[發(fā)明專利]基于有機工質朗肯循環(huán)的連鑄二冷段余熱發(fā)電方法及設備

有效

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• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102808668A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設計）人: 談慶;雷震東;張玉軍
• 申請（專利權）人: 無錫市東方環(huán)境工程設計研究所有限公司
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00
• 代理公司: 杭州裕陽專利事務所(普通合伙) 33221
• 代理人: 應圣義

技術領域

本發(fā)明涉及利用余熱的裝置領域，尤其涉及一種利用連鑄二冷段余熱進行有機工質朗肯循環(huán)發(fā)電的方法和設備。

背景技術

在連鑄二冷段工序中，液態(tài)的鋼水經(jīng)初步冷卻在外表形成硬殼，溫度降到1300℃左右，然后噴水進一步冷卻直至板坯完全凝固，此時溫度為900℃左右。在溫度由1300℃到900℃的過程中，鋼坯的冷卻釋放出大量的熱量，平均約180kJ/kg鋼，按照板坯拉速的時間計算（以220mm厚×1500mm寬，拉速1.0米/分鐘為例），熱功率達到7890KW。如此巨大的熱量如果用于生產蒸汽或者發(fā)電，則經(jīng)濟效益十分可觀。而目前，僅對低溫段的熱量進行回收利用，而對于該高溫段余熱的回收技術尚屬空白。

美國的發(fā)明專利US4351633公開了一種采用密閉空間冷卻室，以空氣或水為介質與板坯直接換熱的技術。其涉及的溫度為900℃到150℃-250℃的低溫范圍，所回收的熱量產生蒸汽推動發(fā)電機。但是，對于1300℃到900℃之間的余熱，該專利并沒有涉及。其中，換熱方案主要是傳統(tǒng)的輻射換熱或氣固換熱。采用水為介質回收余熱的品位較低，形成的水汽只能用來加熱給水，而采用空氣介質則氣固換熱系數(shù)不如液固換熱系數(shù)高。所以，該類方法存在一定缺陷，仍有待改進。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是為克服現(xiàn)有余熱回收發(fā)電系統(tǒng)在余熱利用率低、換熱效果不佳等不足，而對現(xiàn)有余熱回收發(fā)電系統(tǒng)進行改進設計，得到一種可將鋼坯熱能轉化為電能、余熱回收率高、具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益的基于有機工質朗肯循環(huán)的連鑄二冷段余熱發(fā)電方法及設備。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是，提供一種基于有機工質朗肯循環(huán)的連鑄二冷段余熱發(fā)電的設備，包括余熱回收系統(tǒng)、換熱器以及與該換熱器相連接的機工質朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。所述余熱回收系統(tǒng)包括內部設有錕軸的中溫鹽浴池和與該中溫鹽浴池相連接的中溫熔鹽爐，該中溫鹽浴池與換熱器相連接。

本發(fā)明的第一優(yōu)選方案為，中溫鹽浴池連接有集液池，集液池與中溫熔鹽爐連接。

本發(fā)明的第二優(yōu)選方案為，有機工質朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括與換熱器相連的膨脹機，以及同時與該膨脹機相連的發(fā)電機和冷凝器。其中，冷凝器通過工質泵與該換熱器相連。

本發(fā)明的第三優(yōu)選方案為，冷凝器與工質泵之間設有貯液箱。

就基于有機工質朗肯循環(huán)的連鑄二冷段余熱發(fā)電的方法而言，該方法包括如下步驟：將介質與二冷段的板坯接觸以回收余熱，然后將介質與有機工質在換熱器中進行熱交換處理，最后利用該有機工質吸收的熱量進行發(fā)電。其中，該介質為熔融鹽。

作為本發(fā)明利用連鑄二冷段余熱發(fā)電的方法的第一種優(yōu)選方案，熔融鹽采用氯化鋅。

作為本發(fā)明利用連鑄二冷段余熱發(fā)電的方法的第二種優(yōu)選方案，有機工質采用R245fa。

作為本發(fā)明利用連鑄二冷段余熱發(fā)電的方法的第三種優(yōu)選方案，換熱器的出口的溫度高于熔融鹽的熔點。

本發(fā)明的技術優(yōu)勢在于：由于采用熔融鹽與二冷段的板坯進行液固強制換熱，換熱效率高于傳統(tǒng)的輻射換熱和氣固換熱。因為熔融鹽的換熱能力超過板坯的散熱量，可以保證板坯充分冷卻。其中，優(yōu)先選用熔點和沸點的溫度相差大的氯化鋅作為熔融鹽，其較寬的溫度使用范圍不僅可以滿足高溫吸熱而且可以滿足中溫放熱的需要。此外，氯化鋅價格低廉，性質穩(wěn)定，其安全性優(yōu)于其它同類物質，從而降低了換熱成本，便于推廣應用。又由于所回收的高溫段的大量余熱通過有機工質朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)轉化為電能，相比用于生產蒸汽的方式而言，最大限度地回收了余熱，創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟效益。而這一過程中采用無毒、不可燃、無腐蝕性的環(huán)保工質R245fa作為有機工質，由于其具有較低的臨界壓力3.65Mpa，臨界溫度154.01℃，分子量大，適合余熱回收，達到節(jié)能環(huán)保生產的目的。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明基于有機工質朗肯循環(huán)的連鑄二冷段余熱發(fā)電方法及設備實施例的結構示意圖。

具體實施方式