Изобретение относится к способу и установке для утилизации энергии в установках непрерывного литья и станах горячей прокатки полосы, в частности, при производстве и обработке слябов в полосы, соответственно, рулоны, при этом высвобождающаяся при охлаждении отливаемой заготовки, а также слябов и/или рулонов тепловая энергия улавливается и используется.
При охлаждении стали с примерно 1570°С (жидкая) до средней температуры примерно 1200°С на выходе из установки непрерывного литья, из стали удаляется примерно 145 кВтч/т тепловой энергии. Это тепло в настоящее время теряется без использования в окружении (воздухе и охлаждающей воде).
В станах горячей прокатки полосы остаточное тепло слябов после отливки использовалось до настоящего времени так, что слябы либо непосредственно прокатывали, либо в теплом, соответственно, горячем состоянии помещали в печь. За счет этого можно экономить энергию нагревания. Предпосылками для использования в горячем виде или непосредственного использования являются пространственная близость установки непрерывного литья и печи для слябов. Однако это не всегда обеспечивается в более старых установках. По причинам логистики, проверки поверхности, планирования программы прокатки и подобного лишь часть продукции подвергается дальнейшей обработке непосредственно или в горячем состоянии. В соответствии с этим, обычно охлаждают слябы после отливки в цехе с помощью потока воздуха и складывают штабелями перед их дальнейшей транспортировкой. То же относится к имеющемуся в рулонах после намотки остаточному теплу, которые часто охлаждают на складе рулонов с помощью воздуха.
Утилизация остаточного тепла посредством преобразования тепла в электрическую энергию или использования тепла технологического процесса все больше осуществляется в таких отраслях промышленности, как металлообрабатывающая, цементная или стекольная промышленность, которые являются очень энергоемкими. В области выплавки стали также известен из WO 2008/075870 А1 отвод отходящего тепла, возникающего при получении жидкого железа посредством восстановления в реакторе с псевдоожиженным слоем, для получения пара высокого давления, с помощью которого затем приводится в действие, например, паровая турбина для генерирования электрического тока.
В ЕР 0-044-957 В1 приведено описание установки для утилизации скрытого и значительного тепла отходящих газов из купольной печи для получения чугуна или аналогичного плавильного устройства, с целью получения электрической и/или тепловой энергии в виде пара и/или теплой воды. Установка состоит из теплового блока с горелкой и двумя котлами-утилизаторами, через которые проходит поток дымовых газов, а также как при генерировании электрической энергии дополнительно снабжаемой паром из пароперегревателя турбины и генератора переменного тока.
Из DE 2622722 С3 известно устройство для охлаждения горячих стальных слябов после последнего процесса прокатки, в котором стальные слябы устанавливаются на ребро между расположенными параллельными рядами вертикальными удерживающими колоннами. Излучаемое стальными слябами тепло воспринимается расположенными между удерживающими колоннами охлаждающими стенками с пропускающими поток охлаждающей воды пучками труб и используется для создания пара.
В ЕР 0-027-787 В1 приведено описание установки для получения тепла из отлитых с помощью способа непрерывного литья слябов в камере охлаждения с помощью воздуха, который с помощью вентилятора приводится в непосредственный контакт с поверхностями слябов. Нагреваемый таким способом воздух служит затем вне камеры охлаждения в качестве нагревательной среды, в частности, для направляемой в термодинамическом круговом процессе циркулирующей среды.
Исходя из указанного выше уровня техники, задачей изобретения является создание способа и устройства для утилизации энергии тепла охлаждения установки непрерывного литья, а также имеющегося в стане горячей прокатки полосы остаточного тепла слябов и рулонов в виде электрической энергии, или использования тепла технологического процесса в других потребителях тепла.
Поставленная задача решена относительно способа с помощью отличительных признаков пункта 1 формулы изобретения тем, что заготовку, соответственно, слябы транспортируют в направлении прокатного стана или в склад для слябов и затем в склад для рулонов, и отбирают во время литья в теплообменниках и/или во время транспортировки в теплообменниках, и/или помещают там частично друг над другом на особо подготовленных, выполненных с теплообменниками накопительных местах на короткое время или несколько часов, соответственно, суток, при этом в этот отрезок времени транспортировки из отливаемой заготовки и/или сляба и/или во время хранения отводится остаточное тепло через теплообменник в теплонесущую среду и нагревает ее, которое затем через трубопроводы теплоносителя отводят для генерирования тока и/или для непосредственного использования тепла технологического процесса в других потребителях тепла.
Установка для выполнения способа указана в пункте 38 формулы изобретения.
В соответствии с изобретением, уже во время литья из заготовки отводят тепло, и это тепло отводят для использования с помощью рулонных и пластинчатых теплообменников.
В передней зоне установки непрерывного литья можно уже утилизировать энергию. Кристаллизатор можно охлаждать с помощью теплонесущей среды, например, масла-теплоносителя. В первом случае через весь кристаллизатор проходит поток масла-теплоносителя. При этом уровень температуры наружной оболочки кристаллизатора может увеличиваться примерно до 450°С, с целью получения эффективного потока тепла. В этом случае на задней стенке кристаллизатора выполняют каналы охлаждения, проходящие множество раз слева направо и обратно, для получения более высокой температуры масла-теплоносителя. В качестве альтернативного решения, возможна двухконтурная система охлаждения (второй случай). В верхней зоне кристаллизатора (мениске) происходит обычное охлаждение с помощью воды. В нижней, менее чувствительной зоне можно осуществлять указанное выше охлаждение с помощью масла-теплоносителя.
В дальнейшем ходе установки непрерывного литья отдача тепла происходит на направляющих заготовку роликах. Они предпочтительно выполнены в виде теплообменников и принимают это тепло. Дополнительно предусмотрены различно выполненные теплообменники между направляющими заготовку роликами, с целью дополнительного отбора тепла. Теплообменники могут быть установлены также рядом с отливаемой заготовкой (в зоне кромок направляющих заготовку роликов), с целью улавливания энергии, излучаемой в сторону от заготовки.
После отделения, соответственно, разрезания слябовой заготовки на заданную длину, слябы возможно быстрее транспортируют от установки непрерывного литья в склад для слябов, соответственно, рулоны после намотки в склад для рулонов и там укладывают на выполненные с теплообменниками накопительные места. Также уже во время транспортировки к складу для слябов, соответственно, складу для рулонов можно извлекать из слябов, соответственно, рулонов частичное количество их остаточного тепла, для чего ведущие к местам хранения транспортировочные средства выполнены, согласно изобретению, с теплоизоляцией и/или с теплообменниками. Транспортировка слябов может происходить в продольном направлении по типу инверсной печи с роликовым подом или в поперечном направлении по типу инверсной толкательной печи или печи с шагающим подом. При медленной скорости транспортировки и длинном пути транспортировки эта конструкция представляет часть склада для слябов с теплообменниками для утилизации тепла.
Склады для слябов, соответственно, склады для рулонов могут быть предпочтительно выполнены в виде многоярусных стеллажей, в которых слябы, соответственно, рулоны вдвигаются плоско в накопительные места, например, с помощью автопогрузчика. При этом слябы, соответственно, рулоны укладываются на несущие рельсы. Стенки, крыши и донные конструкции могут быть выполнены в качестве несущей конструкции и одновременно служить в качестве теплообменников. В качестве альтернативного решения и особенно предпочтительно, теплообменники расположены перед несущими стенками, для обеспечения их доступности и простой возможности их замены при техническом обслуживании. В другом варианте выполнения слябы складируются в повернутом на ребро положении между теплообменниками, при этом склады для слябов выполнены с направляющими распорками и/или боковыми роликами, с целью предотвращения опрокидывания слябов. В таком складе для слябов слябы прилегают к роликам лишь в немногих местах.
Для того чтобы слябы, соответственно, рулоны попадали на накопительные места с возможно более высокой температурой, выполняют соответствующую целесообразную/оптимальную замену слябов, соответственно, рулонов внутри склада для слябов, соответственно, рулонов. Для оптимального переноса имеющегося остаточного тепла в теплонесущую среду, накопительные места снабжены теплообменниками не только ниже, но в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения также ниже и рядом со слябами, соответственно, рулонами. Для обеспечения беспрепятственной транспортировки слябов, соответственно, рулонов на накопительные места и из них, расположенные над слябами, соответственно, рулонами теплообменники установлены с возможностью поворота или перемещения. В качестве альтернативного решения, накопительные места снабжены поворотными или перемещаемыми теплоизолированными крышками с интегрированным теплообменником или без него.
Для повышения эффективности теплообменников, соответственно, конвективного переноса тепла, теплообменники выполнены с ребрами, или же для обеспечения непосредственного перехода тепла они укладываются на слябы, соответственно, рулоны, соприкасаются с поверхностью заготовок или слябов или располагаются очень близко перед нагретой поверхностью.
Для лучшего перемешивания теплонесущей среды и/или для дальнейшего повышения эффективности переноса тепла теплообменников, могут быть предусмотрены создающие завихрения металлические листы или перемычки внутри трубопроводов теплообменника.
Создание турбулентного потока воздуха в зоне теплообменника, соответственно, внутри мест хранения, например, с помощью нагнетателя, соответственно, вентиляторов также сокращает время охлаждения. Однако при этом следует учитывать максимально допустимую скорость охлаждения слябов, соответственно, рулонов, чтобы исключить снижение качества.
Типичный предпочтительный пример выполнения для расположения нескольких мест хранения рядом друг с другом может быть осуществлен в виде ямы-термостата. В ямах-термостатах для хранящихся штабелей слябов устанавливаются, как правило, целенаправленно низкие (в качестве альтернативы также высокие) скорости охлаждения. Слябы лежат в продольном направлении на несущих балках. За счет сдвигаемых закрывающих плит можно создавать под ними штабели слябов или по отдельности извлекать слябы после охлаждения. В качестве альтернативного решения, закрывающие плиты для каждого накопительного места можно также по отдельности поворачивать вверх. На дне, на стенках и, не обязательно, на крышке расположены теплообменные трубы или пластины. Вместо отвода тепла в окружение посредством принудительной конвекции, энергия целенаправленно переносится на эти теплообменники. Наружные поверхности ямы теплоизолированы. Вместо нескольких мест хранения в пространстве теплообмена могут быть расположены также отдельные места, соответственно, штабели слябов.
Типичными предпочтительными стадиями способа транспортировки и хранения слябов с системой утилизации тепла слябов являются:
а) Отливка сляба.
b) Разделение сляба после установки непрерывного литья на требуемую длину (не обязательно, также в зоне склада для слябов) и с применением теплоизоляции перед и в зоне машины огневой резки. При этом теплоизоляционные крышки в зоне машины огневой резки постепенно поворачивают вверх в зависимости от положения горелки и снова опускают, с целью минимизации потери тепла в зоне между установкой непрерывного литья и установкой для огневой резки. Между роликами рольганга в возможных зонах также установлены теплоизоляционные кассеты.
с) Транспортировка сляба в склад для слябов на снабженном теплообменниками рольганге для утилизации энергии, например, со скоростью литья или, не обязательно, на теплоизоляционном рольганге с предпочтительно увеличенной скоростью транспортировки.
d) Перемещение сляба в положение поднимания или сдвига со скоростью литья или, не обязательно, с повышенной скоростью транспортировки. Транспортировкой в фазе с) и d) управляют во времени так, что минимальная необходимая температура сляба для складирования не падает, в зависимости от материала сляба, например, ниже 800°С.
е) Если положение поднимания снабжено теплоизоляционными крышками, то их поворачивают вверх.
f) Быстрая транспортировка сляба на снабженное теплообменником место. Предпочтительно, сляб транспортируют, соответственно, штабелируют в окруженном теплообменниками месте (например, яме). При штабелировании слябов лишь кратковременно открывают пространство теплообменников для заполнения слябами.
g) Медленное охлаждение слябов на снабженном теплообменниками месте, при котором улавливается тепловая энергия.
h) По истечении заданного времени или при достижении температуры штабелирования слябов в заданном опорном месте, или когда температура поверхности сляба становится ниже температуры теплообменника, штабель слябов снова разбирают.
Диапазон охлаждения, в котором остаточное тепло слябов, соответственно, рулонов можно отводить для последующего использования во время их охлаждения с помощью теплообменников, составляет для слябов от температуры на выходе из установки непрерывного литья примерно до 250°С, а для рулонов от температуры намотки, например, до 250°С, при этом теплонесущая среда, например, масло-теплоноситель, соляной расплав или другая теплонесущая среда нагревается на более, чем 100°С.
Особенно предпочтительно транспортировку теплонесущей среды от теплообменника к установке генерирования тока выполняют в трубопроводе переноса тепла, который работает квази без давления (в нем имеется лишь подающее давление насоса и/или используют жидкую среду, которая предпочтительно не создает давление паров свыше 2 бар, и в котором можно использовать жидкости с высокой температурой, в частности, в диапазоне температур между 250°С и 400°С.
С помощью транспортировочных трубопроводов теплообменники соединены друг с другом последовательно или параллельно и с расположенной вблизи установки непрерывного литья, склада для слябов, соответственно, рулонов установкой генерирования тока. В качестве установки генерировании тока предпочтительно применяют установку ORC или установку Калины (от А. Калина), в которой с помощью приводимой в действие с помощью пара турбины с соединенным через фланец генератором накопленное в теплонесущей среде с помощью теплообменников тепло преобразуется в электрическую энергию. Рабочей средой установки генерирования электрического тока является, как правило, не вода, а смесь аммиака с водой, диоксид углерода, силиконовое масло, углеводороды, фторуглеводороды или другие среды, которые испаряются, соответственно, конденсируются при более низких температурах и давлении, так что возможен замкнутый круговой процесс также при более низких температурах, соответственно, меньшем подводе тепла при меньшем давлении. Обычные диапазоны температур для обоих способов генерирования тока составляют в процессе Калины примерно 95°С-190°С, и в способе ORC примерно 95°С-400°С (в зависимости от изготовителя и рабочей среды). В отличие от кругового процесса с работающими на воде паровыми турбинами, например, установка ORC является менее затратной, для нее требуются меньшие инвестиционные расходы, она работает при более низком давлении и при частичных нагрузках. Поэтому предпочтительно использовать установку ORC. Однако если возможна крупная установка с большим количеством энергии и при наличии постоянно высоких температур и допустимо высокое давление в установке генерировании тока, то можно в качестве альтернативного решения использовать также установку с работающими на воде паровыми турбинами для генерирования тока.
Расход теплонесущей среды и тем самым ее температура устанавливаются в зависимости от температуры заготовки, сляба, соответственно, рулона, а также в зависимости от величины и конструкции теплообменников, через теплоизолированные транспортировочные трубопроводы с помощью регулируемых подающих насосов и/или смесительных и регулировочных клапанов. С помощью изменения расхода регулируют температуру теплонесущей среды. Целью является установка возможно более высокой температуры теплонесущей среды.
Для находящихся на складе слябов, соответственно, рулонов часто необходимо целенаправленно устанавливать скорости охлаждения. Это достигается предпочтительно тем, что устанавливают различные целевые температуры для теплообменников, соответственно, температуру теплонесущей среды выбранных мест с теплообменниками. Эти целевые температуры можно подходящим образом изменять с помощью времени охлаждения, с целью обеспечения возможности динамического регулирования заданных кривых охлаждения. Другое влияние обеспечивается за счет использования термостойких вентиляторов, которые создают поток воздуха внутри мест с теплообменниками или в яме. За счет этого можно оказывать влияние не только на скорость охлаждения, но также на распределение температур. Если необходимо уменьшить перенос тепла со слябов в теплообменники, т.е., например, при определенных материалах слябов желательна экстремально низкая скорость охлаждения, то предусмотрено также частичное отгораживание, соответственно, покрытие теплообменников, например, керамическими пластинами заданной толщины.
В качестве альтернативного решения, тепло слябов (соответственно, рулонов и подобного) можно передавать в пространстве хранения сначала в газообразную среду (например, воздух), которая транспортирует тепло с помощью вентиляторов, соответственно, нагнетателя в теплоизолированном трубопроводе для транспортировки газа (кольцевом трубопроводе) к имеющим предпочтительно большую поверхность теплообменникам, которые в свою очередь принимают тепло и направляют его далее через трубопровод транспортировки тепла с жидкой теплонесущей средой (например, маслом-теплоносителем) в компактные теплообменники установки генерирования тока (например, установки ORC). В зависимости от желаемого количества отдаваемого тепла в теплообменнике и/или скорости охлаждения слябов (соответственно, рулонов и т.д.), можно регулировать мощность нагнетателя в кольцевом трубопроводе с помощью вычислительной модели.
При использовании теплообменников в складе для слябов, соответственно, рулонов имеются источники тепла (конструктивные блоки) с различным уровнем температуры. По другим причинам желательны также различные целевые температуры в различных местах с теплообменниками. На складах для слябов и рулонов слябы и рулоны охлаждаются в ходе хранения. Образованные последними рулоны или слябы имеют, естественно, более высокие температуры. Несмотря на согласование мощности подачи насосов и/или открывание смесительных и регулировочных клапанов, различные теплообменные блоки могут создавать различные температуры теплонесущей среды (например, масла-теплоносителя).
Установка непрерывного литья также поставляет теплонесущую среду с различным уровнем температуры. Сегментные ролики в зависимости от материала роликов применяются лишь при низких температурах роликов, с целью предотвращения отрицательного влияния на износ роликов и на прочность роликов. Теплообменники между роликами не имеют несущей функции и выдерживают высокие температуры.
Для оптимизации коэффициента полезного действия установки генерирования тока (например, установки ORC), она снабжена одним, однако предпочтительно несколькими теплообменниками. Поэтому для различных теплообменных контуров установки генерирования тока (установки ORC) желательны различные целевые температуры, которые ступенчато увеличиваются. Источники с низким уровнем температуры служат для предварительного нагревания рабочей среды в установке генерирования тока. Для этого в установке непрерывного литья используют, например, теплообменник сегментных роликов. На складе рулонов и слябов имеются для этого теплообменные блоки с более низкой температурой рулонов или слябов. За счет использования переключательных клапанов теплонесущую среду направляют к соответствующим теплообменникам установки генерировании тока. В испарительном теплообменнике ожидается наибольшая температура теплонесущей среды. Здесь температура рабочей среды установки генерирования тока повышается с промежуточной температуры до уровня температуры испарения. Это происходит за счет соответственно высоких предварительных температур теплонесущей среды. Для этого в установке непрерывного литья применяют теплообменник между сегментными роликами, а на складе рулонов и слябов теплообменные блоки с высокой температурой рулонов и слябов, соответственно, в целом теплообменные блоки с повышенной температурой теплонесущей среды.
В качестве альтернативного решения, можно поток масла-теплоносителя теплообменника немного нагревать в нагревателе масла-теплоносителя перед его подачей в установку генерировании тока и/или использовать отдельный теплообменный контур нагревателя масла-теплоносителя для получения высоких температур. Мощность нагревателя масла-теплоносителя устанавливают в зависимости от измеряемой перед этим температуры TV теплоносителя.
Можно использовать также дополнительно другие источники тепла из прокатного стана или установки непрерывного литья в качестве предварительных нагревателей рабочей среды установки генерирования тока вместо указанных выше. Можно использовать также, например, отводимый пар или отходящее тепло дымовых газов, которые имеют температуру выше 100°С.
Предпочтительно можно применять тепло из различных зон установки для обработки металла и зон хранения, таких как установка непрерывного литья, склад для слябов, печные отходящие газы и подобное, и сводить его в установке генерирования тока и там отводить. За счет этого можно обеспечивать лучшее использование установки генерирования тока.
С учетом различных максимально ожидаемых температур теплоносителя в различных теплообменных контурах, в установке используются целенаправленно согласованные с ними сорта масла-теплоносителя. При низких температурах подходят простые дешевые сорта масла-теплоносителя. Предпочтительно, последний теплообменник в испарителе установки генерирования тока, например, установки ORC, работает с высокой температурой и тем самым, например, с более дорогим синтетическим маслом-теплоносителем.
Если поток технологического тепла больше тепла, которое потребляется установкой генерирования тока, или существует опасность превышения температурой теплонесущей среды (масла-теплоносителя) допустимого уровня, несмотря на максимальную производительность насосов, то в этом случае избыток тепла отдается во внешний теплосток (например, в охлаждаемый воздухом теплообменник, градирню) или в стационарные или подвижные накопители тепла, с целью устранения опасности для установки и теплонесущей среды.
Модель процесса контролирует и управляет процессом охлаждения, при этом, в частности, исходя из измеренной или вычисленной температуры заготовки или сляба, рассчитывают охлаждение сляба в зависимости от окружающих условий. Чем дольше сляб остается в теплообменнике, тем лучше использование энергии. Так, отдельный сляб теряет здесь, например, 600°С за пять часов. Если вес слябов выше, чем расход, который получается из суммы всех мест теплообмена, то модель сокращает, соответственно, время хранения.
Одновременно модель процесса комбинирует использование теплообменников в соответствии с системой хранения и транспортировки, с целью, например, оставления слябов, соответственно, рулонов на складе в установленном или уложенном виде и их избирательного извлечения при необходимости для дальнейшей обработки.
Пример вычисления демонстрирует, сколько электрической энергии можно получать за счет использования, согласно изобретению, остаточного тепла слябов с помощью теплообменников:
- Используемый диапазон температур, например, 950°С-350°С.
- При содержании тепла при 950°С примерно 176 кВтч/т и при 350°С примерно 49 кВтч/т получается изменение содержания тепла на примерно 127 кВтч/т.
- Коэффициент η полезного действия при преобразовании в электрическую энергию составляет примерно 0,1 (наименьшая оценочная величина).
- Из этого получается электрическая энергия 12,7 кВтч/т.
- При производительности обычной установки, например, 3 миллиона тонн в год, можно получать при указанных выше краевых условиях 38100000 кВтч в год, когда используются все слябы для получения электрической энергии с указанными выше краевыми условиями.
Если вблизи расположены другие потребители тепла, такие как, например, установки травления или другие установки для дальнейшей обработки полосы, то можно часть получаемого тепла от заготовки, слябов или рулонов транспортировать в качестве альтернативного решения через транспортирующий тепло трубопровод к этим потребителям тепла. Тем самым эффективным образом экономится в них электрическая энергия.
Аналогичным образом, можно целенаправленно и предпочтительно использовать тепло слябов или рулонов для соседних установок или процессов (вне установки для обработки металла), таких как, например,
установки для опреснения морской воды,
процессы сушки,
отопления зданий от тепловой сети,
и повышать тем самым общий коэффициент полезного действия утилизации технологического тепла. При этом можно использовать непосредственно технологическое тепло или тепло охлаждения конденсаторов установки генерирования тока. При этом в зависимости от желаемого уровня температуры применяют в качестве теплонесущей среды масло-теплоноситель, воздух, воду или пар.
Если должна обеспечиваться надежность снабжения для подключенных потребителей электрической энергии, то к установке генерирования тока подключается накопитель тепла, который перекрывает кратковременные отсутствия тепла. Кроме того, предусмотрена установка нагревателя масла-теплоносителя, который служит в качестве резервного дополнительного нагревателя. Нагреватель масла-теплоносителя может работать на газе (особенно предпочтительно доменном газе, конверторном газе, коксовом газе или природном газе) или нефти и включается лишь при отсутствии тепла заготовки, слябов или рулонов. Нагреватель масла-теплоносителя и установка генерирования тока также соединены друг с другом, так что между обеими установками может протекать, например, масло-теплоноситель в качестве теплонесущей среды и тем самым осуществляться перенос тепла. Если, например, имеется в избытке доменный газ, то его можно включать в энергетическую стратегию всей установки или в самостоятельную стратегию.
Каждая установка генерирования тока указанного вида имеет конденсатор. В нем снова переводится в жидкое состояние рабочая среда. Охлаждение в нем происходит за счет подключения потребителей тепла или за счет использования дополнительных охлаждаемых воздухом теплообменников или градирни. Особенно предпочтительно, когда охлаждение можно выполнять с помощью без того имеющейся градирни установки для обработки металла (установки непрерывного литья, прокатного стана). За счет этого можно экономить инвестиционные расходы и использовать это охлаждающее устройство.
Вместо отдачи тепла охлаждения на конденсаторе установки генерирования тока (установки ORC) в окружение, предусмотрено применение этой энергии для предварительного нагревания воздуха для печи для слябов или тонких слябов, с целью экономии энергии нагревания. Для этого контур транспортировки тепла соединяет установку генерирования тока с теплообменниками в канале всасывания воздуха или кислорода печи для слябов. В этом случае лишь избыточная энергия конденсатора установки генерирования тока отдается, например, в окружение.
После установки непрерывного литья установки CSP находится печь с роликовым подом. В этом случае отпадает необходимость в складе для слябов, и сляб транспортируется дальше в печи с роликовым подом. Потери в печи с роликовым подом, которые отводятся через печные ролики, относительно велики. Из этого следует другой случай применения. Для уменьшения потерь предусмотрено, аналогично приведенному выше примеру теплообменника транспортировочных роликов, охлаждение печных роликов не водой, а маслом-теплоносителем, и дополнительно применение этого тепла потерь для генерирования тока. Масло-теплоноситель позволяет выполнять охлаждение с более высокими температурами, без необходимости учета образования пара в охлаждающем контуре. Печные ролики, в частности диски печных роликов, достигают тем самым более высокой температуры и приводят за счет этого к меньшим потерям тепла. При этом максимальная температура масла-теплоносителя согласовывается с применяемым материалом для печных роликов. Дополнительно к обычному использованию температур отходящих газов после рекуператоров для предварительного нагревания свежего газа для печи для слябов, в канал отходящих газов встраивают еще дополнительные теплообменники для утилизации энергии и соединяют их также с установкой генерирования тока. За счет предпочтительной комбинации тепла, получаемого при охлаждении роликов, и энергии отходящих газов, которая подается известным образом в установку генерирования тока через теплообменники и трубопроводы транспортировки тепла, можно также осуществлять экономически выгодно регенерацию тепла также для установок CSP с достаточным количеством тепла и уменьшать в них потери.
Указанная выше технология не ограничивается обычными установками горячей прокатки полосы или установками CSP с толстыми слябами или тонкими слябами, а может также применяться при производстве стали в слитках, сортовых заготовках, балках или круглых заготовках и подобном. В установках для цветных металлов (полосовых установках) можно также с преимуществом применять эту технологию.
Существенный аспект изобретения состоит в том, что предпочтительно используется для транспортировки тепла среда, которая передает квази без давления тепловую энергию от теплообменника источника тепла к теплообменнику установки генерирования тока или к другим теплообменникам. Это обуславливается тем, что давление транспортирующей тепло среды соответствует лишь давлению подающего насоса для преодоления потерь потока в теплообменниках и транспортировочных трубопроводах, или же используется жидкая среда, которая предпочтительно не создает давление пара свыше 2 бар. В особых случаях специальное масло-теплоноситель может создавать слегка более высокое давление пара. Однако рабочее давление существенно ниже, чем для воды, соответственно, пара при сравнимой температуре. Во всяком случае предпочтительно не предусмотрено, что транспортирующая тепло среда подается с большим давлением через теплообменники и систему трубопроводов. Это предпочтительно также с точки зрения безопасности.
При этом транспортирующая тепло среда может иметь высокие температуры и тем самым повышать коэффициент полезного действия установки генерирования тока.
В качестве транспортирующей тепло среды предпочтительно используется масло-теплоноситель.
При этом предпочтительно, когда вместо обычного процесса с контуром пара используется установка ORC.
Другие преимущества и подробности изобретения поясняются ниже на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 - склад для рулонов, на виде сверху;
фиг. 2 - склад для слябов, на виде сверху;
фиг. 3 - места для хранения слябов, на виде сверху;
фиг. 4 - разрез места для хранения слябов с опускаемой теплоизоляционной крышкой, на виде сбоку;
фиг. 5 - разрез места для хранения слябов с поворотным верхним теплообменником, на виде сбоку;
фиг. 6а - система теплообменников для слябов в яме-термостате, на виде сверху;
фиг. 6b - разрез системы теплообменников для слябов в яме-термостате, на виде сбоку;
фиг. 6с - система теплообменников для слябов с теплообменными кольцевыми трубопроводами, на виде сбоку;
фиг. 7а - разрез склада с многоярусными стеллажами для слябов, на виде спереди;
фиг. 7b - разрез склада с многоярусными стеллажами для слябов, на виде сбоку;
фиг. 8а - разрез склада с многоярусными стеллажами для рулонов, на виде спереди;
фиг. 8b - разрез склада с многоярусными стеллажами для рулонов, на виде сбоку;
фиг. 9а - склад для расположенных на ребре слябов, на виде сверху;
фиг. 9b - разрез склада для расположенных на ребре слябов, на виде спереди;
фиг. 10 - теплоизолированный рольганг с выполненными в качестве теплообменников транспортировочными роликами;
фиг. 11а - рольганг с расположением по обеим сторонам выполненных в качестве теплообменников роликов;
фиг. 11b - рольганг, согласно фиг. 10а, с расположенными между роликами теплообменными пластинами;
фиг. 12 - сегментные ролики в качестве теплообменника;
фиг. 13 - вариант выполнения сегментных роликов;
фиг. 14, 15,
15а и 15b - теплообменники между сегментными роликами;
фиг. 16 - использование нескольких теплообменных контуров с различными источниками тепла и частично установка электрического генерирования тока;
фиг. 17 - аналогично фиг. 15, однако с последующим нагреванием масла-теплоносителя в подводящем трубопроводе для теплообменника установки генерирования тока;
фиг. 18 - печь CSP с роликовым подом с утилизацией тепловых потерь в печных роликах;
фиг. 19 - модель процесса;
фиг. 20а - частичный разрез трубы теплообменника с создающими завихрения металлическими листами, в изометрической проекции;
фиг. 20b - труба теплообменника с создающими завихрения металлическими листами, на виде спереди;
фиг. 20с - разрез скрученной, специально профилированной трубы теплообменника, на виде в осевом направлении;
фиг. 21 - схема установки генерирования электрического тока с теплообменниками.
На фиг. 1 показан на виде сверху склад 21 для рулонов. Образованные с помощью моталки 25 рулоны попадают по линии 24 транспортировки рулонов, которая может быть выполнена, например, с теплообменными крышками или теплоизоляционными крышками, к местам их хранения. Частично эти места склада выполнены, согласно изобретению, в виде накопительных мест 30 с теплообменниками 31 (смотри фиг. 8а и 8b), остальные места являются обычными местами 23 для складирования рулонов без теплообменников. В зависимости от еще имеющейся температуры и степени охлаждения рулонов происходит управляемая моделью процесса замена рулонов 20 на накопительных местах 30. Нагреваемая на накопительных местах 30 теплонесущая среда попадает затем через трубопроводы 33 для теплонесущей среды и коллекторный трубопровод 52 для теплонесущей среды в установку генерирования тока (не изображена) или может направляться в другие внутренние или внешние потребители тепла (например, в установки для дальнейшей обработки полосы, установки для опреснения морской воды).
На фиг. 2 показан на виде сверху выполненный по тому же принципу, что и склад 21 для рулонов на фиг. 1, склад 11 для слябов. От установки непрерывного литья слябы транспортируются по теплоизолированным или выполненным в качестве теплообменников, соответственно, накопителей тепла подающим рольгангам 13 на склад 11 для слябов. На складе 11 для слябов часть мест складирования, точно так же как на складе 21 для рулонов, выполнена, согласно изобретению, в виде накопительных мест 30 с теплообменниками 31, в то время как остальные складские места 14 являются обычными местами для складирования без теплообменников. В зависимости от еще имеющейся температуры слябов и степени охлаждения происходит управляемая моделью процесса замена слябов между местами 14 для складирования и накопительными местами 30. Затем нагретая на накопительных местах 30 теплонесущая среда попадает тем же образом через трубопроводы 33 для транспортировки теплоносителя и коллекторный трубопровод 52 для теплоносителя в установку 50 генерирования тока. Охлажденные на обычных складских местах 14 и на накопительных местах 30 слябы затем под управлением модели процесса извлекаются из склада 11 для слябов для дальнейшей обработки и через нагревательную печь 15 подаются в направлении 16 транспортировки в прокатный стан. Модель планирования и сортировки слябов и модель процесса связаны друг с другом для оптимизации получаемой энергии.
Изображенная на фиг. 2 штриховыми линиями зона склада с накопительными местами 30 показана в качестве примера на фиг. 3 на виде сверху в увеличенном масштабе. Показаны три накопительных места 30, расположенные параллельно друг другу. Три накопительных места 30 закрыты сверху поворотной, соответственно, сдвигаемой теплоизоляционной крышкой 36 (изображен штриховыми линиями лишь ее контур 36). Каждое накопительное место 30 содержит теплообменники 31, соответственно, 31', которые находятся сверху и снизу и, возможно, рядом (в данном случае не видим) со складируемым слябом и соединены через трубопроводы 33 для транспортировки теплоносителя с коллекторным трубопроводом 52. Подающий насос 34, который в показанном примере выполнения имеется в каждом накопительном месте 30, обеспечивает посредством непрерывного измерения входной и выходной температуры теплонесущей среды в теплообменнике 31 заданное моделью процесса оптимальное охлаждение с оптимальным использованием остаточного тепла и возможно более высокую температуру транспортирующей тепло среды за счет индивидуально регулируемой скорости подачи теплонесущей среды. В качестве альтернативного решения, несколько теплообменников 31 могут быть включены также последовательно и снабжаться одним подающим насосом 34. Через коллекторный трубопровод 52 нагретая теплонесущая среда попадает затем в предварительный подогреватель, соответственно, испаритель установки генерирования тока, например, установки ORC.
Накопительное место 30, которое показано на фиг. 3 с изображенной штриховыми линиями теплоизоляционной крышкой 36, показано в качестве примера в разрезе на виде сбоку на фиг. 4. Закрывающая сверху накопительное место 30 теплоизоляционная крышка 36 может поворачиваться в сторону или перемещаться с помощью крана для обеспечения доступа к слябам, как схематично показано на фигуре. Накопительное место 30 выполнено с лежащим на несущих ребрах 38 нижним теплообменником 31 и расположено на опорной плите 40, например, из бетона. Между теплообменником 31 и слябом 10 находится в данном случае несущий рельс 41. Для максимального уменьшения потерь энергии под теплообменником 31 находится неподвижная изоляция 39, а под теплоизоляционной крышкой 36 - не видимая здесь теплоизоляция. Поскольку предусмотрена возможность перестановки теплоизоляционной крышки по высоте, то на этом накопительном месте можно штабелировать друг на друге также несколько слябов. Теплообменник 31 соединен через теплоизолированные трубопроводы 33 для транспортировки теплоносителя и подающий насос 34 с теплоизолированным коллекторным трубопроводом 52, через который нагретая теплонесущая среда подается в направлении 35 транспортировки к установке генерирования тока (не изображена).
На фиг. 5 показано в разрезе на виде сбоку накопительное место 30, которое закрыто на верхней стороне поворотной или сдвигаемой для обеспечения доступа к слябам теплоизолированной крышкой 37 с интегрированным теплообменником 31. Рядом с расположенным на дне теплообменником 31 дополнительно расположены на обеих сторонах или на всех четырех сторонах накопительного места 30 также теплообменники 31, так что это накопительное место 30 полностью окружено теплообменниками 31. Так же как в примере выполнения, согласно фиг. 4, это накопительное место 30 расположено на несущих рельсах 41 и несущих ребрах 40, например, из бетона, и его теплообменники 31 соединены через теплоизолированные трубопроводы 33 для транспортировки теплоносителя, подающий насос 34 и теплоизолированный коллекторный трубопровод 52 с установкой генерирования тока. На каждом накопительном месте 30 может быть уложен один сляб, или же, для экономии накопительных мест, можно штабелировать несколько слябов 10 друг на друга, как показано на фиг. 5. Каждое накопительное место 30 может быть снабжено собственной крышкой 37 или же, в качестве альтернативного решения, можно использовать одну большую крышку 37, которая закрывает несколько лежащих рядом друг с другом накопительных мест 30, с целью экономии поворотных механизмов, таких как, например, гидравлические цилиндры.
Типичный предпочтительный пример выполнения этого рода для расположения нескольких накопительных мест 30 рядом друг с другом показан в виде ямы-термостата на фиг. 6а на виде сверху и на фиг. 6b на виде сбоку. В ямах-термостатах, как правило, целенаправленно устанавливается скорость охлаждения для складированного штабеля слябов. Этого можно достигать за счет установки различных целевых температур теплообменников, соответственно, температуры транспортирующей тепло среды выбранных мест с теплообменниками. Эти целевые температуры можно целенаправленно изменять за счет времени охлаждения, с целью обеспечения возможности динамического регулирования заданных кривых охлаждения для слябов 10. Слябы лежат в продольном направлении на несущих рельсах 41. За счет сдвигаемых закрывающих пластин 37 можно по отдельности извлекать слябы. В качестве альтернативного решения, закрывающие пластины 37 можно также поворачивать по отдельности вверх. На дне, на стенке, не обязательно, также на крышке и, возможно, между отдельными штабелями слябов (не изображены) расположены теплообменные трубы или пластины 31 (смотри фиг. 6b). Вместо отвода энергии в окружение посредством принудительной конвекции, она целенаправленно отдается в эти теплообменники 31. Наружные поверхности ямы теплоизолированы с помощью теплоизоляционной пластины 39. Теплоизоляция с нижней стороны осуществляется с помощью несущих ребер с интегрированными теплоизоляционными пластинами 38, 39. Соединительные трубопроводы для установки генерирования тока не изображены.
Для оказания влияния на конвективный перенос тепла в зависимости от материала, высоты штабеля слябов и уровня температуры, с помощью устойчивых к температуре вентиляторов 67 внутри ямы создают поток воздуха. Тем самым можно оказывать влияние одновременно на скорость охлаждения и распределение температуры в яме. Если необходимо уменьшить перенос тепла со слябов в теплообменники 31, т.е., например, при определенных материалах слябов желательна экстремально низкая скорость охлаждения, то предусмотрено частичное загораживание, соответственно, обшивка теплообменников 31, например, не изображенными керамическими пластинами и подобным заданной толщины.
Вместо расположения теплообменников вокруг штабеля слябов, слябы 10 можно складировать в изолированном пространстве (например, в яме-термостате), через которое по кольцевому трубопроводу 96 (трубопроводу транспортировки газа, теплообменному каналу) проходит поток газообразной среды (например, воздуха), как показано в примере выполнения на фиг. 6. Здесь с помощью нагнетателя 67 создается принудительно поток 95 (поток газа, поток воздуха) через накопительное пространство для слябов с помощью теплообменного канала 96, соответственно, несколько небольших трубных каналов, и обратно. В качестве альтернативного решения, в некоторых особых случаях можно также направлять отходящий воздух в трубу с теплообменником 31. Однако кольцевой трубопровод предотвращает потери тепла отходящего воздуха. В кольцевом трубопроводе 96 воздух отдает тепловую энергию в один или несколько теплообменников 31. В отдельном трубопроводе 33 для транспортировки теплоносителя, который заполнен, например, маслом-теплоносителем, сначала собирается (коллекторный трубопровод 52) поток тепла нескольких теплообменных блоков, а затем отдается в установку генерирования тока 50 (например, установку ORC) через ее теплообменник 51.
Накопительное пространство для слябов может быть выполнено в виде ямы-термостата или же расположено на плоском грунте. Как показано на фиг. 6с, несколько штабелей 30 слябов или же отдельные штабели 30 слябов, в особом случае отдельные слябы, могут быть расположены в пространстве, через которое отдельно продувается в кольцевом трубопроводе газообразная среда (например, воздух, дымовой газ, азот).
Для увеличения конвективного переноса тепла со сляба, соответственно, штабеля слябов в воздух, можно рядом со штабелями монтировать излучающие металлические листы или монтировать их в качестве обшивки стен. Излучающие металлические листы принимают излучаемую слябами энергию, нагреваются и увеличивают поверхность теплообмена для конвективного переноса тепла в циркулирующую газообразную среду (например, воздух) и тем самым повышают эффективность.
Особенно предпочтительно можно с помощью нагнетателя 67 в качестве регулировочного звена управлять скоростью охлаждения слябов. Кроме того, возможно согласование мощности нагнетателя с температурой слябов. Дополнительно к этому, можно регулировать температуру газообразной среды после теплообменника 31 в зависимости от условий в установке генерирования тока или других целевых условий.
Предусмотрено применение аналогичного способа для рулонов, болванок, штабелей проволоки и т.д. в соответствующих складах.
В особых случаях энергию можно отдавать через поток 95 газа вместо теплообменника 31 непосредственно в специально подготовленный для этого теплообменник 51 установки 50 генерирования тока (установки ORC).
На фиг. 7а и 7b показан в разрезе на виде спереди и на виде сбоку склад 12 с многоярусными стеллажами для слябов, в котором возможно более компактное и дешевое накопление. Слябы 10 вдвигаются плоско со стороны в направлении 43 заполнения в накопительные места 30, например, с помощью (не изображенного) автопогрузчика, для чего склад 12 с многоярусными стеллажами для слябов снабжен в некоторых зонах сдвигаемыми в сторону дверями 17. Внутри склада 12 с многоярусными стеллажами для слябов слябы 10 лежат на несущих рельсах 41. В несущих стенах и крыше интегрированы теплообменники 31, для того чтобы несущие части не слишком сильно нагревались и сохраняли устойчивость. Все теплообменники 31 соединены друг с другом частично параллельно и частично последовательно через теплоизолированные трубопроводы 33 для транспортировки теплоносителя и через коллекторный трубопровод 52 с установкой генерирования тока.
Примерно тем же образом, как слябы 10 в показанном на фиг. 7а и 7b примере выполнения, можно складировать также рулоны 20 на складе с многоярусными стеллажами для их охлаждения, как показано в разрезе на фиг. 8а на виде спереди и на фиг. 8b на виде сбоку. Показанный склад 22 с многоярусными стеллажами для рулонов конструктивно не отличается от склада 12 с многоярусными стеллажами для слябов, так что применяемые для склада 12 с многоярусными стеллажами для слябов позиции могут быть перенесены на склад 22 с многоярусными стеллажами для рулонов. На складе 22 с многоярусными стеллажами для рулоном существует возможность расположения показанных отделений 27 для рулонов со смешением в сторону относительно друг друга по причинам стабильности, и наряду с прямоугольным выполнением возможно также, например, шестиугольное выполнение отделений 27 для рулонов.
Альтернативная возможность складирования слябов состоит в складировании слябов 10 на накопительных местах 30 склада 18 с расположением слябов на ребре. На фиг. 9а показан такой стеллаж для складирования на ребре на виде сверху и на фиг. 9b - в разрезе на виде спереди. Для складирования слябы 10 опрокидывают, ставят на широкую сторону и затем вдвигают на ребре со стороны в накопительные места 30 склада 18 с расположением слябов на ребре. Направление заполнения показано на фиг. 9а стрелкой 43. За счет более высокой плотности заполнения складирование на ребре с расположенными между слябами 10 теплообменниками 31 происходит интенсивный перенос тепла со слябов 10 на теплонесущую среду в теплообменниках 31 при небольших потерях. Для ограничения потерь энергии весь склад 18 с расположенными на ребре слябами окружен неподвижной теплоизоляцией и на некоторых участках имеется перемещаемая теплоизолированная дверь 17, которую можно при необходимости сдвигать в направлении 17' транспортировки. Установленные на ребро слябы 10 опираются, например, на ролики 42 или выполненные иначе опоры, с помощью которых облегчается боковое введение и удаление слябов 10 из склада 18 с расположенными на ребре слябами. Для бокового направления и предотвращения опрокидывания слябов 10 на теплообменниках расположены по сторонам опоры, например, в данном случае также ролики, с помощью которых также облегчается сдвигание слябов при вдвигании и извлечении. Трубопроводы теплообменников 31 соединены друг с другом и через коллекторный трубопровод 52 с не изображенной установкой генерирования тока.
Для максимального предотвращения потерь тепла и/или улавливания энергии во время транспортировки слябов 10, транспортировочные ролики 44 выполнены в виде теплообменников, как показано в разрезе на виде сверху на фиг. 10. Эти роликовые теплообменники могут иметь различные формы выполнения, например, 56, 57 или 58 (также в виде сегментных роликов, например, с револьверным охлаждающим отверстием с односторонним поворотным подводом среды для впуска и выпуска). В показанном примере выполнения три транспортировочных ролика 44 соединены друг с другом через изолированный трубопровод 33 для транспортировки теплоносителя, при этом соответствующий подающий насос 34 нагнетает нагретую теплонесущую среду этих трех транспортировочных роликов 44 к коллекторному трубопроводу 52. В качестве альтернативного решения, один подающий насос 34 может подавать теплонесущую среду последовательно через несколько транспортировочных роликов 44 с переменным направлением прохождения потока, как показано на фиг. 10 на правой стороне. По сторонам на стенках, сверху и снизу транспортировочных роликов 44 находятся удлиненные теплообменники 31, которые также через отдельный подающий насос 34 соединены с коллекторным трубопроводом 52. За счет этих удлиненных теплообменников 31, а также неподвижной теплоизоляции 39, рольганг окружен так, что он практически имеет функцию инверсной печи с роликовым подом, через которую транспортируются разрезанные на заданную длину слябы 10, как показано на фигурах, или «бесконечный» сляб.
Для дальнейшего повышения интенсивности переноса тепла со сляба в теплонесущую среду во время транспортировки слябов используют в качестве альтернативного решения показанное на виде сбоку на фиг. 11а расположение на обеих сторонах транспортировочных роликов 44 с теплообменниками снизу и чисто теплообменных роликов 44' сверху. Через ролики 44 прокачивается, аналогично фиг. 10, транспортирующая тепло среда. Дополнительно к этому, возникает тем самым очень симметричный отвод тепла за счет контакта на обеих сторонах с роликами, излучения и конвекции. Зазор между роликами 44 является предпочтительно минимальным. Ролики 44 можно сверху и частично также снизу поворачивать при необходимости от сляба 10, с целью изменения потока тепла от сляба 10 к роликам в зависимости от материала сляба. Ролики 44 окружены теплоизолированным корпусом, который, не обязательно, может быть также выполнен в виде теплообменника 31.
В качестве другого альтернативного решения для повышения интенсивности переноса тепла служит система теплообменников, согласно фиг. 11b. Здесь на обеих сторонах установлены большие расстояния между роликами. Между роликами 44, 44' расположены теплообменники 31. Теплообменники 31 могут быть расположены также лишь на верхней стороне, которые могут быть выполнены с возможностью поворота, сдвига или неподвижными. Теплообменники могут быть расположены на расстоянии от сляба 10 или же выполнены в виде пластины и с небольшим давлением прижимаются к движущемуся слябу для лучшего переноса тепла. Позади роликов 44, 44', а также на задней стороне теплообменников расположена теплоизоляция 39.
При удлиненной конструкции рольганга с комбинированными теплообменниками, согласно фиг. 10 и 11, предусмотрены промежутки между блоками, с целью обеспечения возможности, по соображениям логистики, соответственно, планирования программы проката, извлечения сляба 10 из линии теплообменников (посредством сдвига, поднимания).
Другая возможность использования выделяемого при затвердевании сляба количества тепла состоит в выполнении, согласно изобретению, транспортировочных роликов уже в установке непрерывного литья и использовании применяемых под кристаллизатором для опоры и подачи отливаемой заготовки, соответственно, сляба сегментных роликов в качестве теплообменников.
На фиг. 12 схематично показаны сегментные ролики 47, которые выполнены в виде теплообменников 31, а также трубопроводы 52, 53 от и к установке для утилизации тепла, и соединительные трубопроводы 33 через проходы 29 для среды к охладителям 56, 57, 58 сегментных роликов. В показанном примере выполнения используется несколько подающих насосов 34 для различных групп сегментных роликов. Через сегментные ролики 47 пропускается в данном случае поток масла-теплоносителя. Подвод более холодного масла-теплоносителя с выхода установки для утилизации тепла происходит обычно в передней зоне установки непрерывного литья, при этом масло-теплоноситель прокачивается попеременно с одной стороны на другую через направляющие заготовку ролики. Для достижения возможно более высокой температуры масла-теплоносителя, масло-теплоноситель попеременно направляется несколько раз слева направо и наоборот через сегментные ролики 47. За счет выбора количества масла-теплоносителя, подаваемого одним насосом 34, можно влиять на выходную температуру масла-теплоносителя, соответственно, температуру стока 54” к установке для утилизации тепла. Максимально допустимая температура составляет, например, примерно 320°С. Эта целевая температура обеспечивается за счет выбора количества теплообменников, включенных последовательно, а также за счет количества подаваемого масла-теплоносителя. Для контролирования температуры масла-теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе 52, 53, а также частично между сегментными роликами 47 расположены устройства для измерения температуры.
Неподвижные трубы или шланги 33 для гибкого соединения сегментных роликов 47 лежат далеко вне зоны заготовки и теплоизолированы, точно также как возможные проходы. Поворотные проходы 29 для среды также теплоизолированы относительно окружающего воздуха. В возможно угрожающих зонах дополнительно предусмотрены приспособления для опрыскивания водой в случае пожара и предусмотрены экранирующие масло металлические листы, для того чтобы в случае утечки масло не проходило в направлении заготовки. Предусмотрено также контролирование утечек и давления.
Наружные подшипники 48 охлаждаются с помощью отдельного охлаждения 49 подшипников. Изолирующий слой между подшипником и цапфой теплообменника уменьшает потери тепла в этой зоне и защищает подшипник от слишком высокой температуры. Средний подшипник 48 может быть также выполнен в виде полувкладыша подшипника для опоры вкладыша снаружи. Этот подшипник 48 имеет хорошую аварийную антизадирную способность, так что допустимы более высокие температуры подшипника.
На фиг. 13 показаны в разрезе на виде сбоку и рядом в поперечном разрезе различные возможные варианты выполнения охлаждения сегментных роликов. В направлении стрелки 59 с увеличивающимся отводом тепла, соответственно, с увеличивающимся коэффициентом полезного действия, показаны сверху вниз сегментный ролик 47 с центральным охлаждающим отверстием 56, сегментный ролик 47 с револьверными охлаждающими отверстиями 57 и сегментный ролик 57 с охлаждающими отверстиями 58 в кожухе.
Вместо прохождения через отверстия 56, 57, 58 сегментных роликов с одной стороны к другой, возможно также выполнение сегментных роликов с комбинированным подводом и отводом теплонесущей жидкости лишь на одной стороне (например, сегментных роликов с револьверными охлаждающими отверстиями с односторонним поворотным подводом среды).
Сегментные ролики 57 могут быть также выполнены так, что трубопроводы при револьверном охлаждении проходятся последовательно (туда и обратно), прежде чем теплонесущая среда снова покидает ролик на стороне входа или противоположную сторону.
Расстояние А между охлаждающими отверстиями сегментных роликов револьверного охлаждения 57 или при охлаждении 58 сегментных роликов в кожухе должно быть возможно меньшим для оптимизации переноса тепла. Расстояние А составляет меньше 40 мм между поверхностью сегмента и охлаждающей стенкой на лежащей снаружи стороне.
Другой конструктивно предпочтительный вариант выполнения приема тепла отливаемой заготовки 10' и направления далее, например, к установке генерирования тока для утилизации энергии, показан в разрезе на виде сбоку на фиг. 14. Вместо использования сегментных роликов 47 в качестве теплообменников, в данном случае теплообменники расположены между сегментными роликами 47.
Поверхность теплообмена между сегментными роликами может составлять примерно 50-60% поверхности излучения в установке непрерывного литья. За счет специального расположения теплообменников 31, сегментные ролики 47 максимально экранированы от тепла сляба, так что в данном случае обеспечивается меньшая термическая нагрузка сегментных роликов. Теплообменники 31 могут быть выполнены в виде плиты, в которой просверлены в один или два ряда теплообменные трубки. Задняя сторона (противоположная слябам сторона) теплообменника 31 теплоизолирована. Теплоизоляционная кассета 39 состоит здесь из замкнутой оболочки из металлического листа с заполнением внутри теплоизоляционным материалом. Теплоизоляционный материал защищен от воды. В качестве альтернативного решения, теплообменник может быть выполнен открытым из расположенных рядом друг с другом труб с перемычками или без них. Показанный сегментный ролик должен по возможности работать в сухих условиях, как показано на фиг. 14 на левой стороне. За счет этого достигается максимальный перенос тепла.
Однако, если в качестве альтернативного решения необходимо наружное охлаждение заготовки, то возможно комбинированное или альтернативное использование в соответствии с показанным справа на фиг. 14 примером. В зависимости от потребности можно включать имеющееся здесь распылительное охлаждение 28, когда по металлургическим соображениям оно необходимо для оказания влияния на температуру сляба или же по причинам безопасности.
В этом примере выполнения вода распыляется в зазоре между сегментным роликом 47 и теплообменной плитой 31, а затем проходит между теплообменной плитой 31 и отливаемой заготовкой 10' и охлаждает тем самым отливаемую заготовку 10'. В качестве альтернативного решения, в теплообменной плите 31 может быть расположена прорезь, через которую направляют струю воды на отливаемую заготовку 10'. Если теплообменник состоит из нескольких проходящих поперек труб, то можно распылять воду с помощью охлаждения отливаемой заготовки в подходящем месте через зазор между двумя трубопроводами.
На фиг. 15 показано такое охлаждение заготовки на виде сверху в направлении сегментных роликов 47, которые изображены лишь схематично. Ширина теплообменника 31 несколько меньше максимальной ширины сляба в установке. Боковые крепления теплообменников не изображены. Трубопроводы 33 для транспортировки теплоносителя расположены змеевидно. В качестве альтернативного решения, поток теплонесущей жидкости может также полностью проходить справа налево или наоборот.
С помощью подающего насоса 34 теплонесущая жидкость транспортируется через один или несколько теплообменников 31 последовательно, пока она не возвращается обратно в установку генерирования тока. Предпочтительно, приходящий из установки генерирования тока трубопровод 53 подходит к теплообменнику 31, который подвергается максимальной тепловой нагрузке. Не изображенные опорные рамы сегментных роликов могут быть снабжены внутренним охлаждением.
При низкой производительности (скорости литья) установки непрерывного литья или при определенных материалах, которые необходимо отливать медленно, последний сегмент заготовки может быть выполнен не в качестве направляющей для заготовки, а в качестве теплообменника, например, в соответствии с фиг. 11а, 11b, с возможностью альтернативной замены.
Другой альтернативный конструктивный вариант выполнения приема тепла отливаемой заготовки 10' показан на фиг. 15а на виде спереди и на фиг. 15b - на виде сбоку. На фигурах показана небольшая часть половины установки непрерывного литья, состоящая из трех сегментных роликов 47, которые изображены штриховыми линиями, а также из изображенной штрихпунктирными линиями отливаемой заготовки 10'. Между сегментными роликами 47 используются здесь теплообменники 116 (газовый канал), через который направляется газообразная среда (например, воздух). Отдаваемое отливаемой заготовкой 10' тепло отдается в теплообменную плиту газового канала 116 и принимается газообразной средой 95. Ребра 118 в газовом канале 116 повышают конвективный перенос тепла. Ребра 118 могут быть также выполнены в виде завихряющих металлических листов. Противоположная слябам сторона теплообменника 116 теплоизолирована. Эта теплоизоляционная кассета 39 уменьшает потери тепла. С помощью одного или нескольких нагнетателей 67 газообразная среда 95 транспортируется от теплообменников 116 через газопроводы 31 к одному или нескольким теплообменникам 31 снаружи, соответственно, рядом с установкой непрерывного литья. Эти газопроводы 96 выполнены здесь в виде кольцевых трубопроводов и снабжены теплоизоляцией 97.
Температура (измеренная с помощью датчика 119 температуры) газообразной среды, например, после теплообменника 31 устанавливается в зависимости от условий в установке непрерывного литья или других целевых параметров. В качестве регулировочного звена используется объемный поток нагнетателя 67.
Теплообменник 31 принимает тепло газообразной среды. Она транспортируется с помощью насоса 34 через трубопровод 33 для транспортировки тепла и, возможно, через коллекторные трубопроводы 52 с помощью транспортирующей тепло жидкой среды (например, масла-теплоносителя) в установку 50 генерирования тока, где тепло снова отдается в теплообменник 51.
Установка непрерывного литья поставляет теплонесущую среду с первоначальной температурой различного уровня. Сегментные ролики 57 в зависимости от материала роликов могут работать лишь при низких температурах роликов, с целью исключения отрицательного влияния на износ роликов и прочность роликов. Теплообменники 31 между роликами не имеют несущей функции и пригодны для более высоких температур.
Для оптимизации коэффициента полезного действия установки генерирования электрического тока (например, установки ORC), она снабжена одним, однако предпочтительно несколькими теплообменниками, как показано в примере выполнения на фиг. 16. Здесь наверху показана часть контура 87 генерирования тока установки. Для обоих показанных различных теплообменных контуров 57-70'-80-34 и 31-70-82-81-34 в установках генерирования тока задаются различные целевые температуры 88, 88', которые ступенчато повышаются. Источники тепла (транспортирующая тепло среда 70') с низким уровнем 88' температуры, например, 200°С, служат здесь для предварительного нагревания рабочей среды (в предварительном нагревателе 80) в установке генерирования тока. Для этого в установке непрерывного литья используется теплообменник 57 сегментных роликов. В теплообменнике 82 испарителя требуется наивысшая температура 88, например 320°С, теплонесущей среды 70. Здесь температура рабочей среды установки непрерывного литья повышается в рабочем контуре 87 с промежуточной температуры до температуры испарения, и она превращается в пар 90. Это происходит за счет соответственно высоких первоначальных температур 88 транспортирующей тепло среды 70. Для этого в установке непрерывного литья применяют теплообменник 31 между сегментными роликами. В согласовании с различными уровнями температуры 88, 88' обоих показанных теплообменных контуров используются также различные транспортирующие тепло среды 70, 70'. Перед нагреванием рабочей среды в контуре 87 генерирования тока, рабочую среду 89 переводят в жидкое состояние в конденсаторе 84, так что подающий насос 83 может транспортировать рабочую среду. Конденсаторное тепло отдается через транспортирующие тепло трубопроводы 86, 86' с помощью насоса 85 в не изображенные охладитель воздуха, градирню и/или потребителям тепла и/или в предварительный нагреватель воздуха для сжигания.
В качестве альтернативного решения, поток масла-теплоносителя теплообменника 92 можно, соответственно, несколько подогревать в нагревателе 93 масла-теплоносителя, прежде чем он транспортируется к установке непрерывного литья (теплообменнику 82), как показано на фиг. 17. Нагнетатель 93 масла-теплоносителя является печью с интегрированным теплообменником, в которой с помощью пламени можно нагревать поток масла-теплоносителя. Пламя создается с помощью нефти, природного газа или предпочтительно доменного газа, коксового газа или конвертерного газа 94. Мощность нагревателя масла-теплоносителя регулируют в зависимости от измеренной перед ним температуры Tv теплоносителя, которая поднимается до желаемого максимального уровня температуры Tmax. В качестве альтернативного решения, можно также питать нагревательный контур 70 (без теплообменника 92) лишь с помощью нагревателя 93 масла-теплоносителя. Теплообменник 91 лишь символически показан как выполненный в виде блока пластинчатых теплообменников. При этом для этого теплообменного контура и других теплообменных контуров справедливо указанное выше для вариантов выполнения, согласно фиг. 16.
Можно использовать дополнительно также другие источники тепла из прокатного стана или установки непрерывного литья в качестве предварительных нагревателей 80, 81, вместо указанных выше. Можно использовать также, например, отвод пара или отходящего тепла дымовых газов, которые имеют температуры выше 100°С.
После установки непрерывного литья установки CPS находится печь 68 с роликовым подом, как показано частично на фиг. 18. Здесь отсутствует склад для слябов, вместо этого тонкий сляб 10 несколько нагревают в печи 68 с роликовым подом и непосредственно транспортируют дальше к прокатному стану. Потери в печи 68 с роликовым подом, которые отводятся через печные ролики 69, являются относительно высокими. Для их уменьшения предусмотрено, аналогично показанному на фиг. 10 и 11 примеру выполнения теплообменника транспортирующих роликов, охлаждение печных роликов 69 не с помощью воды, а с помощью масла-теплоносителя и дополнительное использование этого тепла потерь для генерирования тока. Масло-теплоноситель позволяет выполнять охлаждение с более высокими температурами без необходимости учета образования пара в контуре охлаждения. По сравнению с фиг. 10, здесь предусмотрены лишь теплообменники в роликах 69. Прокладка труб осуществляется здесь как на фиг. 10. Печные ролики 69, в частности, диски печных роликов, достигают тем самым высоких температур, что приводит к уменьшению потерь тепла. Дополнительно к обычному использованию температуры отходящих газов после рекуператоров для предварительного нагревания свежего воздуха для печи для слябов, в канале для отходящих газов устанавливаются также другие теплообменники для утилизации энергии, и они также соединяются с установкой генерирования тока. Этот теплообменный контур не изображен на фиг. 18. За счет предпочтительного комбинирования тепла охлаждения роликов и энергии отходящих газов, которые известным образом подаются в установку генерирования тока через теплообменники и транспортирующие тепло трубопроводы, можно экономически выгодно выполнять регенерацию тепла и генерировать ток также в установках CSP и уменьшать в них потери.
Модель 60 процесса для управления всем процессом преобразования остаточного тепла внутри установки непрерывного литья и слябов, соответственно, рулонов в электрическую энергию, включая необходимое обращение со слябами, показана на фиг. 19 в качестве примера для охлаждения слябов. На рольганге 46 нагретые слябы 10 транспортируют от установки 65 непрерывного литья, соответственно, от установки 66 огневой резки на склад 11 для слябов и там укладывают на накопительные места 30 с теплообменниками 31 (смотри, например, фиг. 3). После выполненного охлаждения, охлажденные слябы 10 затем извлекают и укладывают на места складирования слябов без теплообменников, или транспортируют в направлении 16 к прокатному стану. Нагретую в теплообменниках 31 теплонесущую среду направляют через транспортирующие теплоноситель трубопроводы 33 и коллекторный трубопровод 52 к предварительному нагревателю, соответственно, испарителю 51 установки 50 генерирования электрического тока.
Через соответствующие сигнальные линии 63 в модель 60 процесса подается информация, относящаяся к слябам 10 (вход 61 для слябов), а также к накопительным местам 30, соответственно, теплообменникам 31 (вход 62 для накопительных мест):
Из этой информации в модели 60 процесса вычисляются параметры способа и через соответствующие линии 64 управления используются для управления манипулированием слябов. А именно, выполняются следующие вычисления:
- вычисление температур слябов и комбинации с системой сортировки и складировании слябов;
- оптимизация температуры извлекаемых слябов в зависимости от накопительных мест;
- вычисление температуры слябов в накопительных местах;
- производительность насоса для каждого теплообменника в зависимости от входной и выходной температуры теплонесущей среды;
- переключение и регулирование клапанов в зависимости от температуры теплонесущей среды и согласования с теплообменниками установки генерирования тока;
- задание целевых температур для различных теплообменников, соответственно, транспортирующих тепло сред;
- вычисление общего потока тепла (температуры, массового расхода) к установке генерирования тока;
- задание скорости литья в установке непрерывного литья;
- определение момента времени извлечения слябов из накопительных мест.
Теплообменные блоки, согласно изобретению, выполнены так, что они легко взаимозаменяемы с целью улучшения технического обслуживания и доступа. Это относится к теплообменникам на складах с многоярусными стеллажами для слябов и рулонов, в пространствах для обычного складирования слябов или рулонов, а также к теплообменникам между сегментными роликами.
Для повышения переноса тепла теплообменников, в отдельных трубопроводах теплообменника могут быть установлены завихряющие металлические листы (смотри фиг. 20а, 20b, 20с). За счет этого уменьшается разница между средней температурой теплоносителя и максимальной температурой теплоносителя (преимущественно на поверхности труб). Кроме того, сближаются температуры на стороне подвода энергии и на противоположной источнику тепла стороне. Это действие лучшего перемешивания особенно предпочтительно для этого случая применения, поскольку могут обеспечиваться более высокие температуры в теплообменниках установки генерирования тока и/или можно предотвращать перегрев теплонесущей среды на поверхности внутренней стороны труб.
Участки теплообменника с завихряющими металлическими листами 98 в трубопроводах теплообменника с перемычками 101 показаны на фиг. 20а, 20b, 20с. На фиг. 20а показан участок трубы с завихряющими металлическими листами 99, 100 с попеременно различным подъемом. Другой пример выполнения с завихряющим металлическим листом 99 и держателем 102 листа в середине трубы показан на фиг. 20b. Завихряющие металлические листы выполнены так, что не возникает мертвый объем, соответственно, предотвращаются места скопления среды. Завихряющие металлические листы 99 могут прилегать к стенкам или же предпочтительно могут быть установлены на стороне источника тепла на расстоянии от стенки. Другим вариантом выполнения, повышающим эффективность, является применение теплообменных труб 103 с внутренними перемычками, согласно фиг. 20с. За счет хорошего соединения перемычки с трубой дополнительно увеличивается обмен тепла. Перемычки могут быть выполнены прямыми в продольном направлении или спиральными, так что теплонесущая среда проходит на внутренней стороне трубы участки с различным уровнем температуры (к источнику тепла или в противоположном направлении). Предусмотрено от одной до n внутренних перемычек.
Теплообменные трубы с завихряющими металлическими листами могут быть прямыми или изогнутыми. Другие примеры расположения завихряющих металлических листов, например, в смесителях, приведены в DE 2-262-016, DE 2-648-086, DE 695 04-892, EP 084-180.
Типичный пример выполнения принципиальной схемы трубопроводов установки, которая обеспечивает транспортировку тепла от источника тепла (теплообменники 31, 44, 57) установки для обработки металла к установке генерирования тока (установке ORC), показан на фиг. 21. При этом главный контур транспортировки тепла состоит из питающего насоса 107, смесителя 110, регулировочного клапана 111, теплообменника 31 и теплообменника 51 установки 50 генерирования электрического тока.
Для обеспечения возможности установки целевых входных температур для установки генерирования тока, т.е. перед теплообменником 51, используется объемный поток питающего насоса 107 и/или смесители 110, соответственно, регулировочный клапан 111. Если одноразовое прохождение одного теплообменника не достаточно для установки целевой температуры, то предусмотрен возвратный трубопровод 117. В этом возвратном трубопроводе 117 устанавливается объемный поток с помощью насоса 109, и для каждого теплообменника или группы теплообменников предусматривается смеситель 110. В процессе регулирования контролируют температуру транспортирующей тепло среды в различных местах системы трубопроводов с помощью измерительных устройств 113 и выполняют управление исполнительными элементами (насосами 107, 109, а также смесителями 110, клапанами 111) с помощью модели процесса. Предусмотрено также измерение объемного потока в различных местах и использование измеренных данных для регулирования.
Теплообменники включены параллельно друг другу или последовательно. Теплообменник с наивысшей окружающей температурой используется, как правило, в качестве последнего теплообменника, прежде чем теплонесущая среда через переключательный клапан 112 транспортируется в направлении установки 50 генерирования тока.
Если мощность имеющихся теплообменников превышает производительность установки 50 генерирования электрического тока, или же при сбое в работе установки генерирования тока, может быть, не обязательно, предусмотрена отдача избыточного тепла в накопитель 105 тепла. Для этого смеситель 110 направляет часть потока в направлении накопителя 105 тепла. Если же, наоборот, теплообменники 31 не отдают тепло, то накопленное тепло можно с помощью насоса 108 транспортировать из накопительного резервуара 105 к теплообменнику 51 установки генерирования тока.
Накопитель 105 тепла, как правило, выполнен стационарным. Однако он может быть выполнен с возможностью замены для транспортировки тепла (например, с помощью грузового автомобиля). Накопитель тепла может состоять из нескольких накопительных блоков в различных вариантах выполнения.
Если установка генерирования тока выходит из строя, то предусмотрена отдача тепла в аварийный охладитель 106. В этом случае контур циркуляции соответственно изменяется с помощью переключательного клапана 112. Кроме того, этот аварийный охладитель 106 можно, не обязательно, использовать в качестве охладителя конденсатора установки генерирования тока и соединять с ним через охлаждающие трубы 114.
Обеспечивающие безопасность трубопроводы, защитные клапаны, насосы для заполнения и опустошения, аварийные насосы, резервные насосы, расширительный бак, установка инертного газа и т.д., которые имеются в обычных установках с использованием масла-теплоносителя, являются составной частью общей установки, однако они не приведены в этой упрощенной функциональной схеме.
Перечень позиций
10 Сляб
10' Отливаемая заготовка
11 Склад для слябов
12 Склад с многоярусными стеллажами для слябов
13 Подающий рольганг от установки непрерывного литья
14 Места складирования слябов без теплообменников
15 Нагревательные печи
16 Направление транспортировки заготовки, слябов, соответственно, рулонов
17 Подвижная дверь
17' Направление сдвигания подвижной двери
18 Склад для расположенных на ребре слябов
19 Боковая направляющая/опора/ролики
20 Рулон
21 Склад для рулонов
22 Склад с многоярусными стеллажами для рулонов
23 Места складирования рулонов без теплообменников
24 Линия транспортировки рулонов
25 Моталка
27 Отделение для рулонов
28 Оросительное охлаждение
29 Проход для среды
30 Накопительное место
31 Теплообменник
31' Теплообменник с альтернативным расположением трубопроводов
32 Теплонесущая среда
33 Трубопровод для транспортировки теплоносителя
34 Подающий насос
35 Направление транспортировки теплонесущей среды
36 Теплоизоляционная крышка
37 Поворотная или сдвигаемая крышка с интегрированными теплообменниками или термоизоляцией/закрывающие плиты
37' Положение сдвинутой крышки
38 Несущие ребра/несущие балки
39 Неподвижная теплоизоляция, соответственно, теплоизоляционная кассета/теплоизоляционная пластина
40 Плита основания
41 Несущий рельс
42 Опора/ролики
43 Направление заполнения
44 Транспортирующие ролики в виде теплообменников
44' Теплообменные ролики
45 Направление транспортировки
46 Рольганг
47 Сегментные ролики
48 Подшипник
49 Охлаждение подшипника
50 Установка генерирования электрического тока
51 Предварительный нагреватель, соответственно, испаритель установки генерирования тока
52 Коллекторный трубопровод для теплонесущей среды к установке генерирования тока
53 Коллекторный трубопровод для теплонесущей среды от установки генерирования тока
54' Температура теплоносителя между теплообменниками
54” Температура возвращаемого теплоносителя
54”' Первоначальная температура теплоносителя
56 Сегментный ролик с центральным охлаждающим отверстием
57 Сегментный ролик с револьверными охлаждающими отверстиями
58 Сегментный ролик с охлаждающими отверстиями в кожухе
59 Направление увеличения отвода энергии, соответственно, коэффициента полезного действия
60 Модель процесса
61 Вход для слябов
62 Вход накопительного места
63 Сигнальные линии
64 Линии управления
65 Установка непрерывного литья
66 Установка огневой резки
67 Вентилятор, нагнетатель
68 Печь с роликовым подом
69 Печные ролики
70 Трубопровод транспортировки теплоносителя с транспортирующей тепло средой А
70' Трубопровод транспортировки теплоносителя с транспортирующей тепло средой В
71 Яма-термостат
80 Первый теплообменник (предварительный нагреватель) установки генерирования тока
81 n-ый теплообменник (предварительный нагреватель) установки генерирования тока
82 Испаритель установки генерирования тока
83 Подающий насос для рабочей среды внутри установки генерирования тока
84 Конденсатор установки генерирования тока
85 Подающий насос охлаждения конденсатора
86 Трубопровод транспортировки тепла к охладителю воздуха, градирне, предварительному нагревателю
86' Трубопровод транспортировки тепла от охладителя воздуха, градирни, предварительного нагревателя
87 Замкнутый контур установки генерирования тока (частично)
88 Трубопровод транспортировки тепла с целевой температурой 1
88' Трубопровод транспортировки тепла с целевой температурой 2
89 Рабочая среда установки генерирования тока, жидкая
90 Рабочая среда установки генерирования тока, парообразная
91 Теплообменная система 1
92 Теплообменная система 2
93 Нагреватель масла-теплоносителя
94 Подвод топлива (нефти, доменного газа, коксового газа, конвертерного газа, природного газа)
95 Поток газа, поток воздуха
96 Трубопровод транспортировки газа, теплообменный канал
97 Теплоизоляция трубопровод транспортировки газа
98 Труба теплообменника с завихряющими металлическими листами
99 Закручивающий влево завихряющий металлический лист
100 Закручивающий вправо завихряющий металлический лист
101 Теплообменный металлический лист, соответственно, перемычка между соседними трубопроводами
102 Держатель завихряющего металлического листа
103 Труба теплообменника с внутренними перемычками
104 Внутренняя перемычка
105 Накопительный резервуар
106 Аварийный охладитель, обводной теплообменник
107 Основной питающий насос
108 Насос накопительного контура
109 Насос в возвратном трубопроводе
110 Смеситель
111 Регулировочный клапан
112 Переключательный клапан
113 Устройство для измерения температуры
114 Соединительные трубы для охлаждения конденсатора установки генерирования тока
116 Газовый канал-теплообменник
117 Обратный трубопровод
118 Ребро
119 Датчик температуры
Tmax Максимально допустимая температура масла-теплоносителя
Tv Первоначальная температура масла-теплоносителя перед нагреванием масла-теплоносителя
Группа изобретений относится к способам утилизации энергии в установках для производства заготовки из стали или цветных металлов и установкам для реализации способа. В способе высвобождающуюся при охлаждении, транспортировке или складировании заготовок тепловую энергию и остаточное тепло заготовок улавливают посредством теплообменников, при этом тепло отбирают в теплонесущую среду для ее нагрева. Затем тепло через трубопроводы для транспортировки теплонесущей среды отводят к установке для генерирования электрического тока и/или к другим потребителям тепла для непосредственного использования тепла технологического процесса. Транспортировку теплонесущей среды от теплообменников к установке для генерирования электрического тока осуществляют в трубопроводах для транспортировки теплонесущей среды под давлением посредством насоса, при этом в качестве теплонесущей среды используют минеральное или синтетическое масло-теплоноситель или соляной расплав, не создающие давления пара свыше 2 бар. Технический результат заключается в повышении эффективности использования утилизированной энергии при одновременном упрощении способа утилизации и установки. 2 н. и 12 з.и. ф-лы, 21 ил.
1. Способ утилизации энергии в установках для производства заготовок из стали или цветных металлов, в котором высвобождающуюся при охлаждении, транспортировке или складировании заготовок тепловую энергию и остаточное тепло заготовок улавливают посредством теплообменников, при этом тепло отбирают в теплонесущую среду для ее нагрева, затем тепло через трубопроводы для транспортировки теплонесущей среды отводят к установке для генерирования электрического тока и/или к другим потребителям тепла для непосредственного использования тепла технологического процесса, отличающийся тем, что транспортировку теплонесущей среды от теплообменников к установке для генерирования электрического тока осуществляют в трубопроводах для транспортировки теплонесущей среды под давлением посредством насоса, при этом в качестве теплонесущей среды используют минеральное или синтетическое масло-теплоноситель или соляной расплав, не создающие давления пара свыше 2 бар.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют температуру подводимой и отводимой теплонесущей среды (32, Тin, Tout) в нескольких местах установки и устанавливают или регулируют расход так, что не превышается максимально допустимая температура теплонесущей среды (32, Tout, Tmax) или устанавливается заданная температура (Tout).
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для установки требуемого расхода для отдельных теплообменников используют регулируемые подающие насосы и/или смесительные и регулировочные клапаны.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что теплонесущую среду дополнительно пропускают и через возвратный трубопровод (117) через теплообменники (31) для установки заданной температуры теплонесущей среды.
5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что теплообменники располагают между сегментными роликами, через которые проходит поток газообразной среды, в частности воздуха, при этом газовую среду, принимающую тепло излучения, транспортируют с помощью по меньшей мере одного нагнетателя (67) в трубопровод (96) для ее транспортировки, в частности, к имеющим большие поверхности теплообменникам (31), которые, в свою очередь, принимают тепло и через трубопровод (33, 52) для транспортировки тепла с жидкой теплонесущей средой, в частности с маслом-теплоносителем, отдают тепло в теплообменник (51) установки генерирования тока, в частности установки ORC.
6. Установка для утилизации энергии в установках для производства заготовок из стали или цветных металлов способом по п.1, содержащая теплообменники для улавливания высвобождающейся при охлаждении, транспортировке или складировании тепловой энергии заготовок, а также остаточного тепла заготовок и нагрева теплонесущей среды, трубопроводы для транспортировки теплонесущей среды для генерирования электрического тока и/или для непосредственного использования тепла технологического процесса в других потребителях тепла, причем установка выполнена с возможностью транспортировки теплонесущей среды (32) от теплообменников (31, 44, 57) к установке (50) генерирования электрического тока в трубопроводах (33, 52, 70) и с возможностью транспортировки тепла под давлением посредством насоса и с возможностью использования в качестве теплонесущей среды минерального или синтетического масло-теплоносителя или соляного расплава, которые не создают давления пара свыше 2 бар.
7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что установка для производства заготовок выполнена в виде установки (65) непрерывного литья с теплообменниками (31, 116), установки для производства литых, сортовых, балочных, круглых стальных заготовок или установки для производства цветных металлов или стана горячей прокатки полосы, в частности, при производстве и обработке слябов (10) в полосы или рулоны (20).
8. Установка по п.6, отличающаяся тем, что установка для производства заготовок выполнена в виде снабженного теплообменниками (31, 44) транспортировочного рольганга (13) или транспортировочной цепи (24).
9. Установка по п.6, отличающаяся тем, что она содержит расположенные на складе (11, 12, 18) для слябов или на складе (21, 22) для рулонов накопительные места (30) для складирования отливаемых заготовок, слябов (10) или рулонов (20) во время охлаждения с температуры выхода из установки непрерывного литья примерно до 250°С для слябов (10) или с температуры намотки рулонов примерно до 250°С для рулонов (20), с расположенными ниже, и/или выше, и/или рядом со слябами (10) или рулонами (20) или рядом со складом для слябов или рулонов теплообменниками (31).
10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что склад для слябов или склад для рулонов выполнены в виде складов (12, 22) с многоярусными стеллажами.
11. Установка по п.9, отличающаяся тем, что склады для слябов выполнены в виде складов (18) для расположения слябов на ребро для складирования опрокинутых на ребро слябов (10).
12. Установка по п.9, отличающаяся тем, что склады для слябов выполнены в виде ям-термостатов (71) для складирования одного или нескольких штабелей слябов.
13. Установка по любому из п.9, отличающаяся тем, что теплообменники (31) расположены над слябами (10) или рулонами (20) на накопительных местах (30) и выполнены с возможностью поворота или перемещения.
14. Установка по п.6, отличающаяся тем, что для обеспечения оптимального или непрерывного потока тепла предусмотрены стационарные или сменные или транспортируемые накопители тепла (105), которые соединены с теплообменниками (51) установки для генерирования электрического тока и выполнены с возможностью накапливания или отдачи энергии в зависимости от поступления тепла.
| Переносный корообдирный станок | 1930 |
|
SU27787A1 |
| КОМПЛЕКСНАЯ ТЕПЛОВАЯ СИСТЕМА | 2002 |
|
RU2229065C2 |
| JP 62058813 В, 08.12.1987 | |||
| RU 78486 U1, 27.11.2008. | |||
