一种基于高炉超导冷却的余热发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高炉冷却热高效发电系统，具体地说，是涉及一种基于高炉超导冷却的余热发电系统。
【背景技术】
[0002]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比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°C)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。
[0003]综上所述，目前高炉生产存在极大的能源浪费，如何充分有效的利用高炉生产过程中所浪费掉的余热和低温水，使其能二次再利用便是人们所要攻克的难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服目前人们无法充分将高炉生产中所产生的余热来进行二次利用的缺陷，提供一种基于高炉超导冷却的余热发电系统。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现:一种基于高炉超导冷却的余热发电系统，主要由高炉体，发电系统，蒸汽利用装置，沿着高炉体的侧壁分层环绕式设置的一个以上的超导环型换热环，在每个超导环型换热环上设置的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，用于串接每个超导环型换热环的上循环口的上导管，以及用于串接每个超导环型换热环的下循环口的下导管组成；所述每个超导环型换热环均通过管道与蒸汽利用装置相连接，而蒸汽利用装置则通过管道与发电系统相连接。其中，所述发电系统由发电机，与高炉体炉座处的超导环型换热环和蒸汽利用装置相连接的汽轮机和冷凝器，用于吸收并重复利用该冷凝器所排放余热的余热制冷机组，与该余热制冷机组相连接的蒸汽水混合加热器，连接在余热制冷机组与蒸汽水混合加热器之间的高炉基墩水冷管，与余热制冷机组相连接并反馈于汽轮机的射汽增压器，以及设置在余热制冷机组内部的余热控制处理系统组成。
[0006]所述蒸汽利用装置由一端与上导管相连通、另一端经支管顺次与除氧器和减温器相连接的汽包，与发电系统相连接的软水箱，以及连接在高炉体炉腰处的下导管与减温器之间的集汽箱组成，所述减温器还通过支管分别与高炉体炉顶和炉座处的上导管相连通；发电系统也经支管与汽包相连接。
[0007]进一步地，所述余热控制处理系统由二极管整流器U,串接在二极管整流器U的正极输出端和负极输出端之间的稳压变压电路，分别与二极管整流器U的负极输出端和稳压变压电路相连接的逻辑开关电路，以及与逻辑开关电路相连接的稳压并联控制电路组成。
[0008]所述稳压变压电路由功率放大器P1，变压器T，一端与功率放大器Pl的同相端相连接、另一端顺次经电阻R4后变压器T的原边线圈LI的同名端相连接的电阻R3，P极与功率放大器Pl的输出端相连接、N极经电阻R5后与变压器T的原边线圈LI的非同名端相连接的二极管Dl，P极与二极管整流器U的负极输出端相连接、N极与电阻R3和电阻R4的连接点相连接的稳压二极管D2，P极与二极管整流器U的负极输出端相连接、N极与二极管Dl的N极相连接的稳压二极管D3，正极与功率放大器Pl的同相端相连接、负极与功率放大器Pl的输出端相连接的极性电容C3，p极与变压器T的副边线圈L2的同名端相连接、N极顺次经电感L4、电容C6后与变压器T的副边线圈L2的非同名端相连接的二极管D4，正极与二极管D4的N极相连接、负极与变压器T的副边线圈L2的非同名端相连接的电容C5，以及P极与变压器T的副边线圈L3的非同名端相连接、N极经电容C7后与变压器T的副边线圈L3的同名端相连接的二极管D5组成；所述功率放大器Pl的同相端与二极管整流器U的正极输出端相连接，其反相端则与二极管整流器U的负极输出端相连接。
[0009]所述逻辑开关电路由可变电阻R1，电阻R2，以及场效应管MOS1、场效应管MOS2、场效应管MOS3及场效应管M0S4组成；所述可变电阻Rl的一端与二极管整流器U的负极输出端相连接、其另一端则与场效应管MOSl的栅极相连接；电阻R2的一端与二极管整流器U的负极输出端相连接、其另一端与场效应管M0S2的栅极相连接；场效应管M0S3的栅极与场效应管MOSl的源极相连接、其漏极则分别与场效应管M0S2的漏极以及场效应管M0S4的漏极相连接、其源极与场效应管MOSl的源极一起外接+12V电压；场效应管M0S4的栅极与场效应管M0S2的源极相连接，其源极接地。
[0010]所述稳压并联控制电路由三端稳压器W1，三端稳压器W2，场效应管M0S5，三极管Q1，正极与功率放大器Pl的反相端相连接、负极顺次经电感L5和电感L6后与三极管Ql的基极相连接的极性电容Cl，正极与功率放大器Pl的输出端相连接、负极与电感L5和电感L6的连接点相连接的极性电容C2，一端与三极管Ql的基极相连接、另一端经电阻R8后接地的电阻R6，一端与三端稳压器W2的Q管脚相连接、另一端与场效应管M0S5的栅极相连接的电阻R7，一端与场效应管M0S5的源极相连接、另一端接地的电阻R9，正极与三极管Ql的发射极相连接、负极经极性电容C9后与场效应管M0S5的源极相连接的极性电容C8，正极与三极管Ql的集电极相连接、负极与极性电容C8的负极相连接的极性电容C10，以及正极与电阻R6和电阻R8的连接点相连接、负极与场效应管M0S5的源极相连接的极性电容C4组成；所述三端稳压器Wl的S端和三端稳压器W2的S端均与极性电容C2的负极相连接，三端稳压器Wl的R端与场效应管M0S3的源极相连接，而三端稳压器W2的R端则与场效应管M0S4的源极相连接；所述三端稳压器Wl的Q端则与电阻R6和电阻R8的连接点相连接，场效应管M0S5的漏极与三极管Ql的集电极相连接，且三极管Ql的集电极还与二极管整流器U的负极输出端相连接。
[0011]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
(I)本发明设计非常合理，不仅结构简单、层次分明、实现方便、自动化程度高，而且还能有效的降低人工调节失误，能有效的降低人力成本。同时，本发明无须再另行设置冷却塔，不仅可以有效节约电能，同时也可以降低冷却水用量，降低运行成本。
[0012](2)本发明通过内嵌在高炉体侧壁上的超导环型换热环和与之相对应的环型管道系统来集中导出换热后的热水，因此增大了换热强度、提高了换热效率与冷却效率，并且使传统的冷却水温度从40°C提高到了 250°C，从而使冷却热的利用成为了可能。
[0013](3)本发明设置在高炉体冷却系统炉壁外的管路比传统的冷却系统管路减少了近90%，而且炉壳开孔的数量也只有传统冷却工艺开孔数量的2?5%，不仅有效的减小了热损失，而且有利于高炉炉壁的保温，从而彻底改变了高炉外壳无法进行保温的现状，从本质上改善了炉壁散热。
[0014](4)本发明在超导环型换热环的外壁设有环行翅片和蜡纸，因此既能降低超导环型换热环的渗碳现象，又能阻挡75%以上的炭渗透，从而有效的降低了冷却管道的渗炭脆裂，使得其使用寿命提高了两倍以上。同时，由于环行翅片的使用，使得本发明的高炉内衬抗冲刷性能比现有系统提高5倍以上。
[0015](6)本发明能充分的利用高炉生产过程中产生的热量来生产蒸汽，进而在实现节能环保的同时使高炉冷却余热得到有效利用。同时，本发明采用的发电系统、配套的余热制冷机组及相关联接方法有效的提尚了余热发电效率，将尚炉水冷余热利用率提尚到90%左右，算上传统冷却塔能耗，本发明的余热发电效率提高了一倍以上，提高了整个高炉炼铁行业的余热利用水平。
[0016](7)本发明在余热制冷机组内部设有创新的余热控制处理系统，能确保整个余热制冷机组的稳定运行