[发明专利]一种基于煤制甲醇的风能储能系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于煤制甲醇的风能储能系统及方法，包括电解分系统和煤制甲醇分系统；电解分系统包括风车、电解槽、氧气储罐和氢气储罐；煤制甲醇分系统包括气化炉、洗涤冷却器、脱碳塔、反应器、分离装置和甲醇储槽。该系统在具体工作时，将风能产生的电能通过电解转化为氢气的化学能，并进一步通过合成甲醇反应，将能量储存在甲醇中，能量密度高、可以长期储存、用途广泛，从而实现将风能进行有效的储存。合成甲醇时，合成气中缺少的氢气通过电解水获得，免去了水煤气变换反应，节省了水的使用，减少了二氧化碳的排放。

技术领域

本发明属于风能储能技术领域，具体涉及一种基于煤制甲醇的风能储能系统及方法。

背景技术

化学储能基于化学反应，通过反应物和生成物的化学键的断裂重组实现能量的存储。通过化学反应生成储能物质后，尤其是液态的储能物质，具有能量密度高和能够长期储存的特点，适合将风能转化后进行储存。其中，合成甲醇是一种化学储能方式，具有储能密度高、能够长期储存和产品用途广等特点。

在我国西北地区，风能资源丰富，但是为了稳定的利用风能，需要对火电机组等进行调峰或者进行电池储能，西北地区煤炭资源丰富，煤制甲醇产业比较成熟，因此，如果能够开发出一种化学储能系统，利用煤制甲醇系统，该系统可以将风能转化为化学能储存在储能物质中，会对风能的利用带来巨大变化。

现有的风能储能存能量密度低，不能长期储存。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明提供了一种基于煤制甲醇的风能储能系统及方法，将风能转化为甲醇这一储能物质进行存储，能量密度高，能长期储存，用途广泛。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于煤制甲醇的风能储能系统，包括电解分系统和煤制甲醇分系统；

所述电解分系统包括风车1、电解槽2、氧气储罐3和氢气储罐10，风车1发出的电力输送到电解槽2，电解槽2的出口分别与氧气储罐3和氢气储罐10的入口相连通；

所述的煤制甲醇分系统包括气化炉4、洗涤冷却器5、脱碳塔6、反应器7、分离装置8和甲醇储槽9；气化炉4的气体出口与洗涤冷却器5的入口相连通，洗涤冷却器5的出口与脱碳塔6的入口相连通，脱碳塔6的出口与反应器7的入口相连通，反应器7的出口与分离装置8的入口相连通，分离装置8的出口分别于反应器7的入口、电解槽2的入口和甲醇储槽9的入口相连通。

所述的反应器7为管壳式反应器或浆态床反应器，反应器7中装载有合成甲醇催化剂。

所述气化炉4为鲁奇气化炉，气化工艺为纯氧和水蒸气连续常压气化工艺。

所述脱碳塔6为低温甲醇洗。

所述分离装置8将气液分离后，选用精馏塔工艺将甲醇和水进行分离。

所述气化炉4底部设置灰渣排出口，所述洗涤冷却器5的底部设置排出口。

一种基于煤制甲醇的风能储能系统的运行方法，包括以下步骤；

风车1发出的电力，进入电解槽2，电解槽2中的水电解后生成的氧气进入氧气储罐3，氢气进入氢气储罐10，氧气储罐3中的氧气送入气化炉4，在气化炉4中，煤炭与水蒸气、氧气反应，生成合成气和灰渣，灰渣从气化炉4底部排出，合成气进入洗涤冷却器5中经过洗涤和冷却后进入脱碳塔6，洗涤冷却器5的底部排出含有部分残碳的黑水，合成气中的二氧化碳在脱碳塔6中被脱除，脱除二氧化碳后的合成气进入反应器7中，氢气储罐10中的氢气也送入反应器7，按照一定比例混合后，一起在反应器7中进行合成甲醇反应，反应后的产物进入分离装置8，分离后未反应的气体返回反应器7中，生成的甲醇进入甲醇储罐9，副反应生成的水补入电解槽2。

在风能充足时，风车1持续发电，电解槽2电解产生氢气能力大于反应器7的处理氢气的能力，部分过剩的氢气储存在氢气储罐3中；