一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车和发电的动力系统

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体地说是一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车；以及一种利用钢水包余热的发电的动力系统。

背景技术

炼钢企业的高炉炼钢钢水出炉后，由内燃机为动力的轨道式牵引机车将装有钢水的钢水包(钢水包放置在钢水包车上)通过轨道牵引到轧钢车间，如此往返。这种以燃油为动力传统的转运方式，在严控碳排放的今天，已不适应企业发展和社会的需求。不但污染了环境、能耗高，更不经济。

牵引机车和钢水包车上各设有用于相互连接的牵引连接装置。牵引机车和钢水包车上各设有用于与轨道配合的轨道轮系。

钢水包，是一种用于盛放高温钢水的标准化容器。

钢水包车，是一种用于放置钢水包的标准化轨道车，通常需要通过牵引机车进行牵引。

钢水的温度在1500摄氏度左右，刚完成钢水倾倒工作的钢水包的余热也在1000摄氏度以上，因而，钢水包无论是在盛放钢水时还是在完成钢水倾倒工作之后，其都会辐射大量的热量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车，用于方便提高钢水包牵引过程中的能源再利用率，提供一种利用钢水包余热的发电系统，用于利用钢水包的余热发电。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车，包括机车架、第一电机、设于所述机车架上的轨道轮系，所述轨道轮系包括主动轮，所述第一电机用于驱动所述主动轮，所述机车架上设有牵引连接装置，所述车架的前端设有换热架，所述换热架包括进水口和出气口，所述换热架被能够升降且能够前后移动地连接在所述车架上，所述换热架用于放置在钢水包的上侧集热，所述出气口与蒸汽罐通过管路连接，所述蒸汽罐与蒸汽轮机连接，所述蒸汽轮机与发电机传动连接，所述发电机与充电机连接，所述充电机与蓄电池连接，所述蓄电池用于为所述第一电机供电。

进一步地，所述蓄电池与高压箱连接，高压箱与控制器连接，控制器与第一电机连接，第一电机与液力变矩器传动连接，液力变矩器与变速箱传动连接，变速箱与驱动车桥传动连接，所述主动轮与驱动车桥连接。

进一步地，所述机车架上设有装备车厢，所述蒸汽罐、所述蒸汽轮机、所述发电机、所述充电机、所述蓄电池和所述高压箱设置在装备车厢中。

进一步地，所述换热架包括连接座、换热管和盖板，连接座上设有凹槽，换热管放置在凹槽中，盖板覆盖在凹槽的上侧，盖板可拆卸地连接在连接座上，换热管的一端作为所述进水口，换热管的另一端作为所述出水口。

进一步地，所述换热架上固连有两条相互平行的的滑杆，所述机车架上设有导向架，导向架上滑动连接有升降架，升降架在导向架上的滑动方向为上下方向，各滑杆分别滑动连接在升降架上，滑杆在升降架上的滑动方向为前后方向。

进一步地，所述导向架包括第一横杆和两条竖杆，两条竖杆按照左右方向分布，所述升降架的左右两侧各设有第一夹持导向架，第一横杆沿左右方向设置，第一横杆分别固连在两条竖杆上，第一横杆位于所述升降架的上方；

位于左侧的第一夹持导向架与位于左侧的竖杆配合，位于右侧的第一夹持导向架与位于右侧的竖杆配合；

第一夹持导向架在位于对应的竖杆的前后两侧各设有至少两个第一夹持轮，各第一夹持轮的轴线沿左右方向设置；

所述升降架上包括两组第二夹持导向架，其中一组第二夹持导向架与其中一根所述滑杆配合，另一组第二夹持导向架与另一根所述滑杆配合；

第二夹持导向架的位于对应的滑杆的上下两侧个设有至少两个第二夹持轮，各第二导向轮的轴线沿左右方向设置。

进一步地，两条所述滑杆的后端之间连接有第二横杆，第二横位于所述所述第二夹持导向架的后侧；

所述第一横杆上连接有第一收放线机，第一收放线机上连接有第一拉绳，第一拉绳连接在升降架上；

所述升降架上连接有第二收放线机和第三收放线机，第二收放线机上连第二拉绳，第二拉绳的自由端连接在所述第二横杆上，第三收放线机上连接有第三拉绳，第三拉伸连接在所述连接座上。

进一步地，所述竖杆上连接有斜支撑，斜支撑用于对竖杆进行加固。

进一步地，所述机车架上设有蓄水箱，所述机车架上设有水箱架，水箱架用于将蓄水箱架高，蓄水箱上设有水箱出口，水箱出口与所述进水口通过管路连接。

有益效果是：一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车,利于通过将换热架放置在钢水包上方的方式来吸收钢水包所产生的辐射热，进而利于通过钢水包所产生的辐射热来进行发电工作，所发的电能够用于主动轮的驱动工作。进而利于提高在钢水包的转运过程中能的能源利用率，利于提高能效。具备绿色环保的技术效果。同时，发电工作并不对钢水包的转运、装载、卸载工作造成影响，发电工作具有安全系数高的技术特点。

一种利用钢水包余热的发电的动力系统，包括钢水包、钢水包车和上述任意一项所述的一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车，钢水包放置的钢水包车上，一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车与钢水包车连接。

有益效果是：一种利用钢水包余热的发电的动力系统，用于通过利用钢水包的余热进行发电工作，进而利于对钢水包产生辐射热再利用，利于提高能效，利于提高能源利用率。所产生的电可用于驱动一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车，也可作为其他作用使用。当钢水包被放置到钢水包车上之后，通过第一收放线机、第一拉绳、第二收放线机、第二拉绳、第三收放线机和第三拉绳来调节换热架的前后和上下位置(具体调节过程参照上述对一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车的说明)，进而使换热架能够充分吸收辐射热。当需要对钢水进行卸载的时候，将换热架从钢水包车上移除。

附图说明

图1一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车的实施方式中换热架的与机车架的连接示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为图1中B部分的放大图；

图4为图1的前视图；

图5为一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车实施方式中的各拉绳的连接关系示意图；

图6为一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车的换热架的实施方式示意图；

图7为一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车的实施方式中关于能量转换及传递的连接示意图；

图8为一种利用钢水包余热的发电的动力系统的示意图；

图中：1机车架，2第一电机，3主动轮，4换热架，5进水口，6出气口，7蒸汽罐，8蒸汽轮机，9发电机，10充电机，11蓄电池，12高压箱，13控制器，14液力变矩器，15变速箱，16驱动车桥，17装备车厢，18连接座，19换热管，20盖板，21凹槽，22滑杆，23升降架，24第一横杆，25竖杆，26第一夹持导向架，27第一夹持轮，28第二夹持导向架，29第二夹持轮，30第二横杆，31第一收放线机，32第一拉绳，33第二收放线机，34第二拉绳，35第三收放线机，36第三拉绳，37斜支撑，38蓄水箱，39水箱架，40水箱出口，41钢水包，42钢水包车，43第一连接环，44第二连接环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车，参照图1至图7：

包括机车架1、第一电机2、设于机车架1上的轨道轮系。轨道轮系包括主动轮3，第一电机2用于驱动主动轮3。机车架1上设有牵引连接装置43，车架的前端设有换热架4。换热架4包括进水口5和出气口6，换热架4被能够升降且能够前后移动地连接在车架上。换热架4用于放置在钢水包的上侧集热，进而通过换热架4对水进行加热进而产生蒸汽。出气口6与蒸汽罐7通过管路连接，用于将蒸汽输送至蒸汽罐7中缓存；在该管路连接中，可通过一些用于气液分离的阀门或者膜类来使蒸汽通过的同时降低液态水流的量。蒸汽罐7与蒸汽轮机8连接，用于通过蒸汽罐7中的蒸汽来驱动蒸汽轮机8的转动。蒸汽轮机8与发电机9传动连接，用于将蒸汽轮机8的转动转换为电能。发电机9与充电机10连接，充电机10与蓄电池11连接，蓄电池11将发电机9产生的电能进行缓存。蓄电池11用于为第一电机2供电。

一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车,利于通过将换热架4放置在钢水包上方的方式来吸收钢水包所产生的辐射热，进而利于通过钢水包所产生的辐射热来进行发电工作，所发的电能够用于主动轮的驱动工作。进而利于提高在钢水包的转运过程中能的能源利用率，利于提高能效。具备绿色环保的技术效果。

进一步地，蓄电池11与高压箱12连接，高压箱12与控制器13连接，控制器13与第一电机2连接，控制器13用于控制第一电机2的动作过程。高压箱12用于保证对第一电机供电时具备足够的电压。第一电机2与液力变矩器14传动连接，液力变矩器14与变速箱15传动连接，变速箱15与驱动车桥16传动连接，主动轮3与驱动车桥16连接。该驱动方案利于保证对主动轮3驱动时具备足够的驱动力。

进一步地，机车架1上设有装备车厢17，蒸汽罐7、蒸汽轮机8、发电机9、充电机10、蓄电池11和高压箱12设置在装备车厢17中。这利于对上述各设备形成保护。

进一步地，换热架4包括连接座18、换热管19和盖板20，连接座18上设有凹槽21，换热管19放置在凹槽21中，盖板20覆盖在凹槽21的上侧，盖板20可拆卸地连接在连接座18上，换热管19的一端作为进水口5，换热管19的另一端作为出水口。这利于对换热管19形成保护，避免换热管19发生破裂——避免换热管19造成磕碰损伤；也能够对换热管19进行托举，避免发生折弯损伤；进而能够避免管道破裂的问题出现。

进一步地，换热架4上固连有两条相互平行的的滑杆22，机车架1上设有导向架，导向架上滑动连接有升降架23，升降架23在导向架上的滑动方向为上下方向，各滑杆22分别滑动连接在升降架23上，滑杆22在升降架23上的滑动方向为前后方向。这利于换热架能够顺畅平稳的沿上下方向滑动或者沿前后方向滑动。

进一步地，导向架包括第一横杆24和两条竖杆25，两条竖杆25按照左右方向分布，升降架23的左右两侧各设有第一夹持导向架26，第一横杆24沿左右方向设置，第一横杆24分别固连在两条竖杆25上，第一横杆24位于升降架23的上方。位于左侧的第一夹持导向架26与位于左侧的竖杆25配合，位于右侧的第一夹持导向架26与位于右侧的竖杆25配合。第一夹持导向架26在位于对应的竖杆25的前后两侧各设有至少两个第一夹持轮27，各第一夹持轮27的轴线沿左右方向设置。升降架23上包括两组第二夹持导向架28，其中一组第二夹持导向架28与其中一根滑杆22配合，另一组第二夹持导向架28与另一根滑杆22配合。第二夹持导向架28的位于对应的滑杆22的上下两侧个设有至少两个第二夹持轮29，各第二导向轮的轴线沿左右方向设置。这种用于换热架4升降和前后移动的连接方案，利于更加平稳、顺畅的升降和前后移动工作，利于降低对换热管的振动。

进一步地，两条滑杆22的后端之间连接有第二横杆30，第二横位于第二夹持导向架28的后侧。第一横杆24上连接有第一收放线机31，第一收放线机31上连接有第一拉绳32，第一拉绳32连接在升降架23上。升降架23上连接有第二收放线机33和第三收放线机35，第二收放线机33上连第二拉绳34，第二拉绳34的自由端连接在第二横杆30上，第三收放线机35上连接有第三拉绳36，第三拉伸连接在连接座18上。将第一收放线机31、第二收放线机33和第三收放线机35统称为收放线机。每个收放线机的实施方式为，设置一个电机和一个连接在该电机上的放线轮来作为收放线机使用；其中，用于第一收放线机31的电机采用具有断电自锁功能的电机。当需要提高换热架4的高度的时候，通过第一收放线机31对第一拉绳32进行收线工作，进而将升降架23向上拉，进而提高升降架23的高度。反之，当需要降低换热架4的高度的时候，通过第一收放线机31进行放线工作，换热架4在自重的作用下下降。当需要将换热架4向前滑动的时候,通过第三收放线机35对第三拉绳36进行收线工作，同时，第二收放线机33对第二拉绳34进行放线工作，进而将换热架向前滑动。反之，当需要将换热架4向后滑动的时候，则通过第二收放线机33对第二拉绳34进行收线工作，同时第三收放线机35对第三拉绳36进行放线工作，进而将换热架4向后拉。换热架4的上述用于升降、前后移动，以及升降和前后移动的技术方案，利于换热架4平顺的升降和前后移动工作，同时，利于全程通过电力进行驱动，进而利于绿色环保。

进一步地，竖杆25上连接有斜支撑37，斜支撑37用于对竖杆25进行加固。这利于提高导向架的稳固程度，提高安全性能。

进一步地，机车架1上设有蓄水箱38，机车架1上设有水箱架39，水箱架39用于将蓄水箱38架高，蓄水箱38上设有水箱出口40，水箱出口40与进水口5通过管路连接。当换热架4对钢水包进行吸热的时候，通过蓄水箱38来为换热架持续供水。水箱架39将水箱架高，当换热架降低到比蓄水箱38低的位置的时候，利于通过水的重力势能向换热架中送水。

一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车，可采用遥控的方式进行控制工作，也可通过设置驾驶室的方式来对其进行操控。当设置驾驶室的时候，驾驶室的布局位置尽量不要影响升降架的升降工作。

如图8所示，一种利用钢水包余热的发电的动力系统，包括钢水包41、钢水包车42和上述任意一项的一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车，钢水包41放置的钢水包车42上，一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车与钢水包车41连接。一种利用钢水包余热的发电系统，用于通过利用钢水包的余热进行发电工作，进而利于对钢水包产生辐射热再利用，利于提高能效，利于提高能源利用率。所产生的电可用于驱动一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车，也可作为其他作用使用。当钢水包41被放置到钢水包车42上之后，通过第一收放线机31、第一拉绳32、第二收放线机33、第二拉绳34、第三收放线机35和第三拉绳36来调节换热架4的前后和上下位置(具体调节过程参照上述对一种利用钢水包余热的动力轨道牵引机车的说明)，进而使换热架能够充分吸收辐射热。当需要对钢水进行卸载的时候，将换热架从钢水包车上移除。