一种钢铁储能方法与流程

本发明涉及储能方法技术领域，尤其涉及一种用电加热对钢铁进行储能的方法。

技术背景

随着能源短缺和环境污染问题的日益突出，利用新能源、提高能源的利用率越来越受到人们的重视。能量存储技术，作为解决能量供给－需求失衡问题的重要方法，备受国内外企业及相关研究机构的青睐。

现有技术的加热储热装置解决了直接使用高压电加热储能材料水的安全性问题，同时节省了变压器的投资，降低了设备成本。但是用水储热，温度不能超过100℃，这样制约了储热的使用范围，例如不能生产高温蒸汽。

固体储热目前也是成熟的技术，其储热材料是耐火材料。储热温度也比较高，达到400—500℃，由于是空气绝缘，高电压直供安全距离要求较大，所以储热体内容积使用率较低，影响储热量。另外，其电加热和储热都是依靠热空气作为介质进行换热，由于空气热容很小，要完成大功率用热，就需要流量很大的风机和换热装置，所以使用范围也受到一定的限制。

目前，包括风能、太阳能等在内的可再生能源的发展使储能技术日益受到关注。可再生能源存在的一大问题是其不稳定性，不同时刻的外界气候条件会导致发电量的大幅波动，这对并网运行或是与用户需求的匹配都造成了很大的负面影响。因此，发展合适的储能技术调节不同时段的发电量以满足并网或用户的需求是至关重要的。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种能有效降低运行成本、稳定性较高的一种钢铁储能方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种钢铁储能方法，利用电能对储热体内设置的储热材料进行加热，将其电能转化为温度在600-1200℃的热能储存在储热体内，利用保温材料将储热体内的储热材料进行保温，在保温期间通过传热介质进行热交换将储存在储热体内中的热能进行稳定、可控的输出利用，所述的储热材料为钢铁。

进一步地，所述的钢铁为多个柱状结构的钢铁，柱状结构的钢铁按照多排纵向竖直安装在储热体内。

进一步地，所述的柱状结构的钢铁为多个铸钢块堆积成的。

进一步地，所述的储热材料还包括填充在所述钢铁之间的空隙里的耐高温填充颗粒物材料，耐高温填充颗粒物材料是砂石、陶瓷颗粒或碳化硅等。

进一步地，所述储热体包括储能内封闭壳体和封闭外壳体，所述储热材料设置在该储能内封闭壳体；所述封闭外壳体套装设置在所述储能内封闭壳体，二者间具有一真空腔体。

进一步地，所述储热体的储能内封闭壳体的内侧设有耐火砖材料层。

进一步地，所述储热体的封闭外壳体和储能内封闭壳体之间的真空腔体内通过抽真空或者冲入惰性保护气体来进行保温和实现钢铁材料与空气的隔绝。

进一步地，所述柱状结构的钢铁直接与电连接，形成回路，利用自身电阻来对自己进行加热，将其电能转化为热能储存在钢铁内；或者，所述柱状结构的钢铁通过其它方式的电加热来加热，将电能转化为热能储存在钢铁内。

进一步地，所述的其它方式的电加热为感应加热、热辐射、电弧加热、电子束加热、介电加热、或者等离子体加热中的一种或几种的结合。

进一步地，所述传热介质是液态金属、惰性气体或者氮气，传热介质流经钢铁，与钢铁换热将钢铁储存的热量输出。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

（1）缓解用电压力，降低运行成本

该系统全部采用低谷电能量，将热能储存到钢铁中，这种技术响应了国家移峰填谷政策，提高电网效率，充分发挥低谷电的效益，延长发电设备的寿命；由于低谷电的电价仅为峰电的1/3-1/4，大大减少运行费用，降低变电设备的费用；

（2）模块式组装，结构设计合理，安装灵活方便，可实现多模块组合；根据储能的大小进行调整体积的大小，或可以将多个钢铁储能装置叠加；单个钢铁储能装置维护性好，可以随意调整蓄热量的组数；

（3）热效率高

该系统采用一体化结构，将加热、蓄热、取热、换热及控制功能组合在一体化结构内，钢铁储热材料可以提高储热温度，实现600~1200度的储热，将更多的电能变成热能被储存，实现较高热效率利用；

（4）占地面积小

该系统采用钢铁材料作为蓄能材料，热容量高、蓄热能力强、长期运行稳定、无毒无害无污染，同时大大减少设备占地面积，大大减少了散热面积，提高了整体效率。

附图说明

图1为本发明储热系统结构示意图。

图2为本发明具体实施例的剖面结构示意图。

图中：11封闭外壳体；12真空腔体；13储能内封闭壳体；14耐火砖材料层；2储热材料。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

请参阅图1和图2所示，本发明的一种钢铁储能方法为：

（1）利用电能对储热体内设置的钢铁储热材料进行加热；

（2）将其电能转化为温度在600-1200℃的热能储存在储热体内；

（3）利用保温材料将储热体内进行保温；

（4）在保温期间通过传热介质进行热交换将储存在储热体内钢铁储热材料2中的热能进行稳定、可控的输出利用。

所述储热体包括储能内封闭壳体13和封闭外壳体11，所述储能内封闭壳体13的内侧还设有耐火砖材料层14，所述储热材料2设置在该储能内封闭壳体13内的耐火砖材料层14内；所述封闭外壳体11套装设置在所述储能内封闭壳体13，二者间具有一真空腔体12；真空腔体12内通过抽真空或者冲入惰性保护气体来进行保温和实现钢铁储热材料2与空气的隔绝。所述的钢铁储热材料2为多个柱状结构的钢铁，柱状结构的钢铁按照多排纵向竖直安装在储热体内。所述柱状结构的钢铁直接与电连接，形成回路，利用自身电阻来对自己进行加热，将电能转化为热能储存在钢铁储热材料2内；或者，所述柱状结构的钢铁通过其它方式的电加热来加热，将电能转化为热能储存在钢铁储热材料2内。所述的其它方式的电加热为感应加热、热辐射、电弧加热、电子束加热、介电加热、或者等离子体加热中的一种或几种的结合。在保温期间将储存在储热体内中的热能进行稳定、可控的输出利用，是通过液态金属、氮气或者惰性气体流经钢铁，与钢铁换热将钢铁储存的热量输出；所述液态金属是钠、钠钾合金或者其他液态金属。

所述的柱状结构的钢铁可以为多个铸钢块堆积成的。

所述的柱状结构的钢铁的空隙里还设有耐高温填充颗粒物材料，耐高温填充颗粒物材料是砂石、陶瓷颗粒或碳化硅等。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。