CH705326A2

CH705326A2 - A process for the utilization of heat energy, preferably in a continuous casting plant.

Info

Publication number: CH705326A2
Application number: CH01247/11A
Authority: CH
Inventors: Heinrich Marti
Original assignee: Heinrich Marti
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-01-31
Also published as: WO2013013788A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Nutzung von Wärmeenergien wird die in einem Medium, zum Beispiel Kühlflüssigkeit, bzw. einem Gegenstand (10) abgeführte Wärmeenergie durch ein Wärmeübertragungsmittel aufgenommen und in eine wieder nutzbare Energieform umgewandelt und zu einem Verbraucher weitergeleitet. Das Medium bzw. der Gegenstand (10) wird auf ein solches Temperaturniveau eingestellt, dass durch das Wärmeübertragungsmittel eine Energierückgewinnung mit einem solchen Wirkungsgrad erzeugbar ist, dass eine wirtschaftliche Nutzung der anfallenden Wärmeenergie ermöglicht wird. Als Wärmeübertragungsmittel eignet sich besonders ein thermoelektrischer Generator (20), welcher die vom Medium bzw. vom Gegenstand abgegebene Wärmeenergie in elektrischen Strom umwandelt.In a method for utilizing thermal energy, the heat energy dissipated in a medium, for example cooling liquid or an object (10), is absorbed by a heat transfer medium and converted into a reusable form of energy and forwarded to a consumer. The medium or the object (10) is adjusted to such a temperature level that an energy recovery can be generated by the heat transfer medium with such an efficiency that an economic utilization of the resulting heat energy is made possible. As a heat transfer means is particularly suitable a thermoelectric generator (20), which converts the heat energy emitted by the medium or from the object into electrical current.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Wärmeenergien, bei dem in einem Medium, zum Beispiel Kühlflüssigkeit, bzw. einem Gegenstand abgeführten Wärmeenergie durch ein Wärmeübertragungsmittel aufgenommen und in eine wieder nutzbare Energieform umgewandelt und zu einem Verbraucher weitergeleitet werden kann. The invention relates to a method for the use of thermal energy, in which absorbed in a medium, for example, cooling liquid, or an object heat energy dissipated by a heat transfer medium and converted into a reusable form of energy and can be forwarded to a consumer.

[0002] Bei einem Verfahren einer Energierückgewinnung bei Stranggiessanlagen und darüber hinaus Warmbandstrassen gemäss der Druckschrift WO-A-2010/099 920 wird die freiwerdende Wärmeenergie bei der Abkühlung des Giessstrangs bzw. der Brammen, Knüppel oder ähnlichem bzw. der Coils aufgefangen und genutzt. Zu diesem Zwecke werden diese während des Giessens in Wärmetauschern und/oder dem Transport in Wärmetauschern Wärme entzogen. In dem Transportzeitraum wird dem Giessstrang und/oder Bramme und/oder im Lagerzeitraum die Restwärme über die Wärmetauscher in ein Wärmeträgermedium überführt und dieses aufgeheizt, wobei die Wärme dann über Wärmeträger-Transportleitungen zur Stromerzeugung und/oder zur direkten Nutzung der Prozesswärme bei anderen Wärmeverbrauchern abgeführt wird. Kritisch bei diesem Verfahren ist der Nutzen einer solchen Wärmerückgewinnung. In a method of energy recovery in continuous casting and, moreover, hot strip lines according to the publication WO-A-2010/099 920, the heat energy released during the cooling of the casting strand or slabs, billets or the like or the coils are collected and used. For this purpose, they are extracted during the casting in heat exchangers and / or transport in heat exchangers heat. In the transport period, the cast strand and / or slab and / or the storage period, the residual heat is transferred via the heat exchanger in a heat transfer medium and this heated, the heat then dissipated via heat transfer transport lines for power generation and / or direct use of process heat at other heat consumers becomes. Critical to this process is the benefit of such heat recovery.

[0003] Ausgehend von diesem Verfahren wurde der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegt, ein Verfahren zu schaffen, mittels dem eine wirtschaftlich sinnvolle bzw. lohnende Nutzung von Wärmeenergien ermöglicht wird. Based on this method, the present invention has been based on the object to provide a method by which an economically meaningful or rewarding use of thermal energy is made possible.

[0004] Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. According to the invention, this object is achieved by a method according to the features of claim 1.

[0005] Weitere vorteilhafte Einzelheiten dieses Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Further advantageous details of this method are defined in the dependent claims.

[0006] Mit diesem erfindungsgemässen Verfahren wird ein ganz neuer Weg beschritten, bei dem das Medium bzw. der Gegenstand auf ein solches Temperaturniveau eingestellt wird, dass durch das Wärmeübertragungsmittel eine Energierückgewinnung mit einem solchen Wirkungsgrad erzeugbar ist, damit eine wirtschaftliche Nutzung der anfallenden Wärmeenergie gewährleistet ist. With this inventive method a completely new approach is taken, in which the medium or the object is adjusted to such a temperature level that energy recovery can be generated by the heat transfer medium with such efficiency, thus ensuring an economic use of the resulting heat energy is.

[0007] Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: <tb>Fig. 1<sep>eine schematische Darstellung einer Einrichtung bei einer Stranggiessanlage, bei welcher erfindungsgemäss die Wärmeenergie bei der Kokille genutzt wird.Embodiments of the invention and further advantages thereof are explained below with reference to a drawing. It shows: <Tb> FIG. 1 <sep> is a schematic representation of a device in a continuous casting plant, in which according to the invention the heat energy is used in the mold.

[0008] Bei der Einrichtung gemäss Fig. 1ist schematisch eine an sich herkömmliche Kokille 10 einer nicht näher gezeigten Stranggiessanlage angedeutet. Diese zum Beispiel aus Kupfer bestehende Kokille 10 wird ebenfalls in bekannter Weise mittels einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Kühlwasser, intensiv gekühlt, so dass die in diese kontinuierlich einfliessende Metallschmelze sich darin verfestigt und dann als Strang aus der Kokille ausgezogen wird. In the device according to FIG. 1 is schematically indicated a per se conventional mold 10 of a continuous casting plant not shown in detail. This, for example, consisting of copper mold 10 is also intensively cooled in a known manner by means of a cooling liquid, in particular cooling water, so that the continuously flowing into this molten metal is solidified therein and then withdrawn as a strand from the mold.

[0009] Üblicherweise ist die Temperatur des durch die Kokillenwandung zirkulierenden Wassers auf etwas höher als Raumtemperatur so ca. bei 30 bis 40 °C eingestellt, so dass eine ausreichende Kühlung der in der Kokille einfliessenden Stahlschmelze gewährleistet ist. Usually, the temperature of the circulating through the Kokillenwandung water is set to slightly higher than room temperature at about 30 to 40 ° C, so that a sufficient cooling of the molten steel flowing in the molten steel is guaranteed.

[0010] Erfindungsgemäss wird diese als Medium vorgesehene Kühlflüssigkeit auf ein solches Temperaturniveau eingestellt, dass durch das Wärmeübertragungsmittel eine Energierückgewinnung mit einem solchen Wirkungsgrad erzeugbar ist, die eine wirtschaftliche Nutzung der anfallenden Wärmeenergie erlaubt. According to the invention, this intended as a medium cooling liquid is adjusted to a temperature level such that by the heat transfer medium, an energy recovery with such efficiency can be generated, which allows an economic use of the resulting heat energy.

[0011] Sehr vorteilhaft wird die zirkulierende Kühlflüssigkeit bei Verwendung von insbesondere sterilisiertem Wasser auf eine Temperatur von annähernd 80 bis 130 °C eingestellt, beispielsweise beim Einlass 110° und beim Auslass 120 °C. Das Kühlwasser wird hierbei von einer Pumpe 13 durch Zuführ- bzw. Rückleitungen 11, 12 ausgehend von einem Wärmetauscher 14 zirkuliert. Very advantageously, the circulating cooling liquid is adjusted when using in particular sterilized water to a temperature of approximately 80 to 130 ° C, for example, at the inlet 110 ° and at the outlet 120 ° C. The cooling water is in this case circulated by a pump 13 by supply or return lines 11, 12, starting from a heat exchanger 14.

[0012] Im Rahmen der Erfindung ist als Wärmeübertragungsmittel, durch welches das erhitzte Wasser von der Kokille 10 zurückgeführt wird, ein thermoelektrischer Generator 20 vorgesehen, welcher die vom Kühlwasser abgegebene Wärmeenergie in elektrischen Strom umwandelt. Dieser thermoelektrische Generator 20 setzt sich aus mehreren Einheiten 25 zusammen, die einerseits Wärmetauschelemente 21 und andererseits Zellen 22 aufweisen, welche eine Umwandlung der vom Kühlwasser entstehenden Wärme in elektrischen Strom bewirken. Diese Einheiten 25 sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet bzw. geschaltet, könnten aber je nach Anwendung auch seriell geschaltet sein. In the context of the invention is as a heat transfer medium, through which the heated water is returned by the mold 10, a thermoelectric generator 20 is provided, which converts the heat energy emitted by the cooling water into electricity. This thermoelectric generator 20 is composed of several units 25, on the one hand have heat exchange elements 21 and on the other hand cells 22, which cause a conversion of the heat generated by the cooling water into electricity. These units 25 are preferably arranged or switched parallel to one another, but could also be connected in series, depending on the application.

[0013] Der erzeugte Gleichstrom wird dann durch Leitungen 26, 27 zu einem Umrichter 28 zu Wechselstrom und über einen Transformator 29 oder ähnlichem für die Stromversorgung der an sich bekannten elektromagnetischen Rührer 10 ́ bei der Kokille 10 verwendet. Selbstverständlich könnte dieser erzeugte elektrische Strom für andere Zwecke eingesetzt werden. The generated direct current is then used by lines 26, 27 to a converter 28 to AC and a transformer 29 or the like for the power supply of the known electromagnetic stirrer 10 in the mold 10. Of course, this generated electric current could be used for other purposes.

[0014] Dieser thermoelektrische Generator 20 wird zusätzlich durch einen Sekundärkreislauf 30 gespiesen, bei dem eine Flüssigkeit als Medium via eine Pumpe 34 durch Zu- und Ableitungen 31, 32 durch die Wärmetauschelemente 21 für die Erzeugung des elektrischen Stromes einerseits und durch einen weiteren Wärmetauscher 33 andererseits geleitet wird. This thermoelectric generator 20 is additionally fed by a secondary circuit 30, in which a liquid as a medium via a pump 34 by supply and discharge lines 31, 32 through the heat exchange elements 21 for the generation of electric current on the one hand and by a further heat exchanger 33rd on the other hand.

[0015] Ein zusätzlicher Kreislauf 40 mit Leitungen 41, 42 und Pumpen 44, 46 für ein Kühlmedium verbindet die beiden Wärmetauscher 14 und 33. Durch diesen zusätzlichen Kreislauf sorgt beispielsweise ein Kühlaggregat 45 für eine zusätzliche Abkühlung des Mediums. An additional circuit 40 with lines 41, 42 and pumps 44, 46 for a cooling medium connects the two heat exchangers 14 and 33. Through this additional circuit, for example, provides a cooling unit 45 for additional cooling of the medium.

[0016] In dieser Fig. 1 sind noch Temperaturmessgeräte 48, Drosselventile 49, Sicherheitsventile 16 gezeigt, die nicht näher erläutert sind, denen aber eine übliche Funktion zukommt. In this Fig. 1 temperature measuring devices 48, throttle valves 49, safety valves 16 are shown, which are not explained in detail, but where a common function.

[0017] Die Erfindung zeichnet sich noch dadurch aus, dass bei Verwendung einer mit einem höheren Siedepunkt verwendeten Mediums, wie zum Beispiel Silikonöl, Halogene oder ähnlichem, Temperaturen für den Kreislauf bis 400 °C eingestellt werden können und zudem kann der Druck des Mediums und damit der Siedepunkt in den Leitungen erhöht werden, wodurch sich der Wirkungsgrad erhöhen lässt. The invention is still characterized by the fact that when using a medium used with a higher boiling point, such as silicone oil, halogens or the like, temperatures for the circulation can be set to 400 ° C and also the pressure of the medium and so that the boiling point in the lines are increased, which can increase the efficiency.

[0018] Dieser thermoelektrische Generator kann auch derart angeordnet sein, dass er mit dem Gegenstand direkt oder indirekt in Berührung gelangt. Bei dem Gegenstand kann es sich im Bereich des Stranggiessens auch um eine Kokille, ein nach dem Vergiessen noch heissen Strang, um einen entleerten Metallschmelze fassender Behälter oder anderweitig abzukühlende Gegenstände handeln. This thermoelectric generator may also be arranged such that it comes into direct or indirect contact with the object. In the field of continuous casting, the article may also be a mold, a strand still hot after casting, a container holding empty containers of molten metal, or objects to be cooled otherwise.

[0019] Als Medium kann auch abgegebene Strahlungswärme genutzt werden, die vom Wärmeübertragungsmittel, vorzugsweise dem thermoelektrischen Generator, umgewandelt wird. As a medium also emitted radiant heat can be used, which is converted by the heat transfer medium, preferably the thermoelectric generator.

[0020] Bei einer an sich bekannten Zweirollen-Stranggiessanlage kann eine von der durch die Rollen geführten Kühlflüssigkeit als Medium erfindungsgemäss auf eine Temperatur von 80 bis 130° bzw. bei Verwendung einer mit einem höheren Siedepunkt verwendeten Medium bis 400 °C eingestellt werden. Hierbei kann die von dem thermoelektrischen Generator als Wärmeübertragungsmittel erzeugten elektrischen Strom für die elektromagnetische Beeinflussung des Metallbades und/oder für die elektromagnetische Abdichtung zwischen den Stirnseiten der Rollen und Seitenabdichtungen verwendet werden. In a known two-roll continuous casting one of the guided through the rollers cooling liquid as a medium according to the invention can be adjusted to a temperature of 80 to 130 ° or when using a medium used with a higher boiling point to 400 ° C. Here, the electric current generated by the thermoelectric generator as a heat transfer means for the electromagnetic influence of the metal bath and / or for the electromagnetic seal between the end faces of the rollers and side seals can be used.

[0021] Die Erfindung ist mit den oben erläuterten Ausführungsbeispielen ausreichend dargetan. Als Wärmeübertragungsmittel könnte auch eine Kombination aus jeweils wenigstens einem thermoelektrischen Generator, einer Turbine, einem Wärmetauscher und/oder ähnlichem vorgesehen sein. The invention is sufficiently demonstrated with the embodiments explained above. As a heat transfer means, a combination of at least one thermoelectric generator, a turbine, a heat exchanger and / or the like could be provided.

Claims

Anspruch [en] A method for utilizing thermal energies, in which heat energy dissipated in a medium, for example cooling liquid, or an object is taken up by a heat transfer medium and converted into a reusable form of energy and forwarded to a consumer, characterized in that the medium or in that the object is adjusted to such a temperature level that an energy recovery can be generated by the heat transfer medium with such an efficiency that an economic utilization of the resulting heat energy is made possible.

2. The method according to claim 1, characterized in that at least one thermoelectric generator is used as a heat transfer medium, which converts the heat energy emitted by the medium or from the object into electrical current.

3. The method according to claim 2, characterized in that the thermoelectric generator works in the medium through a heat exchanger or by direct contact with the object and consists of several units, which come directly or indirectly into contact with the medium or the object ,

4. The method according to any one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that in the liquid medium used as sterilized water or other liquid having a high boiling point, preferably a silicone oil or the like is used.

5. The method according to claim 4, characterized in that the medium-carrying lines are pressurized, so that the boiling point of the medium can be increased.

6. The method according to any one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that radiation emitted as a medium is used, which is converted by the heat transfer medium, preferably the thermoelectric generator.

7. The method according to any one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that in a continuous casting plant, in particular for the production of metals with a mold used for the solidification of the liquid metal, the circulating in the latter cooling liquid is fed to the heat transfer medium, wherein the circulating cooling liquid at Use of sterilized water to a temperature of 80 to 130 ° or when using a medium used at a higher boiling point is set to 400 ° C.

8. The method according to claim 7, characterized in that the electric current generated by a thermoelectric generator as a heat transfer means for the electromagnetic stirrer is used in the mold.

9. The method according to any one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that in a two-roller continuous casting the guided by the rollers cooling liquid to a temperature of preferably 80 to 130 ° or when using a medium used with a higher boiling point to 400 ° C is set.

10. The method according to claim 9, characterized in that the electric current generated by the thermoelectric generator as a heat transfer means for the electromagnetic influence of the metal bath and / or for the electromagnetic seal between the end faces of the rollers and side seals is used.

11. The method according to claim 1, characterized in that for the heat transfer medium, a combination of at least one thermoelectric generator, a turbine, a heat exchanger and / or the like is used.

12. The method according to any one of the preceding claims 1 to 11, characterized in that the thermoelectric generator consists of a plurality of units which are connected in parallel and / or in series with each other.