[发明专利]一种基于钢铁厂余热利用的二次储能体系

说明书

本发明提供了一种基于钢铁厂余热利用的二次储能体系。所述的储能体系具有高温二次电池和为该高温二次电池进行加热的热源。所述的热源来自于钢铁厂的炼铁工序、炼钢工序、焦化工序和烧结工序的排气余热和固体显热。所述的热源可以为高温二次电池提供至少500℃以上的高温余热。本发明提供的二次储能体系可在电网电能过剩的夜间从电网获取电量进行充电，在电网电能短缺的白天进行放电给电网进行充电，实现对电网的调频。高温二次电池储存的电能也可以提供给钢铁厂的生产作业，从而降低钢铁厂的用电成本。

技术领域

本发明涉及一种基于余热利用的二次储能体系，特别是涉及利用钢铁厂余热为高温二次电池提供热源的二次储能体系。

技术背景

化学电源可根据公共电网的实际情况从电网中获取电能或向电网输入电能，从而减小电网的波动，因此在维持公共电网的稳定运行中具有非常大的应用价值。当公共电力需求升高而短期超过基本负荷时，化学电源可以对电网充电，将电能输送给电网以满足用户的需求；当电网电能过剩时，化学电源从电网获取电能，降低电网的频率将能量储存在化学电源中。如上所述的化学电源中，高温电池被证明有效。钠硫电池是一种适合用于电网调频的高温电池，工作温度在300～350℃。液态金属电池(CN103155234)也被认为是一种有潜力的适用于电网调频的化学电源。另一种适用的高温电池是专利(CN102473987)中发明的高温二次燃料电池。在二次燃料电池内部设置有由金属燃料构成的产氢部件，可在高温下与水蒸气反应产生氢气供燃料电池进行放电反应，并且可以通过充电使产氢部件还原。产氢燃料与燃料极构成密闭空间，称为阳极室，储存反应所需要的的氢气和水蒸气。为使电化学反应和金属与燃料的化学反应顺利进行，该电池体系需要在高温条件下进行，典型的工作温度在500～1000℃。高温工作环境使得电池具有较高的能量效率。但是，为维持高温环境，需要外部提供充足的热能。所需热能往往需要通过合适的加热元件提供，而所述加热元件又通过来自公共电网的电力驱动。由于需要附加的电功率，所以高温二次电池的总效率明显降低。

钢铁工业是一个高耗能的产业，是耗电大户，电力成本相当高。在生产过程中产生的大量高温排气、排渣，具有很好的利用价值。高炉煤气是炼铁高炉生产过程中的副产品，热值不高，但可以利用于其进行发电，产生500～600℃的高温排气。钢铁的冶炼过程产生的高炉渣，温度在1450℃左右，潜热很大。转炉炼钢过程产生的转炉煤气温度为1550～1700℃，CO含量为40～80％。这部分烟气带出大量潜热和显热，具有非常高的利用价值。同时，该过程产生的钢坯温度为900℃左右，钢渣温度为1550℃左右。在焦化工序中，焦炉煤气的温度为800℃左右，焦炭温度为1050℃左右。在烧结工序中，烧结矿的温度为800℃左右。以上所列为钢铁中典型的可利用余热，具有余热温度高、热量大的优点，具有很高的热利用价值。

发明内容

鉴于以上背景，本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，合理利用钢铁厂的高温余热维持高温二次电池所需要的高温环境，提高高温二次电池的总能量效率的同时，也提升钢铁厂工作的总效率。

所述的钢铁厂的高温余热来自于炼铁工序余热、炼钢工序余热、焦化工序余热和烧结工序余热。所述的炼铁工序余热来自于高炉，优选的，来自于高炉煤气余热和高炉渣余热。所述的炼钢工序余热来自于转炉，优选的，来自于转炉煤气余热、钢坯余热和钢渣余热。所述的焦化工序余热来自于炼焦炉，优选的，来自于焦炉煤气余热和焦炭余热。所述的烧结工序余热，优选的，来自于烧结矿余热。

优选的，所述的钢铁厂的高温余热温度在500℃以上，进一步优选，余热温度在600℃以上。

根据余热的形式不同，利用其为高温二次电池提供热量的形式不同。以上所述的余热的形式分为固体余热和气体余热。所述的固体余热包括高炉渣余热、钢坯余热、钢渣余热、焦炭余热和烧结矿余热等。所述的气体余热包括高炉煤气余热、转炉煤气余热和焦炉煤气余热等。