[发明专利]一种基于CO2

说明书

本发明的一种基于CO₂跨临界循环的烧结矿余热回收与利用系统，包括烧结余热回收系统、CO₂跨临界循环发电系统、热水回收系统；冷空气与烧结矿接触换热吸热升温，除尘后经第一换热器、第二换热器，与CO₂工质和冷却水换热，再经风机吹入竖罐；CO₂跨临界循环发电系统中CO₂工质经第一换热器吸热升温，在高温高压状态下进入膨胀机做功带动发电机发电，乏气冷凝后由泵加压，经回热器、第一换热器换热，完成循环；热水回收系统中进入第二换热器和冷凝器的冷却水吸热升温后在混合器混合，提供生活热水。该系统循环工作使资源反复利用，具有较高的余热回收利用率，并有效降低了烧结工序能耗，该系统合理、高效，设备简洁易操作。

技术领域

本发明属于冶金余热回收与利用领域，涉及一种基于CO₂跨临界循环的烧结矿余热回收与利用系统。

背景技术

烧结过程余热资源的高效回收与利用是进一步降低烧结工序能耗的主要措施之一，其中来自于烧结机尾部的温度约为800℃～950℃烧结矿所携带的显热(即烧结矿显热)约占烧结过程余热资源总量的 70％。烧结矿经破碎筛分后，进入冷却设备时的温度约为650℃～700℃，其热量品质仍然较高。基于此，烧结矿显热的高效回收与利用是整个烧结余热回收与利用的核心与重点。

烧结余热竖罐式回收是一种高效的烧结矿余热回收方式，具有系统漏风率低、余热回收利用率高、颗粒物排放量小和出口热空气能级较高等优点。目前的烧结矿余热发电普遍采用余热锅炉-汽轮机系统，余热锅炉生产蒸汽效率较低，且蒸汽的“量”“质”波动较大，故寻找合适的换热介质是困扰工程界的一个难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于CO₂跨临界循环的烧结矿余热回收与利用系统，该系统在满足烧结矿冷却工艺要求的前提下，可以对外输出电能，并制取生活热水，提高余热资源利用效率。

本发明提供一种基于CO₂跨临界循环的烧结矿余热回收与利用系统，包括：烧结余热回收系统、CO₂跨临界循环发电系统和热水回收系统，其中：

烧结余热回收系统包括：风机、烧结竖罐、除尘器、第一换热器和第二换热器；所述烧结竖罐下端设有冷空气入口，上端设有热空气出口，冷空气通过风机吹入烧结竖罐与炽热烧结矿进行换热后产生的热空气从热空气出口排出，热空气经除尘器除尘后依次通过第一换热器和第二换热器进行换热，换热后的冷空气再通过风机吹入烧结竖罐，完成烧结余热回收；

CO₂跨临界循环发电系统包括：泵、回热器、第一换热器、膨胀机、发电机和冷凝器；CO₂工质经第一换热器吸热升温，高温高压状态下进入膨胀机做功带动发电机发电，做功后的乏气进入回热器中与从泵出来的冷凝加压后的CO₂工质进行换热实现预冷，随后进入冷凝器与冷却水换热实现冷凝；冷凝的液态CO₂工质经泵加压后形成的超临界状态CO₂工质再经管路依次通过回热器、第一换热器，经两次吸热升温，在第一换热器出口再次达到高温高压状态，完成循环；

热水回收系统包括：第二换热器、冷凝器和混合器；冷却水分别进入第二换热器和冷凝器，与热空气和CO₂进行换热，吸热产生的热水通过混合器输出给用户。

在本发明的基于CO₂跨临界循环的烧结矿余热回收与利用系统中，所述冷凝器和泵之间的CO₂工质为亚临界液态。

在本发明的基于CO₂跨临界循环的烧结矿余热回收与利用系统中，所述泵和膨胀机之间的CO₂工质为超临界状态。