基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统及方法

本发明涉及余热回收，特别涉及一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、钢铁生产过程中存在大量地能源消耗和废热排放，这在很大程度上影响了工业地可持续发展和环境保护。在钢铁的二次加工工艺中，钢坯需要重新加热锻造，而其锻造工艺完成后，该部分高温钢坯通常置于空气环境中进行冷却，这也造成了高温钢坯中大量的余热被浪费掉。

3、发明人发现，在钢坯的二次加工工艺中，高温钢坯常常裸露在环境中，向环境中释放热量，通常钢坯的出炉温度很高而且每天工厂八小时的工作时间能加工大量的钢坯，因此，该工艺过程一天所释放的热量也十分巨大，这些余热虽然在传统情况下被视为不可避免的副产品，但随着工业技术的发展和环保意识的提高，如何进行热能的回收利用逐渐受到重视，现有的钢坯余热回收利用方案大多直接的将余热用于供暖或者供热，余热的利用率较低，依然存在较大的浪费，无法实现余热的精细化利用。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统及方法，解决了现有技术中轧钢过程中余热浪费的问题，在不影响高温钢坯的冷却的前提下，将高温钢坯冷却向外释放的热量回收用于制备生活热水以及粮食干燥，实现了高温钢坯余热的再次利用，提高了燃料的利用率。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统。

4、一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统，包括：布置于冷却室内墙面以及屋顶内侧面的水冷壁；

5、下降管布置于冷却室的外壁，下降管的第一端与锅筒连通，下降管的第二端与集水箱连通，水冷壁的内腔分别与锅筒和集水箱连通；

6、冷却室内上部布置有与相变蓄热器连接的导热油辐射换热管，冷却室的钢坯进出通道的上方布置有与冷却室连通的烟道，烟道内依次布置有热水管束、给水预热器、空气预热器和空气过滤装置；

7、空气预热器的出口端经管路与冷却室的风道连通，冷水源与给水预热器连通，给水预热器的出水端与热水管束的入水端连通，热水管束的出水端与锅筒连通，空气过滤装置出口端经引风机与粮食干燥塔连通。

8、作为本发明第一方面进一步地限定，锅筒位于冷却室的顶部，锅筒与热水管束之间的连接管路与低温蓄热器连通，低温蓄热器与冷水源连通。

9、作为本发明第一方面更进一步地限定，低温蓄热器与粮食干燥塔通过管路连通。

10、作为本发明第一方面进一步地限定，空气预热器的进口与鼓风机连通。

11、作为本发明第一方面进一步地限定，锅筒通过管路分别与保温水箱和供暖管路连通，导热油辐射换热管的输出端与中温蓄热器的换热进口端连通，中温蓄热器的换热出口端与导热油辐射换热管的输入端连通；

12、中温蓄热器的进水端口与冷水源连通，中温蓄热器的出水端口与保温水箱连通。

13、作为本发明第一方面进一步地限定，冷却室的屋顶为四棱锥结构，冷却室的底部为长方体结构，在高温钢坯链条传送带出口墙的上部布置矩形烟道。

14、作为本发明第一方面进一步地限定，风道的出口位于高温钢坯冷却工位的下方，且风道的出口朝向高温钢坯。

15、第二方面，本发明提供了一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用方法。

16、一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用方法，利用本发明第一方面所述的基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统，包括以下过程：

17、锅筒中的温度较低的水从冷却室外部流入到集水箱中，水冷壁中的介质吸收了高温钢坯所散发的余热，在温差的作用下，水冷壁中的温度较高的水向上移动，进入锅筒中，完成水的自然循环，锅筒中的热水达到温度要求后通过管路送入到供暖管路和保温水箱中；

18、冷水源中的水进入给水预热器中，通过电动水泵的控制，将预热的水通过热水管路送入热水管束中，热水管束将预热的水进一步加热后送入到锅筒中，完成下降管和水冷壁中水的自然循环；

19、在对流换热系统中，空气通过鼓风机吹入空气预热器中，预热后的空气通过空气管路到达风道处，预热后的空气从风道中向上排出，正对着吹向链条传送带上的定间距放置的高温钢坯；

20、在引风机的作用下风道中的气体被强制吸引通过空气过滤装置，经过干燥过滤过的热空气送入粮食干燥塔底部，塔内采用混流布置，利用热空气对其中的粮食进行烘干处理。

21、作为本发明第二方面进一步地限定，通过改变鼓风机以及电动水泵的功率改变热水流量来调整最后出口热空气的温度，以达到对应粮食干燥时的温度需求。

22、作为本发明第二方面进一步地限定，当保温水箱中热水水位达到一定要求后，导热油换热管对应的阀门和电动水泵打开，让导热油吸收高温钢坯的辐射热量后将热量储存于中温蓄热器中，蓄热结束后阀门和电动水泵会关闭，待保温水箱中水位低于某一特定要求后，冷水水源中冷水在电动水泵的作用下进入中温蓄热器进行换热，加热后的热水导入保温水箱中；

23、当保温水箱中热水水位达到一定要求后，低温蓄热器与热水管路之间的阀门打开，经过热水管束加热后的水将热量储存于低温蓄热器中，等待蓄热完毕，低温蓄热器与热水管路之间的阀门关闭，当最后一批钢坯冷却完时，低温蓄热器与粮食干燥塔之间的阀门打开，鼓风机就会将空气吹入低温蓄热器中，空气通过在低温蓄热器中完成加热，最后导入粮食干燥塔中；

24、在非供暖时节，供暖管路与锅筒之间的阀门不打开，此时，热水均流向保温水箱。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1、本发明创新性地提出了一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统及方法，解决了现有技术中轧钢过程中余热浪费的问题，在不影响高温钢坯的冷却的前提下，将高温钢坯冷却向外释放的热量回收用于制备生活热水以及粮食干燥，实现了高温钢坯余热的再次利用，提高了燃料的利用率。

27、2、本发明创新性地提出了一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统及方法，通过设置多级余热回收装置，通过余热加热的热水可用作供暖以及生活热水使用，而尾部处理过的热空气用作相应的粮食干燥，实现了余热更全面的利用。

28、3、本发明的温度传感器和给水电动泵的设计，具有一定的反馈功能，实现了对尾部空气和热水出水量的调节，增强了系统的智能化，可满足更多的余热利用需求；冷却室的设计可以更大程度上布置辐射受热面，能保证更多的余热被利用；通过引入相变蓄热器，能够及时的补充保温水箱中的热水水量以及保证粮食的持续长时间干燥。

29、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统，其特征在于，包括：布置于冷却室内墙面以及屋顶内侧面的水冷壁；

2.如权利要求1所述的基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统，其特征在于，

3.如权利要求2所述的基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统，其特征在于，

4.如权利要求1所述的基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统，其特征在于，

5.如权利要求1所述的基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统，其特征在于，

6.如权利要求1所述的基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统，其特征在于，

7.如权利要求1所述的基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统，其特征在于，

8.一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述的基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统，包括以下过程：

9.如权利要求8所述的基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用方法，其特征在于，

10.如权利要求8所述的基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用方法，其特征在于，

技术总结
本发明提供了一种基于相变蓄热的高温钢坯的余热回收利用系统及方法，下降管布置于冷却室的外壁，下降管的第一端与锅筒连通，下降管的第二端与集水箱连通，水冷壁的内腔分别与锅筒和集水箱连通；冷却室内上部布置有与相变蓄热器连接的导热油辐射换热管，冷却室的钢坯进出通道的上方布置有与冷却室连通的烟道，烟道内依次布置有热水管束、给水预热器、空气预热器和空气过滤装置；空气预热器的出口端经管路与冷却室的风道连通，冷水源与给水预热器连通，给水预热器的出水端与热水管束的入水端连通，热水管束的出水端与锅筒连通，空气过滤装置出口端经引风机与粮食干燥塔连通；本发明解决了轧钢过程中余热浪费的问题，实现了高温钢坯余热的再次利用。

技术研发人员：王志强,刘鹏程,王闯,程星星,许焕焕,王鲁元
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15