CN203550370U - 一种铸、锻件高效冷却余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉一种可合理控制冷却速度并将冷却余热回收再利用的铸、锻件高效冷却余热利用系统，包括冷却室、换热器、储热水循环回路、余热利用回路和控制柜，所述冷却室内设有导轨、冷却台、冷空气进气通道和热空气出气通道，热空气出气通道与冷却室外的出气管连通；所述换热器内设有热空气传热通道、储热水传递通道和余热利用介质传递通道，出气管与热空气传热通道的进口连通，热空气传热通道的出口设有排气管，所述排气管上设有引风机；储热水循环回路包括分别与储热水传递通道进口和出口连通的闭式循环管路，循环管路上设有循环泵，靠近所述循环泵两端的循环管路上分别设有控制阀；余热利用介质传递通道的进出和出口分别与余热利用系统连通。

Description

一种铸、锻件高效冷却余热利用系统

技术领域

本实用新型涉及高温工件冷却余热回收系统，特别涉及一种铸、锻件高效冷却余热利用系统。 

背景技术

在2008 年《中华人民共和国节约能源法》公布施行起，国家就不断推动企业降低产值能耗和单位产品能耗，淘汰高耗能生产工艺和设备，鼓励、扶持工业企业余热利用等节能技术，加快形成节能环保的生产方式和消费模式，增强可持续发展能力。钢铁、机械生产行业在生产钢锭、铸、锻工件后必须要进行工件运输前或下道工序生产前的冷却降温工艺，冷却降温过程中将释放大量的热能，直接排放到环境中既造成能源浪费又对造成环境污染。 

生产中，铸件在浇注后,落砂前,都需一定的冷却时间,待铸件凝固后,方能落砂。冷却过快的铸件容易产生裂纹，因此铸件的冷却速度必须满足冷却工艺的要求。但是为了提高生产效率，加快场地和砂箱周转，又必须尽量缩短冷却时间，所以对冷却时间可控很重要。机械化生产线的铸铁铸造车间，浇注后的铸型是在铸型输送机输送的过程中实现自然通风冷却的。锻件冷却是锻造工艺过程中必不可少的工序，生产中由于锻后冷却不当，常使锻件翘曲，表面硬度升高，甚至产生裂纹。为保证锻件质量，常将锻后的锻件放在空气中自然冷却，此方法冷却速度不可控，易引起工件质量问题，并且冷却余热全部排放到环境中既造成能源浪费又污染环境。或者将锻后的锻件埋入充填着导热性较小的沙子、炉渣、石灰或石棉的地坑中进行冷却又称坑冷，但这种方法冷却速度较慢，通常只适用于中碳钢、合金工具钢及大多数低合金钢的中型锻件，而碳素工具钢锻件需先空冷至700℃—650℃后再坑冷，且热量还是全部浪费了。再或者将锻后的锻件立即放入500℃一700℃的加热炉中，随炉冷却（称：炉冷），这是一种最缓慢的冷却方法，适合于中碳钢及低合金钢的大型锻件和高合金钢的重要零件，虽能控制冷却速度，但热量还是没有回收利用，而且还占用了加热炉的使用效率。 

实用新型内容

本实用新型针对现有生产流程及技术存在的问题，提供一种铸、锻件高效冷却余热利用系统，旨在按不同工件的冷却速度要求合理控制铸件或锻件的冷却速度，避免因工件冷却速度不可控在工件内部产生裂纹、变形或翘曲等缺陷，并且还将工件冷却余热有效回收再利用，提高资源的回收再利用率，减少环境污染。 

本实用新型的目的是这样实现的，一种铸、锻件高效冷却余热利用系统，包括冷却室、换热器、储热水循环回路、余热利用回路和控制柜，所述冷却室内设有导轨和可在导轨上滑移的冷却台，所述冷却室内分别设有冷空气进气通道和热空气出气通道，所述冷空气进气通道与冷却室外的进气管连通并且进气管上设有进气阀，所述热空气出气通道与冷却室外的出气管连通；所述换热器内设有热空气传热通道、储热水传递通道和余热利用介质传递通道，所述出气管与热空气传热通道的进口连通，所述热空气传热通道的出口设有排气管，所述排气管上设有引风机；所述储热水循环回路包括分别与储热水传递通道进口和出口连通的闭循环管路，所述循环管路上设有循环泵，靠近所述循环泵两端的循环管路上分别设有控制阀；所述余热利用介质传递通道的进出和出口分别与余热利用系统连通。 

本实用新型的铸、锻件高效冷却余热利用系统工作原理是：冷却室内的导轨可延伸至铸造或锻造生产线上，以便于冷却台沿导轨将待冷却的高温工件搬运到冷却室内。工作时，整个系统分三路，第一路以引风机为循环动力，冷却空气从进气阀经进气管和冷空气进气通道进入冷却室，对冷却台上的工件进行冷却，工件的冷却余热将冷却室内的空气加热，被加热的高温气体从热空气出气通道被抽出冷却室经出气管进入换热器的热空气传热通道并在换热器内发生热传递将热量放出后气体温度降低从出气管经引风机排出；第二路为储热水循环回路，该回路内的储热水从换热器的储热水传递通道经热交换吸收热空气传热通道释放的热量将水温升高并通过循环泵的循环作用使整个循环回路内的水温逐渐升高并将热量储存在循环回路内；第三路为余热利用回路，当余热利用回路需要有热水输出时，常温水或余热利用要加热的介质从余热利用传热通道的进口进入换热器，在余热利用传递通道内与换热器内的高温介质即储热水循环回路发生热交换升高温度后从余热利用传递通道的出口排出，不断进行余热利用。本实用新型的冷却余热回收利用系统，通过控制引风机的排风量可以控制冷却室内的冷却空气进入量和空气循环速度从而控制工件的冷却速度，既可以提高工件的冷却速度，还避免了工件因冷却速度不可控制而生产裂纹和翘曲等缺陷；同时冷却工件后的高温气体通过换热器的热交换作用可以将热量储存或经余热利用系统合理利用，从而避免了冷却余热的浪费及对环境的热污染。 

为便于控制冷却室内工件各位置的冷却速度均匀，所述冷空气进气通道设有若干进气口并设置于冷却室的下方，所述热空气出气通道设有若干排气口并设置于冷却室的上方，所述进气管内和冷却室上方的排气口附近分别设有与控制柜连接的温度传感器一和温度传感器二；所述出气管与排汽管上分别设有与控制柜连接的温度传感器三和温度传感器四，所述引风机为通过控制柜控制的变频引风机。本系统中，根据工件的冷却工艺速度要求，通过控制柜控制变频引风机的电机运转频率来调节排风量，并且通过冷却室进出风口温度的监测由控制柜进一步精确控制工件的冷却速度。 

为进一步提高换热器的热交换效率，所述储热水传递通道出口端的储热水循环回路上设有与控制柜连接的温度传感器五，所述余热利用传递通道的进口和出口的管路上分别设有与控制柜连接的温度传感器六和温度传感器七。 

为保证储热水循环回路长期可靠运行，所述循环泵在储热水循环回路上并联设置两路，并且每路循环泵两端分别设有控制阀，所述循环泵和控制阀分别与控制柜连接控制。此两路并联的循环泵工作时，一主一辅，以便于循环泵故障或检修时系统的正常运行。 

为进一步精确监控系统的运行参数和节能量统计，所述储热水循环回路上设有若干与控制柜连接的压力表，所述余热利用传递通道的进口管路和出口管路上分别设有与控制柜连通的压力表、温度传感器和流量计。 

附图说明

图1为本实用新型的铸、锻件高效冷却余热利用系统原理图。 

其中，1冷却室；101导轨；102 冷却台；103冷空气进气通道；104热空气出气通道；2换热器；3储热水循环回路；301循环泵； 302控制阀；4余热利用回路；5控制柜；6进气管；7进气阀；8出气管；9温度传感器一；10温度传感器二；11温度传感器三；12温度传感器四；13排气管；14引风机；15温度传感器五；16温度传感器六；17温度传感器七。 

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的铸、锻件高效冷却余热利用系统，包括冷却室1、换热器2、储热水循环回路3、余热利用回路4和控制柜5，冷却室1内设有导轨101和可在导轨101上滑移的冷却台102，冷却室1内分别设有冷空气进气通道103和热空气出气通道104，冷空气进气通道103与冷却室1外的进气管6连通并且进气管6上设有进气阀7，热空气出气通道104与冷却室1外的出气管8连通；换热器2内设有热空气传热通道、储热水传递通道和余热利用介质传递通道，出气管8与热空气传热通道的进口连通，热空气传热通道的出口设有排气管13，排气管13上设有引风机14；储热水循环回路3包括分别与储热水传递通道进口和出口连通的闭式循环管路，循环管路上设有循环泵301，靠近循环泵301两端的循环管路上分别设有控制阀302；余热利用介质传递通道的进出和出口分别与余热利用系统连通构成余热利用回路4。 

为便于控制冷却室1内工件各位置的冷却速度均匀，冷空气进气通道103设有若干进气口并设置于冷却室1的下方，热空气出气通道104设有若干排气口并设置于冷却室1的上方，进气管6内和冷却室1上方的排气口附近分别设有与控制柜5连接的温度传感器一9和温度传感器二10；出气管8与排汽管13上分别设有与控制柜5连接的温度传感器三11和温度传感器四12，引风机14为通过控制柜5控制的变频引风机。本系统中，根据工件的冷却速度要求，通过控制柜5控制变频引风机的电机运转频率来调节排风量，并且通过冷却室1进出风口温度的监测可以进一步精确控制工件的冷却速度；为进一步提高换热器2的热交换效率，储热水传递通道出口端的储热水循环回路3上设有与控制柜5连接的温度传感器五15，余热利用传递通道的进口和出口的管路上分别设有与控制柜5连接的温度传感器六16和温度传感器七17；为保证储热水循环回路3长期可靠运行，循环泵301在储热水循环回路3上并联设置两路，并且每路循环泵301两端分别设有控制阀302，循环泵301和控制阀302与分别控制柜5连接。此两路并联的循环泵301工作时，一主一辅，以保证循环泵故障或检修时系统的正常运行；为进一步精确监控系统的运行参数和节能量统计，储热水循环回路3上设有若干与控制柜5连接的压力表，余热利用传递通道的进口管路和出口管路上分别设有与控制柜5连通的压力表、温度传感器和流量计。 

本实用新型的铸、锻件高效冷却余热利用系统，冷却室1内的导轨101可延伸至铸造或锻造生产线上，以便于冷却台102沿导轨101将待冷却的高温工件搬运到冷却室1内。工作时，整个系统分三路，第一路以引风机14为循环动力，冷却空气从进气管经进气阀7和冷空气进气通道103进入冷却室1，对冷却台102上的工件进行冷却，工件的冷却余热将冷却室1内的空气加热，被加热的高温气体从热空气出气通道104被抽出冷却室1经出气管8进入换热器2的热空气传热通道并在换热器2内发生热传递将热量放出后气体温度降低从出气管13经引风机14排出；第二路为储热水循环回路3，该回路内的储热水从换热器2的储热水传递通道经热交换吸收热空气传热通道释放的热量将水温升高并通过循环泵301的循环作用使整个循环回路内的水温逐渐升高并将热量储存在循环回路内；第三路为余热利用回路4，当余热利用回路需要有热水输出时，常温水或余热利用要加热的介质从余热利用传热通道的进口进入换热器2，在余热利用传递通道内与换热器2内的高温介质即储热水循环回路发生热交换升高温度后从余热利用传递通道的出口排出，不断进行余热利用。本实用新型的冷却余热回收利用系统，通过控制柜5控制引风机14的排风量可以控制冷却室1内的冷却空气进入量和空气循环速度从而控制工件的冷却速度，既可以提高工件的冷却速度，还避免了工件因冷却速度不可控制而生产裂纹和翘曲等缺陷；同时冷却工件后的高温气体通过换热器2的热交换作用可以将热量储存或经余热利用系统合理利用，从而避免了冷却余热的浪费及对环境的热污染。 

本实用新型并不局限于上述实施例，凡是在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型保护的范围内。 

Claims (5)

1.一种铸、锻件高效冷却余热利用系统，包括冷却室、换热器、储热水循环回路、余热利用回路和控制柜，其特征在于，所述冷却室内设有导轨和可在导轨上滑移的冷却台，所述冷却室内分别设有冷空气进气通道和热空气出气通道，所述冷空气进气通道与冷却室外的进气管连通并且进气管上设有进气阀，所述热空气出气通道与冷却室外的出气管连通；所述换热器内设有热空气传热通道、储热水传递通道和余热利用介质传递通道，所述出气管与热空气传热通道的进口连通，所述热空气传热通道的出口设有排气管，所述排气管上设有引风机；所述储热水循环回路包括分别与储热水传递通道进口和出口连通的闭循环管路，所述循环管路上设有循环泵，靠近所述循环泵两端的循环管路上分别设有控制阀；所述余热利用介质传递通道的进出和出口分别与余热利用系统连通。

2.根据权利要求1所述的铸、锻件高效冷却余热利用系统，其特征在于，所述冷空气进气通道设有若干进气口并设置于冷却室的下方，所述热空气出气通道设有若干排气口并设置于冷却室的上方，所述进气管上和冷却室上方的排气口附近分别设有与控制柜连接的温度传感器一和温度传感器二；所述出气管与排汽管上分别设有与控制柜连接的温度传感器三和温度传感器四，所述引风机为通过控制柜控制的变频引风机。

3.根据权利要求2所述的铸、锻件高效冷却余热利用系统，其特征在于，所述储热水传递通道出口端的储热水循环回路上设有与控制柜连接的温度传感器五，所述余热利用传递通道的进口和出口的管路上分别设有与控制柜连接的温度传感器六和温度传感器七。

4.根据权利要求2所述的铸、锻件高效冷却余热利用系统，其特征在于，所述循环泵在储热水循环回路上并联设置两路，并且每路循环泵两端分别设有控制阀，所述循环泵和控制阀与分别控制柜连接。

5.根据权利要求2所述的铸、锻件高效冷却余热利用系统，其特征在于，所述储热水循环回路上设有若干与控制柜连接的压力表，所述余热利用传递通道的进口管路和出口管路上分别设有与控制柜连通的压力表和流量计。

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