流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统，发电系统包括：高炉冲渣单元，高炉冲渣单元包括依次连接的冲渣冷水池、冲渣装置、冲渣热水池；储热及换热单元，储热及换热单元包括流化小球储热器、换热器、蒸发器、过热器；有机工质膨胀发电单元，有机工质膨胀发电单元包括膨胀机和发电机；有机工质冷却及压缩单元，有机工质冷却及压缩单元包括回热器、冷凝器、压缩泵。由此，通过本申请的发电系统，可以利用高炉冲渣水的余热加热有机工质进行发电，从而能够避免余热资源的浪费，可以实现余热资源的高效利用，也可以防止污染环境，同时，不需要改变高炉冲渣的水淬工艺，从而不会影响炉渣的最终活性，可以降低高炉冲渣水余热的利用难度。

【技术实现步骤摘要】
流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统
本专利技术涉及发电领域，尤其是涉及一种流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统。
技术介绍
钢铁企业是我国的耗能大户，其总能耗约占全国总能耗量的15％左右，其中炼铁工序能耗占全行业能耗量高达64％，是节能降耗的重点工序环节。开发、利用、挖潜宝贵余热资源，实现高效利用，是国家实施节能经济产业重要举措之一。钢铁行业在炼铁过程中会产生1450-1550℃的高温炉渣，通常可以选用水对高温炉渣降温，由此产生大量的高炉冲渣热水，高炉冲渣热水的温度在是86-90℃，目前对高炉冲渣水的利用难度很大。相关技术中，对于高炉冲渣水这种间断性热源的利用为一部分用于冬季采暖，大部分通过冷却塔将热量放散到大气中，这种处理方式不仅浪费了大量的余热资源，而且还会造成环境污染。同时，若使用导热油直接吸收高温熔渣的热量，会导致高温熔渣的温度降低，从而会改变高炉冲渣的水淬工艺，因此在实际工程中很难应用。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统，通过本申请的发电系统，可以利用高炉冲渣水的余热加热有机工质进行发电，从而能够避免余热资源的浪费，可以实现余热资源的高效利用，也可以防止污染环境，同时，不需要改变高炉冲渣的水淬工艺，从而不会影响炉渣的最终活性，可以降低高炉冲渣水余热的利用难度。根据本专利技术的流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统包括：高炉冲渣单元，所述高炉冲渣单元包括依次连接的冲渣冷水池、冲渣装置、冲渣热水池；储热及换热单元，所述储热及换热单元包括流化小球储热器、换热器、蒸发器、过热器，所述冲渣热水池出口与所述流化小球储热器和所述过热器的水进口相连，所述流化小球储热器和所述过热器的水出口汇合后与所述蒸发器水进口相连，所述蒸发器水出口与冲渣冷水池相连，所述流化小球储热器水出口还与所述换热器的水进口相连，所述换热器水出口还与所述流化小球储热器水进口相连。所述换热器的工质出口与所述蒸发器工质进口相连，所述蒸发器工质出口与所述过热器工质进口相连；有机工质膨胀发电单元，所述有机工质膨胀发电单元包括膨胀机和发电机，所述过热器工质出口与膨胀机工质进口相连；有机工质冷却及压缩单元，所述有机工质冷却及压缩单元包括回热器、冷凝器、压缩泵，所述膨胀机的工质出口连接至所述回热器高温侧的入口，所述回热器高温侧的出口连接至所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口与所述压缩泵的入口连接，所述压缩泵的出口连接至回热器低温侧的进口且还与所述换热器的工质进口相连，所述回热器低温侧的出口连接至所述换热器的工质进口。根据本专利技术的流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统，可以利用高炉冲渣水的余热加热有机工质进行发电，从而能够避免余热资源的浪费，可以实现余热资源的高效利用，也可以防止污染环境，同时，不需要改变高炉冲渣的水淬工艺，从而不会影响炉渣的最终活性，可以降低高炉冲渣水余热的利用难度。在本专利技术的一些示例中，所述流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统具有高炉冲渣运行模式和冲渣间歇运行模式：在所述高炉冲渣运行模式时，有机工质在所述压缩泵中压缩后依次经过所述回热器的低温侧、所述蒸发器、所述过热器后进入到所述膨胀机中做功，做功后的有机工质依次进入所述回热器的高温侧、所述冷凝器后，返回至所述压缩泵；并且所述冲渣热水池中的热水分别送入所述流化小球储热器和所述过热器，从所述流化小球储热器和所述过热器流出的热水再进入所述蒸发器后流回至所述冲渣冷水池；在所述冲渣间歇运行模式时，有机工质在所述压缩泵中压缩后进入所述换热器后再进入到所述膨胀机做功，做功后的有机工质进入所述冷凝器后返回至所述压缩泵，并且热水在所述流化小球储热器和所述换热器之间循环，从而加热所述换热器内的有机工质。在本专利技术的一些示例中，所述流化小球储热器包括：罐体和设置在所述罐体内的储热小球。在本专利技术的一些示例中，所述罐体的底部设置有水进口，所述罐体的顶部设置有水出口。在本专利技术的一些示例中，所述罐体内还设置有上隔离部和下隔离部，所述上隔离部位于所述罐体的水出口的下方，所述下隔离部位于所述罐体的水进口的上方，所述储热小球设置在所述上隔离部和所述下隔离部之间，所述上隔离部和所述下隔离部中的每一个均设置有比所述储热小球小的过水孔。在本专利技术的一些示例中，所述储热小球的填充高度是所述上隔离部和所述下隔离部之间高度的1/3至2/3。在本专利技术的一些示例中，所述储热小球具有封闭的球壳和设置在所述球壳内的储热材料。在本专利技术的一些示例中，所述储热材料为低温相变材料。在本专利技术的一些示例中，所述上隔离部和所述下隔离部中的每一个构造为隔离板或者隔离丝网。在本专利技术的一些示例中，所述流化小球储热器和所述过热器的水进口分别设置有流量可调的流量阀。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施例的发电系统的工艺流程图；图2是根据本专利技术实施例的流化小球储热器的示意图；图3是根据本专利技术实施例的储热小球的剖视图。附图标记：发电系统100；高炉冲渣单元1；冲渣冷水池11；冲渣装置12；冲渣热水池13；冲渣水泵14；储热及换热单元2；蒸发器22；过热器23；流化小球储热器28；换热器29；内循环泵210；有机工质膨胀发电单元3；膨胀机31；发电机32；有机工质冷却及压缩单元4；回热器41；冷凝器42；压缩泵43；第一阀门15、第二阀门16、第三阀门24、第四阀门25、第五阀门26、第六阀门27、第七阀门44、第八阀门45、第九阀门46；第十阀门47；罐体50；储热小球51；水进口52；水出口53；上隔离部54；下隔离部55；球壳56；储热材料57。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参考图1-图3描述根据本专利技术实施例的流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统100(下文简称发电系统100)。如图1-图3所示，根据本专利技术实施例的发电系统100包括：高炉冲渣单元1、储热及换热单元2、有机工质膨胀发电单元3和有机工质冷却及压缩单元4。高炉冲渣单元1包括依次连接的冲渣冷水池11、冲渣装置12、冲渣热水池13，需要说明的是，冲渣冷水池11、冲渣装置12和冲渣热水池13可以共同构成高炉冲渣单元1，冲渣装置12的进口可以与冲渣冷水池11的出口连接，冲渣装置12的出口可以与冲渣热水池13的进口连接。储热及换热单元2包括流化小球储热器28、换热器29、蒸发器22和过热器23，冲渣热水池13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统，其特征在于，包括：/n高炉冲渣单元，所述高炉冲渣单元包括依次连接的冲渣冷水池、冲渣装置、冲渣热水池；/n储热及换热单元，所述储热及换热单元包括流化小球储热器、换热器、蒸发器、过热器，所述冲渣热水池出口与所述流化小球储热器和所述过热器的水进口相连，所述流化小球储热器和所述过热器的水出口汇合后与所述蒸发器水进口相连，所述蒸发器水出口与冲渣冷水池相连，所述流化小球储热器水出口还与所述换热器的水进口相连，所述换热器水出口还与所述流化小球储热器水进口相连。所述换热器的工质出口与所述蒸发器工质进口相连，所述蒸发器工质出口与所述过热器工质进口相连；/n有机工质膨胀发电单元，所述有机工质膨胀发电单元包括膨胀机和发电机，所述过热器工质出口与膨胀机工质进口相连；/n有机工质冷却及压缩单元，所述有机工质冷却及压缩单元包括回热器、冷凝器、压缩泵，所述膨胀机的工质出口连接至所述回热器高温侧的入口，所述回热器高温侧的出口连接至所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口与所述压缩泵的入口连接，所述压缩泵的出口连接至回热器低温侧的进口且还与所述换热器的工质进口相连，所述回热器低温侧的出口连接至所述换热器的工质进口。/n...

【技术特征摘要】
1.一种流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统，其特征在于，包括：
高炉冲渣单元，所述高炉冲渣单元包括依次连接的冲渣冷水池、冲渣装置、冲渣热水池；
储热及换热单元，所述储热及换热单元包括流化小球储热器、换热器、蒸发器、过热器，所述冲渣热水池出口与所述流化小球储热器和所述过热器的水进口相连，所述流化小球储热器和所述过热器的水出口汇合后与所述蒸发器水进口相连，所述蒸发器水出口与冲渣冷水池相连，所述流化小球储热器水出口还与所述换热器的水进口相连，所述换热器水出口还与所述流化小球储热器水进口相连。所述换热器的工质出口与所述蒸发器工质进口相连，所述蒸发器工质出口与所述过热器工质进口相连；
有机工质膨胀发电单元，所述有机工质膨胀发电单元包括膨胀机和发电机，所述过热器工质出口与膨胀机工质进口相连；
有机工质冷却及压缩单元，所述有机工质冷却及压缩单元包括回热器、冷凝器、压缩泵，所述膨胀机的工质出口连接至所述回热器高温侧的入口，所述回热器高温侧的出口连接至所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口与所述压缩泵的入口连接，所述压缩泵的出口连接至回热器低温侧的进口且还与所述换热器的工质进口相连，所述回热器低温侧的出口连接至所述换热器的工质进口。


2.根据权利要求1所述的流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统，其特征在于，所述流化小球储热的高炉冲渣水余热发电系统具有高炉冲渣运行模式和冲渣间歇运行模式：
在所述高炉冲渣运行模式时，有机工质在所述压缩泵中压缩后依次经过所述回热器的低温侧、所述蒸发器、所述过热器后进入到所述膨胀机中做功，做功后的有机工质依次进入所述回热器的高温侧、所述冷凝器后，返回至所述压缩泵；并且所述冲渣热水池中的热水分别送入所述流化小球储热器和所述过热器，从所述流化小球储热器和所述过热器流出的热水再进入所述蒸发器后流回至所述冲渣冷水池；
在所述冲渣间歇运行模式时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周托，张杨鑫，王志宁，黄德洪，张扬，张海，
申请(专利权)人：清华大学山西清洁能源研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：山西;14