:冷床是冶金工業(yè)生產中重要的冷卻設備，在冷床上，隨著軋件溫度的降低，大量的熱能逐漸散失掉，明顯造成大量的能源浪費。軋鋼冷床余熱回收是節(jié)約能源和提高能源利用率的重要途徑。采用一定的余熱回收技術對軋鋼冷床余熱進行回收和利用，不但可以創(chuàng)造可觀的經濟效益，同時可以減少環(huán)境污染，具有一定的節(jié)能意義。

1、冷床余熱分析

在生產棒材、型材等鋼鐵產品時，經過軋制工序后要進入冷卻工序。冷卻工序是將軋制后的半成品經過輥道等傳輸裝置，送至冷床上進行自然冷卻或噴水冷卻，使軋件由冷卻前的800～950℃降低到下冷床時的80～100℃以下[1]。這個過程中損失了大量的熱量，既造成了能源的浪費，又對環(huán)境造成了污染。尤其在夏天，惡化了工作環(huán)境。

由于軋件在冷床上逐步進行冷卻，所以冷床上各段溫度也不同，高溫段溫度可達600-800℃，低溫段溫度為80-100℃，造成熱源不穩(wěn)定，加之冷床上方常常進行軋件的吊裝工作，冷床余熱回收存在很大的困難,國內外有關研究人員對此進行了一些研究。

2、冷床余熱回收技術的現(xiàn)狀

2.1、封閉式冷床余熱回收

瑞典阿維斯特鋼廠建立起在板坯散熱冷床上利用板坯熱能的能源回收系統(tǒng)，并于1980年9月中旬投產。阿維斯特鋼廠的設計和布置方法是：從連鑄機輸出輥道到板坯貯存庫之間，使板坯通過一個由管道系統(tǒng)做內襯的封閉式冷床。板坯由步進梁移送通過冷床。鍋爐供給的循環(huán)水通過冷床內襯管道被板坯熱輻射加熱至約85℃[2]。這種類型的熱回收系統(tǒng)，可以獲得低溫蒸汽。只要空間允許，能方便地安裝在現(xiàn)有連鑄機上。根據阿維斯特鋼廠這套裝置投產日期能源價格計算，其投資成本可在3至4年內全部收回。缺點是如果發(fā)生跳鋼現(xiàn)象，則會破壞封閉式冷床上方的管道系統(tǒng)。

劉仲堯，薛如升根據車間生產情況的要求，為了充分吸收利用鋼坯的高溫輻射熱，在距冷床上面鋼坯上300-350mm處，采用安裝排裝無縫鋼管將鋼坯全部覆蓋，用此排裝鋼管下方作為受熱面，在每根無縫鋼管兩旁，各焊接一根扁鋼，使整個受熱面組成一個密封平面，整個排管上表面均用石棉泥進行保溫絕熱包扎，受熱面與安裝在近旁的汽包組成一個閉合循環(huán)回路，排管前聯(lián)箱上部，后聯(lián)箱下部各有一根上升管和下降管，汽包中的水經下降管流入受熱面后，水受熱變成蒸汽，在一定的壓力下，汽水混合物經上升管進入汽包，分離后的蒸汽經主氣管導出供有關部門使用。此方案采用強制循環(huán)汽化冷卻方式。這種冷床余熱利用技術存在以下問題：強制循環(huán)系統(tǒng)的阻力較大，自然循環(huán)受熱面安裝距離稍高、絕熱擋板形式欠妥等問題。有時還會有跳鋼現(xiàn)象發(fā)生。所以此技術尚未成熟，需不斷改進結構。此余熱利用方案示意圖如圖1所示。

2.2、采用換熱裝置回收冷床余熱

換熱器是一種能實現(xiàn)不同溫度的物料之間熱量傳遞的節(jié)能設備，能使熱量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，使流體溫度達到規(guī)定的指標，也是提高能源利用率的主要設備之一。有關研發(fā)人員根據冷床熱源特點而將換熱裝置應用到冷床的余熱回收過程中。

2.2.1、列管式換熱器回收冷床余熱

蔡玉強，王杰自制了一套結構簡單的列管式換熱器，該換熱器以一定的高度懸在冷床上，可以充分吸收冷床上鋼坯的輻射熱量進行換熱，產生熱水。該換熱器結構如圖2所示，由鋼管，兩個相同尺寸的水箱和四個支撐腳焊接而成。四個支撐腳擱置在冷床左右兩側的走臺上，每5根鋼管為一組，上下交錯排列。水箱由鋼板焊成，其內部由鋼板分成上下兩層，每一層又由一塊塊鋼板隔成一個個小封閉腔，每一個封閉腔與一組或兩組并排的鋼管相接，。該換熱器結構簡單、制作方便，而且因為有多個封閉腔，致使水流行程很長，水吸熱充分。，使得冷水經過水管時，能充分吸收熱鋼坯釋放的熱量。

2.2.2、半封閉式換熱裝置

余蔚茗為了能充分回收冷床上放散的熱量，提出了一個半封閉式的預想換熱方案，如圖3所示。冷空氣從冷床出口處下方循環(huán)鼓入換熱裝置，隨著與冷床上方高溫軋件的逐步換熱，冷空氣受熱溫度得到提高，在冷床入口處，經過換熱的空氣溫度可達800℃以上，之后高溫熱空氣隨著上方放置的循環(huán)系統(tǒng)送入余熱鍋爐，產生的蒸汽既可直接并入廠區(qū)蒸汽管網也可用于發(fā)電，而經余熱鍋爐換熱后的冷空氣經除塵后再次鼓入冷床換熱系統(tǒng)，實現(xiàn)空氣的循環(huán)利用，達到節(jié)能減排效果。

2.3、吸熱罩回收冷床余熱技術

李忠，姜志偉等提出了一種簡單實用的冷床余熱回收利用方法，將熱軋冷卻余熱回收并輸送到軋機區(qū)，供軋機區(qū)取暖除霧，并于2012年11月-2013年2月在河鋼集團宣鋼75萬噸/年棒材生產線予以實踐，效果良好。

具體設計方案是：在冷床的入口區(qū)域設置若干個吸熱罩，吸熱罩通過吸熱支管與吸熱主管連接，吸熱主管上設置蝶閥、測壓測溫等調控保護裝置，用引風機將吸熱主管中的熱風經送熱主管送至軋機區(qū)，送熱主管上安裝調節(jié)閥，軋機區(qū)的送熱主管上均勻設置若干個支管，每個支管連接雙層排風百葉窗，由百葉窗控制風向并均勻地送出熱風，以提高軋機區(qū)域溫度，減少軋機區(qū)霧氣。該方案應用后，軋機區(qū)地表溫度由原來0℃以下達到了10-20℃，基本消除了霧氣，能見度大幅提高，改善了工作環(huán)境。如圖4所示。

2.4、熱管技術在冷床余熱回收的應用

熱管是依靠自身內部工作液體相變來實現(xiàn)傳熱的傳熱元件，熱管傳熱性能好，熱阻小，傳熱溫差小，具有回收余熱的能力，并可避免冷熱流體之間的互相泄漏和污染，適用溫度范圍廣，在不同溫度范圍可選用不同的工質，尤其是對于300℃以下數量極大的低溫余熱資源具有廣泛的應用前景，在冶金企業(yè)中推廣熱管(換熱器)技術是節(jié)能的有效途徑之一。

季明明等以鋼管冷床為例，提出熱管技術在軋鋼冷床余熱回收方面的應用。按照熱管(換熱器)的安裝位置，提出以下兩種冷床余熱回收的方案：

1)在冷床下方安裝熱管

在冷床長度方向，將適用不同溫度范圍的熱管安裝在冷床鋼管下方的齒條兩側，將熱管的布置劃分為三個區(qū)間：1000℃-500℃高溫區(qū)，500℃-300℃中溫區(qū)，300℃-100℃低溫區(qū)。這樣可以針對冷床上不同的溫度區(qū)間，進行熱量的回收，從而更有效的發(fā)揮了熱管的作用。此方案簡圖如圖5所示。

2)在冷床上方安裝熱管換熱器

將熱管換熱器以一定高度懸在冷床鋼管之上，如圖6所示，選擇平板型熱管換熱器。利用回收的熱量，可以生產采暖熱水，用于裝置的采暖等。應用熱管換熱后的熱空氣還可用來為加熱爐提供燃燒所需空氣，減少燃料的消耗。

3、冷床余熱回收技術的展望

冷床余熱回收方面雖然已經開展了一些研究，但這部分余熱回收后直接用于發(fā)電，還鮮有報道。單純的從余熱的利用形式看，余熱的動力回收中，將熱能轉變?yōu)殡娔苁抢梅绞街袃r值最高的，再者，由于冷床熱源存在由高到低逐步遞減的特點，故冷床余熱發(fā)電技術，也是一項值得深入研究的技術。目前，研究最多且在其他領域成功應用的發(fā)電技術主要有以下兩種技術。

3.1、半導體溫差發(fā)電技術

半導體溫差發(fā)電技術，是一種利用兩種不同類型半導體兩端存在一定的溫差就可以產生電能的綠色環(huán)保的發(fā)電技術，近年來，熱電材料的成本下降，使得熱電技術不僅僅只局限于航天等尖端領域，也逐漸成為低品位熱能回收利用的一個主要途徑之一。英國威爾士大學和日本大阪大學聯(lián)合研究了鋼鐵廠和垃圾焚燒廠的廢棄余熱發(fā)電的項目。張鵬等計算了熱電發(fā)電用于工業(yè)余熱的成本，表明其1.76年發(fā)電成本就相當于目前工業(yè)用電，而工業(yè)余熱利用產生的環(huán)境效益更是不可估量。溫差發(fā)電技術示意圖如圖7所示。

3.2、朗肯循環(huán)發(fā)電技術

朗肯循環(huán)作為一種簡單的蒸汽動力循環(huán)，是一種能將熱能轉化為高品位的電能或機械能的裝置。這種技術在很多工業(yè)領域的廢氣余熱回收中已經得到普遍使用。朗肯循環(huán)的余熱回收系統(tǒng)主要包括蒸發(fā)器、膨脹機、冷凝器和工質泵四個部分。朗肯循環(huán)原理圖如圖8所示。工質的選擇也多樣性，可以以水作為工質，也可采用有機物作為工質。工質在循環(huán)中流動，將熱能轉化為機械能。通常，熱源與環(huán)境因素決定具體工質的選擇。相對于其他余熱回收技術，朗肯循環(huán)技術是一項極具發(fā)展?jié)摿Φ挠酂峄厥占夹g，適應性好，安全性高，效率較高，所以越來越受到大家的關注，但也存在結構相對復雜，設備加工困難的缺點。

結語

冷床作為鋼鐵業(yè)非常重要的一道工序，其余熱利用有著顯著的節(jié)能效果，對生產企業(yè)來講，這部分能源的回收不僅有著可觀的經濟效益，而且還可以改善工作環(huán)境。至今對其余熱的回收技術研究寥寥無幾，尚無成熟應用的回收技術，可以根據冷床熱源特點按級分段回收，采用適合冷床余熱回收的溫差發(fā)電技術、有機工質朗肯循環(huán)發(fā)電技術等，達到能盡其用?？傊?，冷床余熱利用潛力巨大，加快冷床余熱回收利用技術的研發(fā)任重道遠。