[发明专利]基于有机工质朗肯循环的连铸二冷段余热发电方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及利用余热的装置领域，尤其涉及一种利用连铸二冷段余热进行有机工质朗肯循环发电的方法和设备。

背景技术

在连铸二冷段工序中，液态的钢水经初步冷却在外表形成硬壳，温度降到1300℃左右，然后喷水进一步冷却直至板坯完全凝固，此时温度为900℃左右。在温度由1300℃到900℃的过程中，钢坯的冷却释放出大量的热量，平均约180kJ/kg钢，按照板坯拉速的时间计算（以220mm厚×1500mm宽，拉速1.0米/分钟为例），热功率达到7890KW。如此巨大的热量如果用于生产蒸汽或者发电，则经济效益十分可观。而目前，仅对低温段的热量进行回收利用，而对于该高温段余热的回收技术尚属空白。

美国的发明专利US4351633公开了一种采用密闭空间冷却室，以空气或水为介质与板坯直接换热的技术。其涉及的温度为900℃到150℃-250℃的低温范围，所回收的热量产生蒸汽推动发电机。但是，对于1300℃到900℃之间的余热，该专利并没有涉及。其中，换热方案主要是传统的辐射换热或气固换热。采用水为介质回收余热的品位较低，形成的水汽只能用来加热给水，而采用空气介质则气固换热系数不如液固换热系数高。所以，该类方法存在一定缺陷，仍有待改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为克服现有余热回收发电系统在余热利用率低、换热效果不佳等不足，而对现有余热回收发电系统进行改进设计，得到一种可将钢坯热能转化为电能、余热回收率高、具有显著的经济效益和社会效益的基于有机工质朗肯循环的连铸二冷段余热发电方法及设备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，提供一种基于有机工质朗肯循环的连铸二冷段余热发电的设备，包括余热回收系统、换热器以及与该换热器相连接的机工质朗肯循环发电系统。所述余热回收系统包括内部设有锟轴的中温盐浴池和与该中温盐浴池相连接的中温熔盐炉，该中温盐浴池与换热器相连接。

本发明的第一优选方案为，中温盐浴池连接有集液池，集液池与中温熔盐炉连接。

本发明的第二优选方案为，有机工质朗肯循环发电系统包括与换热器相连的膨胀机，以及同时与该膨胀机相连的发电机和冷凝器。其中，冷凝器通过工质泵与该换热器相连。

本发明的第三优选方案为，冷凝器与工质泵之间设有贮液箱。

就基于有机工质朗肯循环的连铸二冷段余热发电的方法而言，该方法包括如下步骤：将介质与二冷段的板坯接触以回收余热，然后将介质与有机工质在换热器中进行热交换处理，最后利用该有机工质吸收的热量进行发电。其中，该介质为熔融盐。

作为本发明利用连铸二冷段余热发电的方法的第一种优选方案，熔融盐采用氯化锌。

作为本发明利用连铸二冷段余热发电的方法的第二种优选方案，有机工质采用R245fa。

作为本发明利用连铸二冷段余热发电的方法的第三种优选方案，换热器的出口的温度高于熔融盐的熔点。

本发明的技术优势在于：由于采用熔融盐与二冷段的板坯进行液固强制换热，换热效率高于传统的辐射换热和气固换热。因为熔融盐的换热能力超过板坯的散热量，可以保证板坯充分冷却。其中，优先选用熔点和沸点的温度相差大的氯化锌作为熔融盐，其较宽的温度使用范围不仅可以满足高温吸热而且可以满足中温放热的需要。此外，氯化锌价格低廉，性质稳定，其安全性优于其它同类物质，从而降低了换热成本，便于推广应用。又由于所回收的高温段的大量余热通过有机工质朗肯循环发电系统转化为电能，相比用于生产蒸汽的方式而言，最大限度地回收了余热，创造了更大的经济效益。而这一过程中采用无毒、不可燃、无腐蚀性的环保工质R245fa作为有机工质，由于其具有较低的临界压力3.65Mpa，临界温度154.01℃，分子量大，适合余热回收，达到节能环保生产的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明基于有机工质朗肯循环的连铸二冷段余热发电方法及设备实施例的结构示意图。

具体实施方式