JP2014217225A - 熱電発電装置およびそれを用いた熱電発電方法 - Google Patents
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Abstract
Description
近年、製鉄工場等の製造設備では、例えば、上記のような熱電発電素子を用いた発電により、これまで廃熱として棄ててきたエネルギー、例えば、ダミーバー下方挿入型の連続鋳造機によって製造されているスラブの輻射による熱エネルギーを利用する取組みが推進されている。
他方、特許文献2には、廃熱として処理されている熱エネルギーに、熱電素子モジュールを接触させて電気エネルギーに変換し、回収する方法が記載されている。
また、特許文献2では、モジュールを熱源に対して固定する必要があるため、移動する熱源に対しては、モジュールが適切に設置できないという問題がある。
本発明は上記知見に立脚するものである
1.ダミーバー下方挿入型の連続鋳造機において、スラブの熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電ユニットを備える熱電発電装置であって、
上記熱電発電ユニットのスラブとの対峙位置への移動、およびダミーバー脇の退避位置への移動を司る移動手段を有する熱電発電装置。
本発明では、ダミーバー下方挿入型の連続鋳造機におけるスラブを熱源とする。
また、本発明の熱電発電装置は、スラブの幅方向および長手方向であって、ダミーバーテーブル下方(スラブとの対峙位置)に熱電発電ユニットを具備している。そして、その熱電発電ユニットは、スラブに対峙する側に受熱手段、そして少なくとも一つの熱電発電モジュールおよびスラブと反対側の面に放熱手段を有する。
図1は、本発明の熱電発電ユニットの一実施形態を説明する模式図である。図中、1は取鍋、2はタンディッシュ、3は鋳型、4はスラブ冷却装置、5は矯正ロール等ローラー群、6はスラブ、7はスラブ切断装置、8はダミーバーテーブル、9は熱電発電ユニットおよび10はダミーバーレシーバーである。
また、上記熱電発電モジュールは、両側もしくは片側に熱伝導シートや保護板を具備していても良い。さらにその保護板がそれぞれ、受熱手段や放熱手段を兼ねていても良い。受熱手段、および放熱手段である冷却板自体が絶縁材であったり、表面に絶縁材が被覆されたりしている場合は、絶縁材の代替としても良い。
また、熱電発電ユニット1個の大きさは、1m2以下とすることが好ましい。ユニットを1m2以下とすることで熱電発電モジュールの相互間や、熱電発電ユニット自体の変形を抑制することができるからである。より好ましくは、2.5×10−1m2以下である。
図3(a)および(b)は、ダミーバーテーブル上昇時の熱電発電ユニット位置を説明する図である。図中、5は矯正ロール等ローラー群、6はスラブ、7はスラブ切断装置、8はダミーバーテーブル、9は熱電発電ユニット、10はダミーバーレシーバー、11は移動手段(架台および台車)、12は台車移動レールおよび15は受け部である。
同図より、50mm角の熱電発電モジュールを70mm間隔に設置した熱電発電ユニットを具備した熱電発電装置を用いると、スラブの温度が950℃の場合は、熱電発電ユニットとスラブとの距離を340mmに、また、900℃の場合は、160mmに移動させ、設置すると、発電出力比が1となり、効率の良い熱電発電を行うことができることが分かる。
すなわち、本発明では、図5のような関係を求めて、図中の発電出力比が1(定格出力)になるように距離を設定することが好ましい。
具体的には、図3,4に示したように、スラブの熱を受熱して熱電発電を行う際には、熱電発電ユニットをスラブとの対峙位置に移動する一方で、ダミーバーを用いる際には、ダミーバー下部からダミーバー脇の退避位置へ熱電発電ユニットを退避させる。
なお、熱電発電ユニットは、50mm角の熱電発電モジュールを70mm間隔に設置し、この熱電発電ユニットを56個(7列×8列)備えた熱電発電装置を用い、熱電発電ユニットを図1に示したように設置した。
図3の状態で、スラブ温度:950℃にて20分以上発電を行うと、ほぼ定格出力(定格出力の95%以上)を得ることができ、それを鋳造が終了するまで継続的に出力(発電)可能である。
引続き、連続鋳造を終了させ、再び、ダミーバーを用いた鋳造を開始するに際しては、ダミーバー脇の退避位置に熱電発電ユニットを退避させ、熱電発電ユニットとダミーバーテーブルの間に干渉がないことを確認した。
2 タンディッシュ
3 鋳型
4 スラブ冷却装置
5 矯正ロール等ローラー群
6 スラブ
7 スラブ切断装置
8 ダミーバーテーブル
9 熱電発電ユニット
10 ダミーバーレシーバー
11 移動手段(架台および台車)
12 台車移動レール
13 ケーブルベア
14 グラスファイバーシート
15 受け部
Claims (7)
- ダミーバー下方挿入型の連続鋳造機において、スラブの熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電ユニットを備える熱電発電装置であって、
上記熱電発電ユニットのスラブとの対峙位置への移動、およびダミーバー脇の退避位置への移動を司る移動手段を有する熱電発電装置。 - 前記移動手段が、さらに、熱電発電ユニットとスラブとの距離を制御する昇降運動機能を有する請求項1に記載の熱電発電装置。
- 前記熱電発電装置が、熱電発電ユニットのスラブ側にグラスファイバーシートを具える請求項1または2に記載の熱電発電装置。
- 前記熱電発電装置が、熱電発電ユニットのスラブ側およびその対向側にグラスファイバーシートを有する請求項1〜3のいずれかに記載の熱電発電装置。
- 前記熱電発電ユニットのスラブ側に、該熱電発電ユニットの受け部を設けた請求項1〜4のいずれかに記載の熱電発電装置。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の熱電発電装置を用いる熱電発電方法であって、スラブの熱を受熱して熱電発電を行う際には、熱電発電ユニットをスラブとの対峙位置に移動する一方で、ダミーバーを用いる際には、ダミーバー下部からダミーバー脇の退避位置へ熱電発電ユニットを退避させる熱電発電方法。
- 請求項6に記載の熱電発電方法を行うに際し、スラブとの対峙位置またはダミーバー脇の退避位置への移動を、ダミーバー下方挿入型の連続鋳造機のシーケンスにそれぞれ取り込んで制御する熱電発電方法。
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