軋鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種軋鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)，包括按照S型排布的無(wú)縫鋼管，其中，直管部分位于冷床靜梁下，彎管部分在冷床靜梁外，無(wú)縫鋼管作為加熱管對(duì)供入管內(nèi)的水進(jìn)行加熱，無(wú)縫鋼管的進(jìn)水口在冷床低溫區(qū)，出水口在冷床高溫區(qū)；本實(shí)用新型還提供了一種利用軋鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)的軋鋼廠(chǎng)余熱回收系統(tǒng)，出水口與煙氣余熱回用設(shè)備的冷工質(zhì)入口連接，本實(shí)用新型可利用冷床部分產(chǎn)生的大量余熱，并對(duì)煙氣余熱回收設(shè)備進(jìn)行輔助加熱，預(yù)熱通過(guò)煙氣余熱回收設(shè)備的介質(zhì)，在介質(zhì)通過(guò)煙氣余熱回收設(shè)備時(shí)，已經(jīng)具有一定的預(yù)熱溫度，從而提高介質(zhì)的加熱溫度，獲得更高的熱效率，進(jìn)而提高煙氣余熱回收設(shè)備的效率，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
軋鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于冶金行業(yè)用冷床技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種乳鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 冶金行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品成型后在冷床部分進(jìn)行自然冷卻時(shí)，會(huì)釋放大量的熱 量，直接排放到周?chē)臻g中，形成廢熱。自2000年以后，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的逐步實(shí)施，國(guó)家開(kāi) 始要求高耗能產(chǎn)業(yè)降耗增效，并出臺(tái)一系列補(bǔ)貼性措施，鼓勵(lì)高耗能企業(yè)發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)。近 年來(lái)，作為耗能大戶(hù)的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)采取多種形式的節(jié)能措施，其中余熱回收技術(shù)的發(fā)展 日趨成熟，成為節(jié)能產(chǎn)業(yè)的主要形式之一。在乳鋼廠(chǎng)煙道余熱回收設(shè)備具有較為成熟的技 術(shù)，已大量裝備。比如邯鋼三乳在煙道中依次設(shè)置了空氣換熱器、煤氣換熱器和蒸汽余熱鍋 爐，充分回收了煙氣余熱，使排煙量降至200°C以下，大幅度降低了燃耗，同時(shí)置換的熱蒸汽 用于生產(chǎn)和生活，減少了外購(gòu)能源資金。
[0003] 在煙道余熱回收設(shè)備中，介質(zhì)是冷的，因而熱效率有限，整個(gè)煙道余熱回收設(shè)備的 效率也不高。
[0004] 冷床余熱包括輻射熱和傳導(dǎo)熱兩部分。輻射熱回收技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用很少，主 要考慮到熱量散失環(huán)境過(guò)于寬敞，不利于回收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種乳鋼廠(chǎng)冷床余熱 利用系統(tǒng)，利用冷床部分產(chǎn)生的大量余熱，對(duì)煙氣余熱回收設(shè)備進(jìn)行輔助加熱，預(yù)熱通過(guò)煙 氣余熱回收設(shè)備的介質(zhì)，在介質(zhì)通過(guò)煙氣余熱回收設(shè)備時(shí)，已經(jīng)具有一定的預(yù)熱溫度，從而 提高介質(zhì)的加熱溫度，獲得更高的熱效率，進(jìn)而提高煙氣余熱回收設(shè)備的效率，達(dá)到節(jié)約能 源的目的。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種乳鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)，包括按照S型排布的無(wú)縫鋼管1，其中，直管部分位 于冷床靜梁3下，彎管部分在冷床靜梁3外，所述無(wú)縫鋼管1作為加熱管對(duì)供入管內(nèi)的水進(jìn)行 加熱，所述無(wú)縫鋼管1的進(jìn)水口 4在冷床低溫區(qū)，出水口 9在冷床高溫區(qū)。
[0008]所述S型排布的無(wú)縫鋼管1中，每個(gè)彎管部分的中央位置為端頭，端頭處以螺紋法 蘭2連接。
[0009] 所述無(wú)縫鋼管1的直管部分外部設(shè)置有內(nèi)置翅片12的水套6。
[0010] 所述水套6設(shè)置在冷床靜梁3的間隙內(nèi)，呈陣列分布，每個(gè)無(wú)縫鋼管1的直管部分帶 有多個(gè)水套6。
[0011]所述無(wú)縫鋼管1和水套6的表面通過(guò)增加涂層提高黑度。
[0012]所述無(wú)縫鋼管1的進(jìn)水口 4連接兩條并行進(jìn)水管，每條進(jìn)水管上都設(shè)置有截止閥一 17、變頻增壓栗13、壓力表14和流量計(jì)15,進(jìn)水口同時(shí)還設(shè)置有節(jié)流閥16;在無(wú)縫鋼管1的出 水口 9設(shè)置有泄水閥18和截止閥二19。
[0013] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)特、成本低，加工過(guò)程簡(jiǎn)單， 可多次周轉(zhuǎn)重復(fù)利用，施工速度快，施工后的出水溫度可達(dá)到30-40°C，有效的提高了余熱 回收效率，并可以單獨(dú)使用或輔助于其他加熱設(shè)備。是對(duì)余熱回收利用設(shè)備的創(chuàng)造性改進(jìn)， 適用于冶金行業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。
[0014] 本實(shí)用新型是多條乳鋼廠(chǎng)冷床上試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)上，經(jīng)過(guò)精心優(yōu)化設(shè)計(jì)，在確保 具有較好熱效率的基礎(chǔ)上完成的。本實(shí)用新型具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1、節(jié)約了能源成本，對(duì)冶金行業(yè)預(yù)熱的二次回收利用，有效節(jié)約了國(guó)家資源。
[0016] 2、有效的解決了在較大空間內(nèi)對(duì)熱輻射的回收利用，提高了能源的利用率。并在 實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，可以得到較好利用價(jià)值，達(dá)到了節(jié)能降效的目的。
[0017] 3、操作簡(jiǎn)捷，技術(shù)易于掌握。加工過(guò)程簡(jiǎn)單，安裝方便，成本低廉，應(yīng)用性廣泛。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型冷床輻射加熱系統(tǒng)示意圖。
[0019] 圖2是本實(shí)用新型冷床輻射加熱系統(tǒng)俯視圖。
[0020] 圖3是圖2中A-A截面圖。
[0021] 圖4是圖2中B-B截面圖。
[0022] 圖5是本實(shí)用新型水套詳圖，也即圖3和圖4中的A區(qū)域放大視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
[0024]
【申請(qǐng)人】經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)冷床溫度進(jìn)行測(cè)算，及現(xiàn)場(chǎng)情況考察后發(fā)現(xiàn)，冷床余熱依然具 有回收的價(jià)值。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，螺紋鋼在冷床上的初始最低溫度達(dá)到660°C左右，螺紋鋼處于 紅熱階段。通過(guò)計(jì)算，冷卻到280°C左右時(shí)，具有較高的利用價(jià)值。綜合計(jì)算發(fā)現(xiàn)，采用一定 的設(shè)計(jì)，在660-280°C區(qū)間，螺紋鋼的熱輻射效應(yīng)，會(huì)取得理想的使用價(jià)值?？紤]到輻射熱 直接利用較為復(fù)雜，利用值相對(duì)較低，通過(guò)增加相關(guān)設(shè)備，將部分熱量最大限度轉(zhuǎn)換成為傳 導(dǎo)熱形式，對(duì)循環(huán)水進(jìn)行加熱。通過(guò)對(duì)靜梁下部溫度進(jìn)行測(cè)量，靜梁下部溫度在400-140°C 范圍內(nèi)，有較為理想的使用價(jià)值。
[0025] 因此，
【申請(qǐng)人】提供了一種乳鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)，如圖1、圖2、圖3和圖4所示，包 括按照S型排布的無(wú)縫鋼管1，其中，直管部分位于冷床靜梁3下，彎管部分在冷床靜梁3外， 無(wú)縫鋼管1作為加熱管對(duì)供入管內(nèi)的水進(jìn)行加熱，無(wú)縫鋼管1的進(jìn)水口 4在冷床低溫區(qū)，出水 口 9在冷床高溫區(qū)。
[0026]首先將標(biāo)號(hào)DN40的無(wú)縫鋼管1按照S型排布在冷床靜梁3下形成加熱管，在低溫區(qū)Μ 預(yù)留進(jìn)水口 4,在高溫區(qū)Ν預(yù)留出水口 9,使介質(zhì)（水)從進(jìn)水口 4進(jìn)入，由低溫區(qū)Μ循環(huán)到高溫 區(qū)Ν后，從出水口9流出。在每排加熱管端頭使用螺紋法蘭2連接，便于后期維修。冷床靜梁3 由靜梁支護(hù)架7支撐，無(wú)縫鋼管1由管道支護(hù)架5支撐，矯直鋼板8在冷床靜梁3上方。在冷床 靜梁3之間的無(wú)縫鋼管1直管部分上增加水套6,水套6設(shè)置在冷床靜梁3的間隙內(nèi)，呈陣列分 布，每個(gè)無(wú)縫鋼管1的直管部分帶有多個(gè)水套6。
[0027]當(dāng)介質(zhì)在無(wú)縫鋼管1中通過(guò)水套6時(shí)，水套6上面的平面接受熱量，直接傳遞給水套 6內(nèi)的介質(zhì)，介質(zhì)加熱后繼續(xù)進(jìn)入下一組水套6再加熱，通過(guò)幾組水套6加熱后，進(jìn)入更高溫 度的水套6內(nèi)繼續(xù)加熱，直到從出水口 9留出。
[0028] 如圖5所示，當(dāng)介質(zhì)進(jìn)入水套6后，為防止介質(zhì)與水套6熱交換不足，在水套6內(nèi)布置 若干翅片12,使介質(zhì)在水套6內(nèi)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生渦流，提高熱交換效率。無(wú)縫鋼管1、水套6表面通 過(guò)增加涂層，增加管體黑度，提高耐腐蝕性。
[0029] 系統(tǒng)的控制設(shè)備包括相關(guān)溫度、流量計(jì)量?jī)x表以及各類(lèi)電磁控制閥和安全閥等， 具體地，無(wú)縫鋼管1的進(jìn)水口 4連接兩條并行進(jìn)水管，每條進(jìn)水管上都設(shè)置有截止閥一 17、變 頻增壓栗13、壓力表14和流量計(jì)15,進(jìn)水口同時(shí)還設(shè)置有節(jié)流閥16;在無(wú)縫鋼管1的出水口9 設(shè)置有泄水閥18和截止閥二19,利用變頻增壓栗13控制介質(zhì)流速。
[0030] 進(jìn)一步地，可將出水口 9與煙氣余熱回用設(shè)備的冷工質(zhì)入口連接，將加熱的工質(zhì)作 為煙氣余熱回用設(shè)備工質(zhì)，提高煙氣余熱回用設(shè)備的效率。
[0031] 以下是本實(shí)用新型的具體應(yīng)用實(shí)例和效率計(jì)算結(jié)果：
[0032] 1、加熱系統(tǒng)熱量分析
[0033]本裝置在實(shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)分析，介質(zhì)為水。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，冷床靜梁3的上 下溫度分布如下：
[0035] 對(duì)于靜梁第一部分，上部的平均溫度（660+400)/2°C=530°C，下部的平均溫度 (400+280)/2 °C= 340 °C。
[0036] 對(duì)于靜梁第二部分，上部的平均溫度（320+280)/2°C=300°C，下部的平均溫度 (220+140)/2°C = 180°C。
[0037] 1 · 1冷床余熱計(jì)算
[0038] 對(duì)于輻射換熱，根據(jù)史蒂芬-波爾茨曼定律，兩個(gè)表面積相差不大的灰體之間的輻 射換熱公式為：
[0039] Qi;2 = Co[(Ti/100)4-(T2/100)4]F/(l/ei+l/e2-l)
[0040] 式中
[0041] Co--黑體輻射系數(shù)，等于5.67W/(m2 · K4);
[0042] Τι,Τ2--灰體的表面溫度，Κ;
[0043] ει、ε2-一兩灰體的黑度，分別等于0.8、0.9(冷床余熱回收設(shè)備是經(jīng)過(guò)特殊處理過(guò) 的，黑度可以增加0.1);
[0044] F--灰體的表面積，m2。
[0045] 對(duì)于導(dǎo)熱部分，通過(guò)熱傳導(dǎo)計(jì)算，根據(jù)傅里葉公式：
[0046] q = -A(dt/dx)
[0047] 在單層平壁的熱傳導(dǎo)為：
[0048] q = A(ti_t2)/3
[0049] 貝 ljQ = AF(ti_t2)/3
[0050] λ--鋼鐵的熱導(dǎo)率，48w/m · C ;
[0051] F--傳熱有效面積，m2;
[0052] δ--鋼板厚度，0.25m;
[0053] ti,t2一一鋼板上下面平均溫度 [0054]第一部分余熱量V
[0055] A、輻射熱計(jì)算
[0056] 已知 Τι =( 530+273 )K = 803K; T2 =( 340+273 )K = 613K;
[0057] 有效輻射面積F = 57 X 1 · 5m2 = 85 · 5m2。
[0058] Qa = Co[(Ti/100)4-(T2/100)4]F/(l/ei+l/ e2-l)
[0059] =5·67Χ [(803/100)4-(613/100)4] X85.5/(l/0.8+l/0.9-l)w
[0060] =0.98Mw
[0061 ]第二部分余熱量Q"
[0062] A、輻射熱計(jì)算
[0063] 已知 Ti=(300+273)K = 573K;T2=(180+273)K = 453K;
[0064] 有效輻射面積F = 57 X 1 · 6m2 = 91 · 2m2。
[0065] Qa = Co[(Ti/100)4-(T2/100)4]F/(l/ei+l/e2-l)
[0066] =5·67Χ [(573/100)4-(453/100)4] X91.2/(l/0.8+l/0.9-l)w
[0067] 2.2.4冷床余熱總熱量Q2
[0068] Q2 = Q7 +Qw
[0069] =0.98Mw+0.36Mw
[0070] = 1.34Mw
[0071 ] 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)定，常溫水在經(jīng)過(guò)該設(shè)備后，出水溫度為36°C，經(jīng)過(guò)二次循環(huán)，水溫 最高可達(dá)到40°C左右，效果較好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種乳鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，包括按照S型排布的無(wú)縫鋼管（1)，其 中，直管部分位于冷床靜梁(3)下，彎管部分在冷床靜梁(3)外，所述無(wú)縫鋼管（1)作為加熱 管對(duì)供入管內(nèi)的水進(jìn)行加熱，所述無(wú)縫鋼管（1)的進(jìn)水口（4)在冷床低溫區(qū)，出水口（9)在冷 床高溫區(qū)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述乳鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述S型排布的無(wú)縫鋼 管（1)中，每個(gè)彎管部分的中央位置為端頭，端頭處以螺紋法蘭(2)連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述乳鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)縫鋼管（1)的直 管部分外部設(shè)置有內(nèi)置翅片（12)的水套(6)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述乳鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述水套(6)設(shè)置在冷 床靜梁(3)的間隙內(nèi)，呈陣列分布，每個(gè)無(wú)縫鋼管（1)的直管部分帶有多個(gè)水套(6)。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述乳鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)縫鋼管（1)和水 套(6)的表面通過(guò)增加涂層提高黑度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述乳鋼廠(chǎng)冷床余熱利用系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)縫鋼管（1)的進(jìn) 水口（4)連接兩條并行進(jìn)水管，每條進(jìn)水管上都設(shè)置有截止閥一（17)、變頻增壓栗（13)、壓 力表（14)和流量計(jì)（15)，進(jìn)水口同時(shí)還設(shè)置有節(jié)流閥（16);在無(wú)縫鋼管（1)的出水口（9)設(shè) 置有泄水閥（18)和截止閥二（19)。
【文檔編號(hào)】B21B43/00GK205684488SQ201620533845
【公開(kāi)日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日 公開(kāi)號(hào)201620533845.1, CN 201620533845, CN 205684488 U, CN 205684488U, CN-U-205684488, CN201620533845, CN201620533845.1, CN205684488 U, CN205684488U
【發(fā)明人】王玖宏, 袁志宏, 雷建強(qiáng), 羅榮華, 張鵬
【申請(qǐng)人】九冶建設(shè)有限公司