本发明专利技术涉及一种储热耦合电炉烟气余热回收发电系统及方法，属于余热回收技术领域，包括余热锅炉、与余热锅炉相连的高温储热罐和低温储热罐、与高温储热罐和低温储热罐相连的热交换器，热交换器与涡轮发电机组相连，涡轮发电机组和压气机相连，压气机与二氧化碳罐和热交换器相连；余热锅炉利用电炉的烟气余热加热来自低温储热罐内的储能工质，加热后的高温储能工质在高温储热罐内储能，高温储能工质在热交换器内释放热量加热动力循环工质超临界二氧化碳，放热后的储能工质进入低温储热罐内进行储存，热交换器内被加热的超临界二氧化碳为涡轮发电机组提供动力，再经压气机增压后进入热交换器换热，实现了电炉烟气余热高效资源化回收的目的。回收的目的。回收的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种储热耦合电炉烟气余热回收发电系统及方法
[0001]本专利技术属于余热回收
，涉及一种储热耦合电炉烟气余热回收发电系统及方法。
技术介绍
[0002]作为碳减排的重点行业之一的钢铁，低碳技术路径主要集中在冶炼工艺突破和系统能效提升，因此以废钢为主要原料的电炉短流程炼钢将在未来钢铁市场逐渐占据主导地位。在电炉短流程炼钢工艺不断优化的前提下下，提升能效利用率和高效资源化利用工序余热是短流程炼钢减碳提效的主要措施。因此，需要深入挖掘电炉烟气余热回收潜力，降低电炉炼钢能耗，为企业降低生产成本。
[0003]目前，部分钢铁企业对电炉烟气余热进行了回收利用，主要余热利用技术包含预热废钢+汽化冷却产生蒸汽发电等，但受制于工序周期性工作，所以余热回收机组回收效率不高且不稳定。同时，在限电和错峰工业生产的情况下，以水蒸气为工质动力循环机组无法做到满负荷快速调节，存在大量高温烟气放散问题。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种储热耦合电炉烟气余热回收发电系统及方法，以实现电炉烟气余热高效资源化回收的目的。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种储热耦合电炉烟气余热回收发电系统，包括与电炉相连的烟气沉降室、与烟气沉降室相连的余热锅炉、与余热锅炉相连的高温储热罐和低温储热罐、与高温储热罐和低温储热罐相连的热交换器，热交换器与涡轮相连，涡轮与发电机组和压气机相连，压气机与二氧化碳罐和热交换器相连，低温储热罐内的储能工质为熔盐、相变材料或导热油；
[0007]余热锅炉利用电炉的烟气余热加热来自低温储热罐内的储能工质，加热后的高温储能工质在高温储热罐内储能，高温储能工质在热交换器内释放热量加热动力循环工质超临界二氧化碳，放热后的储能工质进入低温储热罐内进行储存，热交换器内被加热的超临界二氧化碳进入涡轮内做功带动涡轮高速旋转，涡轮带动发电机组转动发电，排出涡轮的超临界二氧化碳经压气机增压后进入热交换器换热。
[0008]可选地，在连接涡轮和压气机之间的管路上连接有余热回收支路，余热回收支路包括顺次连接的回热器、高效换热器和预冷器，回热器与涡轮相连，预冷器与压气机相连，高效换热器与为电炉冶炼提供工艺用氧的氧气罐相连；在涡轮内做功后的超临界二氧化碳在回热器回热后进入高效换热器与来自氧气罐内的氧气换热降温后进入预冷器预冷，预冷至适宜温度后进入压气机压缩为超临界状态。
[0009]可选地，所述二氧化碳罐为液态二氧化碳罐，连接在连接预冷器和压气机之间的管路上。
[0010]可选地，在连接涡轮和压气机之间的管路上连接有二氧化碳低压储罐，以作为事
故用储罐。
[0011]可选地，在连接电炉和余热锅炉之间的管路上连接有废钢预热烟道。
[0012]可选地，所述发电机组为启发一体式发电机，能够自启动和对外供电。
[0013]可选地，所述热交换器为紧凑型微通道换热器，回热器为印刷电路板式换热器，压气机为轴流式或离心式压缩机，涡轮为轴流式轮机，高效换热器为紧凑型微通道换热器或电路板换热器，预冷器为紧凑型微通道换热器。
[0014]一种储热耦合电炉烟气余热回收发电方法，提供如上述所述的储热耦合电炉烟气余热回收发电系统，包括以下工作模式：
[0015](1)冶炼期模式：
[0016]电炉产生大量的高温烟气进入余热锅炉，储能工质在余热锅炉吸收热量后储存在高温储热罐内，高温储热罐处于储热过程，发电机组定负荷运行；
[0017](2)出钢期模式：
[0018]电炉产生少量的中温烟气进入余热锅炉，储能工质在余热锅炉吸收热量后进入高温储热罐内，高温储热罐处于放热过程，发电机组定负荷运行；
[0019](3)调峰储能期模式：
[0020]电网低谷或平峰时段，电炉产生大量高温烟气或少量的中温烟气进入余热锅炉，储能工质在余热锅炉吸收热量后进入高温储热罐内，高温储热罐处于储热过程，发电机组低负荷运行或停机；
[0021](4)调峰放能期模式：
[0022]电网高峰时段，电炉产生大量高温烟气或少量的中温烟气进入余热锅炉，储能工质在余热锅炉吸收热量后进入高温储热罐内，高温储热罐的高温储能工质进入热交换器加热动力循环工质，发电机组满负荷运行。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024](1)采用超临界二氧化碳为动力循环工质，改变了常规余热回收系统的动力循环工质，增加了余热回收系统的稳定性和灵活性，也可提高余热回收效率；
[0025](2)包括热交换器、涡轮、回热器、高效换热器、预冷器和压气机的超临界二氧化碳动力循环单元结构紧凑，有效减少了设备数量及占地面积，降低了建设投资费用；
[0026](3)超临界二氧化碳动力循环机组，可快速的启停，可实现0～100％全负荷调峰，能满足电炉调峰生产；
[0027](4)包括余热锅炉、高温储热罐、低温储热罐和热交换器的储热单元有效解决了高温烟气放散问题，使得余热回收发电系统可参与全厂电网调峰。
[0028]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0030]图1为储热耦合电炉烟气余热回收发电系统的示意图。
[0031]附图标记：电炉1、烟气沉降室2、余热锅炉3、高温储热罐4、低温储热罐5、热交换器6、涡轮7、发电机组8、回热器9、高效换热器10、预冷器11、压气机12、二氧化碳罐13、二氧化碳低压储罐14、氧气罐15。
具体实施方式
[0032]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0034]本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种储热耦合电炉烟气余热回收发电系统，其特征在于：包括与电炉(1)相连的烟气沉降室(2)、与烟气沉降室(2)相连的余热锅炉(3)、与余热锅炉(3)相连的高温储热罐(4)和低温储热罐(5)、与高温储热罐(4)和低温储热罐(5)相连的热交换器(6)，热交换器(6)与涡轮(7)相连，涡轮(7)与发电机组(8)和压气机(12)相连，压气机(12)与二氧化碳罐(13)和热交换器(6)相连，低温储热罐(5)内的储能工质为熔盐、相变材料或导热油；余热锅炉(3)利用电炉(1)的烟气余热加热来自低温储热罐(5)内的储能工质，加热后的高温储能工质在高温储热罐(4)内储能，高温储能工质在热交换器(6)内释放热量加热动力循环工质超临界二氧化碳，放热后的储能工质进入低温储热罐(5)内进行储存，热交换器(6)内被加热的超临界二氧化碳进入涡轮(7)内做功带动涡轮(7)高速旋转，涡轮(7)带动发电机组(8)转动发电，排出涡轮(7)的超临界二氧化碳经压气机(12)增压后进入热交换器(6)换热。2.根据权利要求1所述的一种储热耦合电炉烟气余热回收发电系统，其特征在于：在连接涡轮(7)和压气机(12)之间的管路上连接有余热回收支路，余热回收支路包括顺次连接的回热器(9)、高效换热器(10)和预冷器(11)，回热器(9)与涡轮(7)相连，预冷器(11)与压气机(12)相连，高效换热器(10)与为电炉(1)冶炼提供工艺用氧的氧气罐(15)相连；在涡轮(7)内做功后的超临界二氧化碳在回热器(9)回热后进入高效换热器(10)与来自氧气罐(15)内的氧气换热降温后进入预冷器(11)预冷，预冷至适宜温度后进入压气机(12)压缩为超临界状态。3.根据权利要求2所述的一种储热耦合电炉烟气余热回收发电系统，其特征在于：所述二氧化碳罐(13)为液态二氧化碳罐，连接在连接预冷器(11)和压气机(12)之间的管路上。4.根据权利要求1所述的一种储热耦合电炉烟气余热回收发电系统，其特征在于：在连接涡轮(7)和压气机(12)之间的管路上连接有二氧化碳低压储罐(14)，以作...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜建太，王毅，李朋，王方明，曾斌，吴娅，
申请(专利权)人：重庆赛迪热工环保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。