外一些实施例中，气封单元22也可直接固定安装于物料输送端口12的外缘位置处。

在一些具体的实施例中，密封帘221可选用高铬镍奥氏体不锈钢材质网链结构，其内部填充耐火纤维布内衬。

可以理解的是，余热回收装置还可包括控制机构(图中未示出)，用于对余热回收装置的各机构的工作进行控制。其中，密封机构2的升降组件212和高压气嘴222均可电连接至控制机构，由控制机构控制升降组件212和高压气嘴222的工作。当然，高压气嘴222可选用具有电控阀的高压气嘴。

在另外一些实施例中，余热回收装置也可直接电连接至热轧生产线的主控机构，由热轧生产线的主控机构统一进行控制。

如图1所示，进一步的，热交换室1还连接有输气机构3，用于向热交换室1内供给低温气体。相应的，热交换室1上还设置有排气口13，用于排出热交换室1内升温后较高温度的气体。

在一些具体的实施例中，输气机构3可选用鼓风机，鼓风机的输出端与热交换室1的内部连通，以向热交换室1内部输送低温气体，输气机构3与控制机构电连接。同时，输气机构3也可作为动力源，推动热交换室1内的气体流动，以使升温后较高温度的气体向排气口13的方向流动，并通过排气口13排出。其中，排气口13可连通至余热利用装置8，以对回收的余热进行再利用。

如图1所示，在一些具体的实施例中，余热利用装置8可以包括热管余热锅炉(图中未示出)，在热管余热锅炉中，热能气体与水进行热交换，水吸热后生成相应的中压蒸汽和低压蒸汽，其中，中压蒸汽可用于热力发电，低压蒸汽可用于热管余热锅炉自身的热力除氧。从而，实现余热回收的多级利用，提高余热回收利用率，节省能源。

在一些具体的实施例中，热交换室1内设置有与输气机构3连通的输气管道，输气管道可环绕热交换室1设置，且输气管道设置有多个出气口。从而，可将低温气体均匀送入热交换室1中，也可确保热交换的效率及质量。

在热交换室1内，气体进行热交换后温度升高，因受热膨胀，较高温度的气体会逐渐向热交换室1的上方升起，从而使得较高温度的气体位于热交换室1内的上方空间，较低温度的气体位于热交换室1内的下方空间。

相应的，在一些具体的实施例中，输气机构3与热交换室1的连接位置可靠近热交换室1的底部一端设置，用于排出较高温度气体的排气口13可靠近热交换室1的顶部一端设置。从而，低温气体可源源不断的由热交换室1的底部送入，低温气体与热轧钢9进行热交换后升温，并逐渐向热交换室1的顶部方向移动，随后由排气口13向外排出。从而可以尽量避免低温气体通过排气口13排出，以确保输出的高温空气的质量。

因热轧钢9卷取时所需的温度一般在800℃左右，热轧钢9卷取后的温度也还会在700℃左右。在热轧钢9初进入热交换室1时，热交换室1内的气体的温度可以升高到500℃至600℃。随着热交换的持续进行，热轧钢9自身的余热逐渐减少，对于后续进入热交换室1中的气体进行热交换时，气体所升高的温度也会逐渐降低。

在一些具体的实施例中，排气口13位置处设置有相应的温度传感器(图中未示出)及电磁阀(图中未示出)，且温度传感器和电磁阀均与控制机构电连接。其中，温度传感器可对排气口13位置处排出的热能气体温度进行检测，电磁阀可用于控制排气口13的开关。在排气过程中，当温度传感器检测的热能气体温度低于300℃时，控制机构可控制电磁阀进行关闭，期间，可更换热交换室1内的热轧钢9。

如图1所示，实施例中，热交换室1内还设置有多块导流板4，用于对热交换室1内的气流进行导向。具体的，导流板4可设置有两组，且每组均包括多块导流板4，同一组的多块导流板4可相互平行设置。两组导流板4分设于热交换室1内的两侧，可关于物料输送端口12对称设置。工作时，导流板4可使气流向放置有热轧钢9的位置流动，以便于气体与热轧钢9进行热交换。实施例中，导流板4可由热交换室1的底部延伸至热交换室1的顶部。

如图1和图2所示，余热回收装置还包括物料输送机构5，用于将热轧钢9送入或运出热交换室1。

具体的，物料输送机构5包括轨道51、移动小车52和驱动件53，驱动件53与控制机构电连接。其中，轨道51沿着热交换室1的长度方向延伸设置，轨道51贯穿热交换室1。具体的，轨道51沿着物料输入口121和物料输出口122的连线设置，且在热交换室1内，轨道51从两组导流板4之间穿过，导流板4均朝向轨道51方向延伸设置。同时，轨道51在热交换室1两端的外部具有一定的延伸长度，以便于进行上下料操作。

移动小车52滑动安装于轨道51上。驱动件53与移动小车52连接，驱动件53用于驱动移动小车52沿着轨道51行进，从而实现热轧钢9的运送。在一些实施例中，驱动件53可选用电动机、液压机构等驱动设备。本实施例中，驱动件53为电动机。

移动小车52上还设置有限位支架521，用于对热轧钢9进行限位固定，避免热轧钢9在移动小车52上随意移动。在一些具体的实施例中，限位支架521可以是v型支架，且开口一端朝向移动小车52的上方设置，以方便将热轧钢9放入到限位支架521中，且可对热轧钢9进行稳定限位。

在另外一些实施例中，限位支架521也可选用u型支架等结构。

实施例中，余热回收装置还包括吊装机构6，用于起吊热轧钢9。具体的，吊装机构6可用于将热轧后温度较高的热轧钢9由卷取机处吊运到移动小车52上，吊装机构6也可用于将冷却后的热轧钢9由移动小车52吊运至成品跨处存放。

工作过程中，当热轧钢9卷取完成后，可经过吊装机构6由卷取机处吊运至物料输入口121一端的移动小车52上。物料输送端口12位置处的密封机构2打开，在驱动件53的驱动下，移动小车52带动具有较高温度的热轧钢9进入热交换室1中。完成入料后，即物料输送机构5运送一定数量的热轧钢9进入到热交换室1中，密封机构2将热交换室1两端的物料输送端口12封闭。在热交换室1内，热轧钢9与较低温度的气体进行热交换，升温后的气体被送入热管余热锅炉中与水进行热交换，以产生相应的中压蒸汽或低压蒸汽，其中，中压蒸汽可用于热力发电，低压蒸汽可用于热管余热锅炉自身的热力除氧，以实现余热的二次利用。待位于热交换室1内的热轧钢9完成热交换后，热交换室1两端的物料输送端口12打开，在驱动件53的作用下，移动小车52继续向前移动，冷却后的热轧钢9被运送出热交换室1，同时，具有较高温度的热轧钢9被继续运送到热交换室1中进行热交换。示例性的，当温度传感器检测到排出的气体温度低于300℃时，即可判定热交换完成，随后可由控制机构控制密封机构2和物料输送机构5等部件进行相关动作。在热交换期间，吊装机构6可将冷却后的热轧钢9由移动小车52位置吊运至成品跨处存放，另外，还可继续将卷曲后的热轧钢9由卷取机处吊运至靠近物料输入口121一端外部的移动小车52上。

当然，在另外一些实施例中，余热回收装置可包括两组吊装机构6，其中一组吊装机构6可用于较高温度热轧钢9的吊运，即将热轧钢9由卷取机处吊运至靠近物料输入口121一端外部的移动小车52上。另一组吊装机构6可用于冷却后热轧钢9的吊运，即将冷却后的热轧钢9由靠近物料输出口122一端外部的移动小车52吊运至成品跨处存放。

实施例三

实施例中还提供了一种热轧生产线，包括实施例一或实施例二提供的余热回收装置。

其中，热轧生产线还可包括依次设置加热炉、热轧机构及卷取机。经过加热炉加热后的带钢被运送到热轧机构进行热轧，随后再送入卷取机中卷取成钢卷。经过卷取后的热轧钢9可被送入余热回收装置中进行余热回收，且热轧钢9自身得到降温冷却。冷却后的热轧钢9可被移送到成品跨进行存放。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。