[实用新型]一种风光制氢、风光热储与气基竖炉联合运行系统

说明书

本实用新型公开了一种风光制氢、风光热储与气基竖炉联合运行系统，其包括气基竖炉冶炼单元；电解制氢单元的出气口与电热储氢气加热单元的进气口连通，固体蓄热锅炉的出气口与气基竖炉冶炼单元的竖炉的氢气进口连通。优点：利用风电、光伏的弃风、弃光清洁电力生产氢气，利用高电压的固体蓄热锅炉将电网富裕风电、光伏电力转换为热能进行储存，并利用固体蓄热锅炉加热氢气，为气基竖炉冶炼单元提供高温氢气，不仅实现了纯氢气的气基竖炉直接还原冶炼，减少碳排放，解决了因为氢还原的强吸热效应导致全氢竖炉入炉气量过大以及生产效率低下的问题；通过风光制氢、风光热储为气基竖炉的直接还原冶炼提供高温氢气，实现全链条清洁冶炼技术途径。

技术领域：

本实用新型涉及利用清洁能源冶炼技术领域，特别涉及一种风光制氢、风光热储与气基竖炉联合运行系统。

背景技术：

随着近几年三北地区风电、光伏规模不断扩大，受风电出力、光伏出力特性与用电负荷特点的影响，大部分地区风电场、光伏电站存在弃风、弃光限电现象，由于电网缺少储能设施等调峰手段，不得不限制风电机组与光伏组件出力，对风电、光伏运行时数产生明显影响。

根据我国制取氢气的原料不同，氢气的制备方法可以分为非可再生制氢和可再生制氢，前者的原料是化石燃料，后者的原料是水或可再生物质，目前制备氢气的最主要问题是如何控制制氢过程中的碳排放、成本，未来技术的主要发展方向是使用可再生能源电解水、电解氯化钠溶液，包括风电制氢、光伏制氢和生物制氢；但是，我国新能源制氢技术研发起步较晚，进展较为缓慢，目前尚无成熟商业运行的新能源制氢储能系统。

钢铁工业是国民经济的基础产业，对支撑其他产业发展、保障国家安全、提升国际地位具有极其重要的作用，因此，钢铁工业有效降低碳排放强度成为碳减排计划的重中之重，低碳绿色化是钢铁工业未来发展方向；将氢气用于钢铁制造的氢冶金工艺为变革性技术，是钢铁产业优化能源结构、工艺流程和产业结构，彻底实现低碳绿色化可持续发展的有效途径之一；针对我国的资源和能源供应条件，合理选择适合于我国国情的氢冶金工艺路线对实现钢铁产业低碳绿色、可持续发展至关重要。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种利用清洁能源制取氢气，能够实现电热转换、热储存并加热氢气，为气基竖炉冶炼单元提供高温、高纯度氢气，而且能够有效消纳和储存盈余的风电、光伏电力的风光制氢、风光热储与气基竖炉联合运行系统。

本实用新型由如下技术方案实施：一种风光制氢、风光热储与气基竖炉联合运行系统，其包括风力发电单元、光伏发电单元、配电网、电解制氢单元、电热储氢气加热单元和气基竖炉冶炼单元；所述风力发电单元的输出端和所述光伏发电单元的输出端分别与所述配电网的输入端电连接，所述配电网的输出端分别与所述电解制氢单元的用电设备和所述电热储氢气加热单元的用电设备电连接；所述电解制氢单元的氢气储罐的出气口与所述电热储氢气加热单元的固体蓄热锅炉的进气口连通，所述固体蓄热锅炉的出气口与所述气基竖炉冶炼单元的竖炉的氢气进口连通。

进一步地，所述电解制氢单元包括电解槽、氢分离器、氧分离器、所述氢气储罐和氧气储罐；所述电解槽的氢气出口与所述氢分离器的进气口连通，所述氢分离器的出气口与所述氢气储罐的进气口连通；所述电解槽的氧气出口通过管道与所述氧分离器的进气口连通，所述氧分离器的出气口与所述氧气储罐的进气口连通。

进一步地，其还包括碱液收集器、循环泵和补水罐；所述氢分离器的液体出口和所述氧分离器的液体出口均与所述碱液收集器的进口连通，所述碱液收集器的出口通过所述循环泵与所述电解槽连通；所述补水罐通过给水管道与所述氧分离器相连。

进一步地，所述碱液收集器和所述循环泵之间的管路上连接有碱液补充罐；所述补水罐通过管道与所述碱液补充罐相连。

进一步地，其还包括电解制氢变压器和整流逆变器；所述电解制氢变压器的输入端与所述配电网的输出端电连接，所述电解制氢变压器的输出端与所述整流逆变器的输入端电连接，所述整流逆变器的输出端与所述电解制氢单元的用电设备电连接。