CN109351926A - 一种结晶器热量回收系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种结晶器热量回收系统及方法，包括：结晶器、第一导热板、第二导热板、热电偶单元以及冷却室，沿着远离结晶器的方向依次设置所述结晶器、所述第一导热板、所述热电偶单元、所述第二导热板以及冷却室，通过在结晶器外设置第一导热板、热电偶单元以及第二导热板，第一导热板传递钢水结晶过程中散发的热量，并将第二导热板散热，因此第一导热板作为热端，第二导热板作为冷端，进而热电偶单元发生塞贝克效应，将热能转化为电能；将铸造过程钢水一部分过热、潜热和显热回收利用，转换为电能。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工业技术领域，特别是涉及一种结晶器热量回收系统及方法。
背景技术
连铸过程是液态金属冷却凝结为固体的过程，伴随着大量的热量释放。当断面为230mm×1550mm的铸坯以1.3m/min拉速连铸时，结晶器冷却水带走的热量为219166KJ/min，若以该台连铸机的年作业率为85％计算，则每年该结晶器约释放9.8×1010MJ的热量，若回收其中的1％，每年也有9.8×108MJ的热量被回收。而我国定义的标煤热值为29271KJ/kg，因此，相当于每年该台连铸机节约了3.4×103吨标准煤。与此同时，带走如此大的热量，需要耗费大量的结晶器冷却水。
目前，结晶器的热量均被冷却水带走，耗费了大量的冷却水，与此同时，导致大量的能源浪费，如果能将这部分水量节约一部分，且回收部分热量，将产生非常可观的效益。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种结晶器热量回收系统及方法，用于解决现有技术中结晶器热量不便再次利用的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种结晶器热量回收系统，包括：结晶器、第一导热板、第二导热板、热电偶单元以及冷却室，沿着远离结晶器的方向依次设置所述结晶器、所述第一导热板、所述热电偶单元、所述第二导热板以及冷却室，所述第一导热板靠近所述结晶器的一面与所述结晶器连接，所述第一导热板远离所述结晶器的一面与所述热电偶单元连接，所述第二导热板靠近所述热电偶单元的一面与所述热电偶单元连接，所述第二导热板远离所述热电偶单元的一面设有所述冷却室。
可选的，所述结晶器热量回收系统还包括冷却管道，所述冷却管道包括输入管道和输出管道，所述输入管道和所述输出管道均与所述冷却室连通。
可选的，所述输入管道和所述输出管道分别设有用于开关的第一阀门和第二阀门。
可选的，所述输入管道设有用于检测输入流体流量的第一流量计，所述输出管道还设有用于检测输出流体流量的第二流量计。
可选的，所述输入管道设有用于检测输入流体温度的第一温度计，所述输出管道还设有用于检测输出流体温度的第二温度计。
可选的，所述第一阀门和所述第二阀门为节流阀。
可选的，所述第一导热板以及所述第二导热板的厚度为20mm～50mm，且所述第一导热板以及所述第二导热板的材料包括铜、锌或者铜锌合金。
可选的，所述热电偶单元包括绝缘板、P型热电对和N型热电对。
可选的，所述结晶器热量回收系统还设有用于检测第一导热板温度的第三温度计。
一种结晶器热量回收方法，包括：提供所述的结晶器热量回收系统；检测所述第一导热板的第三温度，检测冷却室中输入流体的第一温度以及第一体积，检测冷却室中输出流体的第二温度以及第二体积；计算所述第一导热板的发热功率；计算所述输入流体的第一热值，以及计算所述输出流体的第二热值；通过所述第一热值与所述第二热值计算冷却室的散热功率；通过所述发热功率、所述散热功率以及所述热电偶单元的能量转化常数，获取所述结晶器热量回收系统的输出功率；通过调节第一体积以及第二体积，调节所述输出功率。
如上所述，本发明的结晶器热量回收系统及方法，具有以下有益效果：
通过在结晶器外设置第一导热板、热电偶单元以及第二导热板，第一导热板传递钢水结晶过程中散发的热量，并将第二导热板散热，因此第一导热板作为热端，第二导热板作为冷端，进而热电偶单元发生塞贝克效应，将热能转化为电能；
将铸造过程钢水一部分过热、潜热和显热回收利用，转换为电能；
结构简单、便于制造、体积较小、噪音较小、便于推广。
附图说明
图1显示为本发明实施例的结晶器热量回收系统结构示意图。
图2显示为本发明实施例的结晶器热量回收系统半剖视图结构示意图。
图3显示为本发明实施例的结晶器热量回收系统原理图。
零件标号说明
1 结晶器
2 凝固壳
3 第一导热板
4 热电偶单元
5 第二导热板
6 冷却室
71 输入管道
72 输出管道
81 第一阀门
82 第二阀门
91 第一流量计
92 第二流量计
101 第一温度计
102 第二温度计
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
请参阅图1、图2和图3，本发明提供一种结晶器热量回收系统，包括：结晶器1、第一导热板3、第二导热板5、热电偶单元4以及冷却室6，沿着远离结晶器1的方向依次设置所述结晶器1、所述第一导热板3、所述热电偶单元4、所述第二导热板5以及冷却室6，所述第一导热板3靠近所述结晶器1的一面与所述结晶器1连接，所述第一导热板3远离所述结晶器1的一面与所述热电偶单元4连接，所述第二导热板5靠近所述热电偶单元4的一面与所述热电偶单元4连接，所述第二导热板5远离所述热电偶单元4的一面设有所述冷却室6，在结晶器的工作中，钢水在结晶器1的通道内流通，钢水在靠近第一导热板3的一侧凝结为凝固壳2并散发出大量的热，在实际情况下，利用钢水的过热、潜热及显热将第一导热板3的温度提高至110℃～250℃之间，然后对第二导热板5提供冷却，因此在热电偶单元4靠近结晶器1的一端形成热端，并在热电偶单元4远离结晶器1的一端形成冷端，进而热电偶单元4产生塞贝克效应，将热能转化为电能，进而实现结晶器的热量回收。
较佳地，所述结晶器1热量回收系统还包括冷却管道，所述冷却管道包括输入管道71和输出管道72，所述输入管道71和所述输出管道72均与所述冷却室6连通，进一步地，所述输入管道71和所述输出管道72分别设有用于开关的第一阀门81和第二阀门82，所述第一阀门81和所述第二阀门82为节流阀，便于控制开关和开合度，通过开关第一阀门81和第二阀门82分别实现控制输入管道71输入流量的大小以及控制输出管道72输出流量的大小，较佳地，冷却室6靠近第二导热板5的一面可以进行表面粗糙化处理，增加输入流体的湍流强度，进而提高传热效率。
更进一步地，所述输入管道71设有用于检测输入流体流量的第一流量计91，所述输出管道72还设有用于检测输出流体流量的第二流量计92；所述输入管道71设有用于检测输入流体温度的第一温度计101，所述输出管道72还设有用于检测输出流体温度的第二温度计102，通过检测输入流体的流量大小以及输入流体的温度，并检测输出流体的流量大小以及输出流体的温度，能够获取计算出冷却室6带走的热量多少，进而能够计算出冷却室的散热功率，适应性地，所述结晶器1热量回收系统还设有用于检测第一导热板3温度的第三温度计，通过监控第一导热板3的温度，能够得到第一导热板3的发热功率，然后根据热电偶单元4的能量转化常数，并根据热能转化为电能的转换效率，获取热电偶单元4的电能输出功率
具体地，所述第一导热板3以及所述第二导热板5的厚度为20mm～50mm，例如30mm，又例如40mm，且所述第一导热板3以及所述第二导热板5的材料包括铜、锌或者铜锌合金，所述热电偶单元4包括绝缘板、P型热电对和N型热电对。
一种结晶器热量回收方法，包括：
提供所述的结晶器热量回收系统；
检测所述第一导热板的第三温度，检测冷却室中输入流体的第一温度以及第一体积，检测冷却室中输出流体的第二温度以及第二体积；
计算所述第一导热板的发热功率；计算所述输入流体的第一热值，以及计算所述输出流体的第二热值；
通过所述第一热值与所述第二热值计算冷却室的散热功率；
通过所述发热功率、所述散热功率以及所述热电偶单元的能量转化常数，能量转化常数可以为0.5％～1.5％，即常规热电偶单元的转化效率能够在0.5％～1.5％，获取所述结晶器热量回收系统的输出功率；
通过调节第一体积以及第二体积，调节所述输出功率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种结晶器热量回收系统，其特征在于，包括：
结晶器、第一导热板、第二导热板、热电偶单元以及冷却室，沿着远离结晶器的方向依次设置所述结晶器、所述第一导热板、所述热电偶单元、所述第二导热板以及冷却室，所述第一导热板靠近所述结晶器的一面与所述结晶器连接，所述第一导热板远离所述结晶器的一面与所述热电偶单元连接，所述第二导热板靠近所述热电偶单元的一面与所述热电偶单元连接，所述第二导热板远离所述热电偶单元的一面设有所述冷却室。
2.根据权利要求1所述的结晶器热量回收系统，其特征在于：所述结晶器热量回收系统还包括冷却管道，所述冷却管道包括输入管道和输出管道，所述输入管道和所述输出管道均与所述冷却室连通。
3.根据权利要求2所述的结晶器热量回收系统，其特征在于：所述输入管道和所述输出管道分别设有用于开关的第一阀门和第二阀门。
4.根据权利要求3所述的结晶器热量回收系统，其特征在于：所述输入管道设有用于检测输入流体流量的第一流量计，所述输出管道还设有用于检测输出流体流量的第二流量计。
5.根据权利要求4所述的结晶器热量回收系统，其特征在于：所述输入管道设有用于检测输入流体温度的第一温度计，所述输出管道还设有用于检测输出流体温度的第二温度计。
6.根据权利要求3所述的结晶器热量回收系统，其特征在于：所述第一阀门和所述第二阀门为节流阀。
7.根据权利要求1所述的结晶器热量回收系统，其特征在于：所述第一导热板以及所述第二导热板的厚度为20mm～50mm，且所述第一导热板以及所述第二导热板的材料包括铜、锌或者铜锌合金。
8.根据权利要求1所述的结晶器热量回收系统，其特征在于：所述热电偶单元包括绝缘板、P型热电对和N型热电对。
9.根据权利要求1所述的结晶器热量回收系统，其特征在于：所述结晶器热量回收系统还设有用于检测第一导热板温度的第三温度计。
10.一种结晶器热量回收方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1至9任一项所述的结晶器热量回收系统；
检测所述第一导热板的第三温度，检测冷却室中输入流体的第一温度以及第一体积，检测冷却室中输出流体的第二温度以及第二体积；
计算所述第一导热板的发热功率；
计算所述输入流体的第一热值，以及计算所述输出流体的第二热值；
通过所述第一热值与所述第二热值计算冷却室的散热功率；
通过所述发热功率、所述散热功率以及所述热电偶单元的能量转化常数，获取所述结晶器热量回收系统的输出功率；
通过调节第一体积以及第二体积，调节所述输出功率。
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