一种太阳能冶金系统及冶金方法技术方案

本发明专利技术提供一种太阳能冶金系统及冶金方法，系统包括：颗粒吸热器，接收太阳光并将太阳能转换为高温颗粒热能；热罐，设有热罐颗粒入口及热罐颗粒出口，颗粒吸热器出口的高温颗粒热能经热罐颗粒入口进入热罐，热罐中的高温颗粒热能至少部分经热罐颗粒出口向外输出；换热器，设有冶金气体入口及出口、换热器高温颗粒入口及换热器低温颗粒出口，换热器高温颗粒入口与热罐颗粒出口连通，热罐颗粒出口离开的高温颗粒热能通过换热器与进入换热器中的冶金气体换热；冶金装置，与换热器冶金气体出口连接，换热后的冶金气体通过换热器冶金气体出口进入冶金装置。本发明专利技术能量转换过程少，系统效率高，能够持续稳定地为冶金过程提供高温热能，摆脱气候环境的限制。摆脱气候环境的限制。摆脱气候环境的限制。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能冶金系统及冶金方法


[0001]本专利技术涉及太阳能冶金领域，具体为一种太阳能冶金系统及冶金方法。

技术介绍

[0002][0003]在过去很长的一段时间里，冶金所需的电力、热力都是由煤等化石能源提供的，一方面消耗了大量的化石能源，另一方面也造成了大量的二氧化碳气体排放，从而给资源环境带来了巨大压力。基于此，若能将冶金所需的部分耗能，由化石能源替换为其他清洁能源，势必有效降低行业碳排放水平。已有的清洁能源利用形式如风电、光伏等若想用于冶金，往往需要将其他形式的能量转换成电能进行使用，过多的能量转换过程会导致系统效率的降低，并且考虑到大规模储电的经济成本和技术难度，产生的电能也难以实现连续稳定的供给，比如无风情况下难以持续风电冶金，无光情况下难以实现光伏冶金。
[0004]因此，亟须一种可以高效稳定地为冶金系统提供部分所需能量替换的新型清洁能源利用形式，以促进冶金技术的低碳化发展。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本专利技术提供了一种太阳能冶金系统及冶金方法，可以减少化石能源的投入，有利于资源节约，保护环境；且能量转换过程少，系统效率高，采用颗粒作为循环工质，方便大规模储能，从而高效稳定地为冶金过程提供高温热能，摆脱了气候环境的限制。
[0006]本专利技术提供一种太阳能冶金系统，包括：颗粒吸热器，接收太阳光并将太阳能转换为高温颗粒热能；热罐，设有颗粒入口及颗粒出口，颗粒吸热器出口的高温颗粒热能经热罐颗粒入口进入热罐，热罐中的高温颗粒热能至少部分经热罐颗粒出口向外输出；换热器，设有冶金气体入口和出口、高温颗粒入口及低温颗粒出口，换热器高温颗粒入口与热罐颗粒出口连通，从热罐颗粒出口离开的高温颗粒热能通过换热器与进入换热器中的冶金气体换热；冶金装置，与换热器冶金气体出口连接，换热后的冶金气体通过换热器冶金气体出口进入冶金装置。
[0007]根据该技术方案，太阳能冶金系统将颗粒作为吸热、换热及储热工质，通过颗粒吸热器将太阳能转化为颗粒的热能，然后通过换热器将颗粒的热能传递给冶金气体，最后冶金气体进入冶金装置进行冶金过程。系统中的热罐可以储存大量高温颗粒热能并将其随时排放至换热器中，从而可以连续稳定地为冶金系统提供部分所需能量替换，摆脱了气候环境的限制。本专利技术直接通过光热转换过程为冶金工艺提供高温热源，相较其他新能源冶金，如光伏冶金所需的“光
‑
电
‑
热”，能量转换过程少，系统效率高。本专利技术可实现炼钢冶金的低碳化甚至无碳化，减少了化石能源的投入，有利于资源节约，环境保护。
[0008]本专利技术的可选技术方案中，还包括冷罐与提升机，冷罐具有冷罐颗粒入口及冷罐颗粒出口，提升机具有提升机颗粒入口及提升机颗粒出口，换热器设有换热器低温颗粒出
口，换热器低温颗粒出口与冷罐颗粒入口连通，冷罐用于存储经过换热后的低温颗粒热能，冷罐颗粒出口与提升机颗粒入口连接，提升机颗粒出口与颗粒吸热器的入口连接，即冷罐出口的低温颗粒经提升机进入颗粒吸热器循环。
[0009]根据该技术方案，高温颗粒在换热器中与冶金气体换热后变为低温颗粒进入冷罐，冷罐内的低温颗粒通过提升机返回到颗粒吸热器，实现颗粒的循环利用。
[0010]本专利技术的可选技术方案中，还包括定日镜场，用于反射并聚焦太阳光，定日镜场配有控制系统，控制系统根据太阳的位置同步调整定日镜场；定日镜场直接将太阳光聚焦到颗粒吸热器中，和/或将太阳光聚焦到冶金装置。
[0011]根据该技术方案，定日镜场为反射并聚焦太阳能的常用设备，易于获取，根据太阳的位置调节定日镜场中定日镜的姿态，有利于提高太阳能的利用率，定日镜场聚焦的太阳光可以直接加热冶金装置，也可以经颗粒吸热器转化为高温颗粒热能，从而有利于提高冶金效率以及充分利用太阳能。
[0012]本专利技术的可选技术方案中，还包括补热装置，补热装置被配置为：当经过换热器换热后的冶金气体的温度未达到冶金所需温度时，启动补热装置进一步加热冶金气体。
[0013]根据该技术方案，补热装置适用于经过换热器加热后的还原气体温度不足的情况，用于将冶金气体进一步加热到冶金所需的温度，保证冶金的顺利进行。
[0014]本专利技术的可选技术方案中，补热装置为光伏电加热装置或天然气补热装置。
[0015]根据该技术方案，补热装置为常见的电加热或燃烧加热形式，易于实现，提高了系统的适应性。
[0016]本专利技术的可选技术方案中，热罐被配置为：当太阳能充足时，热罐向换热器提供高温颗粒热能，并额外储存一部分高温颗粒热能；当太阳能不足时，热罐直接向换热器提供高温颗粒热能作为高温热源。
[0017]根据该技术方案，热罐能够储存热能，并在太阳能不足时，充当高温热源提供换热所需的热量，从而持续稳定地为冶金过程提供高温热能，摆脱了气候环境的限制。
[0018]本专利技术的可选技术方案中，颗粒吸热器包括幕帘式颗粒吸热器、流化床颗粒吸热器或斜面滑落式颗粒吸热器。
[0019]本专利技术的可选技术方案中，冶金装置为冶金坩埚或鼓风炉。
[0020]根据该技术方案，冶金装置的选取根据实际的生产工况来确定，包括但不限于鼓风炉、冶金坩埚等。
[0021]本专利技术另提供一种上述的太阳能冶金系统的冶金方法，包括以下步骤：
[0022]光热转换步骤：颗粒吸热器接收太阳光并将太阳能转换为颗粒热能；
[0023]储热步骤，颗粒吸热器出口的高温颗粒热能经热罐颗粒入口进入热罐，热罐中的高温颗粒热能经热罐颗粒出口向外输出；
[0024]换热步骤：热罐输出的高温颗粒热能通过换热器与进入换热器中的冶金气体换热；
[0025]冶金步骤：换热后的冶金气体通过换热器冶金气体出口进入冶金装置。
[0026]本专利技术的可选技术方案中，还包括补热步骤：当经过换热器换热后的冶金气体的温度未达到冶金所需温度时，启动补热装置进一步加热冶金气体。
附图说明
[0027]图1为本专利技术第一实施方式中太阳能冶金系统的结构示意图。
[0028]图2为本专利技术第一实施方式中太阳能冶金方法的流程示意图。
[0029]图3为本专利技术第二实施方式中太阳能冶金系统的结构示意图。
[0030]附图标记：
[0031]1‑
定日镜场；2
‑
颗粒吸热器；3
‑
太阳能接收塔；4
‑
热罐；5
‑
冷罐；6
‑
换热器；7
‑
气瓶；8
‑
太阳能光伏板；9
‑
电加热器；10
‑
天然气补热装置；11
‑
鼓风炉；12
‑
冶金坩埚；13
‑
提升机。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能冶金系统，其特征在于，包括：颗粒吸热器，接收太阳光并将太阳能转换为高温颗粒热能；热罐，热罐设有热罐颗粒入口及热罐颗粒出口，所述颗粒吸热器出口的高温颗粒热能经所述热罐颗粒入口进入所述热罐，所述热罐中的高温颗粒热能至少部分经所述热罐颗粒出口向外输出；换热器，设有冶金气体入口及出口、换热器高温颗粒入口及换热器低温颗粒出口，所述换热器高温颗粒入口与所述热罐颗粒出口连通，所述热罐颗粒出口离开的高温颗粒热能通过所述换热器与进入所述换热器中的冶金气体换热；冶金装置，与所述换热器冶金气体出口连接，换热后的所述冶金气体通过所述换热器冶金气体出口进入所述冶金装置。2.根据权利要求1所述的太阳能冶金系统，其特征在于，还包括冷罐与提升机，所述冷罐具有冷罐颗粒入口及冷罐颗粒出口，所述提升机具有提升机颗粒入口及提升机颗粒出口，所述换热器设有换热器低温颗粒出口，所述换热器低温颗粒出口与所述冷罐颗粒入口连通，所述冷罐用于存储经过换热后的低温颗粒热能，所述冷罐颗粒出口与所述提升机颗粒入口连接，所述提升机颗粒出口与所述颗粒吸热器连接，所述冷罐出口的低温颗粒经所述提升机进入所述颗粒吸热器循环。3.根据权利要求1所述的太阳能冶金系统，其特征在于，还包括定日镜场，用于反射并聚焦太阳光，所述定日镜场配有控制系统，所述控制系统根据太阳的位置同步调整所述定日镜场；所述定日镜场直接将太阳光聚焦到所述冶金装置，和/或将太阳光聚焦到所述颗粒吸热器中。4.根据权利要求1所述的太阳能冶金系统，其特征在于，还包括补热装置，所述补热装置被配置为：当...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖刚，柴丰圆，谢翔宇，祝培旺，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：