一種基于高爐超導(dǎo)冷卻的電流源反饋式余熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高爐冷卻熱高效發(fā)電系統(tǒng)，具體地說，是涉及一種基于高爐超導(dǎo)冷卻的電流源反饋式余熱發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高爐生產(chǎn)過程中爐壁冷卻需要用大量的水來帶走熱量，以降低爐壁的溫度，從而滿足高爐正常生產(chǎn)的工藝溫度需求。高爐冷卻帶走的余熱和高爐爐壁的表面散熱比分別占高爐總耗熱量的5%和0.5%，單純以生產(chǎn)一噸生鐵需要400?800Kg焦炭計(jì)算，有約20?40Kg的焦炭所產(chǎn)生的熱能以冷卻水熱的形式排放了。以我國年產(chǎn)生鐵60000萬噸計(jì)算，有約相當(dāng)于1200?2400萬噸焦炭的熱能以低溫冷卻水熱的形式排放了，浪費(fèi)極大。但是，以目前國際上現(xiàn)有的技術(shù)無法回收這部份以低溫(40°C)冷水的熱能，同時(shí)由于現(xiàn)有高爐外殼上有大量水冷管并且同時(shí)因高爐散熱能力不足，還需要依靠爐壁散熱以減少水循環(huán)冷卻散熱的量，所以現(xiàn)有高爐外殼無法實(shí)施外表面保溫。
[0003]綜上所述，目前高爐生產(chǎn)存在極大的能源浪費(fèi)，如何充分有效的利用高爐生產(chǎn)過程中所浪費(fèi)掉的余熱和低溫水，使其能二次再利用便是人們所要攻克的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服目前人們無法充分將高爐生產(chǎn)中所產(chǎn)生的余熱來進(jìn)行二次利用的缺陷，提供一種基于高爐超導(dǎo)冷卻的電流源反饋式余熱發(fā)電系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于高爐超導(dǎo)冷卻的電流源反饋式余熱發(fā)電系統(tǒng)，主要由高爐體，發(fā)電系統(tǒng)，蒸汽利用裝置，沿著高爐體的側(cè)壁分層環(huán)繞式設(shè)置的一個(gè)以上的超導(dǎo)環(huán)型換熱環(huán)，在每個(gè)超導(dǎo)環(huán)型換熱環(huán)上設(shè)置的澆注固化體，用于串接每個(gè)超導(dǎo)環(huán)型換熱環(huán)的上循環(huán)口的上導(dǎo)管，以及用于串接每個(gè)超導(dǎo)環(huán)型換熱環(huán)的下循環(huán)口的下導(dǎo)管組成；所述每個(gè)超導(dǎo)環(huán)型換熱環(huán)均通過管道與蒸汽利用裝置相連接，而蒸汽利用裝置則通過管道與發(fā)電系統(tǒng)相連接。同時(shí)，所述發(fā)電系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)，與高爐體爐座處的超導(dǎo)環(huán)型換熱環(huán)和蒸汽利用裝置相連接的汽輪機(jī)和冷凝器，用于吸收并重復(fù)利用該冷凝器所排放余熱的余熱制冷機(jī)組，與該余熱制冷機(jī)組相連接的蒸汽水混合加熱器，連接在余熱制冷機(jī)組與蒸汽水混合加熱器之間的高爐基墩水冷管，與余熱制冷機(jī)組相連接并反饋于汽輪機(jī)的射汽增壓器，以及設(shè)置在余熱制冷機(jī)組內(nèi)部的余熱控制處理系統(tǒng)組成；其中，該余熱控制處理系統(tǒng)由二極管整流器U，串接在二極管整流器U的正極輸出端和負(fù)極輸出端之間的穩(wěn)壓變壓電路，分別與二極管整流器U的負(fù)極輸出端和穩(wěn)壓變壓電路相連接的邏輯開關(guān)電路，與邏輯開關(guān)電路相連接的穩(wěn)壓并聯(lián)控制電路，串接在邏輯開關(guān)電路與穩(wěn)壓并聯(lián)控制電路之間的三極管反饋電路，以及串接在穩(wěn)壓變壓電路與穩(wěn)壓并聯(lián)控制電路之間的電流源組成；所述電流源由功率放大器P2，功率放大器P3，串接在功率放大器P2的同相端與輸出端之間的可調(diào)電阻R12，串接在功率放大器P2的輸出端與功率放大器P3的反相端之間的電阻R13，串接在功率放大器P3的反相端與輸出端之間的電阻R14，一端與功率放大器P3的同相端相連接、另一端經(jīng)電阻R15后與功率放大器P3的輸出端相連接的電阻R16，以及一端與功率放大器P3的同相端相連接、另一端接地的電阻R17組成；所述功率放大器P2的同相端與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接，電阻R12的調(diào)節(jié)端則與穩(wěn)壓變壓電路相連接，而電阻R15與電阻R16的連接點(diǎn)則與穩(wěn)壓并聯(lián)控制電路相連接。
[0006]所述三極管反饋電路由三極管Q2，三極管Q3，三極管Q4，三極管Q5，一端與三極管Q2的集電極相連接、另一端順次經(jīng)二極管D7和電感L8后外接-4V電壓的電阻R10，一端與三極管Q4的集電極相連接、另一端順次經(jīng)二極管D8和電感L9后外接-4V電壓的電阻R11，一端與三極管Q2的集電極相連接、另一端經(jīng)二極管D6后與三極管Q5的基極相連接的電感L7，以及一端與三極管Q4的集電極相連接、另一端經(jīng)二極管D9后與三極管Q3的基極相連接的電感LlO組成；所述三極管Q2的發(fā)射極外接+4V電壓，其基極與邏輯開關(guān)電路相連接；三極管Q4的發(fā)射極外接+4V電壓，其基極與穩(wěn)壓并聯(lián)控制電路相連接；三極管Q3的發(fā)射極接地，其集電極與邏輯開關(guān)電路相連接；三極管Q5的發(fā)射極接地，其集電極與穩(wěn)壓并聯(lián)控制電路相連接；電阻R12的調(diào)節(jié)端則與電容C7的負(fù)極相連接，而電阻R15與電阻R16的連接點(diǎn)則與三極管Ql的基極相連接。
[0007]所述穩(wěn)壓變壓電路由功率放大器P1，變壓器T，一端與功率放大器Pl的同相端相連接、另一端順次經(jīng)電阻R4后變壓器T的原邊線圈LI的同名端相連接的電阻R3，p極與功率放大器Pl的輸出端相連接、N極經(jīng)電阻R5后與變壓器T的原邊線圈LI的非同名端相連接的二極管Dl，P極與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接、N極與電阻R3和電阻R4的連接點(diǎn)相連接的穩(wěn)壓二極管D2，P極與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接、N極與二極管Dl的N極相連接的穩(wěn)壓二極管D3，正極與功率放大器Pl的同相端相連接、負(fù)極與功率放大器Pl的輸出端相連接的極性電容C3，p極與變壓器T的副邊線圈L2的同名端相連接、N極順次經(jīng)電感L4、電容C6后與變壓器T的副邊線圈L2的非同名端相連接的二極管D4，正極與二極管D4的N極相連接、負(fù)極與變壓器T的副邊線圈L2的非同名端相連接的電容C5，以及P極與變壓器T的副邊線圈L3的非同名端相連接、N極經(jīng)電容C7后與變壓器T的副邊線圈L3的同名端相連接的二極管D5組成；所述功率放大器Pl的同相端與二極管整流器U的正極輸出端相連接，其反相端則與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接。
[0008]所述邏輯開關(guān)電路由可變電阻R1，電阻R2，以及場效應(yīng)管MOS1、場效應(yīng)管MOS2、場效應(yīng)管MOS3及場效應(yīng)管M0S4組成；所述可變電阻Rl的一端與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接、其另一端則與場效應(yīng)管MOSl的柵極相連接；電阻R2的一端與二極管整流器U的負(fù)極輸出端相連接、其另一端與場效應(yīng)管M0S2的柵極相連接；場效應(yīng)管M0S3的柵極與場效應(yīng)管MOSl的源極相連接、其漏極則分別與場效應(yīng)管M0S2的漏極以及場效應(yīng)管M0S4的漏極相連接、其源極與場效應(yīng)管MOSl的源極一起外接+12V電壓；場效應(yīng)管M0S4的柵極與場效應(yīng)管M0S2的源極相連接，其源極接地；所述三極管Q2的基極則與場效應(yīng)管M0S2的源極相連接，而三極管Q3的集電極則與場效應(yīng)管MOSl的源極相連接。
[0009]所述穩(wěn)壓并聯(lián)控制電路由三端穩(wěn)壓器W1，三端穩(wěn)壓器W2，場效應(yīng)管M0S5，三極管Q1，正極與功率放大器Pl的反相端相連接、負(fù)極順次經(jīng)電感L5和電感L6后與三極管Ql的基極相連接的極性電容Cl，正極與功率放大器Pl的輸出端相連接、負(fù)極與電感L5和電感L6的連接點(diǎn)相連接的極性電容C2，一端與三極管Ql的基極相連接、另一端經(jīng)電阻R8后接地的電阻R6，一端與三端穩(wěn)壓器W2的Q管腳相連接、另一端與場效應(yīng)管M0S5的柵極相連接的電阻R7，一端與場效應(yīng)管M0S5的源極相連接、另一端接地的電阻R9，正極與三極管Ql的發(fā)射極相連接、負(fù)極經(jīng)極性電容C9后與場效應(yīng)管M0S5的源極相連接的極性電容C8，正極與三極管Ql的集電極相連接、負(fù)極與極性電容C8的負(fù)極相連接的極性電容C10，以及正極與電阻R6和電阻R8的連接點(diǎn)相連接、負(fù)極與場效應(yīng)管M0S5的源極相連接的極性電容C4組成；所述三端穩(wěn)壓器Wl的S端和三端穩(wěn)壓器W2的S端均與極性電容C2的負(fù)極相連接，三端穩(wěn)壓器Wl的R端與場效應(yīng)管M0S3的源極相連接，而三端穩(wěn)壓器W2的R端則與場效應(yīng)管M0S4的源極相連接；所述三端穩(wěn)壓器Wl的Q端則與電阻R6和電阻R8的連接點(diǎn)相連接，場效應(yīng)管M0S5的漏極與功率放大器Pl的反相端相連接；所述三極管Q4的基極與三端穩(wěn)壓器Wl的Q端相連接，而三極管Q5的集電極則與三端穩(wěn)壓器W2的Q端相連接。
[0010]所述蒸汽利用裝置由一端與上導(dǎo)管相連通、另一端經(jīng)支管順次與除氧器和減溫器相連接的汽包，與發(fā)電系統(tǒng)相連接的軟水箱，以及連接在高爐體爐腰處的下導(dǎo)管與減溫器之間的集汽箱組成，所述減溫器還通過支管分別與高爐體爐頂和爐座處的上導(dǎo)管相連通；發(fā)電系統(tǒng)也經(jīng)支管與汽包相連接。
[0011]本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
(I)本發(fā)明設(shè)計(jì)非常合理，不僅結(jié)構(gòu)簡單、層次分明、實(shí)現(xiàn)方便、自動(dòng)化程度高，而且還能有效的降低人工調(diào)節(jié)失誤，能有效的降低人力成本。同時(shí)，本發(fā)明無須再另行設(shè)置冷卻塔，不僅可以有效節(jié)約電能，同時(shí)也可以降低冷卻水用量，降低運(yùn)行成本。
[0012](2)本發(fā)明通過內(nèi)嵌在高爐體側(cè)壁上的超導(dǎo)環(huán)型換熱環(huán)和與之相對應(yīng)的環(huán)型管道系統(tǒng)來集中導(dǎo)出換熱后的熱水，因此增大了換熱強(qiáng)度、提高了換熱效率與冷卻效率，并且使傳統(tǒng)的冷卻水溫度從40°C提高到了 250°C，從而使冷卻熱的利用成為了可能。
[0013](3)本發(fā)明設(shè)置在高爐體冷卻系統(tǒng)爐壁外的管路比傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)管路減少了近90%，而且爐殼開孔的數(shù)量也只有傳統(tǒng)冷卻工藝開孔數(shù)量的2?5%，不僅有效的減小了熱損失，而且有利于高爐爐壁的保溫，從而徹底改變了高爐外殼無法進(jìn)行保溫的現(xiàn)狀，從本質(zhì)上改善了爐壁散熱。
[0014](4)本發(fā)明在超導(dǎo)環(huán)型換熱環(huán)的外壁設(shè)有環(huán)行翅片和蠟紙，因此既能降低超導(dǎo)環(huán)型換熱環(huán)的滲碳現(xiàn)象，又能阻擋75%以上的炭滲透，從而有效的降低了冷卻管道的滲炭脆裂，使得其使用壽命提高了兩倍以上。同時(shí)，由于環(huán)行翅片的使用，使得本發(fā)明的高爐內(nèi)襯抗沖刷性能比現(xiàn)有系統(tǒng)提高5倍以上。
[0015](6)本發(fā)明能充分的利用高爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱量來生產(chǎn)蒸汽，進(jìn)而在實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的同時(shí)使高爐冷卻余熱得到有效利