[發明專利]一種固體熱載體煤氣化電力蓄能系統和方法

有效

• 申請號: 201611216387.X
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106753579B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 于慶波;楊凡;秦勤;段文軍
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56;C10J3/72
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 趙嬛嬛

本發明提供一種固體熱載體煤氣化電力蓄能系統和方法，所述系統包括供電裝置、流化床粉煤氣化爐、旋風除塵器、排灰分選器和細灰收集室，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，所述爐體內部裝有金屬熱載體，外部設有電熱元件；所述爐體氣體出口連接所述旋風除塵器，所述旋風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灰出口與所述細灰收集室連接。所述方法是采用上述系統，先加熱流化床粉煤氣化爐內溫度達到800~1300℃；再用預熱氣化劑夾帶煤粉和碳酸鈣混合粉末在煤氣化爐中進行煤氣化反應；最后將高溫煤氣用于制備城市煤氣或者化工產品。

技術領域

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

背景技術

目前，火力發電是我國的主要發電方式，且在未來一段時間內不會發生變化。但近年來，隨著我國人民生活水平的提高和產業結構的調整，全社會的用電結構發生了很大的變化，導致各大電網的峰谷差日趨增大。而電網自身的調節能力較弱，因此在發電機組裝機容量難以滿足電網負荷的用電高峰時，不得不采取拉閘限電的方式來保證發電機組的穩定運行，而在用電低谷時，則需要關停許多發電機組。對于火力發電而言，發電機組的頻繁啟停不僅會使能耗增加，同時也會縮短發電機組的使用壽命，使電力設備的發電效率下降，使經濟效益降低。2014年我國30萬千瓦以上的火電設備年平均利用率僅為45％，這對能源危機日益嚴重的今天是一種極大的能源浪費和資源損失。因此，采取合適的電網調峰技術對于目前日趨嚴重的調峰問題具有重要的意義。

根據調峰方式的不同，目前調峰技術可分為機組操作調峰和蓄能調峰兩種。

機組操作調峰技術主要有少汽無功運行、低負荷運行和兩班制運行。其中少汽無功運行在用電低谷時將機組的負荷減少至零，使機組處于額定轉速旋轉的無功狀態；低負荷運行通過改變機組的負荷來滿足電網的調峰需求；兩班制運行根據電網的日負荷曲線分配規律，白天發電機組正常運行，夜間在用電低谷時則停機6～8h。這三種機組操作調峰技術雖因操作簡單、技術可靠和調峰效果顯著而廣泛用于目前的各大型火電機組中，但都存在各自的缺陷。少汽無功和低負荷運行方式的運行能耗高、能源浪費嚴重。兩班制運行方式對設備的操作參數的要求極為嚴格，安全性較低。

蓄能調峰通過將用電低谷時的多余電能轉化成其他形式的能量進行儲存或直接利用，在用電高峰時又將儲存的能量轉化成電能供用戶使用，使用電低谷時的多余電能，轉變為用電高峰時的高價值電能，從而達到調峰填谷的目的。根據蓄能方式的不同，蓄能調峰技術可分為機械能蓄能、熱能蓄能、電化學蓄能和化學能蓄能。

機械能蓄能將用電低谷時的多余電能轉化成機械能進行儲存，在用電高峰時將機械能轉化成電能，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的多余電能驅動水泵抽水至蓄水池中，而在用電高峰時通過蓄水池放水驅動水輪機發電。該蓄能技術具有系統可靠、蓄能容量大和使用壽命長等優點，但因受季節和地域的限制較大，無法大規模推廣。壓縮空氣蓄能利用用電低谷時的多余電能對空氣進行壓縮，然后在用電高峰時釋放壓縮空氣驅動汽輪機發電。該技術的運行費用低，但具有能源轉化率較低，靈活性和經濟性較差等缺點。

熱能蓄能將用電低谷時的多余電能轉化成熱能進行儲存或直接利用，在用電高峰時再將熱能轉化為電能，主要包括熱水蓄熱鍋爐、燃氣熱電聯產和蓄能空調技術。熱能蓄能具有技術成熟、經濟環保等優點，但受季節和地域限制較大，因此無法大規模使用。

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