CN102382914B

CN102382914B - 一种高炉超导冷却与余热发电系统

Info

Publication number: CN102382914B
Application number: CN2011103217257A
Authority: CN
Inventors: 王蓉
Original assignee: Chengdu MCC Energy Saving Environmental Protection Engineering Co Ltd
Current assignee: Chengdu MCC Energy Saving Environmental Protection Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2031-10-21
Also published as: CN102382914A

Abstract

本发明公开了一种高炉超导冷却与余热发电系统，主要由高炉体（1）、发电系统（12）和蒸汽利用装置构成，其特征在于：沿着该高炉体（1）的侧壁分层环绕式的设有一个以上的超导环型换热环（2），而在每个超导环型换热环（2）上都设有由耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料所形成的浇注固化体（10），每个超导环型换热环（2）均通过该浇注固化体（10）内嵌在高炉体（1）侧壁的内衬上等特征。本发明通过内嵌在高炉体侧壁上的超导环型换热环和与之相对应的环型管道系统来集中导出换热后的热水，因此增大了换热强度、提高了换热效率与冷却效率，并且使传统的冷却水温度从40℃提高到了250℃，再经两次应用超导换热环过热到400℃，从而使冷却余热可以实施发电利用。

Description

一种高炉超导冷却与余热发电系统

技术领域

本发明涉及一种高炉冷却热高效发电系统，具体地说，是涉及一种高炉超导冷却与余热发电系统。

背景技术

高炉生产过程中炉壁冷却需要用大量的水来带走热量，以降低炉壁的温度，从而满足高炉正常生产的工艺温度需求。高炉冷却带走的余热和高炉炉壁的表面散热占分别占高炉总耗热量的5%和0.5%，单纯以生产一吨生铁需要400～800Kg焦炭计算，有约20～40Kg的焦炭所产生的热能以冷却水热的形式排放了。以我国年产生铁60000万吨计算，有约相当于1200～2400万吨焦炭的热能以低温冷却水热的形式排放了，浪费极大。但是，以目前国际上现有的技术无法回收这部份以低温（40℃）冷水的热能，同时由于现有高炉外壳上有大量水冷管并且同时因高炉散热能力不足，还需要依靠炉壁散热以减少水循环冷却散热的量，所以现有高炉外壳无法实施外表面保温。

在现有技术中，输导换热水的载体均是位于高炉冷却壁或水冷管外部，而随着炉龄的增长，高炉冷却壁或水冷管会出现裂纹，如此将可能导致冷却系统漏水，炉壁发红，进而造成整个高炉温度场变差，严重者会影响高炉的正常生产。目前，高炉冷却技术主要有水冷壁技术、气化冷却技术、水冷却模块技术，但是上述几种冷却技术还存在着以下缺点：

耗能高：现有的高炉壁冷却系统需要水泵和冷却塔，水泵和冷却塔的工作将导致电耗增加，同时，被输送到高炉顶（20～50米）的水具有一定的势能，在回流的时候该势能并没有得到利用。

耐磨性差：在高炉生产过程中因经常冲刷炉内衬耐火材料，因此很容易将耐火材料冲刷掉，一般情况下，高炉炉身上部内衬耐火材料生产不到一年就冲刷掉了，一直制约着高炉的生产。

热震性差：剧烈的温差变化，对水冷壁和炉衬耐火材料等产生较大的热震影响，致使炉壁结构破损。

生产过程当中的渗碳现象：在生产过程中，炉壁内的钢管或水冷壁容易因炉衬渗炭而扩散到水冷管或水冷壁上，而冷却水管或水冷壁的含炭量增加将可能导致水管脆性增加，易发生脆裂。

水冷单元设计不合理：目前水冷壁为块状结构，而换热过程则是在一个面上进行，一旦有损坏，整块面积都会出现温度的不稳定的现象，进而影响高炉生产。同时，现在工业水冷却的致命弱点就是水质差，容易结垢而降低冷却强度，导致烧坏冷却设备，需设专门的看水工，进行24小时看护。加之由于采用的是开放式系统，能耗高，不仅水的循环量大，自然蒸发量大，而且需要的补水量也很大。

高炉利用系数小：高炉冷却壁需要炉壁一定的厚度才能完成浇注，所以使得炉膛内的容积变小，利用系数变小。加之高炉炉壁冷却系统带出的水温只有40℃，属于低品位热源，因此其利用价值不高。

因此，目前高炉冷却技术都无法满足高炉正常的温度场需求，其冷却稳定性差，调节困难，易发生爆管、炉壳发红、炉内衬寿命短、冷却单元损坏后影响面积大等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉超导冷却与余热发电系统，克服现有技术中存在的缺陷，达到提高冷却效果并利用冷却热发电，实现高炉热量有效利用的目的。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种高炉超导冷却与余热发电系统，主要由高炉体、发电系统和蒸汽利用装置构成，同时沿着该高炉体的侧壁分层环绕式的设有一个以上的超导环型换热环，而在每个超导环型换热环上都设有由耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料所形成的浇注固化体，每个超导环型换热环均通过该浇注固化体内嵌在高炉体侧壁的内衬上。每一层所有的超导环型换热环均与设置在高炉体侧壁上并与其相对应的环型管道系统相连接，与该环型管道系统相连通的支管则与所述的发电系统和蒸汽利用装置相连接。

进一步地，所述的环型管道系统由沿着高炉体侧壁设置的导管，将所有导管的上端串接起来使其形成一个圆环的上导管，以及将所有导管的下端串接起来使其形成一个圆环的下导管组成；每层超导环型换热环的数量和位置均与与之相对应的环行管道系统中的导管相对应，且每个超导环型换热环均穿过与其相对应的导管并与其固定相连。

为了较好的实现本发明，所述超导环型换热环呈矩形状，且位于浇注固化体内部一侧的管壁上还设有由低碳钢Q235制成的环行翅片，同时在该超导环型换热环的内部还填充有由水、钠或钾，或其任意组合混合而成的超导换热介质。

其中，所述的浇注固化体通过一次浇注成型或分段分环预制拼装而成，而所述的耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料则由重量百分比为8%的莫来石、65%的钢玉颗粒、1%的锆铝质颗粒、2%的钢纤维、20%的矾土水泥、长10～25mm麻质纤维丝3Kg/m³，以及余量为粘土粉及小于5mm的高铝质火泥粉构成。

所述的蒸汽利用装置包括：一端与各层的上导管或下导管相连通、另一端经支管顺次与除氧器和减温器连接的汽包，连接在发电系统与顶层的环型管道系统中的下导管之间的软水箱，以及连接在高炉体炉腰处的下导管与减温器之间的集汽箱；所述的减温器还通过支管分别与高炉体炉顶和炉座处的上导管相连通；发电系统也经支管与汽包相连接。

所述的发电系统包括与高炉体炉座处的上导管相连接的汽轮机和冷凝器，用于吸收并重复利用该冷凝器所排放余热的余热制冷机组，与该余热制冷机组相连接的蒸汽、水混合加热器，以及连接在余热制冷机组与蒸汽、水混合加热器之间的高炉基墩水冷管，所述的蒸汽、水混合加热器经支管与汽包相连接。

所述超导环型换热环的环行面与上导管相联接处的轴线的切线垂直，且该超导环型换热环穿过该导管后，其相贯部分采用满焊无缺陷焊接方式将该超导环型换热环固定在上导管和下导管上。同时，在沿着高炉体的炉壁上还设有用于支撑环型管道系统的支架，在与浇注固化体相接触的所有表面都包覆有蜡纸，而在高炉体的炉腹和炉腰部位的炉壁铁壳内表面还设置有高温无石棉硅钙板。

所述超导环型换热环与浇注固化体形成一个整体结构，且该浇注固化体的整体高度为超导环型换热环高度上下各延伸250±25mm；同时，在高炉体的侧壁与所有浇注固化体的接触面均以2层1.5mm的聚氯乙烯板夹及3mm厚的硅酸铝纤维板所形成的复合结构缝隔开。

同时，在浇注固化体的内部还设置用于采集其内部温度以及距离高炉体炉壁100mm、250mm及350mm处温度，并以该温度作为目标控制值，以满足汽轮机蒸汽参数需求及高炉体侧壁温度不高于50℃的温度传感器。所述软水箱的软水进口温度为控制余热制冷机组生产冷水的目标值，并与冷凝器的真空度相适应，并保持恒定。

所述的高炉各段温度带，设置一个与之相适应的温度及换热极限的换热带，设置相应的压力保护和压力监测装置，防止压力过高产生暴管和漏水，一旦出现压力或温度过高，可以自动打直通水阀，防止干锅事故。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明设计非常合理，不仅结构简单、层次分明、实现方便、自动化程度高，而且还能有效的降低人工调节失误，能有效的降低人力成本。同时，本发明无须再另行设置冷却塔，不仅可以有效节约电能，同时也可以降低冷却水用量，降低运行成本。

（2）本发明通过内嵌在高炉体侧壁上的超导环型换热环和与之相对应的环型管道系统来集中导出换热后的热水，因此增大了换热强度、提高了换热效率与冷却效率，并且使传统的冷却水温度从40℃提高到了250℃，从而使冷却热的利用成为了可能。

（3）本发明设置在高炉体冷却系统炉壁外的管路比传统的冷却系统管路减少了近90%，而且炉壳开孔的数量也只有传统冷却工艺开孔数量的2～5%，不仅有效的减小了热损失，而且有利于高炉炉壁的保温，从而彻底改变了高炉外壳无法进行保温的现状，从本质上改善了炉壁散热。

（4）本发明充分的利用冷却水的势能来促使发电系统的进水自动循环，加之采用由碳钢材料制成的超导环型换热环来实现热能交换，因此本发明不仅能充分的利用冷却水的势能，提高换热效率，而且还能避免冷却水势能的浪费，比传统的冷却系统减少了95%的循环水用量。

（5）本发明在超导环型换热环的外壁设有环行翅片和蜡纸，因此既能降低超导环型换热环的渗碳现象，又能阻挡75%以上的炭渗透，从而有效的降低了冷却管道的渗炭脆裂，使得其使用寿命提高了两倍以上。同时，由于环行翅片的使用，使得本发明的高炉内衬抗冲刷性能比现有系统提高5倍以上。

（6）本发明能有效的降低高炉侧壁的厚度，使其降低到450mm左右，较传统的高炉炉壁厚度降低了2倍之多。同时，本发明还能增加高炉的容积，从而进一步的提高高炉的利用系数，使高炉产能提高，降低单位能耗。

（7）本发明在与超导环型换热环联接的导管的末端连接有蒸汽利用装置和发电装置，因此可以利用高炉生产过程中产生的热量来生产蒸汽，进而在实现节能环保的同时使高炉冷却余热得到有效利用。

（8）本发明所涉及的设备及连接件，90%在工厂内预先制造好，现场安装量非常少，只有约2%的焊缝需在现场施工，不仅缩短了工期，而且还能保证质量。

（9）本发明采用的发电系统、配套的余热制冷机组及相关联接方法有效的提高了余热发电效率，将高炉水冷余热利用率提高到90%左右，算上传统冷却塔能耗，本发明的余热发电效率提高了一倍以上，提高了整个高炉炼铁行业的余热利用水平。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为超导环型换热环与套管连接时的结构示意图。

图3为本发明的环型管道系统结构示意图。

图4为图3所示的局部剖面结构示意图。

其中，附图中的附图标记名称分别为：

1－高炉体，2－超导环型换热环，31－上导管，32－下导管，33－套管，4－半圆形沟槽，5－高温无石棉硅钙板，6－软水箱，7－除氧器，8－减温器，9－集汽箱，10－浇注固化体，11－环行翅片，12－发电系统，13－汽包，14－余热制冷机组，15－冷凝器，16－汽轮机，17－高炉基墩水冷管，18－蒸汽、水混合加热器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1～3所示，本发明的高炉体1同传统的高炉一样，分为炉身、炉腹、炉腰和炉座四个部分。本发明沿着高炉体1的侧壁分层环绕式的设有一个以上的超导环型换热环2，即这些超导环型换热环2沿着高炉体1的炉身、炉腹、炉腰和炉座设置，并将整个高炉体1的侧壁表面全部覆盖住。每围绕着高炉体1侧壁的一圈即为一层，且位于同一层上的所有超导环型换热环2的中线点均处于同一平面内，因此沿着高炉体1的侧壁表面从上至下便形成有若干层的超导环型换热环2。为了确保余热交换效果，在每个超导环型换热环2上都设有一个由耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料所形成的浇注固化体10，且每个超导环型换热环2均与其浇注固化体10形成一个整体。相应地，在高炉体1的侧壁上也设有与每个超导环型换热环2相对应的接缝，安装时，每个超导环型换热环2均通过其浇注固化体10内嵌在高炉体1的侧壁的内衬上。

考虑到要最大程度的降低施工时间以及确保有效的热交换效率，因此所述的浇注固化体10可以通过一次浇注成型的方式来实现，也可以采用分段分环预制拼装的方式来实现。当采用分段分环预制拼装时，竖接缝为炉内侧60mm炉外侧80mm，接缝采用耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料在炉内浇注从而形成浇注固化体10。浇注前在预制侧加设6mm硅酸铝纤维板并用水玻璃混合粘结火泥将其粘在预制侧已成形的浇注固化体10上。另外，在高炉体1的侧壁与超导环型换热环2接触的浇注固化体10的表面间的耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料内还掺加了碳素纤维，以便充分利用碳素纤维在生产后形成的孔隙来提高本发明的热胀、冷缩能力，为高炉侧壁的寿命起到了关键作用。

安装时，该浇注固化体10整体结构的高度要为超导环型换热环2的高度上下各延伸250±25mm；高炉体1侧壁接缝与该浇注固化体10的上下接触面之间以及浇注固化体10与其它部位相连的水平面处均以2层1.5mm的聚氯乙烯板夹3mm厚的硅酸铝纤维板（耐火度为1350℃）形成的复合结构缝隔开，该复合结构缝的整体厚度为6±1mm，采用水平对接，对接缝采用封箱胶带密封严密、牢固，以浇注振捣不发生渗浆或对接脱缝为准。

所述浇注固化体10的结合面必须以耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料的原浆找平，在初凝前铺本权利要求所述的复合结构缝层，使其与浇注料全部紧贴，而该紧贴质量则与采用一次浇注成形的浇注固化体10所产生的不均匀膨胀裂纹有关，该不均匀膨胀裂纹会在高炉开炉后形成，并以不超过1.5mm宽度为宜，并与超过时应刷含5%钾水玻璃及75%Al₂O₃的高铝火泥浆补缝。

而耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料为本发明的余热交换和利用提供了极大的作用，其主要由重量百分比为8%的莫来石、65%的钢玉颗粒（粒径8～15mm主要是AL₂O₃）、1%的锆铝质颗粒（粒径5～10mm）、2%的钢纤维（直径0.5mm长30mm的Q235钢丝）、20%的矾土水泥、长10～25mm麻质纤维丝3Kg/m³，以及余量为粘土粉及小于5mm的高铝质火泥粉混合而成。其中，所述的麻质纤维丝不占耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料的百分比重，即该耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料的组分为8%的莫来石、65%的钢玉颗粒（粒径8～15mm主要是AL₂O₃）、1%的锆铝质颗粒（粒径5～10mm）、2%的钢纤维（直径0.5mm长30mm的Q235钢丝）、20%的矾土水泥以及余量为粘土粉及小于5mm的高铝质火泥粉，而添加的麻质纤维丝则按整个耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料的重量来配置，即每立方米的耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料添加3Kg的长10～25mm麻质纤维丝即可。

由于麻质纤维丝在耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料投入生产过程当中会被烧掉并形成空隙，同时由于钢纤维的连接作用，因此会使耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料烧结成形后而形成弹性结构，具有很强的抗热震性能，能吸收热胀和冷缩，有效克服了传统浇注料投入生产使用后易发生反复热膨胀后碎裂或冷缩后形成较大裂缝，有效提高了高炉内衬耐火材料的寿命。

为了充分吸收超导环型换热环2的热量，因此在高炉体1的侧壁上设有数量和位置均与每层的超导环型换热环2相对应的环型管道系统，即有几层超导环型换热环2，便对应有几层环型管道系统。如图3所示，每层环型管道系统均由沿着高炉体1侧壁设置的若干条的套管33、上导管31和下导管32构成。

根据实际情况，该套管33由两个由PVC、PPR或金属材料制作而成的三通件和一根直管形成一个整体，即两个三通分别固定在直管的两端并使其内部相连通。套管33的中心轴线与高炉体1的中心轴线平行，而上导管32则将所有套管33的上端串接起来并使其形成一个圆环，所有的下导管33则将所有套管33的下端串接起来，也使其形成一个圆环，从而使得每个环型管道系统均为一个彼此之间相互连通的独立的整体。每层超导环型换热环2的数量和位置均与与之相对应的环行管道系统中的套管33的数量和位置相对应，即一个超导环型换热环2便对应一个套管33。

超导环型换热环2为本发明最为核心的部件，其由低碳钢制作成环状，且在其内部填充有由水、奈、钠或钾，或其任意组合混合而成的超导换热介质。为了确保超导环型换热环2内部的超导换热介质能迅速的进行热能交换，因此该超导环型换热环2的整体形状优先制作呈矩形状。同时，内嵌在浇注固化体10内部的超导环型换热环2的管壁上还设有一个以上的由低碳钢Q235制成的环行翅片11。该环形翅片11的厚度为20±1mm，外径为150±10mm，其内径要比超导环型换热环2的外径大10mm，并与超导环型换热环2双面满焊焊接，而焊接质量则与吸收渗炭、超导环型换热环2实现超导换热效率及其使用寿命提高有关。环型翅片11的外径与高炉内表面的距离为：炉身部位70±20mm，炉腰部位100±10mm，该距离适用于各种容积的高炉，并与高炉超导冷却系统在高炉内表面形成保护性渣皮及其抗冲刷能力有关。

由于超导环型换热环2呈矩形状，且其只有具有环形翅片11一侧的管道通过浇注固化体10内嵌在高炉体1的侧壁内衬上，因此该超导环型换热环2还有一侧的管道是外露在高炉体1的侧壁之外的，而该外露侧的管道则要穿过与其相对应的套管33，从而使得每个超导环型换热环2均与所述的型管道系统连接在一起。为了确保热交换效率，因此本发明还在环型换热管2与套管33的相贯部分采用了满焊无缺陷焊接方式进行焊接，从而使得每个超导环型换热环2均能固定在上导管31和下导管32上，以形成图3所示的整体结构。同时，每个超导环型换热环2的环行面均必须与上导管31或下导管32的切线垂直。

超导环型换热环2与导管33相贯时的剖面结构如图4所示，为了确保超导环型换热环2中超导换热介质所吸收的热能与及时能有效地与流经导管33中的工质进行热交换，因此在导管33的管道内壁上还设有若干条平行设置的半圆形沟槽4。

本发明将超导环型换热环2分为预热段、蒸发段、低温过热段和高温过热段四部分，为了提高换热面积和换热效果，上述预热段、蒸发段、低温过热段和高温过热段均有大部分结构内嵌在高炉体1的侧壁内，而位于高炉体1侧壁外部的部分则通过一根导管连通，以保证冷却水从给水泵送入导管后，能够顺利流动至最下端的蒸汽利用装置内。

为了便于固定环型管道系统，因此沿着高炉体1的侧壁上每隔4500mm便设一处与高炉炉壳焊接固定三角形支架，每隔900mm设一处三角形活动支架支撑上导管31。同时在套管33上还设有一个水平管，且该水平管的内径、外径、壁厚及长度与高炉的容积和所在的高炉水平温度场有关，该水平管穿出高炉炉壁外并在与炉壁相交处双面满焊连接，并用耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料10将与之相应连接的管道、支架等浇注固定高炉内衬耐火材料层内，形成一整体结构。同时，在与浇注固化体10接触的钢制构、配件外还包覆（缠绕方式包覆，之后用封箱胶带粘牢）3～5层有0.2mm蜡纸，该包覆厚度均匀程度及质量均与本发明的换热效率和整体寿命提高相关。同时，在高炉体1的炉腰及炉腹部位的炉壁铁壳内表面设置有高温无石棉硅钙板5。

为了完全克服背景技术中所提到的相关技术问题，达到充分利用余热回收的目地，本发明打破传统技术的约束首次与发电系统12和蒸汽利用装置结合使用，从而将传统的高炉冷却系统余热不可能与发电系统和蒸汽利用装置配合使用的技术问题变成了现实。

为了实现该目的，本发明采用了独特的蒸汽利用装置和发电系统12，其结构如图1所示，该蒸汽利用装置包括除氧器7、减温器8、汽包13、软水箱6和集汽箱9。所述汽包13的一端与各层的上导管31或下导管32相连通，其另一端经支管后则顺次与除氧器7和减温器8相连接，软水箱6的一端与发电系统12相连接，另一端则与高炉体1炉身处的环型管道系统中的下导管32相连接。所述的集汽箱9则连接在高炉体1炉腰处的下导管32与减温器8之间，且减温器8也通过支管分别与高炉体1炉身处的上导管31和炉座处的上导管31相连通。

而发电系统12则包括余热制冷机组14、冷凝器15、汽轮机16、高炉基墩水冷管17和蒸汽、水混合加热器18。其中，汽轮机16和冷凝器15与高炉体1炉座处的上导管31相连接，而余热制冷机组14则用于吸收并重复利用该冷凝器15所排放余热的，蒸汽、水混合加热器18与该余热制冷机组14相连接，而高炉基墩水冷管17则连接在余热制冷机组14与蒸汽、水混合加热器18之间。所述的蒸汽、水混合加热器18则经支管与汽包13相连接。

本发明的蒸汽利用装置、发电系统12及环型管道系统中所有参与高炉冷却的工质均为软水，即都是通过软水箱6进行软化的，以确保各管道系统内部不会产生水垢，从而影响高炉的冷却效果。其中，蒸汽利用装置中软水箱6的软水进口温度成为控制余热制冷机14生产冷水的目标值，且与冷凝器15的真空度相适应，并保持恒定。而设置在浇注固化体10内部的温度传感器则主要用于采集其内部温度以及距离高炉体1炉壁100mm、250mm及350mm处的温度，整个系统以该温度作为目标控制值，从而控制汽轮机16的蒸汽参数，并确保高炉体1侧壁温度不高于50℃。

运行时，本发明的工质在整个回收系统的上部为液态，下部为汽态，且该液态液位高度产生的压力与本系统与高炉炼铁所需的冷却强度自适应地保持换热平衡，并与降低高炉炼铁焦比、减少冷却水消耗量和降低循环水泵的功率相关。为了确保效果，本发明在高炉体1容积小于450m³时，在高炉体1炉壁的外壳采用外保温，保温层表面温度不高于40℃；而当高炉体1容积大于450m³时，由于高炉体1的炉身高度增加，因此为了确保蒸汽能有效的进行循环，本发明还需要增加一个以上的蒸汽循环系统，每个蒸汽循环系统均由超导环型换热环2、上导管31、下导管32、套管33及环行翅片11组成，且每个蒸汽循环系统的高度满足可以设置为超导环型换热环2层数的4倍最小公倍数层，同时在高炉体1炉壁的铁壳内用耐热建筑胶粘贴导热系数低于0.006W/_(m.k)、剩余抗压强度0.4MPa、最高工作温度为1000℃的高温无石棉硅酸钙板的形式进行绝热保温，保温层厚度为50mm保温层，以保证整体的节能效果，并进一步的降低高炉炼焦比。

按此方式连接后，设置在高炉体1侧壁上的超导环型换热环2便可以随时吸取高炉生产时所产生的热能，并通过环型管道系统和汽包13来与外部的冷却水进行热交换，最后高温的冷却水在通过上述的蒸汽利用装置和发电系统12充分利用其热能，实行节能的目的。

如上所述，便可较好的实现本发明。

Claims

1.一种高炉超导冷却与余热发电系统，主要由高炉体（1）、发电系统（12）和蒸汽利用装置构成，其特征在于：沿着该高炉体（1）的侧壁分层环绕式的设有一个以上的超导环型换热环（2），而在每个超导环型换热环（2）上都设有由耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料所形成的浇注固化体（10），每个超导环型换热环（2）均通过该浇注固化体（10）内嵌在高炉体（1）侧壁的内衬上；且每一层所有的超导环型换热环（2）均与设置在高炉体（1）侧壁上并与其相对应的环型管道系统相连接，与该环型管道系统相连通的支管则与所述的发电系统（12）和蒸汽利用装置相连接；所述的环型管道系统由沿着高炉体（1）侧壁设置的导管（33），将所有导管（33）的上端串接起来使其形成一个圆环的上导管（31），以及将所有导管（33）的下端串接起来使其形成一个圆环的下导管（32）组成；每层超导环型换热环（2）的数量和位置均与与之相对应的环行管道系统中的导管（33）相对应，且每个超导环型换热环（2）均穿过与其相对应的导管（33）并与其固定相连；所述超导环型换热环（2）呈矩形状，且位于浇注固化体（10）内部一侧的管壁上还设有由低碳钢Q235制成的环行翅片（11），同时在该超导环型换热环（2）的内部还填充有由水、钠或钾，或其任意组合混合而成的超导换热介质；所述的浇注固化体（10）通过一次浇注成型或分段分环预制拼装而成，而所述的耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料则由重量百分比为8%的莫来石、65%的钢玉颗粒、1%的锆铝质颗粒、2%的钢纤维、20%的矾土水泥、长10～25mm麻质纤维丝3Kg/m³，以及余量为粘土粉及小于5mm的高铝质火泥粉构成；所述的蒸汽利用装置包括：一端与各层的上导管（31）或下导管（32）相连通、另一端经支管顺次与除氧器（7）和减温器（8）相连接的汽包（13），连接在发电系统（12）与顶层的环型管道系统中的下导管（32）之间的软水箱（6），以及连接在高炉体（1）炉腰处的下导管（32）与减温器（8）之间的集汽箱（9）；所述的减温器（8）还通过支管分别与高炉体（1）炉顶和炉座处的上导管（31）相连通；发电系统（12）也经支管与汽包（13）相连接；所述的发电系统（12）包括与高炉体（1）炉座处的上导管（31）相连接的汽轮机（16）和冷凝器（15），用于吸收并重复利用该冷凝器（15）所排放余热的余热制冷机组（14），与该余热制冷机组（14）相连接的蒸汽、水混合加热器（18），以及连接在余热制冷机组（14）与蒸汽、水混合加热器（18）之间的高炉基墩水冷管（17），所述的蒸汽、水混合加热器（18）经支管与汽包（13）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高炉超导冷却与余热发电系统，其特征在于：所述超导环型换热环（2）的环行面与上导管（31）相联接处的轴线的切线垂直，且该超导环型换热环（2）穿过该导管（33）后，其相贯部分采用满焊无缺陷焊接方式将该超导环型换热环（2）固定在上导管（31）和下导管（32）上。

3.根据权利要求1或2所述的一种高炉超导冷却与余热发电系统，其特征在于：在沿着高炉体（1）的侧壁上还设有用于支撑环型管道系统的支架，且在与浇注固化体（10）相接触的所有表面都包覆有蜡纸；同时，在高炉体（1）的炉腹和炉腰部位的炉壁铁壳内表面还设置有高温无石棉硅钙板（5）。

4.根据权利要求3所述的一种高炉超导冷却与余热发电系统，其特征在于：所述超导环型换热环（2）与浇注固化体（10）形成一个整体结构，且该浇注固化体（10）的整体高度为超导环型换热环（2）高度上下各延伸250±25mm；同时，在高炉体（1）的侧壁与所有浇注固化体（10）的接触面均以2层1.5mm的聚氯乙烯板夹及3mm厚的硅酸铝纤维板所形成的复合结构缝隔开。

5.根据权利要求1所述的一种高炉超导冷却与余热发电系统，其特征在于：在浇注固化体（10）的内部还设置用于采集其内部温度以及距离高炉体（1）炉壁100mm、250mm及350mm处温度，并以该温度作为目标控制值，以满足汽轮机（16）蒸汽参数需求及高炉体（1）侧壁温度不高于50℃的温度传感器；同时，所述软水箱（6）的软水进口温度为控制余热制冷机组（14）生产冷水的目标值，并与冷凝器（15）的真空度相适应，并保持恒定。