本發(fā)明涉及電網(wǎng)電能的綜合利用，具體涉及一種固體熱載體煤氣化電力蓄能系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

目前，火力發(fā)電是我國的主要發(fā)電方式，且在未來一段時(shí)間內(nèi)不會發(fā)生變化。但近年來，隨著我國人民生活水平的提高和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，全社會的用電結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，導(dǎo)致各大電網(wǎng)的峰谷差日趨增大。而電網(wǎng)自身的調(diào)節(jié)能力較弱，因此在發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量難以滿足電網(wǎng)負(fù)荷的用電高峰時(shí)，不得不采取拉閘限電的方式來保證發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，而在用電低谷時(shí)，則需要關(guān)停許多發(fā)電機(jī)組。對于火力發(fā)電而言，發(fā)電機(jī)組的頻繁啟停不僅會使能耗增加，同時(shí)也會縮短發(fā)電機(jī)組的使用壽命，使電力設(shè)備的發(fā)電效率下降，使經(jīng)濟(jì)效益降低。2014年我國30萬千瓦以上的火電設(shè)備年平均利用率僅為45%，這對能源危機(jī)日益嚴(yán)重的今天是一種極大的能源浪費(fèi)和資源損失。因此，采取合適的電網(wǎng)調(diào)峰技術(shù)對于目前日趨嚴(yán)重的調(diào)峰問題具有重要的意義。

根據(jù)調(diào)峰方式的不同，目前調(diào)峰技術(shù)可分為機(jī)組操作調(diào)峰和蓄能調(diào)峰兩種。

機(jī)組操作調(diào)峰技術(shù)主要有少汽無功運(yùn)行、低負(fù)荷運(yùn)行和兩班制運(yùn)行。其中少汽無功運(yùn)行在用電低谷時(shí)將機(jī)組的負(fù)荷減少至零，使機(jī)組處于額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的無功狀態(tài)；低負(fù)荷運(yùn)行通過改變機(jī)組的負(fù)荷來滿足電網(wǎng)的調(diào)峰需求；兩班制運(yùn)行根據(jù)電網(wǎng)的日負(fù)荷曲線分配規(guī)律，白天發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行，夜間在用電低谷時(shí)則停機(jī)6～8h。這三種機(jī)組操作調(diào)峰技術(shù)雖因操作簡單、技術(shù)可靠和調(diào)峰效果顯著而廣泛用于目前的各大型火電機(jī)組中，但都存在各自的缺陷。少汽無功和低負(fù)荷運(yùn)行方式的運(yùn)行能耗高、能源浪費(fèi)嚴(yán)重。兩班制運(yùn)行方式對設(shè)備的操作參數(shù)的要求極為嚴(yán)格，安全性較低。

蓄能調(diào)峰通過將用電低谷時(shí)的多余電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量進(jìn)行儲存或直接利用，在用電高峰時(shí)又將儲存的能量轉(zhuǎn)化成電能供用戶使用，使用電低谷時(shí)的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)橛秒姼叻鍟r(shí)的高價(jià)值電能，從而達(dá)到調(diào)峰填谷的目的。根據(jù)蓄能方式的不同，蓄能調(diào)峰技術(shù)可分為機(jī)械能蓄能、熱能蓄能、電化學(xué)蓄能和化學(xué)能蓄能。

機(jī)械能蓄能將用電低谷時(shí)的多余電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能進(jìn)行儲存，在用電高峰時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，主要包括抽水蓄能和壓縮空氣蓄能。其中抽水蓄能利用用電低谷時(shí)的多余電能驅(qū)動水泵抽水至蓄水池中，而在用電高峰時(shí)通過蓄水池放水驅(qū)動水輪機(jī)發(fā)電。該蓄能技術(shù)具有系統(tǒng)可靠、蓄能容量大和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但因受季節(jié)和地域的限制較大，無法大規(guī)模推廣。壓縮空氣蓄能利用用電低谷時(shí)的多余電能對空氣進(jìn)行壓縮，然后在用電高峰時(shí)釋放壓縮空氣驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電。該技術(shù)的運(yùn)行費(fèi)用低，但具有能源轉(zhuǎn)化率較低，靈活性和經(jīng)濟(jì)性較差等缺點(diǎn)。

熱能蓄能將用電低谷時(shí)的多余電能轉(zhuǎn)化成熱能進(jìn)行儲存或直接利用，在用電高峰時(shí)再將熱能轉(zhuǎn)化為電能，主要包括熱水蓄熱鍋爐、燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)和蓄能空調(diào)技術(shù)。熱能蓄能具有技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但受季節(jié)和地域限制較大，因此無法大規(guī)模使用。

電化學(xué)蓄能利用蓄電池或燃料電池將用電低谷時(shí)的多余電能儲存起來，在用電高峰時(shí)再將電能釋放，該蓄能方式的能源轉(zhuǎn)化率高，但儲存容量和發(fā)電功率是其大規(guī)模使用和發(fā)展的限制因素。

化學(xué)能蓄能利用用電低谷時(shí)的多余電能進(jìn)行化學(xué)產(chǎn)品的制備。與其他蓄能方式相比，化學(xué)能蓄能可最大程度上提高電網(wǎng)設(shè)備的利用率，減少峰谷差，保證高效的能源轉(zhuǎn)化率。在目前化學(xué)能蓄能技術(shù)中，電解水制氫技術(shù)具有環(huán)保，無污染的優(yōu)點(diǎn)，可得到高附加值的氫氣，但該技術(shù)投資成本高，經(jīng)濟(jì)性差；電解鋁技術(shù)對環(huán)境污染嚴(yán)重，而且在鋁產(chǎn)能過剩的今天，通過電解鋁技術(shù)進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰不具有優(yōu)勢。

因此，需要一種既不受季節(jié)和地域限制，又能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益的高效、安全、環(huán)保的電力蓄能調(diào)峰技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種固體熱載體煤氣化電力蓄能系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法將電加熱技術(shù)與固體熱載體煤氣化技術(shù)相耦合，利用用電低谷時(shí)的多余電能，加熱流化床粉煤氣化爐內(nèi)的金屬熱載體，為煤氣化過程提供足夠的熱量，實(shí)現(xiàn)由電能到化學(xué)能的高效轉(zhuǎn)化。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種固體熱載體煤氣化電力蓄能系統(tǒng)，包括供電裝置、流化床粉煤氣化爐、旋風(fēng)除塵器、排灰分選器和細(xì)灰收集室，所述供電裝置連接所述流化床粉煤氣化爐，所述流化床粉煤氣化爐包括爐體，所述爐體內(nèi)部裝有金屬熱載體，外部設(shè)有電熱元件；所述爐體設(shè)有煤粉入口、石灰石入口、氣化劑入口、返料口和氣體出口；所述氣體出口連接所述旋風(fēng)除塵器，所述旋風(fēng)除塵器的下料口連接所述排灰分選器的入料口，所述排灰分選器的粗灰出口與所述返料口連接，所述排灰分選器的細(xì)灰出口與所述細(xì)灰收集室連接；所述排灰分選器設(shè)有布風(fēng)板，用于篩選出細(xì)灰顆粒；所述供電裝置分別與所述電熱元件和電網(wǎng)連接。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括煙氣換熱器、余熱鍋爐和除塵器，所述煙氣換熱器分別連接所述旋風(fēng)除塵器和所述余熱鍋爐，所述余熱鍋爐連接所述除塵器。

進(jìn)一步地，所述細(xì)灰收集室內(nèi)設(shè)有換熱器，所述細(xì)灰收集室的出口連接灰倉。

進(jìn)一步地，所述電熱元件為感應(yīng)線圈或電阻式加熱體，當(dāng)電熱元件為感應(yīng)線圈時(shí)，所述金屬熱載體為直徑0.5～4mm的含有堿性金屬元素的磁性金屬小球；當(dāng)電熱元件為電阻式加熱體時(shí)，所述金屬熱載體為直徑0.5～4mm的含有堿性金屬元素的金屬小球。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還可以包括城市煤氣處理裝置，所述城市煤氣處理裝置包括合成氣成分調(diào)節(jié)裝置和甲烷化裝置，所述合成氣成分調(diào)節(jié)裝置連接所述除塵器，用于通過水氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)調(diào)節(jié)高溫煤氣中CO與H₂的摩爾比為1:3，所述甲烷化裝置用于將從所述合成氣成分調(diào)節(jié)裝置出來的混合氣通過甲烷化反應(yīng)全部轉(zhuǎn)化為城市煤氣。

一種固體熱載體煤氣化電力蓄能方法，是采用上述系統(tǒng)，包括以下步驟：

（1）根據(jù)谷期的實(shí)際用電量確定電網(wǎng)調(diào)峰量，設(shè)置用電負(fù)荷，并確定所述電網(wǎng)調(diào)峰系統(tǒng)的數(shù)量；如果采用1套電網(wǎng)調(diào)峰系統(tǒng)，直接進(jìn)入步驟（2）；如果采用多套電網(wǎng)調(diào)峰系統(tǒng)，將多套電網(wǎng)調(diào)峰系統(tǒng)并聯(lián)后再進(jìn)入步驟（2）；

（2）將電能引入流化床粉煤氣化爐內(nèi)加熱金屬熱載體至溫度達(dá)到800~1300℃并保持恒定；

（3）將煤粉和石灰石分別通過煤粉入口和石灰石入口加入至流化床粉煤氣化爐內(nèi)，將預(yù)熱至200~400℃的氣化劑由氣化劑入口通入至流化床粉煤氣化爐內(nèi)進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，反應(yīng)過程中，夾帶固體反應(yīng)物料的混合氣在旋風(fēng)除塵器和排灰分選器的作用下不斷分離出粗灰和細(xì)灰后得到高溫煤氣，其中粗灰返回至流化床粉煤氣化爐內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，細(xì)灰通過細(xì)灰收集室后進(jìn)入灰倉；

（4）將高溫煤氣用于制備城市煤氣或者化工產(chǎn)品。

上述方法中，所述氣化劑為CO₂、水蒸氣、富CO₂煙氣中的一種或多種混合，所述氣化劑在流化床粉煤氣化爐中的流化風(fēng)速為0.5～8m/s。

上述方法中，所述氣化劑、石灰石和煤粉中的C與氣化劑中的O的摩爾比為1:0.9~1:1.5，CaCO₃與煤粉中的S的摩爾比為1:1~2.5:1。

上述方法中，所述將高溫煤氣用于制備城市煤氣，具體過程為：將高溫煤氣依次經(jīng)換熱器換熱、除塵器除塵后進(jìn)入合成氣成分調(diào)節(jié)裝置，與溫度為250~300℃水蒸氣反應(yīng)生成H₂，并控制高溫煤氣中CO與所生成的H₂的摩爾比為1:3；將混合氣送入甲烷化裝置中于250~300℃發(fā)生甲烷化反應(yīng)獲得城市煤氣。

上述方法中，所述將高溫煤氣依次經(jīng)換熱器換熱，所述換熱器中換熱介質(zhì)為水，換熱后獲得的水蒸氣用作氣化劑。

上述方法中，所述化工產(chǎn)品包括合成油、甲醇、乙二醇、羰基醇、二甲醚以及低碳烯烴等以CO為主要原料的產(chǎn)品。

本發(fā)明涉及的反應(yīng)方程式為：

CaCO₃=CaO+CO₂(g) ?H₁=+110.39kJ/mol (1)

CaO+S+C=CaS+CO(g) ?H₂=-26.85kJ/mol (2)

C+CO₂(g)=2CO(g) ?H₃=+161.81kJ/mol (3)

C+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g) ?H₄=+135.0kJ/mol (4)

CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g) ?H₅=+39.22kJ/mol (5)

CO(g)+3H₂=CH₄(g)+ H₂O(g) ?H₆=-216.45kJ/mol (6)

CO₂(g)+4H₂(g)=CH₄(g)+2H₂O(g) ?H₇=-202.51kJ/mol (7)

?H₁~?H₇表示反應(yīng)(1)~(7)的反應(yīng)熱。

下面以50MW谷期調(diào)峰負(fù)荷為例，根據(jù)能量守恒和質(zhì)量守恒對該系統(tǒng)所需的物料與生成的產(chǎn)物進(jìn)行計(jì)算，方法如下：

選用的煤粉為劣質(zhì)煤和優(yōu)質(zhì)煤兩種，兩種煤的工業(yè)分析和元素分析如表1所示：

表1劣質(zhì)煤和優(yōu)質(zhì)煤的工業(yè)分析和元素分析結(jié)果

計(jì)算條件：采用電磁感應(yīng)加熱的方式，電輸入功率P_a＝50MW，電效率η_e＝0.9，熱效率η_t＝0.7，系統(tǒng)其它熱損失為8％。設(shè)投煤量為m，kg/s，氣化劑為CO₂。

當(dāng)采用劣質(zhì)煤時(shí)，進(jìn)入爐內(nèi)的熱量為：

電熱輸入量Q₁，kJ/s：Q₁=P_ah_eh_t=50MW×0.9×0.7=31.5×10³；

煤粉帶入的物理熱Q₂，kJ/s：Q₂=C_coalmT_coal=1.21×20×m=24.2m；

其中，C_coal為煤粉的比熱，KJ/(kg·℃)；T_coal為煤粉溫度，℃；氣化劑帶入的物理熱Q₃，kJ/s：

Q₃=C_gasm_gasT_gas=0.996×200×(w_C%/12-w_S%/16) ×44×m=387.28m；

其中，C_gas為二氧化碳的比熱，KJ/(kg·℃)；m_gas為二氧化碳質(zhì)量，kg/s；T_gas為二氧化碳溫度，℃；w_C為煤的含碳量，%；

石灰石帶入的物理熱Q₄，kJ/s：

Q₄=C_CaCO3m_CaCO3T_CaCO3=0.84×20×(w_S%/32) ×100×m=0.65625m；

其中，C_CaCO3為碳酸鈣的比熱，KJ/(kg·℃)；m_CaCO3為碳酸鈣質(zhì)量，kg/s；T_CaCO3為碳酸鈣溫度，℃；

CaS的生成熱Q₅，kJ/s：Q₅=m_CaS/M_CaS×?H₂=w_S%×m/0.03×26.85 =10.49m；

其中，m_CaS為CaS的質(zhì)量，kg/s；M_CaS為CaS的摩爾質(zhì)量，kg/mol；w_S為煤的含硫量，%；

爐內(nèi)消耗的熱量為：

灰渣帶出的物理熱Q₆，kJ/s：Q₆=C_ashm_ashT_ash=0.918×1000×m_ash=298.425m；

其中，C_slag為熔渣的比熱，KJ/(kg·℃)；m_ash為熔渣質(zhì)量，kg/s；T_鐵為鐵水溫度，℃；

合成氣帶出的物理熱Q₇，kJ/s：

Q₇=C_sm_sT_s=1.13×1000×(w_C%/12-w_S%/32) ×56×m=2820.77m；

其中，C_s為合成氣的比熱，KJ/(kg·℃)；m_s為合成氣質(zhì)量，kg/s；T_s為合成氣溫度，℃；

煤氣化反應(yīng)消耗的熱量Q₈，kJ/s：

Q₈=m_C/M_C×?H₃=(w_c%/0.012 - w_s%/0.032kg/mol ) ×m×161.81 =7212.40m；

其中，m_c表示煤粉的含碳量，kg/s；M_c表示碳的摩爾質(zhì)量，kg/mol；

石灰石分解消耗的熱量Q₉，kJ/s：

Q₉=m_CaCO3/M_CaCO3×?H₁=w_S%/0.032×m×110.98=43.12m；

其中，m_CaCO3表示碳酸鈣的質(zhì)量，kg/s；M _CaCO3表示碳酸鈣的摩爾質(zhì)量，kg/mol；

其它散熱損失Q₁₀，kJ/s：Q₁₀=8%×Q₁=2.52MW=2.52×10³；

根據(jù)能量守恒，Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅=Q₆+Q₇+Q₈+Q₉+ Q₁₀可得投煤量m=2.91kg/s=10.476 t/h。

當(dāng)采用優(yōu)質(zhì)煤時(shí)計(jì)算方法與劣質(zhì)煤相同，可得采用優(yōu)質(zhì)煤時(shí)投煤量m=1.86kg/s=6.696 t/h。

則以CO₂為氣化劑時(shí)，物料平衡計(jì)算表如表2所示：

表2 以CO₂為氣化劑的物料平衡計(jì)算表

同理可得當(dāng)采用水蒸氣做氣化劑時(shí)的物料平衡計(jì)算表，如表3所示：

表3 以H₂O為氣化劑的物料平衡計(jì)算表

下面對合成氣用于制取城市煤氣時(shí)的情況進(jìn)行物料計(jì)算：

計(jì)算條件：劣質(zhì)煤采用CO₂作為氣化劑時(shí)產(chǎn)生的合成氣；

合成氣中CO的質(zhì)量為26.033 t/h，在合成氣變換裝置中主要發(fā)生反應(yīng)5將CO與H₂的摩爾比調(diào)節(jié)成1:3。

CO+H₂O=CO₂+H₂ ?H₅=+39.22kJ/mol (5)

因此，假設(shè)通入水蒸氣的量為X t/h，則根據(jù)CO與H₂所需的摩爾比，可得：

其中，n_co表示單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生CO的物質(zhì)的量，mol/s；n_H2表示單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生H₂的物質(zhì)的量，mol/s；m_CO表示單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生CO的質(zhì)量，kg/s；m_H2表示單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生H₂的質(zhì)量，kg/s，n_coal-H2表示單位時(shí)間內(nèi)煤熱解，mol/s。由此可得在合成氣變換裝置中水蒸氣的需求量X=11.593 t/h，所以經(jīng)過變換后的合成氣中m_CO=8.134 t/h，m_H2=1.746 t/h。

由此可得生成甲烷的量為4.648 t/h。

同理可得其余情況下合成氣變換裝置中水蒸氣的需求量和最終產(chǎn)生甲烷的量，如表4所示：

表4 甲烷生成的物料衡算表

采用電阻加熱的方式時(shí)，除電效率和熱效率與電磁感應(yīng)加熱有所不同外，其余計(jì)算步驟均相同。

本發(fā)明的有益效果為：

1.本發(fā)明可以對用電低谷時(shí)的多余電能進(jìn)行有效的利用，減少能源的浪費(fèi)，達(dá)到調(diào)峰的目的；

2. 本發(fā)明的電加熱裝置加熱時(shí)間短，響應(yīng)迅速，可滿足即用即停的操作方式；

3. 本發(fā)明的金屬熱載體可以促進(jìn)煤氣化反應(yīng)的進(jìn)行，提高反應(yīng)速率，改善產(chǎn)氣組分；

4. 本發(fā)明對煤種的適應(yīng)性強(qiáng)可對我國豐富的煤炭資源進(jìn)行高效清潔利用，同時(shí)產(chǎn)生的合成氣既可通入甲烷化裝置來制取城市煤氣供居民使用，又可作為化工原料進(jìn)行化工產(chǎn)品的合成，具有較高的附加值；

5. 本發(fā)明將電加熱技術(shù)與固體熱載體煤氣化技術(shù)相耦合，解決了目前電力蓄能技術(shù)受季節(jié)和地域因素限制的問題，最大程度上提高了電網(wǎng)設(shè)備的利用率，保證了能源的高效轉(zhuǎn)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的感應(yīng)式固體熱載體煤氣化電力蓄能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的電阻式固體熱載體煤氣化電力蓄能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1~2中，1為供電裝置、2為煤倉、3為石灰石倉、4為給料機(jī)、5為電磁感應(yīng)線圈、5-1為電阻式加熱體、6為金屬熱載體、7為流化床粉煤氣化爐、8為旋風(fēng)除塵器、9為排灰分選器、10為細(xì)灰收集室、11為灰倉、12為煙氣換熱器、13為余熱鍋爐、14為除塵器一、7-1為石灰石入口、7-2為煤粉入口、7-3為氣化劑入口、7-4為返料口、7-5為氣體出口、9-1為排灰分選器入料口、9-2為布風(fēng)板、9-3為粗灰出口、9-4為細(xì)灰出口、15為合成氣成分調(diào)節(jié)裝置、16為甲烷化裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。

圖1提供了本發(fā)明的感應(yīng)式固體熱載體煤氣化電力蓄能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述系統(tǒng)包括供電裝置1、流化床粉煤氣化爐7、旋風(fēng)除塵器8、排灰分選器9、細(xì)灰收集室10、煙氣換熱器12、余熱鍋爐13和除塵器一14，所述供電裝置1連接所述流化床粉煤氣化爐7，所述流化床粉煤氣化爐包括爐體，所述爐體內(nèi)部裝有金屬熱載體6，外部設(shè)有電熱元件5；所述爐體設(shè)有煤粉入口7-2、石灰石入口7-1、氣化劑入口7-3、返料口7-4和氣體出口7-5；所述氣體出口7-5連接所述旋風(fēng)除塵器8，所述旋風(fēng)除塵器的下料口連接所述排灰分選器的入料口9-1，所述排灰分選器的粗灰出口9-3與所述返料口7-4連接，所述排灰分選器的細(xì)灰出口9-4與所述細(xì)灰收集室10連接；所述排灰分選器設(shè)有布風(fēng)板9-2，用于篩選出細(xì)灰顆粒；所述供電裝置1分別與所述電熱元件5和電網(wǎng)連接；所述煙氣換熱器12分別連接所述旋風(fēng)除塵器8和所述余熱鍋爐13，所述余熱鍋爐13連接所述除塵器一14。

所述細(xì)灰收集室10內(nèi)設(shè)有換熱器，所述細(xì)灰收集室的出口連接灰倉11。

所述電熱元件為電磁感應(yīng)線圈，所述金屬熱載體為直徑0.5～4mm的含有堿性金屬元素的磁性金屬小球。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還可以包括城市煤氣處理裝置，所述城市煤氣處理裝置包括合成氣成分調(diào)節(jié)裝置15和甲烷化裝置16，所述合成氣成分調(diào)節(jié)裝置連接所述除塵器一，用于通過水氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)調(diào)節(jié)合成氣中CO與H₂的摩爾比為1:3，所述甲烷化裝置用于將從所述合成氣成分調(diào)節(jié)裝置出來的混合氣通過甲烷化反應(yīng)全部轉(zhuǎn)化為城市煤氣。

圖2提供了本發(fā)明的電阻式固體熱載體煤氣化電力蓄能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，與圖1的系統(tǒng)的區(qū)別點(diǎn)在于：電熱元件為電阻式加熱體，金屬熱載體為直徑0.5～4mm的含有堿性金屬元素的金屬小球。

實(shí)施例1

一種固體熱載體煤氣化電力蓄能方法，是采用如圖1所示的電力蓄能系統(tǒng)，所述系統(tǒng)采用的流化床粉煤氣化爐主體為圓柱形，截面積為4m²，高為9m；電熱元件為電磁感應(yīng)線圈；金屬熱載體為直徑為1.2mm的小鋼球，填充在流化床粉煤氣化爐內(nèi)，填充高度為6m，所述蓄能方法包括以下步驟：

（1）根據(jù)谷期的實(shí)際用電量確定電網(wǎng)調(diào)峰量，設(shè)置用電負(fù)荷；

（2）將電能引入流化床粉煤氣化爐內(nèi)加熱金屬熱載體至溫度達(dá)到1000℃并保持恒定；

（3）將煤粉和石灰石分別通過煤粉入口和石灰石入口加入至流化床粉煤氣化爐內(nèi)，將預(yù)熱至200℃的氣化劑CO₂由氣化劑入口通入至流化床粉煤氣化爐內(nèi)進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，其中CO₂在流化床粉煤氣化爐中的流化風(fēng)速為2.5m/s，CO₂、石灰石和煤粉中的C與氣化劑中的O的摩爾比為1:1，CaCO₃與煤粉中的S的摩爾比為1:1；反應(yīng)過程中，夾帶固體反應(yīng)物料的混合氣在旋風(fēng)除塵器和排灰分選器的作用下不斷分離出粗灰和細(xì)灰后得到高溫煤氣，其中粗灰返回至流化床粉煤氣化爐內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，直徑小于1mm的細(xì)灰在細(xì)灰收集室內(nèi)進(jìn)行余熱回收冷卻至150℃以下后進(jìn)入灰倉；高溫煤氣中CO和H₂的產(chǎn)量為20826.4m³/h，509.2m³/h。

（4）將高溫煤氣經(jīng)過煙氣換熱器進(jìn)行余熱回收，在換熱器內(nèi)，高溫煤氣與水進(jìn)行換熱，煤氣溫度可降至250℃左右，降溫后的煤氣進(jìn)入除塵器中凈化除塵。

除塵后的潔凈煤氣有兩種途徑：一方面潔凈煤氣可直接作為化工原料進(jìn)行化工產(chǎn)品合成；另一方面潔凈煤氣進(jìn)入合成氣成分調(diào)節(jié)裝置，與水蒸氣反應(yīng)生成H₂，并控制CO與所生成的H₂的摩爾比為1:3；將混合氣送入合成氣反應(yīng)器中發(fā)生甲烷化反應(yīng)（反應(yīng)式(6)、(7)）獲得城市煤氣，甲烷生產(chǎn)量為6507.2m³/h。

上述方法中，所述化工產(chǎn)品包括合成油、甲醇、乙二醇、羰基醇、二甲醚以及低碳烯烴等以CO為主要原料的產(chǎn)品。

實(shí)施例2

一種固體熱載體煤氣化電力蓄能方法，是采用如圖2所示的電力蓄能系統(tǒng)，所述系統(tǒng)采用的流化床粉煤氣化爐主體為圓柱形，截面積為4m²，高為9m；電熱元件為電阻式加熱體；金屬熱載體為直徑為1.2mm的小鋼球，填充在流化床粉煤氣化爐內(nèi)，填充高度為6m，所述蓄能方法包括以下步驟：

（1）根據(jù)谷期的實(shí)際用電量確定電網(wǎng)調(diào)峰量，設(shè)置用電負(fù)荷；

（2）將電能引入流化床粉煤氣化爐內(nèi)加熱金屬熱載體至溫度達(dá)到1000℃并保持恒定；

（3）將煤粉和石灰石分別通過煤粉入口和石灰石入口加入至流化床粉煤氣化爐內(nèi)，將預(yù)熱至200℃的氣化劑水蒸氣由氣化劑入口通入至流化床粉煤氣化爐內(nèi)進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，其中水蒸氣在流化床粉煤氣化爐中的流化風(fēng)速為2.5m/s，水蒸氣、石灰石和煤粉中的C與氣化劑中的O的摩爾比為1:1，CaCO₃與煤粉中的S的摩爾比為1:1；反應(yīng)過程中，夾帶固體反應(yīng)物料的混合氣在旋風(fēng)除塵器和排灰分選器的作用下不斷分離出粗灰和細(xì)灰后得到高溫煤氣，其中粗灰返回至流化床粉煤氣化爐內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，直徑小于1mm的細(xì)灰在細(xì)灰收集室內(nèi)進(jìn)行余熱回收冷卻至150℃以下后進(jìn)入灰倉；高溫煤氣中CO和H₂的產(chǎn)量為12230.4m³/h和12790.4m³/h；

（4）將高溫煤氣經(jīng)過煙氣換熱器進(jìn)行余熱回收，在換熱器內(nèi)，高溫煤氣與水進(jìn)行換熱，煤氣溫度可降至250℃左右，降溫后的煤氣進(jìn)入除塵器中凈化除塵。

除塵后的潔凈煤氣有兩種途徑：一方面潔凈煤氣可直接作為化工原料進(jìn)行化工產(chǎn)品合成；另一方面潔凈煤氣進(jìn)入合成氣成分調(diào)節(jié)裝置，與水蒸氣反應(yīng)生成H₂，并控制CO與所生成的H₂的摩爾比為1:3；將混合氣送入合成氣反應(yīng)器中發(fā)生甲烷化反應(yīng)（反應(yīng)式(6)、(7)）獲得城市煤氣，甲烷生產(chǎn)量為6255.2m³/h。

上述方法中，所述化工產(chǎn)品包括合成油、甲醇、乙二醇、羰基醇、二甲醚以及低碳烯烴等以CO為主要原料的產(chǎn)品。

實(shí)施例3

一種固體熱載體煤氣化電力蓄能方法，是采用如圖1所示的多套電力蓄能系統(tǒng)，所述多套系統(tǒng)采用的流化床粉煤氣化爐主體為圓柱形，截面積為4m²，高為9m；電熱元件為電磁感應(yīng)線圈；金屬熱載體為直徑為1.2mm的小鋼球，填充在流化床粉煤氣化爐內(nèi)，填充高度為6m，所述蓄能方法包括以下步驟：

（1）根據(jù)谷期的實(shí)際用電量確定電網(wǎng)調(diào)峰量，設(shè)置用電負(fù)荷，并將多套電網(wǎng)調(diào)峰系統(tǒng)并聯(lián)；

（2）將電能引入流化床粉煤氣化爐內(nèi)加熱金屬熱載體至溫度達(dá)到1000℃并保持恒定；

（3）將煤粉和石灰石分別通過煤粉入口和石灰石入口加入至流化床粉煤氣化爐內(nèi)，將預(yù)熱至200℃的氣化劑CO₂由氣化劑入口通入至流化床粉煤氣化爐內(nèi)進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，其中CO₂在流化床粉煤氣化爐中的流化風(fēng)速為2.5m/s，CO₂、石灰石和煤粉中的C與氣化劑中的O的摩爾比為1:1，CaCO₃與煤粉中的S的摩爾比為1:1；反應(yīng)過程中，夾帶固體反應(yīng)物料的混合氣在旋風(fēng)除塵器和排灰分選器的作用下不斷分離出粗灰和細(xì)灰后得到高溫煤氣，其中粗灰返回至流化床粉煤氣化爐內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，直徑小于1mm的細(xì)灰在細(xì)灰收集室內(nèi)進(jìn)行余熱回收冷卻至150℃以下后進(jìn)入灰倉；高溫煤氣中CO和H₂的產(chǎn)量為20826.4m³/h，509.2m³/h；

（4）將高溫煤氣經(jīng)過煙氣換熱器進(jìn)行余熱回收，在換熱器內(nèi)，高溫煤氣與水進(jìn)行換熱，煤氣溫度可降至250℃左右，降溫后的煤氣進(jìn)入除塵器中凈化除塵。

除塵后的潔凈煤氣有兩種途徑：一方面潔凈煤氣可直接作為化工原料進(jìn)行化工產(chǎn)品合成；另一方面潔凈煤氣進(jìn)入合成氣成分調(diào)節(jié)裝置，與水蒸氣反應(yīng)生成H₂，并控制CO與所生成的H₂的摩爾比為1:3；將混合氣送入合成氣反應(yīng)器中發(fā)生甲烷化反應(yīng)（反應(yīng)式(6)、(7)）獲得城市煤氣，甲烷生產(chǎn)量為6507.2m³/h。

上述方法中，所述化工產(chǎn)品包括合成油、甲醇、乙二醇、羰基醇、二甲醚以及低碳烯烴等以CO為主要原料的產(chǎn)品。