CN201358275Y - 一种钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置 - Google Patents

Abstract

一种钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置，对炼钢后成型的钢材或高温轧制后的钢材等初始温度达700～1200℃左右的高温钢物料采用高温蓄热材料进行干法冷却，并将蓄热材料加热到300～800℃左右，可进一步作为高品位热源用于余热发电等。该技术改变了现有高温钢物料采用的喷水接触式冷却法，大幅节约水资源，并将大量废热回收为高品位热能加以循环利用。与空气干熄钢法相比，相变蓄热式干熄钢可实现高品位能量的储存和利用，彻底解决了钢物料冷却热回收的非连续性与发电过程的持续性之间的矛盾。本实用新型在钢铁冷却流程中实现了节约能源、节约水资源、减少排放，具有良好的经济性和实用性。

Description

一种钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置

技术领域

本实用新型涉及一种钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置，属于钢铁生产节能减排技术和热回收技术领域。

背景技术

钢铁生产属高耗能、高污染、高排放行业，我国目前钢铁产量已达5亿吨左右，远远超过世界其它国家，因此节能减排压力巨大，同时也存在着巨大的节能潜力。在钢铁炼制、加工流程中，例如在钢水成型后，由于其温度往往高达800～1200℃左右，需采用冷却水喷淋冷却到一定温度才可进入下一道工序，或者存放待用，在此过程中耗费大量水资源，并以水蒸气的形式带走大量废热。由于其能量品位较低，通常无法加以再利用。

基于钢物料的初始温度达到800～1200℃左右，如果能够改变其冷却工艺过程，将这部分高品位热能转化为可利用的高品位能量形式，则有可能实现更好的能源综合利用效益。

采用空气干熄钢法存在高温钢物料冷却热回收的非连续性与发电过程的持续性之间的矛盾，难以直接制取蒸汽驱动汽轮机发电，通常需要辅之以补燃锅炉等措施，增大了系统的复杂性。

同时，目前各类高温及中温相变蓄热材料及其应用近年来得到很大发展，采用300～800℃左右的相变蓄热材料分级储存高品位能量，并连续的向发电工作介质提供驱动热能，将具有良好的技术和经济可行性。

发明内容

本实用新型的目的和任务是，研制一种钢材干法冷却系统，采用高温蓄热材料对炼钢后成型的钢材或高温轧制后的钢材等初始温度达700～1200℃左右的高温钢进行干法冷却，并将蓄热材料加热到300～800℃左右，可进一步作为高品位热源用于余热发电等。该技术改变了现有高温钢物料采用的喷水接触式冷却法，大幅节约水资源，并将大量废热回收为高品位热能加以循环利用。与空气干熄钢法相比，相变蓄热式干熄钢可实现高品位能量的储存和利用，彻底解决了钢物料冷却热回收的非连续性与发电过程的持续性之间的矛盾。本实用新型在钢铁冷却流程中实现了节约能源、节约水资源、减少排放，具有良好的经济性和实用性。

本实用新型的具体描述是：

一种钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置，由高温钢物料冷却工作台、若干个高温相变蓄热模块、蓄热量转移应用系统等部分组成，其中高温相变蓄热模块包括蓄热壳体1、高温相变蓄热材料2、蓄热导热体3和取热导热体8及其它附属部件组成，高温相变蓄热模块的高温相变蓄热材料2设置于蓄热壳体1的内部，内置于高温相变蓄热材料2的蓄热导热体3的外壁面与冷却工作台6上面的高温钢物料4与相接触换热，取热导热体8的内置于高温相变蓄热材料2的部分吸收蓄热材料的能量，并传递到蓄热回收换热器7内。最低相变温度的蓄热回收换热器7的进气侧与高温气态工质的回气A相连，高温气态工质从回气口A依次经过相变温度由低到高的高温相变蓄热模块所对应的蓄热回收换热器7，从最高相变温度的蓄热回收换热器7的出气侧送出，用于驱动发电等。高温钢物料4在冷却工作台6上依次与相变温度越来越低的高温相变蓄热模块的蓄热导热体3外壁面相接触，然后进入冷却风道10，向冷却气态工质放热后，由物料出口送出。冷却气态工质由进气口C被冷却风机送入冷却风道10，若该工质是高温气态工质的回气，则在出气口D处进入回气口A，若是室外环境空气，则不进入A口而是在出气口D处直接由室外排气口E排向室外。

高温相变蓄热模块的高温相变蓄热材料2依据其相变温度水平不同而采用不同的相变蓄热材料，例如采用但不限于铝硅合金、其它高温复合相变蓄热材料及石蜡等，其最高相变温度为700～800℃左右，最低相变温度为300℃左右。

取热导热体8在蓄热回收换热器7内的部分是作为换热元件使用的，其结构采用但不限于多层光管管束或肋管管束结构。

工作台4的水平工作面部分采用但不限于滚轮式结构，且水平工作面底部不封闭，与下部空气直接接触，以便于空气与钢物料充分换热。

维护结构5可采用圆形或长方形等，维护结构5和地面基础3的组成材料采用高强度支撑材料、高温耐火材料及保温材料，其内的气态迎面流速范围为10～65m/s。

高温钢物料的初始温度范围为400～1300℃，回气A处的空气温度范围为150～300℃，供气口B处的空气温度范围为500～700℃。

采用本技术每吨钢一次干熄过程即可回收平均约0.38GJ的热量，折合标准煤约为12.8kg，相当于减少二氧化碳排放量32.5kg，同时节省冷却水约0.3T。由于钢铁厂生产过程中从炼铁生料开始直至成品钢加工完成，需要根据生产需要多次加热、冷却，其中适用干法冷却的工艺流程中所可回收的热量每吨钢平均可达到上述热量的2倍左右，即可回收的热量平均约0.76GJ，折合标准煤约为25.6kg，相当于减少二氧化碳排放量65kg。对于一个年产量500万吨左右的中等钢铁厂而言，采用干熄钢可回收的热量折合标准煤约为12.8万吨，相当于减少二氧化碳排放量32.5万吨，节约水资源约150万吨。如在全国推广该新型技术系统，若一半钢铁生产中采用，可节约的能量折合标准煤约为640万吨，相当于减少二氧化碳排放量1626万吨，同时节约水资源约7500万吨。利用干熄过程中所产生的高品位能量进行发电，可实现高效率的热能向电能的转化。本新型技术具有巨大的节能、减排效益，同时具有良好的经济性和实用性。

附图说明

图1是本实用新型的系统示意图。

图1中各部件编号与名称如下：

蓄热壳体1、高温相变蓄热材料  2、蓄热导热体  3、高温钢物料  4、冷却工作台支架  5、冷却工作台  6、蓄热回收换热器  7、取热导热体  8、冷却风机  9、冷却风道  10、高温气态工质从回气  A、供气  B、冷却气态工质进气口  C、出气侧  D、排气口E

具体实施方式

图1是本实用新型的系统示意图。

本实用新型的钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置的具体实施方式与前述本实用新型的具体描述相同，此不赘述。

Claims (6)

1、一种钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置，由高温钢物料冷却工作台、若干个高温相变蓄热模块、蓄热量转移应用系统等部分组成，其中高温相变蓄热模块包括蓄热壳体(1)、高温相变蓄热材料(2)、蓄热导热体(3)和取热导热体(8)及其它附属部件组成，其特征在于所述的高温相变蓄热模块的高温相变蓄热材料(2)设置于蓄热壳体(1)的内部，内置于高温相变蓄热材料(2)的蓄热导热体(3)的外壁面与冷却工作台(6)上面的高温钢物料(4)与相接触，内置于高温相变蓄热材料(2)内部的取热导热体(8)的延伸部分与蓄热回收换热器(7)相连，高温钢物料(4)在冷却工作台(6)上依次与相变温度越来越低的高温相变蓄热模块的蓄热导热体(3)外壁面相接触，并经冷却风道(10)的物料出口送出，冷却风道(10)的进气侧通过冷却风机(9)与冷却气态工质进气口(C)相连，冷却风道(10)的出气口(D)或者与高温气态工质的回气(A)相连，或者直接与室外排气口(E)相连，最低相变温度的蓄热回收换热器(7)的进气侧与高温气态工质的回气(A)相连，高温气态工质依次经过相变温度水平越来越高的高温相变蓄热模块所对应的蓄热回收换热器(7)，最高相变温度的蓄热回收换热器(7)的出气侧与高温气态工质的供气口(B)相连。

2、如权利要求1所述的钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置，其特征在于所述的高温相变蓄热模块的高温相变蓄热材料(2)依据其相变温度水平不同而采用不同的相变蓄热材料，其最高相变温度为700～800℃左右，最低相变温度为300℃左右。

3、如权利要求1所述的钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置，其特征在于所述的作为换热元件的取热导热体(8)在蓄热回收换热器(7)内的部分的结构多层光管管束或肋管管束结构。

4、如权利要求1所述的钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置，其特征在于所述的冷却风道(10)内的冷却气态工质或者采用通过蓄热回收换热器(7)的高温气态工质的回气，并在出气口(D)处进入回气口(A)，或者单独采用室外环境空气，并在出气口(D)处直接与室外排气口(E)相连。

5、如权利要求1所述的钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置，其特征在于所述的工作台(4)的水平工作面部分滚轮式结构，且水平工作面底部不封闭，与下部空气直接接触。

6、如权利要求1所述的钢铁生产冷却流程应用的高温相变蓄热式干熄钢装置，其特征在于所述的冷却风道(10)圆形或长方形，其和地面基础(3)的组成材料采用高强度支撑材料、高温耐火材料及保温材料，其内的气态迎面流速范围为10～65m/s。