基于高温气冷堆的制氢耦合炼钢系统初步设计和能量分析

作     者：曲新鹤 胡庆祥 倪航 彭威 赵钢 王捷 QU Xinhe;HU Qingxiang;NI Hang;PENG Wei;ZHAO Gang;WANG Jie

作者机构：清华大学核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2018YFB1900500) 

出 版 物：《清华大学学报（自然科学版）》 (Journal of Tsinghua University(Science and Technology))

年 卷 期：2023年第63卷第8期

页      码：1236-1245页

摘      要：高温气冷堆(high temperature gas-cooled reactor,HTGR)因其具有固有安全性和反应堆出口温度高的特点,在环境和能源领域拥有广阔的应用前景。HTGR不仅可以用于发电,还可以实现大规模制氢,而氢气可作为钢铁冶炼过程中的直接还原剂,有助于钢铁工业减少碳排放。该文提出了基于HTGR制氢的炼钢系统方案,包括反应堆、反应堆中间回路、制氢、发电和炼钢共5个子模块,并开展了多联产能源系统研究。其中,HTGR为制氢模块和发电模块提供热量,制氢模块产生的氢气作为还原剂和燃料进入竖炉(shaft furnace,SF)直接还原炼铁,制氢模块产生的氧气和发电模块产生的电供给电弧炉(electric arc furnace,EAF)炼钢。该文分析了碘硫循环效率、发电模块和制氢模块的功率比、直接还原铁(direct reduced iron,DRI)比例对系统产能的影响,以及系统的碳排放情况。结果表明:在发电模块与制氢模块功率比为1∶1,EAF直接还原铁占比为90%,碘硫循环制氢效率为37.8%的情况下,系统产钢率为45.6 t/h,每t钢可向电网输出1381.5 kW·h电能,同时CO_(2)的排放量仅为17.2 Nm^(3)。

主 题 词：核能制氢 高温气冷堆 碘硫循环 炼钢 

学科分类：082703[082703] 0709[理学-地质学] 0819[工学-海洋工程类] 0817[工学-轻工类] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0827[工学-食品科学与工程类] 0802[工学-机械学] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.25.002

馆 藏 号：203122619...