一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统和方法

1.本发明属于电能利用与存储的电热煤气化技术领域，具体涉及一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统和方法。

背景技术：

2.社会发展对能源的需求量越来越大，化石能源的使用对环境造成的污染以及化石能源的枯竭成为当前人类社会面临的较为严峻的问题，因此，开发并利用新能源便成为当前社会发展的一个主流方向。
3.风能、太阳能是绿能源，在利用的过程中不产生任何温室气体，目前已成为新能源开发的主要领域。然而风能和太阳能易受气候条件的影响，导致风机和光伏机组发电功率输出不稳定。如果电网系统中的风电或光伏电较多，则会导致电网电压时常波动，影响电网系统频率的稳定性，导致了“弃光率”和“弃风率”高居不下，造成了能源的大量浪费；并且现有电网基础设施无法满足新能源的发展速度，电网容量不够，虽然我国不断加强电网规划建设，但存在协调难度大、建设周期长等问题，导致大量的风电和光伏电输送不出去。因此，“弃电”的就地消纳对降低新能源的浪费起到了极其重要的作用。
4.抽水蓄能是目前应用最广、技术最为成熟的大规模储能技术，系统的循环效率为70％～80％。抽水蓄能技术缺点也很明显，需要寻庞大的场地以修建水库，场地的地形地质条件、水源水质变化、库区淹没和土壤盐碱化均有较高的要求，因而建设成本高、时间长，易对周遭环境造成破坏。另一种常用的储能方式是电化学储能，该方式的能量和功率配置灵活，受环境影响小，但应用成本相对较高，各种电化学储能也都或多或少的存在环保问题。
5.煤炭气化炉是煤气化的主要设备，分为固定床、流化床和气流床。现有的煤气化炉一般以氧气或空气为气化剂，气化剂与煤炭在煤气化炉中完成煤干燥、热解、还原、氧化过程。高温下，煤炭和氧气发生反应，生成一氧化碳和二氧化碳并放出大量的热量，碳氧化放热是煤气化最主要的热量来源。这种自供热气化方式，需要消耗煤自身能量的15％～35％左右，生成的气体二氧化碳含量高，煤气热值相对较低。
6.目前在已有的利用电能进行煤气化的方法中，他们都是将电能作为煤气化的外部热源，用电加热导电载体或者介质，然后再通过载体或介质把热量传递给煤气化炉。这种方法进行煤气化，存在较多的传热损失，且加热系统较为复杂。
7.煤的电阻率高达103～105ω.m,是不良的导热和导电体。煤的导电性与煤的微观结构密切相关，研究发现，垂直微晶层面的电阻率较大，而平行微晶层面煤的电阻率比较小，意味着导电的性质与通过芳香环层的位移有关。煤和焦炭主要电流导体是多环芳香结构中的π电子和杂质载流子，焦化时芳香结构边缘的氢原子逐渐消失，石墨微晶相互靠近，产生的电流从一个微晶向临近的微晶传导，从而使焦炭的电阻率远低于原煤。
8.煤在隔绝氧气热解过程中，煤的电阻率不断的减小，当加热到600℃时，释放出大量挥发分，煤粘结成半焦；继续加热到1000℃，这是半焦变成焦炭的阶段。这一过程中半焦
发生缩聚反应，释放出少量的烃类气体和氢气，芳香核不段增大，碳结构单元排列规则化增强，电阻率降低。半焦的堆积电阻率约在10-3
～10-2
ω.m之间，焦炭的堆积电阻率在10-4
～10-3
ω.m之间，完全满足焦炭通电后依靠自身电阻产生的热量完成煤气化的要求。
9.为了解决风电和光伏电并网、调度难度大，弃电率高，而传统的蓄能方式难以适用的问题，本发明改变传统煤气化炉依靠氧气和煤炭反应消耗自身热值来作为气化反应热源的方式，用废弃的风电、光伏发电作为煤气化的能量来源，气化剂使用水蒸气，依靠煤焦通电后自身电热效应完成煤气化。这样不仅不消耗煤自身的热量完成煤气化，同时还变相的把风电和光伏电以高热值煤气的化学能进行存储。

技术实现要素：

10.本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统和方法。
11.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统，包括直流电极式固定床煤气化炉、送煤系统、配电系统、水路系统、煤气净化储存系统。所述直流电极式固定床煤气化炉是煤气化的主体设备，炉体为矩形炉，炉体底部设置气化剂入口和排渣口，顶部设置煤进料口，上部设置煤气出口，炉体下部两侧设有石墨电极，石墨电极内部设置有水冷装置；所述送煤系统用于将煤颗粒送入煤气化炉；所述配电系统与煤气化炉的石墨电极连接，为煤气化炉稳定地提供电力；所述水路系统为煤气化炉的石墨电极水冷装置提供冷却水，防止石墨电极与水蒸气发生气化反应，同时为蒸汽发生器提供水以产生蒸汽，为煤气化炉提供气化剂。所述煤气净化储存系统用于净化和存储煤气化炉产生的煤气。
12.进一步地，直流电极式固定床煤气化炉内部按照温度分布自然形成五个区，从上到下依次为干燥区、低温热解区、半焦区、焦炭区、灰渣区。干燥区处于室温～200℃，煤炭发生脱水干燥；热解区处于200～600℃，以煤的解聚和分解反应为主，煤粘结成半焦，并释放出大量挥发分，煤的电阻率不低；半焦区处于600～1000℃，是半焦变成焦炭的阶段，以缩聚反应为主，半焦发生缩聚反应，芳香核不断增大，碳结构单元排列规则化增强，煤焦的电阻率进一步降低，煤焦与水蒸气在800℃左右开始反应，在半焦层下部有部分煤焦发生气化反应，但反应速率较慢；焦炭区处于炉体两侧石墨电极之间的区域，温度在1000～1200℃，焦炭的堆积电阻率在10-4
～10-3
ω.m之间，是反应器中电阻率最小，电流密度最大的一个区，焦炭的电热效应主要在这个区产生，焦炭和水蒸气快速反应，是水煤气反应的核心区；灰渣区处于600～800℃，采用固态排渣，水蒸气从炉底通入，与煤渣进行换热后自下而上依次进入气化炉反应区。
13.进一步地，所述煤颗粒是粒径5～20mm的煤颗粒。
14.进一步地，所述送煤系统中，煤仓、皮带输送机、破碎机、受煤斗、斗式提升机、煤斗、进料器、煤锁斗和下料分配器依次连接。所述煤锁斗用于防止煤气从进煤口逸出，煤分配器使得煤料均匀地散落在煤气化炉里。
15.进一步地，所述的配电系统包括发电机组、控制器、蓄电池、变压器和短网；所述发电机组为风电或光伏电，发电机组、控制器、变压器、短网依次连接；所述短网由变压器连接至煤气化炉的石墨电极；所述蓄电池与控制器双向连接，风电和光伏电都具有不稳定性，当
电机的发电功率大于煤气化炉时，控制器将多余的电转至蓄电池进行暂时存储，反之蓄电池的电在控制器的调节下，携同发电机组发出的电，经变压器调压后由短网通入石墨电极，保障煤气化炉的稳定运行。
16.进一步地，风机产生的是交流电，该系统应用到风电上，变压器和短网之间设有可控硅整流器。
17.进一步地，所述水路系统包括水箱、石墨电极水冷装置、间壁式换热器、蒸汽发生器；所述水路系统分为两个支路，支路一是水箱出水口与石墨电极水冷装置入水口相连，为其提供冷却水，避免石墨电极的温度过高与水蒸气反应，石墨电极水冷装置出水口再连接回水箱，冷却水在支路一中循环；支路二是水箱出水口与间壁式换热器的进水口相连，经由间壁式换热器与热的煤气换热后，间壁式换热器的出水口连接到蒸汽发生器入口；所述蒸汽发生器的出口与煤气化炉气化剂入口连接，为煤气化炉提供蒸汽。
18.进一步地，所述煤气净化储存系统包括旋风分离器、灰斗、间壁式换热器、气液分离器、水处理装置、脱硫装置、集气罐；所述旋风分离器用于去除煤气中的灰尘，直流电极式固定床煤气化炉煤气出口连接旋风分离器入口，旋风分离器气体出口连接间壁式换热器煤气进口，旋风分离器固体出口连接灰斗；所述间壁式换热器用于回收煤气的余热，其煤气出口连接气液分离器；所述气液分离器用于脱除煤气中的水分，其液体出口连接水处理装置，其气体出口连接脱硫装置；所述水处理装置用于对气液分离器脱出的水进行净化处理，其出口连接蒸汽发生器；所述脱硫装置用于脱除煤气中的so2，由气液分离器气体出口连接到脱硫装置入口；所述集气罐是储存煤气，脱硫装置出口连接集气罐。
19.上述一种直流电极式固定床煤气化电力储能方法，包括如下步骤：
20.(1)根据风电或光电机组的发电量，设置直流电极式固定床煤气化炉用电负荷；
21.(2)在煤气化炉中加焦炭为启炉料，使之启炉；
22.(3)将煤破碎成煤颗粒并与除焦油催化剂混合；
23.(4)打开水路系统通向间壁式换热器和水冷装置的水阀；
24.(5)接通电源，焦炭在电极通电后开始升温，使焦炭区温度保持在1000℃～1200℃；
25.(6)向煤气化炉通入300℃～500℃水蒸气；
26.(7)使煤颗粒连续稳定的进入煤气化炉；
27.(8)生成的煤气从煤气化炉上部的出口排出，经过净化处理、加压后进入集气罐存储。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
29.1.能够充分利用风能和太阳能发电中不能并入电网的乏电进行煤气化，由于水煤气反应是吸热反应，将电能转化为煤气的化学能进行了存储。
30.2.自供热气化炉依靠炉内煤的氧化反应放热来供给炉内气化反应所需吸收的热，需要消耗煤自身能量的15％～35％，且出炉气体co和co2含量高，热值低。本发明利用风电或光伏电的乏电流经煤焦电热效应产生的热量进行煤气化，气化剂采用水蒸气，生产的合成气是以co和h2为主要原料的产品，煤气成分好且热值高。
31.3.本发明与传统煤气化炉利用电能作为煤气化的外部热源不同，他们用电加热导电载体或者介质，通过载体和介质把热量传递给煤气化炉，热损失较大。本发明利用煤炭在
加热热解的过程中电阻率逐渐减小，煤焦自身产生电热效应的热量进行煤气化，大幅度的减少了传热损失，且简化了加热系统。
32.4.实现煤炭的清洁利用，提高煤炭利用率。
33.5.采用直流供电方式，电流密度高，且不会出现三相交流电在电炉内由于三相功率不平衡导致炉内功率密度不均匀的情况。
附图说明
34.图1是直流电极式煤气化炉储能系统图；
35.图2是直流电极式固定床煤气化炉结构示意图。
36.附图标记：
37.1-煤仓，2-皮带输送机，3-破碎机，4-受煤斗，5-斗式提升机，6-煤斗，7-送料器，8-煤锁斗，9-固定床煤气化炉，10-灰斗a，11-旋风分离器，12-间壁式换热器，13-气液分离器，14-脱硫装置，15-集气罐，16-水阀a，17-水处理装置，18-水箱，19-水阀b，20-蒸汽发生器，21-灰斗b，22-石墨电极，23-变压器，24-控制器，25-发电机组，26-蓄电池；27-短网；
38.101-钢板，102-绝热砖，103-耐火砖，104-捣打浇注料，105-下料分布器，106-煤气出口，107-干燥区，108-低温热解区，109-半焦区，110-焦炭区，111-灰渣区，112-排渣口，113-气化剂入口，114-炉排，115-水冷装置。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统，如图1所示，包括上述直流电极式固定床煤气化炉、送煤系统、配电系统、水路系统、煤气净化储存系统。
41.所述直流电极式固定床煤气化炉结构如图2所示，该图用于解释直流电极式固定床煤气化炉9的结构和电热煤气化的原理。所述炉体结构为矩形炉，炉体底部设置炉排114、气化剂入口113、排渣口112和灰斗b21，顶部设置煤进料口，上部设置煤气出口106；所述两个石墨电极22分别贯穿炉墙，嵌在炉体下部两侧，内部设置有水冷装置115；所述炉墙从外到内依次为钢板101、绝热砖102和耐火砖103，由于炉子顶部温度较低，采用捣打浇注料104和钢板101即可，炉墙内层的耐火砖103必须是电的绝缘体，避免电流流经炉墙导致炉墙烧毁和不必要的能量损失。
42.其中，根据电热煤气化原理，炉体内自上而下按温度自然形成5个反应区，依次为干燥区107、低温热解区108、半焦区109、焦炭区110、灰渣区111。
43.其中，所述送煤系统是将煤破碎，并将煤颗粒连续稳定的送入煤气化炉9中，该系统包括依次连接的煤仓1、皮带输送机2、破碎机3、受煤斗4、斗式提升机5、煤斗6、进料器7、煤锁斗8和下料分配器105。所述破碎机3将煤块破碎成5～20mm的煤颗粒；所述煤锁斗8和下料分布器105设置在炉体的煤进料口处，分别用于防止煤气从进煤口逸出和均匀煤料。
44.其中，所述的配电系统包括发电机组25、控制器24、蓄电池26、变压器23和短网27。所述发电机组25、控制器24、变压器23、短网27依次连接，短网27连接煤气化炉的石墨电极
22；所述蓄电池26与控制器24双向连接，发电机组25为风电或光伏电，当发电机组25的发电功率大于煤气化炉9需要的功率时，控制器24将多余的电转至蓄电池26进行存储，反之，蓄电池26的电在控制器24的调节下，携同发电机组25发出的电，经变压器23调压后，由短网27通入石墨电极22，保障直流电极式固定床煤气化炉9的稳定运行。
45.其中，所述水路系统包括水箱18、间壁式换热器12、石墨电极水冷装置115、蒸汽发生器20。所述水路系统分为两个支路，支路一是水箱的出水口与石墨电极水冷装置115入水口相连，因为冷却过石墨电极22的水温度较低，所以水冷装置115出水口连接水箱18，冷却水再次流回水箱18；支路二是水箱出水口与间壁式换热器12的进水口相连，经间壁式换热器与热的煤气换热后，间壁式换热器的出水口连接到蒸汽发生器入口；所述蒸汽发生器20的出口与煤气化炉气化剂入口113连接。两条支路上分别设有水阀b19、水阀a16。
46.其中，所述煤气净化储存系统包括旋风分离器11、间壁式换热器12、气液分离器13、水处理装置17、脱硫装置14、集气罐15。所述煤气化炉的煤气出口106连接旋风分离器11入口，旋风分离器11气体出口连接间壁式换热器12煤气进口，旋风分离器固体出口连接灰斗a10；所述间壁式换热器12煤气出口连接气液分离器13的入口，煤气中未参与反应的水蒸气经间壁式换热器12冷凝后成液态水，在气液分离器13中实现煤气和未反应的水蒸气分离，液体经气液分离器13的出口连接到水处理装置17，经过水处理装置17净化后，进入蒸汽发生器20；所述气液分离器13气体出口连接脱硫装置14入口，经过脱硫后，由其出口连接集气罐15进行储存。
47.本发明涉及的反应方程式为：
48.c+h2o
(g)
＝co
(g)
+h
2(g)
ꢀꢀꢀ△
h1＝+135.0kj/mol
ꢀꢀ
(1)
49.co
(g)
+h2o
(g)
＝co
2(g)
+h
2(g)
ꢀꢀꢀ△
h2＝+39.22kj/mol
ꢀꢀ
(2)
50.co
(g)
+3h2
(g)
＝ch
4(g)
+h2o
(g)
ꢀꢀꢀ△
h3＝-216.45kj/mol
ꢀꢀ
(3)
51.co
2(g)
+4h
2(g)
＝ch
4(g)
+2h2o
(g)
ꢀꢀꢀ△
h4＝-202.51kj/mol
ꢀꢀ
(4)
52.△
h1～δh4表示反应(1)～(4)的反应热。
53.下面以风电或光伏电平均发电功率8mw的为例，根据能量守恒和质量守恒对该系统所需的物料与生成的产物进行计算。选用的煤粉为劣质煤和优质煤两种，两种煤的工业分析和元素分析如表1所示。
54.表1劣质煤和优质煤的工业分析和元素分析结果
[0055][0056]
计算条件：采用直流电加热的方式，电输入功率pa＝8mw，电热效率为ηe为78％；煤气化反应碳转化率按100％计算；气化剂为h2o，水蒸气入口温度为400℃，煤气出口温度800℃，灰渣出口700℃。
[0057]
输入炉体的热量为：电热输入量q1，煤粉带入的物理热q
2.
，气化剂带入的物理热q3；炉体输出的热量为：熔渣带出的物理热q4，合成气带出的物理热q5，煤气化反应吸热量q6，其他热损失q7。其中q
1～7
的单位为kj/s。
[0058]
当采用优质煤时，进、出炉内的热量为：
[0059]
电热输入量q1，kj/s：
[0060]
q1＝paηe＝8
×
1000
×
78％＝6240
[0061]
煤粉带入的物理热q2，kj/s：
[0062]
q2＝c
coalmcoal
t
coal
＝1.21
×
15
×mcoal
＝18.15m
coal
[0063]
其中，c
coal
为煤粉的比热，1.21kj/(kg
·
℃)；m
coal
为投煤量，kg/s；t
coal
为煤粉温度，15℃。
[0064]
气化剂带入的物理热q3，kj/s：
[0065]
q3＝c
gasmgas
t
gas
＝1.676
×
(87.43％/12
×
18)
×
400m
coal
＝879.25m
coal
[0066]
其中，c
gas
为400℃水蒸气的比热，1.676kj/(kg
·
℃)；m
gas
为水蒸气的质量，kg/s；t
gas
为水蒸气温度，400℃。
[0067]
灰渣带出的物理热q4，kj/s：
[0068]
q4＝c
ashmash
t
ash
＝0.918
×
700
×
11.73％
×mcoal
＝75.38m
coal
[0069]
其中，c
ash
为灰渣的比热，0.918kj/(kg
·
℃)；m
ash
为灰渣质量，kg/s；t
ash
为灰渣的温度，700℃。
[0070]
合成气带出的物理热q5，kj/s：
[0071]
q5＝c
sms
ts＝1.13
×
(87.43％/12
×
30)
×
800m
coal
＝1975.92m
coal
[0072]
其中，cs为合成气的比热，1.13kj/(kg
·
℃)；ms为合成气质量，kg/s；ts为合成气温度，800℃。
[0073]
煤气化反应消耗的热量q6，kj/s：
[0074]
g6＝mc/mc×△
h1＝(87.43％m
coal
/0.012)
×
135＝9835.87m
coal
[0075]
其他热损失功率取其最大输入功率的6％，kj/s：
[0076]
q7＝6％
×
q1＝8000
×
6％＝480
[0077]
根据能量守恒：q1+q2+q3＝q4+q5+q6+q7[0078]
可得投煤量m
coal
＝0.55kg/s＝1.98t/h。
[0079]
当采用劣质煤时计算方法与优质煤相同，可得采用劣质煤时投煤量m＝0.86kg/s＝3.1t/h。对煤气化炉进行热平衡和物料平衡计算如表2和表3所示。
[0080]
表2煤气化炉使用优质煤和劣质煤的的热平衡分析结果
[0081][0082]
[0083]
表3以h2o为气化剂的物料平衡计算表
[0084][0085]
实施例1
[0086]
一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统的风电储能方法，煤气化炉体为矩形结构，如图2所示，炉子长2.8m，宽1.5米，高8m；风电的供电功率为8mw，所采用的煤是如上的优质煤，所述法包括以下步骤：
[0087]
(1)根据风电机组的发电量，设置煤气化炉用电负荷为8mw，风机产生的是交流电，在系统图中，变压器和短网之间加上可控硅整流器，使供电为直流电；
[0088]
(2)在煤气化炉中加入焦炭作为启炉料；
[0089]
(3)将煤块从煤仓通过皮带输送机送至破碎机，在煤破碎机中将煤块破碎成5～20mm的颗粒，再经过受煤斗、斗式提升机后进入煤斗。在煤斗中将煤颗粒与除焦油催化剂混合；
[0090]
(4)打开水箱通入石墨电极冷却装置的水阀a和通入间壁式换热器的水阀b；
[0091]
(5)接通电源，焦炭在石墨电极通电后开始升温，使焦炭区温度保持在1100℃；
[0092]
(6)从蒸汽发生器向煤气化炉通入2.55t/h的400℃水蒸气；
[0093]
(7)打开送料器，使煤颗粒以1.98t/h的流量通过煤锁斗连续稳定的进入煤气化炉；
[0094]
(8)生成的煤气经过净化处理后，少量的煤气通入蒸汽发生器为产生蒸汽提供热量，大部分的煤气加压后进入集气罐存储。
[0095]
上述方法中，所述生产煤气是以co和h2为主要原料的产品。
[0096]
实施例2
[0097]
一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统的光伏电储能方法，煤气化炉体为矩形结构，如图2所示，炉子长2.8m，宽1.5m，高8m；光伏电的供电功率为8mw，所采用的煤是如上的劣质煤，所述法包括以下步骤：
[0098]
(1)根据光伏的发电量，设置煤气化炉用电负荷为8mw；
[0099]
(2)在煤气化炉中加入焦炭作为启炉料；
[0100]
(3)将煤块从煤仓通过皮带输送机送至破碎机，在煤破碎机中将煤块破碎成5～20mm的颗粒，再经过受煤斗、斗式提升机后进入煤斗。在煤斗中将煤颗粒与除焦油催化剂混合；
[0101]
(4)打开水箱通入石墨电极冷却装置的水阀a和通入间壁式换热器的水阀b；
[0102]
(5)接通电源，焦炭在石墨电极通电后开始升温，使焦炭区温度保持在1100℃；
[0103]
(6)从蒸汽发生器向煤气化炉通入2.51t/h的350℃水蒸气；
[0104]
(7)打开送料器，使煤颗粒以3.1t/h的流量通过煤锁斗连续稳定的进入煤气化炉；
[0105]
(8)生成的煤气经过净化处理后，少量的煤气通入蒸汽发生器为产生蒸汽提供热
量，大部分的煤气加压后进入集气罐存储。
[0106]
上述方法中，所述生产煤气是以co和h2为主要原料的产品。
[0107]
以上技术方案阐述了本发明的技术思路，不能以此限定本发明的保护范围，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：

1.一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统，其特征在于：包括直流电极式固定床煤气化炉、送煤系统、配电系统、水路系统、煤气净化储存系统；所述直流电极式固定床煤气化炉炉体为矩形炉，炉体底部设置气化剂入口和排渣口，顶部设置煤进料口，上部设置煤气出口，炉体下部两侧设有石墨电极，石墨电极内部设置有水冷装置；所述送煤系统用于将煤颗粒送入煤气化炉；所述配电系统与煤气化炉的石墨电极连接，为煤气化炉提供电力；所述水路系统为煤气化炉的石墨电极水冷装置提供冷却水，同时为蒸汽发生器供水以产生蒸汽，为煤气化炉提供气化剂；所述煤气净化储存系统用于净化和存储直流电极式固定床煤气化炉产生的煤气。2.根据权利要求1所述的一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统，其特征在于：直流电极式固定床煤气化炉内部主要发生的化学反应是水煤气反应，煤气化反应能量来源是电流流经煤焦电热效应产生的热量，且通直流电。3.根据权利要求1所述的一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统，其特征在于：所述煤颗粒是粒径5～20mm的煤颗粒。4.根据权利要求1所述的一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统，其特征在于：所述送煤系统中，煤仓、皮带输送机、破碎机、受煤斗、斗式提升机、煤斗、进料器、煤锁斗和下料分配器依次连接。5.根据权利要求1所述的一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统，其特征在于：所述的配电系统包括发电机组、控制器、蓄电池、变压器和短网；所述发电机组为风电或光伏电，发电机组、控制器、变压器、短网依次连接；所述短网连接直流电极式固定床煤气化炉的石墨电极；所述蓄电池与控制器双向连接，当发电机组的发电功率大于直流电极式固定床煤气化炉时，控制器将多余的电转至蓄电池进行暂时存储，反之蓄电池的电在控制器的调节下，携同发电机组发出的电，经变压器调压后通入石墨电极。6.根据权利要求1所述的一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统，其特征在于：所述水路系统，包括水箱、石墨电极水冷装置、间壁式换热器、蒸汽发生器；所述水路系统分为两个支路，支路一是水箱出水口与石墨电极水冷装置入水口相连，再由石墨电极水冷装置出水口连接回水箱；支路二是水箱出水口与间壁式换热器入水口相连，经换热后由间壁式换热器的出水口连接蒸汽发生器入口；所述蒸汽发生器的出口与直流电极式固定床煤气化炉气化剂入口连接。7.根据权利要求1所述的一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统，其特征在于：所述煤气净化储存系统包括旋风分离器、灰斗、间壁式换热器、气液分离器、水处理装置、脱硫装置、集气罐；所述直流电极式固定床煤气化炉煤气出口连接旋风分离器入口，所述旋风分离器气体出口连接间壁式换热器煤气进口，旋风分离器固体出口连接灰斗，所述间壁式换热器煤气出口连接气液分离器，所述气液分离器液体出口连接水处理装置，所述水处理装置出口连接蒸汽发生器；所述气液分离器气体出口连接脱硫装置入口，所述脱硫装置出口连接集气罐。8.一种基于权利要求1～7其中任意一项所述的直流电极式固定床煤气化电力储能系统的储能方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)根据风电或光电机组的发电量，设置直流电极式固定床煤气化炉用电负荷；
(2)在煤气化炉中加焦炭为启炉料，使之启炉；(3)将煤破碎成煤颗粒并与除焦油催化剂混合；(4)打开水路系统通向间壁式换热器和石墨电极水冷装置的水阀；(5)接通电源，焦炭在石墨电极通电后开始升温，使焦炭区温度保持在1000℃～1200℃；(6)向煤气化炉通入300℃～500℃水蒸气；(7)使煤颗粒连续稳定的进入直流电极式固定床煤气化炉；(8)生成的煤气从直流电极式固定床煤气化炉上部的出口排出，经过煤气净化储存系统的净化处理、加压后进入集气罐存储。

技术总结

本发明提供一种直流电极式固定床煤气化电力储能系统和方法，其特征在于：包括直流电极式固定床煤气化炉、送煤系统、配电系统、水路系统、煤气净化储存系统；所述直流电极式固定床煤气化炉，炉体为矩形炉，炉子两侧设有石墨电极；所述送煤系统用于将煤颗粒送入煤气化炉；所述配电系统与石墨电极连接，为煤气化炉稳定地提供电力；所述水路系统对石墨电极进行冷却，并对出口煤气进行换热和为煤气化炉提供气化剂；所述煤气净化储存系统用于净化和存储煤气化炉产生的煤气。本发明利用风电或光伏电的乏电流经煤焦电热效应产生的热量进行煤气化，将风、光伏发的电转化为煤气的化学能，从而实现电能的利用与存储，同时实现煤的清洁利用。用。用。