CN203744781U - 在冷却壳体中收集固体产品发出的热量的装置及冷却壳体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于收集冷却壳体中的固体产品发出的热量的装置，包括用于通过传导来回收热量的部件，该部件包括至少一个热传导排放元件，其配置成与固体产品的至少一个表面接触地放置。本实用新型还涉及一种包含该收集装置的冷却壳体。

Description

在冷却壳体中收集固体产品发出的热量的装置及冷却壳体

技术领域

本实用新型涉及冷却固体产品以及其冷却动力学的领域。 

背景技术

许多工业过程在热卷过程的最后都包括冷却固体产品的步骤，例如在钢铁工业中。最常用的冷却方法是使用被冷却产品和环境空气之间的自然对流散热。这种方法花费相对较长的时间，并且不能使冷却率得到控制，尤其是由于环境空气的参数(温度、湿度、压力、风)的多变的缘故。可是，不受控的冷却会损害产品，例如通过产品表面和核心之间不平均的冷却，会产生温度梯度，这可能会在产品内部产生内应力。所述应力可能导致钢铁工业的产品更加脆弱。为了解决上述问题，开发出了用于控制制冷率并排放释放的热量的装置。在该装置中，固体产品经过冷却壳体被冷却，在其壁面上循环有冷却传热液体。产品释放的热量通过辐射被传递给壳体的壁面，然后被壁面中循环的传热液体收集并排出。传热液体的热动力组成(压力、流量、温度)允许产品的冷却率被控制。通过喷射蒸汽到冷却壳体中来减少冷却率也是已知的，其有着减少辐射放热量的效果。对于高温是有效的，通过辐射传递的热量在低温和中温(低于600℃)下迅速地失去效力，这使得有必要延长时间，在这一时间内为了将所述产品降到冷却率不再影响产品的温度以下而将产品保持在冷却壳体中。 

为了能效的目的，所述热量可以被可利用地回收并再次利用，以便反馈到其它的消耗热量的操作中或转换成电力。为此，已知的系统使用通过冷却壳体循环的气体吹到固体产品上。在冷却壳体中循环的气体，通常通过风扇的方式并通过对流从固体产品中收集热量。因此被加热的气体被导向多个换热器，目的在于加热水以产生蒸汽，然后蒸汽被导向膨胀涡轮。通过对流换热需要气体循环装置，这会消耗很多能量，降低过程的效率。由于循环气体和固体产品之间的换热系数较低，所述换热也需要零件保持较长的时间。 

因此，用于收集固体产品排放的热量的现有装置需要产品保持在冷却壳体 中较长的时间，直到所述的产品达到接近大气温度的一个温度，这一时间经常会比生产率还要长。因此，产品的冷却是制造过程中的一个关键点。这些限制使得必须要提供多个冷却壳体，并且不可能对于制造产品的冷却进行综合控制。 

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于改善用于固体产品的冷却环境的控制及其动力学。 

为此，本实用新型提供了一种用于收集固体产品在冷却壳体中排放的热量的装置，该装置包括用于通过传导来回收热量的部件，所述部件包括至少一个热传导排放元件，其配置成与固体产品的至少一个表面接触地放置。 

传导使得可能获得比现有技术更高的导热系数，特别是在介质温度在600℃左右的中温时。因此被冷却的产品在壳体中保持直到其达到接近大气温度的时间减少了。排放元件可以是固体元件，例如整体的或以一组分开的固体的形式，例如粉末或颗粒，弹性的可变性的产品或者甚至粘性的液体产品。应当注意到，排放元件与产品接触的面积越大，冷却则越快地发生。 

本实用新型也涉及这样一种装置，其中通过传导来回收热量的部件包括在与排放元件接触的热传导管道中循环的传热流体。所述流体包括气体或液体，可以供给给膨胀涡轮。然后所述系统可能将来自被冷却的固体产品的热量转化为电能。 

本实用新型还涉及这样一种装置，其中传热流体供给给加热循环。然后来自被冷却的固体产品的热量可以被用于消耗热量的操作。 

本实用新型还涉及这样一种装置，其中排放元件包括底板，固体产品搁置在所述底板上。底板设有至少一个用于使传热流体循环的热传导管道。 

本实用新型进一步涉及一种类似的装置，其中热回收部件还包括与固体产品的顶表面接触的热传导结构，该装置还包括至少一个具有分开的表面用于与固体产品接触的热传导排放元件。 

本实用新型也涉及这样一种装置，该装置还包括通过辐射来回收热量的部件，还有类似的装置，其中通过辐射来回收热量的部件通过传热链被连接到用于使传热流体循环的管道上。 

本实用新型还涉及这样一种装置，其中固体产品运动经过冷却壳体。固体 产品可以是金属产品。 

本实用新型还涉及一种用于冷却行进通过其自身的固体产品的壳体，该壳体连续地包括： 

－通过辐射来回收热量的部件； 

－通过传导来回收热量的装置，以及通过辐射来回收热量的部件； 

－通过传导来回收热量的装置。 

该装置因此获得用于收集固体产品发出的热量，这使得可能调节用于冷却固体产品的参数，并使后者排放的热量可以被再次利用，举例说明以用于其它操作的热源的形式或者以电力的形式。传导使得能够更快地在中温或低温时收集热量，因此加速了部件的冷却。 

进一步的特征和优点将通过阅读下文的实用新型非限定的特定实施例的说明书来显露出来。 

附图说明

参考附图，其中： 

－图1是本实用新型装置的第一实施例沿垂直平面Ⅰ-Ⅰ的纵剖面的示意图； 

－图2是图1所示实施例沿水平平面Ⅱ-Ⅱ的纵剖面的示意图； 

－图3是图1所示实施例沿垂直平面Ⅲ-Ⅲ的横截面的示意图； 

－图4是图1所示实施例沿垂直平面Ⅳ-Ⅳ的横截面的示意图； 

－图5是图1所示实施例沿垂直平面Ⅴ-Ⅴ的横截面的示意图； 

－图6是图1所示实施例的部分剖开的透视的示意图； 

－图7是图1所示实施例的制冷剂液体循环的示意图； 

－图8是本实用新型装置的第二实施例沿垂直平面Ⅷ-Ⅷ的纵剖面的示意图； 

－图9是图8所示实施例沿水平平面Ⅸ-Ⅸ的纵剖面的示意图；－图10是图8所示实施例沿垂直平面Ⅹ-Ⅹ的横截面的示意图。 

具体实施方式

参考图1-图6，本实用新型装置包括冷却壳体－通常由附图标记1来表示－ 其限定了内部空间2。壳体可有选择地布置成使得内部空间2与环境空气绝热。所述壳体1大致呈盒状，并在两个相对的表面上包括载入口3和出口4，在其间金属板片5沿纵向行径方向从载入口3朝出口4行进，由图1中的箭头绘出。该载入口3和出口4可有选择地设置有绝热门。板片5以通常900℃到1400℃的温度进入冷却壳体1，在这一情况下，板片5搁置在两个安装件上(示意性地以6.1和6.2来描述)，这两个架子属于一个传送带(示意性地以6来描述)，传送带从入口3延伸直到冷却壳体1的出口4为止。例如，传送带的安装件是平行于板片延伸的纵梁，根据后退的顺序为了移动板片，至少一些板片在垂直平面内是可移动的。传送带可以是任何其它形式，例如已知形式的安装件是分开的滚筒，使得每个板片搁置在至少两个滚筒上。所述滚筒可有选择地是自动地，在所述的后续的情况中板片被彼此推着。进一步可选择地，已知的形式的安装件可以是滑轨，板片被彼此推着搁置在上面。 

冷却壳体1的内部空间2包括安装的安装件6.1，6.2上和安装件6.1，6.2下的热回收部件和由此行进的板片5。所述热回收部件可以是两种形式的：用于通过辐射物20回收热量的部件以及通过传导物30回收热量的部件。冷却壳体1包括三个冷却区域A,B和C，在板片5行进的方向上连续设置，在图1到6中描绘出来。参考图3，第一区域A包括用于通过安装在安装件6.1，6.2上和安装件6.1，6.2下的辐射物20回收热量的部件和由此行进的板片5。参考图4，第二区域B包括用于通过安装在安装件6.1，6.2上和安装件6.1，6.2下的辐射物20回收热量的部件和由此行进的板片5。最后，参考图5，最后的区域C包括通过安装在安装件6.1，6.2上和安装件6.1，6.2下的传导物30回收热量的部件和由此行进的板片5。 

通过辐射物20和传导物30回收热量的部件将在下文参照图1至6进行描述。 

通过辐射物20回收热量的部件包括由热传导材料制成的管道21。热传导指的是材料具有5-500W/mK的导热系数。所述的热传导管道21布置在壳体1的内部空间2中，并且在冷却壳体1的两个纵向壁面之间延伸。所述热传导管道21中每一个的末端都与用于通过辐射物50收集热量的循环相连，在循环中，传热流体22通过入口23和出口24循环连接，通过冷却壳体1的纵向壁面。热传导管道21安装在安装件6.1,6.2上方，因此板片5通过安装件25悬挂在冷却壳 体1的顶板上，安装在安装件6.1,6.2下方的热传导管道21通过安装件26停留在冷却壳体1的底板上。 

通过传导物30回收热量的部件包括有热传导材料制成的固体排放元件，在这种情况下传导底板31由钢制成，放置在冷却壳体1的底板上，其中热传导管道32与传导底板31接触并沿着板片5行进的方向的横向延伸，传热流体33在热传导管道32中循环。所述管道32中的每一个的末端都连接到通过传导物100经由入口34和出口35的连接来收集热量的循环中，其通过冷却壳体1的纵向壁面。传送带6的两个安装件6.1和6.2在槽36.1和36.2中延伸，槽36.1和36.2是形成在传导底板31中的。因此底板被配置成：当板片5沿着冷却壳体1行进时与板片5的底面接触地放置。这种情况下的安装件是可移动的，通过其后退移动，在从底板稍微突出的位置(板片略高于底板)和收回到底板中的位置之间(板片放在底板上)。冷却壳体1也包括通过传导用于回收热量的部件，以安装在板片5上方冷却壳体1顶部的第二热传导排放元件37的形式。所述的排放元件37具有与传导底板31相同的结构，也包括热传导管道32用于循环传热流体33，但是与板片5的顶表面接触。 

参考图1至7，用于通过辐射物50收集热量的循环和用于通过传导物100收集热量的循环在下文进行描述。即使附图仅仅描绘了位于行进的板片5下方的用于收集热量的循环，用于通过辐射收集热量的位于行进的板片5上方的将入口34和出口24连接的部件也可以连接到通过辐射物50用于收集热量的循环，用于通过传导收集热量的位于行进的板片5上方的将入口34和出口35连接的部件也可以连接到通过辐射物100收集热量的循环中。 

通过辐射物50用于收集热量的循环是闭合循环，包括与用于循环传热流体22的泵52流体连接的管道51，沿着流体循环的方向，在管道51中用箭头表示，用于提供入口连接23的分流器53，集流器54，出口连接24和换热器55。因此泵52将传热流体22提供给位于冷却壳体1中的热传导管道21。当经过热传导管道21时，传热流体22储存运动的板片5发出的辐射热，并通过集流器54的出口连接24离开。在其加热过程中，传热流体22(在这种情况下是纯水)可以经历全部或部分相变，并因此包括气体(水蒸气)和液体(水)或仅包括所述两相的一种。然后传热流体22导向到换热器55中，在换热器55中传热流体22传递储存的辐射热给加热循环60。在换热器55的出口，传热流体22返回到泵 52的入口。 

通过传导物100用于收集热量的循环是闭合循环，包括管道101与用于循环传热流体33的泵102流体连接的管道101，沿着流体循环的方向，在管道101中用箭头表示，用于提供入口连接34的分流器103，出口连接35的集流器104，膨胀涡轮105和冷凝器106。因此泵102将传热流体33提供给在传导底板31中延伸的热传导管道32以及排放部件37。当经过所述管道32时，传热流体33储存传导热并被加热的通过集流器104的出口连接35离开。在其加热过程中，传热流体33(在这种情况下是纯水)可以经历全部或部分相变，并因此包括气体(水蒸气)和液体(水)或仅包括所述两相的一种。然后传热流体33导向到膨胀涡轮105中，膨胀涡轮105将传热流体33中气化的部分转化成机械功和电力，当所述的涡轮驱动电力机械例如交流发电机时。在膨胀涡轮105的出口，传热流体33在再次经过泵102之前被导向到冷凝器106。 

在操作中，装置通过传送带6的安装件6.1和6.2使板片5行进经过冷却壳体1。当经过壳体1的冷却区域A和B时，板片5将其一部分的热量通过辐射传递给在区域A中安装在行进的板片5上方和下方的以及在区域B中安装在行进的板片5上方的热传导管道21。热传导管道21传递所述的热量给经过相同位置的传热流体22，然后传热流体22将所述的热量传递给换热器55中的加热循环60。在区域A的出口，板片5的温度实质上从通常为900℃-1400℃降到通常为400℃-800℃，进入冷却区域B，在其中所述的板片放在传导底板31上，传热底板31通过传导收集其热量并将同样的热量传递给在传导底板31中经过的管道32中循环的传热流体33。在冷却区域C中，总是放在传导底板31上的板片5的顶表面与排放元件37接触，排放元件37也从所述板片通过传导收集热量，并将相同的热量通过经过相同位置的管道32传递给传热流体33。到此，板片5到达了冷却壳体1的出口4，板片5已经将其大部分的热量传递给热回收部件20和30。 

在其行进中经过冷却壳体1的过程中，板片5再加热了通过辐射物50用于收集热量的循环以及通过传导物100来收集热量的循环的传热流体22和33。当流体33的气相在发电涡轮105中膨胀时，然后流体22在返回泵52之前将其热量传递到换热器55中给加热循环60。然后在返回循环泵102之前流体33经过进入到冷凝器106中。 

这种情况下，行进的板片5在冷却壳体1中被冷却(举例说明)，冷却率通过调节下面的参数被基本上控制： 

冷却区域A,B和C分别的长度； 

板片5行进的速度； 

传热流体22和33的自然和热力学参数(包括温度、流量和压力)。 

因此装置获得了能够控制固体产品冷却的能力，使得可能控制其冷却率和/或减少产品停留在其冷却壳体内经历的时间。 

实用新型明显地不限定于描述的实施例，反而包括所有其它落在权利要求限定的实用新型范围内的可选择实施例。 

特别地： 

尽管在现在的文献中排放元件(传导底板31和排放元件37)有一个面与行进的板片接触，所述的接触面可以为了减少接触面积并因此减少所述表面和行进的板片5之间的摩擦力而有利地被分开。举例说明，所述的表面可以包括如图8到10示出的多个分开的圆柱形突起38，金属刷或波浪形表面； 

尽管在现在的文献中传热流体22和33是纯水，实用新型也应用其它形式的传热流体例如钠、油或包含例如丙二醇的添加物的水； 

尽管在现有的文献中，连接通过辐射物20用于回收热量的部件和用于循环传热流体22的热传导管道21的传热连结件与所述管道合并，实用新型也适用于用于通过辐射回收热量的部件，这一部件与用于循环传热流体的管道分开，举例说明，通过辐射来收集热量的翅片并通过传导将相同的热量传递给翅片附着的管道，举例说明通过焊接； 

尽管在现有的文献中，通过辐射物50用于回收热量的循环将其热量传递给加热循环60，实用新型也适用于一个通过提供给其它装置(举例说明，膨胀涡轮或具有循环100的换热器)的辐射回收热量的循环； 

尽管在现有的文献中，排放元件由钢制成，实用新型也适用于由任何其它材料，举例说明铜或任何其它金属、玻璃等制成的排放元件； 

尽管在现有的文献中，固体产品是行进的金属板片5，本实用新型也适用于其它固体产品，举例说明连续行进的卷筒产品、静止的产品或非金属产品例如玻璃、塑料、矿渣、生物质(biomass)、矿物或农业食品产品。 

本实用新型涉及固体元件形式的排放元件，一组分开的固体例如粉末或颗 粒、可变形的产品举例说明塑料的，或粘性液体产品。 

底板可以在用于支撑板片的第一位置和使板片放在传送带上的第二位置之间是可移动的。在可变性的固体或粘性液体的情况下，安装件可具有固定高度。 

Claims (16)

1.用于在冷却壳体中收集由固体产品发出的热量的装置，所述装置包括用于通过传导来回收热量的部件，所述部件包括至少一个热传导排放元件，所述热传导排放元件配置成与所述固体产品的至少一个表面接触地放置。 

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用于通过传导来回收热量的部件包括在与所述热传导排放元件接触的热传导管道中循环的传热流体。 

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传热流体包括气体和/或液体。 

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传热流体供给给膨胀涡轮。 

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传热流体供给给加热循环。 

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热传导排放元件包括底板，所述固体产品搁置在所述底板上。 

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述底板设有至少一个用于使传热流体循环的热传导管道。 

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述至少一个用于使传热流体循环的热传导管道沿着产品在冷却壳体中行进的方向的横向延伸。 

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述用于通过传导来回收热量的部件还包括与所述固体产品的顶表面接触的热传导排放元件。 

10.如权利要求6至9中的任意一个所述的装置，其特征在于，所述热传导排放元件中的至少一个具有与所述固体产品分开的接触表面。 

11.如权利要求1至9中的任意一个权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于通过辐射来回收热量的部件。 

12.如权利要求权利要求11所述的装置，其特征在于，所述通过辐射来回收热量的部件通过传热连结件连接至用于使传热流体循环的热传导管道。 

13.如权利要求1至9中的任意一个权利要求所述的装置，其特征在于，所述固体产品行进通过所述冷却壳体。 

14.如权利要求1至9中的任意一个权利要求所述的装置，其特征在于，所述固体产品是金属产品。 

15.用于冷却行进的固体产品的壳体，所述壳体包括至少一个如权利要求1 至14中的任意一个权利要求所述的装置。 

16.如权利要求15所述的壳体，其特征在于，根据所述固体产品在所述冷却壳体中行进的方向接连包括： 

－用于通过辐射来回收热量的部件； 

－如权利要求6至9中任意一个所述的用于通过传导来回收热量的部件，以及用于通过辐射来回收热量的部件； 

－如权利要求10所述的用于通过传导来回收热量的部件。