[发明专利]一种高炉超导冷却与余热发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉冷却热高效发电系统，具体地说，是涉及一种高炉超导冷却与余热发电系统。

背景技术

高炉生产过程中炉壁冷却需要用大量的水来带走热量，以降低炉壁的温度，从而满足高炉正常生产的工艺温度需求。高炉冷却带走的余热和高炉炉壁的表面散热占分别占高炉总耗热量的5%和0.5%，单纯以生产一吨生铁需要400～800Kg焦炭计算，有约20～40Kg的焦炭所产生的热能以冷却水热的形式排放了。以我国年产生铁60000万吨计算，有约相当于1200～2400万吨焦炭的热能以低温冷却水热的形式排放了，浪费极大。但是，以目前国际上现有的技术无法回收这部份以低温（40℃）冷水的热能，同时由于现有高炉外壳上有大量水冷管并且同时因高炉散热能力不足，还需要依靠炉壁散热以减少水循环冷却散热的量，所以现有高炉外壳无法实施外表面保温。

在现有技术中，输导换热水的载体均是位于高炉冷却壁或水冷管外部，而随着炉龄的增长，高炉冷却壁或水冷管会出现裂纹，如此将可能导致冷却系统漏水，炉壁发红，进而造成整个高炉温度场变差，严重者会影响高炉的正常生产。目前，高炉冷却技术主要有水冷壁技术、气化冷却技术、水冷却模块技术，但是上述几种冷却技术还存在着以下缺点：

耗能高：现有的高炉壁冷却系统需要水泵和冷却塔，水泵和冷却塔的工作将导致电耗增加，同时，被输送到高炉顶（20～50米）的水具有一定的势能，在回流的时候该势能并没有得到利用。

耐磨性差：在高炉生产过程中因经常冲刷炉内衬耐火材料，因此很容易将耐火材料冲刷掉，一般情况下，高炉炉身上部内衬耐火材料生产不到一年就冲刷掉了，一直制约着高炉的生产。

热震性差：剧烈的温差变化，对水冷壁和炉衬耐火材料等产生较大的热震影响，致使炉壁结构破损。

生产过程当中的渗碳现象：在生产过程中，炉壁内的钢管或水冷壁容易因炉衬渗炭而扩散到水冷管或水冷壁上，而冷却水管或水冷壁的含炭量增加将可能导致水管脆性增加，易发生脆裂。

水冷单元设计不合理：目前水冷壁为块状结构，而换热过程则是在一个面上进行，一旦有损坏，整块面积都会出现温度的不稳定的现象，进而影响高炉生产。同时，现在工业水冷却的致命弱点就是水质差，容易结垢而降低冷却强度，导致烧坏冷却设备，需设专门的看水工，进行24小时看护。加之由于采用的是开放式系统，能耗高，不仅水的循环量大，自然蒸发量大，而且需要的补水量也很大。

高炉利用系数小：高炉冷却壁需要炉壁一定的厚度才能完成浇注，所以使得炉膛内的容积变小，利用系数变小。加之高炉炉壁冷却系统带出的水温只有40℃，属于低品位热源，因此其利用价值不高。

因此，目前高炉冷却技术都无法满足高炉正常的温度场需求，其冷却稳定性差，调节困难，易发生爆管、炉壳发红、炉内衬寿命短、冷却单元损坏后影响面积大等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉超导冷却与余热发电系统，克服现有技术中存在的缺陷，达到提高冷却效果并利用冷却热发电，实现高炉热量有效利用的目的。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种高炉超导冷却与余热发电系统，主要由高炉体、发电系统和蒸汽利用装置构成，同时沿着该高炉体的侧壁分层环绕式的设有一个以上的超导环型换热环，而在每个超导环型换热环上都设有由耐磨抗热震抗渗炭弹性耐火浇注料所形成的浇注固化体，每个超导环型换热环均通过该浇注固化体内嵌在高炉体侧壁的内衬上。每一层所有的超导环型换热环均与设置在高炉体侧壁上并与其相对应的环型管道系统相连接，与该环型管道系统相连通的支管则与所述的发电系统和蒸汽利用装置相连接。

进一步地，所述的环型管道系统由沿着高炉体侧壁设置的导管，将所有导管的上端串接起来使其形成一个圆环的上导管，以及将所有导管的下端串接起来使其形成一个圆环的下导管组成；每层超导环型换热环的数量和位置均与与之相对应的环行管道系统中的导管相对应，且每个超导环型换热环均穿过与其相对应的导管并与其固定相连。

为了较好的实现本发明，所述超导环型换热环呈矩形状，且位于浇注固化体内部一侧的管壁上还设有由低碳钢Q235制成的环行翅片，同时在该超导环型换热环的内部还填充有由水、奈、钠或钾，或其任意组合混合而成的超导换热介质。