一种钢坯余热回收发电系统及其操作方法与流程

本发明属于钢坯余热回收发电，具体是一种钢坯余热回收发电系统及其操作方法。

背景技术：

1、我国是钢铁、铜、铝、金、银等金属生产大国，辊道金属冶炼车间运轧件的主要设备，通常情况下辊道上的钢坯温度可达1000℃以上，辊道上的钢坯暴露在空气环境中，向空气环境中散失大量的辐射热，而且固体的辐射热较难以回收。

2、中国发明专利cn104990423a公开了一种连铸钢坯余热回收系统，采用膜式水冷壁对高温连铸钢坯进行热量回收生产蒸汽，减少散热损失、改善周边环境；又如中国发明专利cn114322585a公开了一种高温钢坯红外辐射余热的高效回收转换系统，采用光伏电池将钢坯的红外辐射热直接转化为电能，保证尽量少的占用空间；具有体积小、重量轻的特点，实现了余热利用设备的小型化和轻质化。上述方案中均难以将回收的钢坯辐射热转化为高品位的电能，且无法对回收的热能进行储存，无法对回收的能源进行充分利用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钢坯余热回收发电系统及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

2、具体如下，本发明第一方面公开了一种钢坯余热回收发电系统，

3、包括余热回收装置、熔融盐蓄热系统、有机朗肯循环发电系统以及水冷装置；

4、所述余热回收装置与熔融盐蓄热系统通过导热油管并联连接，且汇总后通过导热油管与所述有机朗肯循环发电系统的一端连通；

5、所述导热油管上设置有导热油泵；

6、所述水冷装置与所述有机朗肯循环发电系统的另一端连通；

7、还包括钢坯输送装置，所述钢坯输送装置设置在所述余热回收装置内。

8、根据本发明的钢坯余热回收发电系统，至少具有如下有益效果：

9、该钢坯余热回收发电系统通过余热回收装置，有效的将钢坯的余热进行回收，并且通过熔融盐蓄热系统平抑了因钢坯非连续进入钢坯输送装置而带来的热源参数波动，使得有机朗肯循环发电系统可以将回收的钢坯辐射热转化为高品位的电能，通过最大限度地利用热能，系统实现了对能源的高效利用，从而提高了电能的品质；并且实现了能源的循环利用，减少了能源的浪费以及污染物的排放，实现了节能减排；并且避免了钢坯的辐射余热向周围环境散发，降低了工作环境温度以及钢坯温度，保证工作人员的健康，提高了工作环境的安全性和品质。

10、进一步地，在不改变现有生产工艺的基础上，将收集的钢坯辐射热通过有机朗肯循环发电系统转化为高品质的电能，在蓄热流程中，通过将一部分热能持续提供给有机朗肯循环发电系统保持稳定的发电，另一部分热能通过熔融盐蓄热系统进行储存；在回收热源不足时，调整为放热流程，将储存的热能转化为电能，保持系统持续稳定运行，提升了生产竞争力和工作效率，有效降低了生产成本。

11、作为本发明更进一步的方案：所述余热回收装置包括散热器组，所述散热器组包括若干呈纵横方向布置的散热器，若干所述散热器的一侧端面均呈对角设置有热介质入口以及热介质出口。

12、由于余热回收装置包括散热器组，散热器组包括若干呈纵横方向布置的散热器，若干散热器的一侧端面均呈对角设置有热介质入口以及热介质出口，使得可以增加热介质与散热器之间的接触面积，提高热量传递效率，从而更有效的回收钢坯生产过程中释放的余热，同时，呈纵横方向布置的散热器，能够实现热量在散热器之间的均匀分布，避免各散热器的温差过大，提高散热效果的均匀性和稳定性。

13、作为本发明更进一步的方案：还包括若干热介质主管以及若干热介质支管，底部横向若干所述散热器的热介质入口通过所述热介质主管连通，顶部横向若干所述散热器的热介质出口通过所述热介质主管连通，中部竖向若干所述散热器通过若干热介质支管分别连通所述其中单个散热器的热介质入口以及上方相邻散热器的热介质出口。

14、由于底部横向若干散热器的热介质入口通过热介质主管连通，顶部横向若干散热器的热介质出口通过热介质主管连通，中部竖向若干散热器通过若干热介质支管分别连通其中单个散热器的热介质入口以及上方相邻散热器的热介质出口，使得若干散热器通过热介质主管以及热介质支管连通为一个整体，且形成循环导热油管路，实现了热介质在散热器组内部的循环路径，提高了热介质的流动速度和循环效率，增强了余热回收装置的余热回收效率。

15、作为本发明更进一步的方案：所述熔融盐蓄热系统包括换热器，所述换热器两端分别设置有第一电动三通阀以及第二电动三通阀，所述第一电动三通阀与所述换热器之间设置有第一闸阀，所述第二电动三通阀的两端分别设置有第二闸阀以及第三闸阀。

16、由于熔融盐蓄热系统包括换热器，换热器两端分别设置有第一电动三通阀以及第二电动三通阀，第一电动三通阀与换热器之间设置有第一闸阀，第二电动三通阀的两端分别设置有第二闸阀以及第三闸阀，使得熔融盐蓄热系统可以通过控制各个闸阀实现切换导热介质的流动路径，根据钢坯密集或稀疏的不同热源程度，通过控制不同的闸阀调整熔融盐蓄热系统蓄热或放热流程，确保回收的热能得到充分利用，并根据需要进行灵活切换，保障系统运行的稳定性和可靠性。

17、作为本发明更进一步的方案：所述换热器一侧分别设置有高温熔融盐罐以及低温熔融盐罐，所述高温熔融盐罐一侧设置有高温熔融盐泵，所述低温熔融盐罐一侧设置有低温熔融盐泵。

18、通过在换热器一侧分别设置高温熔融盐罐以及低温熔融盐罐，高温熔融盐罐一侧设置高温熔融盐泵，低温熔融盐罐一侧设置低温熔融盐泵，根据蓄热或放热流程，可以对高温熔融盐以及低温熔融盐的分开管理和控制，并且分别对应设置高温熔融盐泵以及低温熔融盐泵，能够确保熔融盐在换热器中的流动更加顺畅，提高换热效率，降低能源消耗。

19、作为本发明更进一步的方案：所述高温熔融盐罐与所述换热器之间设置有第四闸阀，所述低温熔融盐罐与所述换热器之间设置有第五闸阀。

20、由于高温熔融盐罐与换热器之间设置有第四闸阀，低温熔融盐罐与换热器之间设置有第五闸阀，通过分别控制高温熔融盐罐以及低温熔融盐罐的闸阀，根据蓄热或放热需要，进行熔融盐罐的切换，并且可以防止高温熔融盐和低温熔融盐在进入换热器之前发生混合，避免温度梯度对换热效果造成不利影响，确保换热器内部的熔融盐保持相对稳定的温度，提高系统的稳定性。

21、作为本发明更进一步的方案：所述有机朗肯循环发电系统包括蒸发器以及膨胀机，所述膨胀机一侧设置有电机，所述膨胀机出口设置有冷凝器，所述冷凝器一侧设置有工质泵。

22、由于有机朗肯循环发电系统包括蒸发器以及膨胀机，膨胀机一侧设置有发电机，膨胀机出口设置有冷凝器，冷凝器一侧设置有工质泵，在蒸发器中，有机工质受热汽化，然后通过膨胀机的膨胀过程将热能转换成机械能，驱动发电机工作，使得有机朗肯循环发电系统能够实现能量的高效转换，可以更有效地利用热能资源，降低能源消耗，提高能源利用效率；同时，采用有机工质，在循环过程中不会产生二氧化碳等温室气体，更加环保。

23、作为本发明更进一步的方案：所述余热回收装置以及熔融盐蓄热系统通过所述蒸发器与所述机朗肯循环发电系统连通。

24、由于余热回收装置以及熔融盐蓄热系统通过蒸发器与机朗肯循环发电系统连通，余热回收装置和熔融盐蓄热系统可以回收钢坯产生的余热，将回收余热转移给有机工质，使得可以将回收的钢坯辐射热转化为高品位的电能，实现了资源的循环利用，减少了能源的浪费以及污染物的排放，实现了节能减排。

25、作为本发明更进一步的方案：所述水冷装置包括冷却塔，所述冷却塔的出水口与所述冷凝器的一端连通，所述冷却塔的进水口与所述冷凝器的另一端连通。

26、由于水冷装置包括冷却塔，冷却塔的出水口与冷凝器的一端连通，冷却塔的进水口与冷凝器的另一端连通，通过水冷装置将冷却水循环利用，不断吸收和散发热量，有效保证有机朗肯循环发电系统长时间稳定运行。

27、本发明第二方面还公开了一种钢坯余热回收发电系统的操作方法，包括如下步骤：

28、s1、所述钢坯输送装置将钢坯输送至所述余热回收装置内，且钢坯比较密集时，热源充足，此时为蓄热流程，启动所述熔融盐蓄热系统，打开所述第四闸阀，所述高温熔融盐泵以及所述第五闸阀保持关闭状态，启动所述低温熔融盐泵，低温熔融盐从低温熔融盐罐在低温熔融盐泵的作用下，经换热器的熔融盐侧进入高温熔融盐罐；

29、s2、同时打开所述第一闸阀以及第三闸阀，所述第二闸阀保持关闭状态，将回收钢坯余热后的高温导热油经过所述第一电动三通阀后，一部分导热油进入所述蒸发器，使有机朗肯循环发电系统保持发电，另外一部分导热油经过换热器以及第二电动三通阀后与从蒸发器出来的导热油汇总，一起经导热油泵后回到余热回收装置；

30、s3、当所述高温熔融盐罐充满后，同时关闭所述第一闸阀、第三闸阀、第四闸阀以及低温熔融盐泵；

31、s4、所述钢坯输送装置将钢坯输送至所述余热回收装置内，且钢坯比较稀疏时，热源不足，此时为放热流程，保持所述第三闸阀处于关闭状态，保持所述第一电动三通阀和导热油泵处于打开状态，打开所述第二闸阀、第二电动三通阀和第一闸阀，保持所述低温熔融盐泵和第四闸阀处于关闭状态，打开高温熔融盐泵和第五闸阀；

32、s5、所述高温熔融盐罐中的高温熔融盐经高温熔融盐泵、换热器进入低温熔融盐罐，从蒸发器出来的低温导热油进入导热油泵之后，一部分低温导热油进入余热回收装置并吸收钢坯的热能后经过第一电动三通阀后进入蒸发器放热，另外一部分低温导热油经过第二闸阀、第二电动三通阀后进入换热器吸热，温度升高后经过第一闸阀在第一电动三通阀中与余热回收装置来的高温导热油汇总后进入蒸发器的导热油侧将热能释放给有机朗肯循环发电系统，如此循环。

33、该钢坯余热回收发电系统的操作方法，钢坯输送装置设定阈值，通常钢坯输送装置输送的钢坯高于20％的输送量判断为钢坯密集，低于20％的输送量判断为钢坯稀疏，根据钢坯密集或稀疏时的热源程度，调整熔融盐蓄热系统的蓄热或放热流程，通过蓄热流程，将钢坯产生的余热回收，并将一部分回收的热能提供给有机朗肯循环发电系统保持发电，另一部分回收的热能通过熔融盐蓄热系统进行储存，以备后续发电使用；通过放热流程，将回收储存的热能转化为电能，使得充分利用了钢坯产生的余热，实现了能源的循环利用，并可以维持该系统的稳定运行，最大限度的提高了能源利用效率，从而实现了节能减排的目的，降低了对环境的影响。

技术特征：

1.一种钢坯余热回收发电系统，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的钢坯余热回收发电系统，其特征在于，所述余热回收装置(1)包括散热器组(103)，所述散热器组(103)包括若干呈纵横方向布置的散热器(1031)，若干所述散热器(1031)的一侧端面均呈对角设置有热介质入口(1032)以及热介质出口(1033)。

3.根据权利要求2所述的钢坯余热回收发电系统，其特征在于，还包括若干热介质主管(104)以及若干热介质支管(105)，底部横向若干所述散热器(1031)的热介质入口(1032)通过所述热介质主管(104)连通，顶部横向若干所述散热器(1031)的热介质出口(1033)通过所述热介质主管(104)连通，中部竖向若干所述散热器(1031)通过若干热介质支管(105)分别连通所述其中单个散热器的热介质入口(1032)以及上方相邻散热器的热介质出口(1033)。

4.根据权利要求1所述的钢坯余热回收发电系统，其特征在于，所述熔融盐蓄热系统(2)包括换热器(201)，所述换热器(201)两端分别设置有第一电动三通阀(202)以及第二电动三通阀(203)，所述第一电动三通阀(202)与所述换热器(201)之间设置有第一闸阀(204)，所述第二电动三通阀(203)的两端分别设置有第二闸阀(205)以及第三闸阀(206)。

5.根据权利要求4所述的钢坯余热回收发电系统，其特征在于，所述换热器(201)一侧分别设置有高温熔融盐罐(207)以及低温熔融盐罐(208)，所述高温熔融盐罐(207)一侧设置有高温熔融盐泵(209)，所述低温熔融盐罐(208)一侧设置有低温熔融盐泵(210)。

6.根据权利要求5所述的钢坯余热回收发电系统，其特征在于，所述高温熔融盐罐(207)与所述换热器(201)之间设置有第四闸阀(211)，所述低温熔融盐罐(208)与所述换热器(201)之间设置有第五闸阀(212)。

7.根据权利要求1所述的钢坯余热回收发电系统，其特征在于，所述有机朗肯循环发电系统(3)包括蒸发器(301)以及膨胀机(302)，所述膨胀机(302)一侧设置有发电机(303)，所述膨胀机(302)出口设置有冷凝器(304)，所述冷凝器(304)一侧设置有工质泵(305)。

8.根据权利要求7所述的钢坯余热回收发电系统，其特征在于，所述余热回收装置(1)以及熔融盐蓄热系统(2)通过所述蒸发器(301)与所述机朗肯循环发电系统(3)连通。

9.根据权利要求8所述的钢坯余热回收发电系统，其特征在于，所述水冷装置(4)包括冷却塔(401)，所述冷却塔(401)的出水口与所述冷凝器(304)的一端连通，所述冷却塔(401)的进水口与所述冷凝器(304)的另一端连通。

10.一种钢坯余热回收发电系统的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种钢坯余热回收发电系统及其操作方法，涉及钢坯余热回收发电技术领域，包括余热回收装置、熔融盐蓄热系统、有机朗肯循环发电系统以及水冷装置；余热回收装置与熔融盐蓄热系统通过导热油管并联连接，且汇总后通过导热油管与有机朗肯循环发电系统的一端连通；导热油管上设置有导热油泵；水冷装置与有机朗肯循环发电系统的另一端连通；还包括钢坯输送装置，钢坯输送装置设置在余热回收装置内。使得该系统可以将回收的钢坯辐射热转化为高品位的电能，实现了能源的循环利用，实现了节能减排；降低了工作环境温度以及钢坯温度，提高了工作环境的安全性和品质，并且提升了生产竞争力和工作效率，有效降低了生产成本。

技术研发人员：韩磊,朱伦敏,黎看,杨中赳,陶俊杰
受保护的技术使用者：湘电智慧能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23