[發明專利]一種利用鋼渣熱能、燃氣-超臨界二氧化碳聯合發電方法

有效

• 申請號: 201810355682.6
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108487951B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 顧明言;陳萍;陳金超;汪嘉倫;陳雪
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: F01K7/32
• 分類號: F01K7/32;F01K23/10;F02C6/18;F03D9/28;F01D15/10;F22B1/04
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 韋超峰;吳雪健

本發明的一種利用鋼渣熱能、燃氣?超臨界二氧化碳聯合發電方法，屬于冶金能源發電技術領域。本發明的方法將鋼渣熱能和燃氣燃燒后的熱能換熱給超臨界COsubgt;2/subgt;工質，COsubgt;2/subgt;工質做工進行發電，發電后的COsubgt;2/subgt;工質進行換熱，換熱后的COsubgt;2/subgt;工質進行預壓縮布雷頓循環恢復超臨界狀態。本發明的方法使得COsubgt;2/subgt;工質在進入低溫回熱器前已被預壓縮機壓縮，則使得低溫回熱器高壓與低壓兩側壓差減小，避免夾點問題的產生，使得系統的循環效果更好，發電效率更高。

技術領域

本發明屬于冶金能源發電技術領域，具體涉及一種利用鋼渣熱能、燃氣-超臨界二氧化碳聯合發電方法。

背景技術

鋼渣是煉鋼過程中產生的廢渣，其產量約為粗鋼產量的12％-15％，按我國2012年粗鋼產量7.5億噸計算，總渣量約在9000-11250萬噸。而且每年仍以數百萬噸的排渣量遞增，而大量鋼渣堆積成渣山，不僅污染環境，而且還占用大量土地，若不綜合利用，將影響鋼鐵工業的可持續發展。因此，鋼渣的資源綜合利用問題逐漸引起了我國鋼鐵同仁的重視。煉鋼過程中排出的鋼渣溫度達1450℃-1650℃，蘊含熱量2000MJ/t，屬于高品質余熱資源，極具開發利用價值。然而國內對于鋼渣熱量的回收利用方面研究很少，鋼渣余熱回收利用技術還很不成熟，如何在鋼渣處理過程中對鋼渣熱量進行回收，并且與二氧化碳應用相結合的研究或者報道，在鋼鐵企業領域尚未出現。

從80年代以后，由于燃氣輪機的單機功率和熱效率都有很大程度的提高，再加上世界范圍內天然氣資源的進一步開發，使燃氣輪機得到了非常迅速的發展，燃氣輪機及其聯合循環在世界電力工業中的地位也發生了明顯的變化，據不完全統計，全世界現有燃氣輪機及其聯合循環的裝機總容量已經超過4億kW。

目前的布雷頓循環多以理想氣體為介質，CO₂具有良好的傳熱和熱力學特性，無毒且具有較好的穩定性，并且其臨界溫度(31.1℃)和臨界壓力(7.38MPa)相對較低，易達到超臨界狀態，其在飛機、輪船的動力系統及熱泵系統等已經獲得應用。如果用CO₂替代水作為火力發電介質，形成S-CO₂布雷頓循環系統，在火電系統中效率可達50％以上。結合超臨界二氧化碳布雷頓循環的優點及燃氣輪機的特點，燃機聯合超臨界二氧化碳布雷頓循環發電，循環效率更高，機動性好，經濟效益更高。

經檢索，發明創造的名稱為：一種利用太陽能的燃氣-超臨界二氧化碳聯合動力發電系統(申請號：201410494094.2，申請公布日：2015.03.11)。該申請案公開了一種利用太陽能的熱量與和超臨界二氧化碳布雷頓循環發電相互結合，可以提高能源利用率，是一種不可多得的發電新思路，但是太陽能有很大局限性，天氣不好，陰雨天的時候會對發電產生一定的影響，使得調節系統的穩定成為一個問題。

此外發明創造名稱為：一種利用熔融鋼渣熱能發電裝置和方法(申請號：201310728691.2，申請公布日2014.04.02)。該申請案公開了一種利用熔融鋼渣熱能與朗肯循環相結合的發電系統，通過對悶渣蒸汽余熱的回收和利用實現ORC低溫發電，充分利用鋼渣的熱能轉化為電能。但朗肯循環輪機系統效率較低，設備占用空間大，投資成本高。

將鋼渣熱能、燃氣與超臨界二氧化碳相結合的聯合發電系統，解決了太陽能不能連續穩定供給熱量及熔融鋼渣熱能與朗肯循環相結合的發電系統循環效率低、投資成本高的問題的同時，不僅充分利用了鋼渣熱能，而且與超臨界二氧化碳布雷頓循環的聯合發電，使系統循環效率更高，設備結構緊湊，經濟效益更高。

發明內容

1.發明要解決的技術問題