[发明专利]一种利用钢渣热能、燃气-超临界二氧化碳联合发电方法

说明书

本发明的一种利用钢渣热能、燃气‑超临界二氧化碳联合发电方法，属于冶金能源发电技术领域。本发明的方法将钢渣热能和燃气燃烧后的热能换热给超临界COsubgt;2/subgt;工质，COsubgt;2/subgt;工质做工进行发电，发电后的COsubgt;2/subgt;工质进行换热，换热后的COsubgt;2/subgt;工质进行预压缩布雷顿循环恢复超临界状态。本发明的方法使得COsubgt;2/subgt;工质在进入低温回热器前已被预压缩机压缩，则使得低温回热器高压与低压两侧压差减小，避免夹点问题的产生，使得系统的循环效果更好，发电效率更高。

技术领域

本发明属于冶金能源发电技术领域，具体涉及一种利用钢渣热能、燃气-超临界二氧化碳联合发电方法。

背景技术

钢渣是炼钢过程中产生的废渣，其产量约为粗钢产量的12％-15％，按我国2012年粗钢产量7.5亿吨计算，总渣量约在9000-11250万吨。而且每年仍以数百万吨的排渣量递增，而大量钢渣堆积成渣山，不仅污染环境，而且还占用大量土地，若不综合利用，将影响钢铁工业的可持续发展。因此，钢渣的资源综合利用问题逐渐引起了我国钢铁同仁的重视。炼钢过程中排出的钢渣温度达1450℃-1650℃，蕴含热量2000MJ/t，属于高品质余热资源，极具开发利用价值。然而国内对于钢渣热量的回收利用方面研究很少，钢渣余热回收利用技术还很不成熟，如何在钢渣处理过程中对钢渣热量进行回收，并且与二氧化碳应用相结合的研究或者报道，在钢铁企业领域尚未出现。

从80年代以后，由于燃气轮机的单机功率和热效率都有很大程度的提高，再加上世界范围内天然气资源的进一步开发，使燃气轮机得到了非常迅速的发展，燃气轮机及其联合循环在世界电力工业中的地位也发生了明显的变化，据不完全统计，全世界现有燃气轮机及其联合循环的装机总容量已经超过4亿kW。

目前的布雷顿循环多以理想气体为介质，CO₂具有良好的传热和热力学特性，无毒且具有较好的稳定性，并且其临界温度(31.1℃)和临界压力(7.38MPa)相对较低，易达到超临界状态，其在飞机、轮船的动力系统及热泵系统等已经获得应用。如果用CO₂替代水作为火力发电介质，形成S-CO₂布雷顿循环系统，在火电系统中效率可达50％以上。结合超临界二氧化碳布雷顿循环的优点及燃气轮机的特点，燃机联合超临界二氧化碳布雷顿循环发电，循环效率更高，机动性好，经济效益更高。

经检索，发明创造的名称为：一种利用太阳能的燃气-超临界二氧化碳联合动力发电系统(申请号：201410494094.2，申请公布日：2015.03.11)。该申请案公开了一种利用太阳能的热量与和超临界二氧化碳布雷顿循环发电相互结合，可以提高能源利用率，是一种不可多得的发电新思路，但是太阳能有很大局限性，天气不好，阴雨天的时候会对发电产生一定的影响，使得调节系统的稳定成为一个问题。

此外发明创造名称为：一种利用熔融钢渣热能发电装置和方法(申请号：201310728691.2，申请公布日2014.04.02)。该申请案公开了一种利用熔融钢渣热能与朗肯循环相结合的发电系统，通过对闷渣蒸汽余热的回收和利用实现ORC低温发电，充分利用钢渣的热能转化为电能。但朗肯循环轮机系统效率较低，设备占用空间大，投资成本高。

将钢渣热能、燃气与超临界二氧化碳相结合的联合发电系统，解决了太阳能不能连续稳定供给热量及熔融钢渣热能与朗肯循环相结合的发电系统循环效率低、投资成本高的问题的同时，不仅充分利用了钢渣热能，而且与超临界二氧化碳布雷顿循环的联合发电，使系统循环效率更高，设备结构紧凑，经济效益更高。

发明内容

1.发明要解决的技术问题