專利名稱：熱回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加工金屬材料的熱軋生產(chǎn)線的熱回收裝置。
背景技術(shù)：
作為軋制金屬材料的軋制生產(chǎn)線，有制造鋼鐵板的薄板熱軋、厚板軋制、冷軋 的生產(chǎn)線，鋼鐵的型鋼軋制、棒鋼、線材的軋制生產(chǎn)線，及鋁和銅的軋制生產(chǎn)線等。這 其中，消耗大量能量的軋制生產(chǎn)線是熱軋生產(chǎn)線。這是由于在熱軋生產(chǎn)線中，將作為處 理對(duì)象的金屬材料加熱至高溫使其變軟后，讓其產(chǎn)生大的變形的緣故。特別地，薄板熱 軋生產(chǎn)線和厚板熱軋生產(chǎn)線的工廠本身就很大，消耗能量大。從熱軋生產(chǎn)線的高溫金屬材料產(chǎn)生的熱能的回收和再利用現(xiàn)在還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有做 至IJ。各軋制工序中，來(lái)自金屬材料的輻射和對(duì)流產(chǎn)生的熱能只是加熱了周圍的空氣。此 夕卜，冷卻中使用的水所含有的熱很少被回收再利用，回收的水大多只是在工廠的外部被 冷卻。近年來(lái)，為了回收冷卻水中含有的熱，提出了軋制設(shè)備的冷卻裝置及熱回收裝 置(例如參照專利文獻(xiàn)1)。例如自治體運(yùn)營(yíng)的垃圾焚燒工廠中，在用焚燒垃圾產(chǎn)生的 熱將水加熱得到足夠高溫的水的情形下，有時(shí)能使水變成蒸汽后驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，用于發(fā) 電。此外，100°c以下的低溫的水有時(shí)可提供給靠近垃圾焚燒工廠的溫泉設(shè)施等。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2000-15322號(hào)公報(bào)但是，即便回收熱軋生產(chǎn)線的熱，一般也很難直接再利用。在能獲得足夠高溫 的水等的情形下，有時(shí)可以產(chǎn)生高溫蒸汽用于發(fā)電，但在不能獲得足夠高溫的水和媒介 物的情形下，熱的再利用非常困難。一般來(lái)說(shuō)，除了在溫泉設(shè)施再利用等特殊的情形以 夕卜，將熱轉(zhuǎn)換成電力時(shí)作為能量形態(tài)利用的自由度高。電力也是難于儲(chǔ)存的能量形態(tài)， 但最近也在開發(fā)高性能的2次電池等電力儲(chǔ)存裝置。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種回收熱軋生產(chǎn)線中金屬材料的 處理發(fā)出的熱并將其作為電力儲(chǔ)存的熱回收裝置。本發(fā)明的一實(shí)施方式是加熱軋制金屬材料的熱軋生產(chǎn)線的熱回收裝置，包括 熱電轉(zhuǎn)換裝置，其將熱軋生產(chǎn)線中金屬材料的處理發(fā)出的熱轉(zhuǎn)換成電力；以及電力儲(chǔ)存 裝置，其儲(chǔ)存由熱電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換得到的電力。本發(fā)明能提供一種回收熱軋生產(chǎn)線中金屬材料的處理發(fā)出的熱并將其作為電力 儲(chǔ)存的熱回收裝置。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的熱回收裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的熱回收裝置的熱電轉(zhuǎn)換裝置的配置例的示意圖。圖3是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的熱回收裝置的熱電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)例的示意圖。圖4是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的熱回收裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的熱回收裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的熱回收裝置的配置場(chǎng)所的例子的示意圖。圖7是用于說(shuō)明熱泵的動(dòng)作的示意圖。圖8是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的變形例的熱回收裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖9是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的其他變形例的熱回收裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖10是表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的熱回收裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖11是表示用于判斷本發(fā)明第四實(shí)施方式的熱回收裝置的熱回收的有效性的效 率曲線的例子的圖表。(符號(hào)說(shuō)明)10熱回收裝置11熱電轉(zhuǎn)換裝置12電力儲(chǔ)存裝置13顯示裝置14電力預(yù)測(cè)裝置15判斷裝置20熱軋生產(chǎn)線21加熱爐22粗軋機(jī)23保溫罩24精軋機(jī)25水冷裝置26卷繞機(jī)27 臺(tái)輥28上卷矯正裝置30卷材堆場(chǎng)50 房屋61 泵62蒸發(fā)器63冷凝器100金屬材料110熱電元件111集熱裝置112轉(zhuǎn)換裝置113熱凝集化裝置200成品卷材
210卷材移動(dòng)臺(tái)車
具體實(shí)施例方式接著，參照

本發(fā)明的第一至第四實(shí)施方式。以下的附圖的記述中，相 同或類似的部分使用相同或類似的符號(hào)。但是，附圖只是示意圖。此外，以下所述第一 至第四實(shí)施方式只是例示用于具體化本發(fā)明技術(shù)思想的裝置和方法，本發(fā)明的實(shí)施方式 的構(gòu)成零件的構(gòu)造、配置等并不局限于下述內(nèi)容。本發(fā)明的實(shí)施方式能在權(quán)利要求的范 圍內(nèi)加入各種變更。(第一實(shí)施方式)本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的熱回收裝置10是對(duì)加熱軋制金屬材料100的熱軋 生產(chǎn)線20中發(fā)出的熱進(jìn)行回收的熱回收裝置，如圖1所示，包括熱電轉(zhuǎn)換裝置11，其 將熱軋生產(chǎn)線20中對(duì)金屬材料100的處理發(fā)出的熱轉(zhuǎn)換成電力；以及電力儲(chǔ)存裝置12， 其儲(chǔ)存由熱電轉(zhuǎn)換裝置11轉(zhuǎn)換得到的電力。熱電轉(zhuǎn)換裝置11包括收集金屬材料100 發(fā)出的熱的集熱裝置111，以及將集熱裝置111收集的熱轉(zhuǎn)換成電力的轉(zhuǎn)換裝置112。此 夕卜，熱回收裝置10還包括顯示電力儲(chǔ)存裝置12中儲(chǔ)存的電量的顯示裝置13。圖1表示熱軋生產(chǎn)線20是薄板熱軋生產(chǎn)線的情形的結(jié)構(gòu)例。熱軋生產(chǎn)線中，將 稱作“板坯”的長(zhǎng)方體狀金屬材料100在加熱爐21內(nèi)加熱，用粗軋機(jī)22進(jìn)行多次軋制， 制出厚度30mm 40mm左右的棒。金屬材料100在經(jīng)過(guò)熱軋生產(chǎn)線20中進(jìn)行的軋制的 各處理工序時(shí)，其名稱變成棒、帶鋼、板等，但以下統(tǒng)一稱呼為“金屬材料”。經(jīng)粗軋機(jī)22軋制后的金屬材料100被搬運(yùn)到精軋機(jī)24。在將金屬材料100從粗 軋機(jī)22搬運(yùn)到精軋機(jī)24的期間，為了防止金屬材料100的溫度降低也可用保溫罩23覆 蓋搬運(yùn)路。保溫罩23也可以是能開閉的，在保溫時(shí)為了覆蓋搬運(yùn)路而關(guān)閉，在不使用時(shí) 打開搬運(yùn)路。在精軋機(jī)24中，將金屬材料100軋制到成品厚度1.2mm 12mm左右。其后，通過(guò)利用水冷裝置25對(duì)金屬材料100注水，使得金屬材料100在卷繞機(jī) 26前被冷卻。金屬材料100最終被卷繞機(jī)26卷繞，制出成品卷材200。成品卷材200 從卷繞機(jī)26上拔下后被裝載于卷材移動(dòng)臺(tái)車210，并被搬運(yùn)到作為成品卷材200的儲(chǔ)存場(chǎng) 所的卷材堆場(chǎng)30。成品卷材200被保管于卷材堆場(chǎng)30的規(guī)定場(chǎng)所直至發(fā)貨。成品卷材 200有時(shí)還會(huì)經(jīng)過(guò)冷軋工序，根據(jù)建材等用途有時(shí)也被直接使用。薄板熱軋生產(chǎn)線中代表的金屬材料100的溫度是加熱爐21出口側(cè)為1200°C 1250°C,粗軋機(jī)22出口側(cè)為1100°C 1150°C，精軋機(jī)24入口側(cè)為1050°C 1100°C，精 軋機(jī)24出口側(cè)為850°C 900°C，卷繞溫度500°C 700°C。為了制出高品質(zhì)的材質(zhì)，有 時(shí)也將卷繞溫度降到300°C前后。為了高效地收集上述熱軋生產(chǎn)線20內(nèi)高溫的金屬材料100發(fā)出的熱，本發(fā)明的 實(shí)施方式所涉及的熱回收裝置10的熱電轉(zhuǎn)換裝置11最好配置于最靠近在熱軋生產(chǎn)線20 內(nèi)搬運(yùn)的金屬材料100的位置。 熱回收裝置10具有一個(gè)或多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換裝置11，為了維持高效率，在集熱裝置 111的邊上安裝有轉(zhuǎn)換裝置112。適于配置集熱裝置111的場(chǎng)所是除氧化皮機(jī)等的水不 會(huì)飛濺到的場(chǎng)所，金屬材料100的上卷小的場(chǎng)所，金屬材料100比較滯留的場(chǎng)所，金屬材 料100處于高溫的場(chǎng)所等。例如，在離開加熱爐21后的金屬材料100到達(dá)粗軋機(jī)22的入口側(cè)前的搬運(yùn)路(圖1中以“R1”表示)、配置于粗軋機(jī)22與精軋機(jī)24之間的搬運(yùn) 臺(tái)(圖2中以“R2”表示)等處配置集熱裝置111。其他位置的搬運(yùn)臺(tái)只要滿足上述條 件，即便是短的搬運(yùn)臺(tái)，也能在熱軋生產(chǎn)線20內(nèi)的任意場(chǎng)所設(shè)置集熱裝置111。因此，配置熱電轉(zhuǎn)換裝置11的場(chǎng)所并不局限于圖1的場(chǎng)所Rl或R2，也可配置 于場(chǎng)所Rl、R2兩處。此外，也能在場(chǎng)所Rl、R2以外的任意場(chǎng)所配置多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換裝 置11。 圖2表示集熱裝置111和轉(zhuǎn)換裝置112的配置例。利用臺(tái)輥27在熱軋生產(chǎn)線20 內(nèi)搬運(yùn)金屬材料100。保溫罩23具有能開閉的機(jī)構(gòu)來(lái)覆蓋搬運(yùn)臺(tái)上的金屬材料100和搬 運(yùn)臺(tái)。圖2表示打開保溫罩23的狀態(tài)。上卷矯正裝置28設(shè)置于保溫罩23的入口側(cè)， 以避免在關(guān)上保溫罩23時(shí)上卷的金屬材料100與保溫罩23發(fā)生碰撞。圖2所示例中，保溫罩23的內(nèi)部安裝有許多作為轉(zhuǎn)換裝置112的一部分的熱電 元件110。因此，當(dāng)關(guān)上保溫罩23時(shí)，金屬材料100與熱電元件110相對(duì)。此時(shí)，金屬 材料100與和金屬材料100相對(duì)的保溫罩23的內(nèi)表面的間隔例如是300mm 500mm左 右ο但是，由于經(jīng)粗軋機(jī)22軋制后的金屬材料100的溫度為1100°C前后，因此也可 能存在熱電元件100被損壞的情形。此外，將熱電元件100沒有間隙地配置，在成本上 有時(shí)是困難的。因此，如圖3所示，為了保護(hù)熱電元件110并減少熱的不均勻，均勻化 熱分布，例如設(shè)置集熱板作為集熱裝置111來(lái)覆蓋熱電元件100。圖3是沿與金屬材料 100的搬運(yùn)方向垂直方向剖切的剖視圖。保溫罩23的與金屬材料100相對(duì)的內(nèi)表面上使用例如石棉和玻璃纖維等隔熱 材。這是為了避免金屬材料100發(fā)出的熱傳到保溫罩23的外部。集熱板可采用滿足以 下條件的材料(1)在配置有保溫罩23的位置上能承受表面溫度為1000°C 1100°C左右 的金屬材料100發(fā)出的熱，(2)熱傳導(dǎo)率小，(3)容易吸收熱、容易將熱傳遞給熱電元件 110，等。為了滿足條件(3)，集熱板最好是比熱小的材料。例如，平均地滿足條件(1) (3)的一般的鋼鐵材料能用于集熱板。另一方面， 銅雖然熱傳導(dǎo)率大，但由于熔點(diǎn)在1100°c以下，因此不滿足條件(1)。從條件(2)、(3) 來(lái)看，陶瓷材料不適用于集熱板。即便在沒有配置保溫罩23的場(chǎng)所，通過(guò)采用與上述相同的結(jié)構(gòu)，設(shè)置熱電元件 110和集熱板來(lái)覆蓋搬運(yùn)臺(tái)的上部，也能利用熱電元件110獲取與金屬材料100的溫度相 近的高溫的熱。其結(jié)果是，能高效地將熱轉(zhuǎn)換成電力。將熱變成電力的熱電元件110， 例如可采用利用了給熱時(shí)產(chǎn)生電壓的塞貝克效應(yīng)的元件。塞貝克元件的現(xiàn)狀的熱電轉(zhuǎn)換 效率是7 8%左右，一般具有類似二次曲線的、周圍溫度越高則熱電轉(zhuǎn)換效率越高的特 征。如上所述利用熱電轉(zhuǎn)換裝置11從熱轉(zhuǎn)換得到的電力儲(chǔ)存于電力儲(chǔ)存裝置12內(nèi)。 由于金屬材料100間歇地通過(guò)熱電轉(zhuǎn)換裝置11的附近，不能一直從熱轉(zhuǎn)換成電力，因此 將圖ι所示的熱回收裝置10直接與電力系統(tǒng)連接是困難的。電力儲(chǔ)存裝置12例如可采 用2次電池等。儲(chǔ)存于電力儲(chǔ)存裝置12中的電量通過(guò)顯示裝置13顯示。因此，將電力 儲(chǔ)存裝置12與電力系統(tǒng)連接，或作為工廠內(nèi)的電源使用的可動(dòng)化的判斷是容易的。顯示 裝置13例如是以數(shù)值或圖表來(lái)顯示電量的顯示器等。
如上述說(shuō)明，圖1所示的熱回收裝置10中，通過(guò)在熱軋生產(chǎn)線20的附近配置一個(gè)或多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換裝置11，能將熱軋生產(chǎn)線20內(nèi)進(jìn)行的多個(gè)處理工序中至少一個(gè)處理工 序引起的，金屬材料100發(fā)出的熱轉(zhuǎn)換成電力。也就是說(shuō)，在從熱軋生產(chǎn)線20的加熱爐 21到卷繞機(jī)26反復(fù)進(jìn)行搬運(yùn)和軋制的過(guò)程中，能從高溫金屬材料100高效地回收熱。例如，從加熱爐21取出的金屬材料100的溫度是1200°C，在金屬材料100的 重量為20噸、比熱為0.15X4.19(kJ/kg/°C)的情形下，金屬材料100最終被冷卻到 600°C時(shí)，7,542,OOOkJ的熱能被周圍的空氣和冷卻水奪走。若不考慮空氣冷卻，只用 20°C的冷卻水冷卻金屬材料100，且冷卻水全部被加熱到100°C，則需要22,500kg(= 7,542,000/4.19/(100-20))的冷卻水。也就是說(shuō)，產(chǎn)生22.5噸的沸水。此外，假設(shè) 7,542,OOOkJ的能量中，被空氣冷卻和輻射奪走的熱為30%，若能回收其中的5%，就能 將113,130kJ(=千瓦秒)的熱能轉(zhuǎn)換成31千瓦時(shí)的電能。31千瓦時(shí)的電量相當(dāng)于能在額 定狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)額定功率IOkW的小型電動(dòng)機(jī)大約3小時(shí)的電力。在此假設(shè)回收效率為5% 是由于，即便熱電元件110的熱電轉(zhuǎn)換效率是7 8%左右，考慮到周邊設(shè)備的效率等， 熱電轉(zhuǎn)換效率低于7 8%是確實(shí)存在的。上述數(shù)值例只是1根金屬材料100的估算，當(dāng)金屬材料100以數(shù)十、數(shù)百根為單 位時(shí)，能產(chǎn)生非常多的電力。此外，通過(guò)改善上述例中假設(shè)為5%的熱電元件100的熱電 轉(zhuǎn)換效率，能期待將更多的熱轉(zhuǎn)換成電力。熱軋生產(chǎn)線是發(fā)出很多熱的設(shè)備，但一般只能回收低溫的能量，即低品質(zhì)的能 量是主要的。例如，冷卻金屬材料后的水上升到數(shù)十。C，但從數(shù)十。C的水中回收能量是 非常困難的。因此，以往一般的做法是將這些能量釋放到大氣中去。本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的熱回收裝置10中，在熱軋生產(chǎn)線20中搬運(yùn)的金屬 材料100的邊上配置將熱轉(zhuǎn)換成電力的熱電轉(zhuǎn)換裝置11，將從金屬材料100發(fā)出的熱轉(zhuǎn) 換成電力。其結(jié)果是，能將逃入大氣中的能量高效地回收。也就是說(shuō)，利用圖1所示的 熱回收裝置10能高效地回收熱軋生產(chǎn)線20中金屬材料100發(fā)出的熱，并將其作為電力儲(chǔ) 存。(第二實(shí)施方式)如圖4所示，本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的熱回收裝置10以利用熱軋生產(chǎn)線 20進(jìn)行制造的成品卷材200為熱回收對(duì)象，這與圖1的熱回收裝置10不同。關(guān)于其他的 結(jié)構(gòu)與圖1所示的第一實(shí)施方式相同。與圖1中說(shuō)明的熱軋生產(chǎn)線20內(nèi)的搬運(yùn)路相同，在將從卷繞機(jī)26拔出并裝載于 卷材移動(dòng)臺(tái)車210的成品卷材200搬運(yùn)到卷材堆場(chǎng)30的搬運(yùn)路上設(shè)置集熱裝置111和轉(zhuǎn)換 裝置112。但是，與在熱軋生產(chǎn)線20內(nèi)設(shè)置集熱裝置111和轉(zhuǎn)換裝置112的情形不同， 在搬運(yùn)成品卷材200的搬運(yùn)路上設(shè)置集熱裝置111和轉(zhuǎn)換裝置112時(shí)，沒有水的飛濺和金 屬材料100的上卷的問(wèn)題，此外，溫度也比較低。因此，基本不需特殊考慮集熱裝置111 的配置。莫如說(shuō)有時(shí)不需要集熱裝置111。在卷材堆場(chǎng)30設(shè)置熱電轉(zhuǎn)換裝置11的情形下，對(duì)于剛制造的還很熱的成品卷材 200必須設(shè)置集熱裝置111和轉(zhuǎn)換裝置112。因此，先決定熱的成品卷材200的放置場(chǎng) 所，然后在該場(chǎng)所設(shè)置集熱裝置111和轉(zhuǎn)換裝置112?；蛘撸部墒辜療嵫b置111和轉(zhuǎn)換 裝置112、及電力儲(chǔ)存裝置12 —體化并可移動(dòng)，在熱的成品卷材200附近使用。
剛從卷繞機(jī)26拔出的成品卷材200處于400°C 600°C的高溫狀態(tài)，且能容易地 在成品卷材200的搬運(yùn)路的最近距離處配置熱交換裝置11。因此，在第二實(shí)施方式所涉 及的熱回收裝置10中，也可進(jìn)行高效的熱電轉(zhuǎn)換。此外，當(dāng)然也可在成品卷材200從 熱軋生產(chǎn)線20被搬運(yùn)到卷材堆場(chǎng)30之間的搬運(yùn)路、及卷材堆場(chǎng)30中設(shè)置熱電轉(zhuǎn)換裝置 11，并且在熱軋生產(chǎn)線20中設(shè)置熱電轉(zhuǎn)換裝置11。其他與第一實(shí)施方式實(shí)質(zhì)上是相同 的，省略重復(fù)記述。(第三實(shí)施方式) 如圖5所示，本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的熱回收裝置10中，熱電轉(zhuǎn)換裝置 11還包括對(duì)集熱裝置111收集的熱進(jìn)行凝集化的熱凝集化裝置113，這與圖1的熱回收裝 置10不同。轉(zhuǎn)換裝置112將利用熱凝集化裝置113凝集化的熱轉(zhuǎn)換成電力。關(guān)于其他 的結(jié)構(gòu)與圖1所示的第一實(shí)施方式相同。圖1及圖4所示的熱回收裝置10中，集熱裝置111設(shè)置于金屬材料100或成品 卷材200的邊上。由此，主要高效地吸收來(lái)自金屬材料100和成品卷材200的輻射熱。與此相對(duì)，圖5所示的熱回收裝置10中，不是對(duì)來(lái)自金屬材料100和成品卷材 200的輻射熱進(jìn)行回收，而主要對(duì)于對(duì)流產(chǎn)生的熱進(jìn)行回收。因此，在熱軋生產(chǎn)線20或 金屬材料100的上方設(shè)置集熱裝置111。例如，由于打開加熱爐21的門時(shí)，加熱爐21內(nèi) 的熱跑出，因此加熱爐21的門的上方溫度會(huì)很高。因此，在加熱爐21的門的上方和粗 軋機(jī)22的上方等金屬材料100的溫度高的熱軋生產(chǎn)線20的上游側(cè)，能更有效地集熱。根據(jù)上述目的，集熱裝置111最好采取有效收集對(duì)流產(chǎn)生的熱的方式。例如， 可采用具有像打開傘那樣的越往上部越窄的形狀的集熱裝置111。在該窄的上部安裝轉(zhuǎn)換 裝置112。圖5所示的熱回收裝置10中利用了從金屬材料100和加熱爐21漏出的熱作為對(duì) 流的一種現(xiàn)象一直上升這一事實(shí)。因此，集熱裝置111需要設(shè)置于高的場(chǎng)所。因此，集 熱裝置111配置于熱軋生產(chǎn)線20和成品卷材200的數(shù)m上方、收納有熱軋生產(chǎn)線20和成 品卷材200的房屋的頂棚附近。頂棚的高度有時(shí)是20m 30m。例如，如圖6所示，若 收納有熱軋生產(chǎn)線20的房屋50的屋頂是三角形，如果在熱容易流入的頂棚頂部附近設(shè)置 熱回收裝置10，能有效地回收熱。圖6中，金屬材料100沿與紙面垂直的方向被搬運(yùn)。 此外，圖6所示的箭頭表示熱的流動(dòng)。此外，為了使集熱裝置111收集的溫度較高的空氣變得溫度更高，將熱凝集化 裝置113配置于集熱裝置111與轉(zhuǎn)換裝置112之間。作為熱凝集化裝置113的一部分， 例如能使用熱泵。熱一般從高溫物體流向低溫物體，但通過(guò)使用熱泵，能獲得相反的熱的流動(dòng)。 圖7是簡(jiǎn)單說(shuō)明熱泵原理的圖。液體變成氣體時(shí)從周圍奪取熱，從氣體變成液體時(shí)向周 圍放熱。利用該原理，使用泵61壓縮媒介物，并在蒸發(fā)器62內(nèi)氣化，從周圍奪取熱， 使周圍低溫化。膨脹變成氣體的媒介物在冷凝器63內(nèi)液化，向周圍供熱。通過(guò)這樣的 結(jié)構(gòu)，低溫側(cè)變得更低溫，高溫側(cè)變得更高溫。作為媒介物，以前使用氟利昂，最近使 用代氟利昂等。熱泵即便在一般家庭中也被用于冰箱和空調(diào)等中。通過(guò)使集熱裝置111與圖7所示的蒸發(fā)器62連接，轉(zhuǎn)換裝置112與冷凝器36連 接，轉(zhuǎn)換裝置112能獲得比集熱裝置111收集的空氣的溫度更高的溫度，提高熱電轉(zhuǎn)換效率。由于熱的空氣具有上升的性質(zhì)，因此通過(guò)在遠(yuǎn)離熱軋生產(chǎn)線20的上方設(shè)置熱回 收裝置10，能有效地回收熱。圖5所示的熱回收裝置10中，能覆蓋來(lái)自熱軋生產(chǎn)線20 的熱上升的較大范圍。因此，即便下方有除氧化皮機(jī)等，也不會(huì)被其阻礙，熱回收裝置 10能回收熱。也就是說(shuō)，將集熱裝置111設(shè)置在金屬材料100的邊上時(shí)，受是否有水的 飛濺等影響，被局限于周圍環(huán)境好的場(chǎng)所。但是，將集熱裝置111和轉(zhuǎn)換裝置112設(shè)置 在熱軋生產(chǎn)線20和金屬材料100的上方時(shí)，就不會(huì)受這種周圍環(huán)境的影響。如上述說(shuō)明，利用第三實(shí)施方式所涉及的熱回收裝置10，通過(guò)收集從熱軋生產(chǎn) 線20上升的熱，能不受熱軋生產(chǎn)線20的環(huán)境影響地將熱轉(zhuǎn)換成電力。其他與第一實(shí)施 方式實(shí)質(zhì)上是相同的，省略重復(fù)記述。<變形例>如上所述在熱軋生產(chǎn)線20的上方收集的熱在利用集熱裝置111集熱的階段有數(shù) 十。C。因此，熱電轉(zhuǎn)換裝置11的設(shè)置場(chǎng)所比較有限。將集熱裝置111、轉(zhuǎn)換裝置112及 熱凝集化裝置113如圖5所示作為一個(gè)整體的單元設(shè)置時(shí)，有時(shí)會(huì)在成本上不利。因此， 如圖8所示，對(duì)應(yīng)多個(gè)集熱裝置111及熱凝集化裝置113配置一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置112，精簡(jiǎn)轉(zhuǎn) 換裝置112。藉此，抑制轉(zhuǎn)換裝置112的初期成本，能獲得運(yùn)轉(zhuǎn)效率提高的效果。在與精簡(jiǎn)轉(zhuǎn)換裝置112的想法相同的想法下，圖9所示的熱回收裝置10進(jìn)一 步精簡(jiǎn)了熱凝集化裝置113。也就是說(shuō)，對(duì)應(yīng)多個(gè)集熱裝置111配置一個(gè)熱凝集化裝置 113。(第四實(shí)施方式)如圖10所示，本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的熱回收裝置10還包括電力預(yù)測(cè) 裝置14，其分別預(yù)測(cè)由轉(zhuǎn)換裝置112產(chǎn)出的產(chǎn)出電力、及由熱凝集化裝置113消耗的消耗 電力；以及判斷裝置15，其根據(jù)產(chǎn)出電力和消耗電力判斷是否進(jìn)行熱回收，這與圖9所 示的熱回收裝置10不同。關(guān)于其他的結(jié)構(gòu)與圖9所示的第三實(shí)施方式相同。 第三實(shí)施方式所涉及的熱回收裝置10不一定能利用收集的熱一直進(jìn)行高效的熱 電轉(zhuǎn)換。這是由于熱凝集化裝置113消耗電力的緣故。例如，熱凝集化裝置113具有圖 7所示的熱泵時(shí)，需要驅(qū)動(dòng)泵61的電力。因此，預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)換裝置112產(chǎn)出的產(chǎn)出電力和熱 凝集化裝置113等消耗的消耗電力，若消耗電力比產(chǎn)出電力大，則最好不要驅(qū)動(dòng)熱回收 裝置10。利用電力預(yù)測(cè)裝置14的電力預(yù)測(cè)方法例如可采用將過(guò)去的消耗電力和產(chǎn)出電力 的實(shí)績(jī)做成數(shù)據(jù)庫(kù)、在類似運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的指標(biāo)下從該數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)出產(chǎn)出電力和消耗電力的預(yù) 測(cè)的方法等。或者，也可使用圖11(a) 圖11(b)所示的效率曲線，根據(jù)產(chǎn)出電力與消耗電力 的關(guān)系判斷利用熱回收裝置10進(jìn)行的熱回收的有效性。圖11(a) 圖11(b)根據(jù)熱電轉(zhuǎn) 換裝置11的熱電轉(zhuǎn)換效率與熱泵的效率之間的關(guān)系，表示當(dāng)產(chǎn)出電力超過(guò)消耗電力時(shí)， 熱回收裝置10的運(yùn)轉(zhuǎn)是有效的。效率曲線X是熱電轉(zhuǎn)換裝置11的熱電轉(zhuǎn)換效率曲線。圖11(a)是熱泵的效率存在差異的情形的例子。熱泵效率曲線A的情形下，即 便向熱泵通入輸入電力Pa產(chǎn)生溫度Ta，但由于熱電轉(zhuǎn)換裝置11的輸出電力Wa比輸入電 力Pa小，因此使用熱回收裝置10沒有意義。另一方面，熱泵效率曲線B的情形下，產(chǎn)生溫度Tb時(shí)的輸入電力Pb比輸出電力Wb小，因此熱回收裝置10的使用是有效的。圖11 (b)表示熱泵效率曲線C的熱泵的效率與熱電轉(zhuǎn)換裝置11的熱電轉(zhuǎn)換效率 的差在運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)不同的情形。向熱泵通入輸入電力Pc產(chǎn)生溫度Tc時(shí)，由于熱電轉(zhuǎn)換 裝置11的輸出電力Wc比輸入電力Pc小，因此熱回收裝置10的使用是有效的。由于產(chǎn) 生溫度Td時(shí)的輸入電力Pd比輸出電力Wd大，因此使用熱回收裝置10是沒有意義的。由于一般來(lái)說(shuō)，預(yù)先知道效率曲線的情形多，因此根據(jù)效率的關(guān)系，判斷裝置 15能判斷是否驅(qū)動(dòng)熱回收裝置10進(jìn)行熱回收。此外，也可以不是在產(chǎn)出電力比消耗電力 大的情形下判斷進(jìn)行熱回收，而是在產(chǎn)出電力與消耗電力的差處于預(yù)先設(shè)定的一定值以 上的情形下判斷進(jìn)行熱回收。由于產(chǎn)出電力與消耗電力的預(yù)測(cè)伴隨有誤差，因此有必要 使用設(shè)定的固定值，進(jìn)行合理的判斷。圖10所示的熱回 收裝置10以圖9所示的熱回收裝置10的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，但也可將 圖5或圖8所示的熱回收裝置10的結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，附加電力預(yù)測(cè)裝置14及判斷裝置15。如上述說(shuō)明，利用本發(fā)明第四實(shí)施方式所涉及的熱回收裝置10，根據(jù)金屬材料 100的熱的狀態(tài)和熱回收裝置10的消耗電力的關(guān)系，能判斷熱回收裝置10的運(yùn)轉(zhuǎn)是否有 效。藉此，能有效地回收從金屬材料100和成品卷材200發(fā)出的熱。其他與第三實(shí)施方 式實(shí)質(zhì)上是相同的，省略重復(fù)記述。(其他實(shí)施方式)如上所述，本發(fā)明記述了第一至第四實(shí)施方式，但作為公開的一部分的論述及 附圖不應(yīng)理解為限定本發(fā)明。根據(jù)本公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員可明確各種代替實(shí)施方式、 實(shí)施例及運(yùn)用技術(shù)。已述第一至第四實(shí)施方式的說(shuō)明中，表示了熱軋生產(chǎn)線20是薄板熱軋生產(chǎn)線的 例子，但對(duì)于厚板軋制生產(chǎn)線、型鋼軋制生產(chǎn)線、棒鋼軋制生產(chǎn)線、線材軋制生產(chǎn)線等 處理高溫金屬材料的各種軋制生產(chǎn)線，作為回收軋制生產(chǎn)線中發(fā)出的熱的熱回收裝置， 本發(fā)明也是可適用的。這樣，本發(fā)明包括在此沒有記述的種種實(shí)施方式等是毋庸置疑的。因此，本 發(fā)明的技術(shù)范圍只由從上述的說(shuō)明中妥當(dāng)?shù)臋?quán)利要求的范圍所涉及的發(fā)明特定事項(xiàng)所決定。本發(fā)明的熱回收裝置可應(yīng)用于利用熱軋生產(chǎn)線加工金屬材料的制造業(yè)中。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)金屬材料進(jìn)行加熱、軋制的熱軋生產(chǎn)線的熱回收裝置，其特征在于，包括熱電轉(zhuǎn)換裝置，該熱電轉(zhuǎn)換裝置將所述熱軋生產(chǎn)線中所述金屬材料的處理發(fā)出的熱 轉(zhuǎn)換成電力；以及電力儲(chǔ)存裝置，該電力儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存由所述熱電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換得到的電力。
2.如權(quán)利要求1所述的熱回收裝置，其特征在于，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置包括收集 所述金屬材料發(fā)出的熱的集熱裝置、以及將所述集熱裝置收集的熱轉(zhuǎn)換成電力的轉(zhuǎn)換裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的熱回收裝置，其特征在于，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置還包括進(jìn)行所述 集熱裝置收集的熱的凝集化的熱凝集化裝置，所述轉(zhuǎn)換裝置將由所述熱凝集化裝置凝集 化的熱轉(zhuǎn)換成電力。
4.如權(quán)利要求3所述的熱回收裝置，其特征在于，所述集熱裝置配置于所述金屬材料 的上方。
5.如權(quán)利要求3或4所述的熱回收裝置，其特征在于，還包括電力預(yù)測(cè)裝置，該電力預(yù)測(cè)裝置分別預(yù)測(cè)由所述熱電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)出的產(chǎn)出電力、及 由所述熱凝集化裝置消耗的消耗電力；以及判斷裝置，該判斷裝置根據(jù)所述產(chǎn)出電力和所述消耗電力來(lái)判斷是否進(jìn)行熱回收。
6.如權(quán)利要求5所述的熱回收裝置，其特征在于，在所述產(chǎn)出電力比所述消耗電力大 時(shí)，或所述產(chǎn)出電力比所述消耗電力大預(yù)先設(shè)定值以上時(shí)，所述判斷裝置判斷為進(jìn)行熱 回收。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的熱回收裝置，其特征在于，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置將 所述熱軋生產(chǎn)線內(nèi)進(jìn)行的多個(gè)處理工序中至少一個(gè)處理工序引起的、所述金屬材料發(fā)出 的熱轉(zhuǎn)換成電力。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的熱回收裝置，其特征在于，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置將 利用所述熱軋生產(chǎn)線從所述金屬材料制造出的成品由于所述熱軋生產(chǎn)線的處理而發(fā)出的 熱轉(zhuǎn)換成電力。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的熱回收裝置，其特征在于，還包括顯示所述電力 儲(chǔ)存裝置中儲(chǔ)存的電力的顯示裝置。
全文摘要
一種回收熱軋生產(chǎn)線中金屬材料的處理發(fā)出的熱并將其作為電力儲(chǔ)存的熱回收裝置。加熱軋制金屬材料(100)的熱軋生產(chǎn)線(20)的熱回收裝置(10)包括熱電轉(zhuǎn)換裝置(11)，其將熱軋生產(chǎn)線(20)中金屬材料(100)的處理發(fā)出的熱轉(zhuǎn)換成電力；以及電力儲(chǔ)存裝置(12)，其儲(chǔ)存由熱電轉(zhuǎn)換裝置(11)轉(zhuǎn)換得到的電力。
文檔編號(hào)H02N11/00GK102025296SQ20101012043
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者今成宏幸 申請(qǐng)人:東芝三菱電機(jī)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)株式會(huì)社