TW201443222A - 整合的電廠和用於彈性使用電的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明有關整合的電廠,其包括用於乙炔之電熱生產的電廠;及分開裝置,用於由乙炔之電熱生產的反應混合物分開乙炔,同時獲得含氫及/或碳化氫之至少一氣流,該整合的電廠具有用於將氣體導入天然氣網路之裝置,含氫及/或碳化氫的氣流係由該分開裝置經由至少一導管饋送至該裝置。此整合的電廠藉由一方法給與電之彈性使用,含氫及/或碳化氫之氣流係在該方法中由該分開裝置饋送進入天然氣網路,且被饋送進入該天然氣網路之氣流的數量及/或成份係視該電力供應而定來改變。
Description
本發明有關整合的電廠及用於彈性使用電的方法。
對於電力之產生,諸如風力、太陽能及水電的可再生之能源的使用正取得持續增長的重要性。電能典型被供給至多數消費者透過長測距、跨地域及跨國性耦接的電力供應網路,簡稱為電網。既然電能不能達到一定的程度地儲存於該電網本身中或不能沒有進一步的裝置,饋送進入該電網之電力必需被造成匹配該消費者端的已知為該負載之電力需求。如所習知,該負載呈時間依賴性地波動,尤其根據時刻、星期幾、及亦一年中的時刻。經典地,該負載變動被分成該三個範圍,即基本負載、中等負載及尖峰負載,且電能發電機係根據型式適當地被使用於這些三個負載範圍中。用於穩定及可靠的電力供應,電力產生及電力消耗之持續平衡係需要的。可能發生的短期偏差係藉由被已知為正或負控制能量或控制電力者所抵消。於再生電產生裝置之案例中,該困難源自於諸如風力及太陽能的某些
型式之案例中,該能量產生容量並非隨時立即可得的,且不能被以特定之方式控制,但係譬如遭受視時刻及天氣而定的波動,其係僅只在一些情況之下可預期的,且大致上不符合在該特別時間之能量需求。
在波動的可再生能源之產生容量與在給定時間的消耗量間之差異通常必需譬如被其他發電廠所補償、諸如燃氣、燃煤及核電廠。隨著波動的可再生能源正漸增地延伸及覆蓋該電力供應之增加的份額,其輸出及在該特別時間的消耗量間之總是較大的波動必需被抵消。如此,甚至今日,不只燃氣發電廠、而且漸增地煙煤發電廠係亦正在部分負載下操作或或關掉,以便抵消該等波動。既然該等發電廠之此可變的操作涉及相當可觀之額外成本,另外選擇措施的發展已被調查有一段時間。當作另一選擇或除了變動發電廠之輸出以外,一方式係適應一或更多消費者所需要之電力(例如需求面管理、智慧電網)。另一方式係當有來自可再生能源之高生產輸出時儲存部分該電力輸出,並在低生產輸出或高消耗量之時刻收回該電力。用於此目的,例如甚至今日抽水蓄能發電廠正被使用。亦在發展之下者係藉由水的電解分離用於以氫之形式儲存電的概念。
在此所敘述之措施全然涉及相當可觀的額外成本及效率相關的能量損失。相對此背景,有正增加的意圖,以發現抵消供電及耗電間之差異的較佳可能性,該差異由於使用可再生能源、尤其風力及太陽能所發生者。
其係由用於在電弧反應器中生產乙炔之電廠已知,它
們能被設計成藉由被打開或關閉的電弧而很好地適應於高度波動的電力供應。然而,在此有該問題,即於此案例中,這些電廠之利用率僅只具有一相當低的程度,以致如果該電廠係僅只當有剩餘之電能時才操作,關於藉由該電廠所生產之乙炔的年均量之投資成本係很高的。
基於該最大可能之連續使用,最多20%之估計的操作時間導致不能接受地長償還時間被獲得,以致這些電廠僅只可藉由國家介入或應用特殊商業模型被造成有贏利的。當有來自可再生能源之餘量時,此估計係基於該電廠僅只偶而***作的假設。
再者,用於遍及相當長時間有相當低的可再生能量之供應的案例中,其應被陳述發電廠必需被提供,其可確保涵蓋基本需求。對此所需要之發電廠容量的製備必需為經濟可實行的,當作一商業事情,或盡可能藉由國家提供來為其提供資金,因為亦於此案例中,一方面有比較高的固定成本,且在另一方面有相當低之操作時間。
傳統發電廠、亦即基於化石或生物成的載能體或核能的電廠可在有計劃的基礎上透過長時間提供電能。然而,用於政治上之理由,尤其永續性及環境保護的理由,基於化石載能體或核能之電廠的使用係日益被減少,以支持基於可再生能源之發電機。然而,這些發電機必需關於需求被安裝,且對於其一部分能夠被經濟地操作。當基於可再生能源而來自某一程度之安裝容量時,其在經濟上更可取的是安裝儲存容量代替進一步增加之可再生能量的容量,
以致偶而當有來自可再生能量的超量電時,其可被適當地使用及儲存,且偶而當有電的短缺時,電可由能量貯存所或傳統發電廠所提供。如果能量消耗係更彈性而方便地造成,其能被假設在此當有一顯著之電剩餘或短缺的次數將變得較少。用於這些短的時間,盡管每件事有需要保護該電力供應,同時盡可能經濟地完成此目的。
由於該先前技藝,如此本發明之一目的係提供改良之電廠,其不被傳統方法之缺點所影響。
尤其,與該先前技藝比較,本發明之一目的係發現使其可能增加關於電能之儲存及使用的彈性之方法。
再者,該電廠將允許用於彈性操作,以致其係可能尤其對該供電及/或電需求中之任何變化作出彈性地反應,以便例如達成經濟之優點。同時,其應為可能甚至遍及高或低電力供應之相當長時期使該電廠被使用於儲存或提供電能。
再者,供給之安全性應藉由本發明所改善。
該電廠及該方法將亦具有該最高可能的效率。再者,根據本發明之方法將允許本身使用傳統及仍然可用的基礎結構被進行。
此外,該方法將允許本身以該等最少可能之方法步驟被進行,但它們應為簡單及可複製的。
未明確地論及之進一步目的源自以下敘述及該等申請
專利範圍之整個上下文。
未明白地論及且源自在起初所討論的情況之這些及進一步目的係藉由整合的電廠所達成,其中用於乙炔之電熱生產的電廠、用於分開乙炔與乙炔之電熱生產的反應混合物之分開裝置、及一用於將氣體導入天然氣網路的裝置被連接,使得一道含氫及/或碳化氫之氣流可被由該分開裝置導入該天然氣網路。
本發明之主題據此係一整合的電廠,其包括一用於乙炔之電熱生產的電廠及一用於分開乙炔與乙炔之電熱生產的反應混合物之分開裝置,而獲得至少一道含氫及/或碳化氫之氣流,該整合的電廠具有一用於將氣體導入天然氣網路之裝置,一道含氫及/或碳化氫的氣流係由該分開裝置經由至少一導管饋送至該裝置。
本發明之主題亦係一用於在根據本發明之整合的電廠中彈性使用電的方法,其中一道含氫及/或碳化氫之氣流被饋送進入天然氣網路,且被饋送進入該天然氣網路之氣流的數量及/或成份係視該電力供應而定來改變。
根據本發明之整合的電廠及根據本發明之方法具有一特別良好之特性範圍,而傳統方法及電廠之缺點可被顯著地減少。
尤其,其以令人驚訝之方式已被發現其係藉此可能以高度利用率操作用於乙炔之電熱生產的電廠,同時當有剩餘時,可再生能源能夠被經濟地使用。再者,該電廠允許來自包含風力或太陽能光伏的可再生能源之電的剩餘量被
轉換成可儲存之形式。
再者,當有可再生能量之低供給的一相當長時期時,電能亦可被以尤其價格便宜之方式提供。
用於乙炔之電熱生產的電廠能被很好動態地操作,且因此可被設計成易變地適應於該電力供應。同時,該整合的電廠能甚至遍及高或低電力供應之相當長時期被使用於儲存或提供電能。同時,該整合的電廠之所有零組件的令人驚訝地長使用壽命可被達成,以致其操作可被很經濟地作成。
其亦可為倘若用於乙炔之電熱生產的電廠係可控制之設計,該控制係視該電力供應而定被施行。
於根據本發明之方法的較佳實施例中,來自可再生能源之電被使用於乙炔之電熱生產。
此外,該方法可被相當少之方法步驟進行,這些方法步驟係簡單及可複製的。
來自可再生能源之電的使用能夠使本整合的電廠提供具有極少之二氧化碳釋開的化學衍生物,因為所獲得之乙炔能以很高轉換率被轉換成很多在化學上重要的衍生物,且與另外選擇的開始材料相比較,具有進一步較少之能量被供給或較大的放熱。
根據本發明之整合的電廠具有用於電能、在此中亦同義地稱為電之方便及彈性使用的作用。該整合的電廠當有高電力供應時能儲存電能,及尤其當有低電力供應時將電能饋送進入電網。該儲存一詞在此意指該電廠當有高電力
供應時將電轉換成可儲存形式之能力,在本案例中為化學能量,而此化學能量當有低電力供應時可被轉換成電能。在此案例中,該儲存能以該副產物氫之形式發生,其在來自甲烷或較高碳化氫之乙炔的電熱生產中不可避免地發生。該儲存亦能以產物之形式發生,該等產物係在乙炔的電熱生產中獲得,並於一吸熱轉換中與乙炔之形成平行地發生,譬如藉由甲烷的二分子之轉換成乙烷及氫。其在這一點上應注意的是二莫耳之甲烷(CH4)比譬如一莫耳之乙烷(C2H6)及一莫耳的氫具有較低之能量含量,以致能量可藉由甲烷之轉換成氫及具有二或更多碳原子的碳化氫而被儲存。
在用於乙炔之生產的傳統電廠中,相當大量的能量係消耗在處理該第二氣體產物,此處理盡可能地發生,以便在該等第二氣態無雜質的形式中銷售它們。在本電廠中,此純化作用可藉由使用其能量用之氣體副產物而被非常容易地作成。
根據本發明之整合的電廠包括用於乙炔之電熱生產的電廠。該電熱一詞在此案例中意指一方法,其中乙炔係於吸熱反應中由碳化氫或煤所生產,且用於執行該反應所需要之熱係藉由電力所生產。較佳地是,氣體或蒸發的碳化氫被使用,尤其偏好脂肪族之碳化氫。尤其合適的是甲烷、乙烷、丙烷及丁烷、尤其甲烷。於來自脂肪族碳化氫的乙炔之電熱生產中,氫係當作副產物被獲得。
用於乙炔之電熱生產的合適之電廠係由該先前技藝已
知,譬如來自2012年Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA、魏英海姆、DOI:10.1002/14356007.a01_097.pub4的烏氏化工百科全書、第1卷、第296至303頁,來自DE 1 900 644 A1及來自EP 0 133 982 A2。
用於乙炔之電熱生產的電廠較佳地係包括電弧反應器。在此案例中,乙炔之電熱生產可於單級製程中被施行,其中至少一碳化氫係以一道氣體通過該電弧。另一選擇係,乙炔之電熱生產可在二級製程中被施行,其中氫係通過該電弧,並在該電弧下游,至少一碳化氫被饋送進入該電弧中所產生之氫電漿。
該電弧反應器較佳地係以0.5至10kWh/Nm3、特別是1至5kWh/Nm3、及尤其2至3.5kWh/Nm3的能量密度來操作,該能量密度與通過該電弧的氣態體積有關。
該電弧反應器的反應區中之溫度基於該氣體流動而變動,其抵達該電弧的中心係可能高達20000℃,且在該周邊之溫度係約600℃。在該電弧之末端,該氣體的平均溫度較佳地係於由1300至3000℃之範圍中,尤其偏好於由1500至2600℃的範圍中。
該原料在該電弧反應器的反應區中之駐留時間較佳地係於由0.01毫秒至20毫秒的範圍中、尤其偏好於由0.1毫秒至10毫秒之範圍中、及特別偏好於由1至5毫秒的範圍中。在其之後,由該反應區所顯現之氣體混合物被淬冷、亦即遭受很快速之冷卻至少於250℃的溫度,以便避免該熱力學上不穩定的中間產物乙炔之分解。譬如,諸如
碳化氫及/或水之饋送的直接淬冷製程、或諸如於熱交換器中以蒸氣產生之快速冷卻的間接淬冷製程可被使用於該淬冷。直接淬冷及間接淬冷亦可互相組合。
於第一實施例中,由該反應區顯現的氣體混合物係僅只以水淬冷。此實施例係以相當低的投資成本為其特色。然而,用這種方法係有缺點的,即該氣體產物中所含有之能量的相當可觀部分未被使用,或僅只以低放能值被使用。
於較佳實施例中,由該反應區顯現的氣體混合物係與含碳化氫氣體或含碳化氫液體混合,至少部分該等碳化氫係吸熱地裂解。視該製程如何被進行而定,更多或較少寬廣範圍之產物藉此被生產,譬如不只乙炔及氫、同時也有乙烷、丙烷、乙烯及其他較低的碳化氫之部分。這允許所產生之熱通過供進一步使用至一遠較大的程度、諸如該等碳化氫的吸熱裂解。
在該溫度的此降低之後、譬如至150至300℃,固體成份、尤其碳微粒被分開,且則視該開始材料而定,可含有不只乙炔及氫、同時也含有諸如乙烯、乙烷、較高碳化氫、一氧化碳之另外物質、及諸如H2S及CS2的揮發性硫磺化合物之氣體混合物係通過供進一步處理,以獲得乙炔。
用於乙炔之生產的電熱廠之耗電量視乙炔之生產用的計畫容量而定。如於大部分其他化學生產技術之案例中,該等特定的投資成本(用於有關所安裝之生產容量的投資
之成本)隨著該電廠尺寸的增加而掉落。用於乙炔之生產的慣常電廠尺寸在於每年數10000噸乙炔至數100000噸乙炔之範圍(基於充分利用)。如該文獻揭示,用於乙炔之生產的反應部分中之特定能量需求在於每公噸乙炔由約9至約12MWhelectrical的範圍中,視所使用之原料而定。包含用於該處理的電能之需求,這給與該乙炔電廠之絕對功率需求。該想要的生產容量大致上係藉由多數電弧反應器之平行配置所達成,該等電弧反應器可被一起或分開地控制。
根據本發明之整合的電廠亦包括一分開裝置,用於由乙炔之電熱生產的反應混合物分開乙炔,同時獲得含氫及/或碳化氫之至少一氣流,且亦包括一用於將氣體導入天然氣網路之裝置,含氫及/或碳化氫的至少一氣流係由該分開裝置經由導管饋送至該裝置。
在該分開裝置中,乙炔係由氫及其他碳化氫分開。在此案例中,乙炔可藉由選擇性吸收進入一溶劑而被與該氣體混合物分開。合適之溶劑是譬如水、甲醇、N-甲基吡咯烷酮或其混合物。用於乙炔之與該氣體混合物分離的合適方法係由該先前技藝得知,譬如由2012年Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA、魏英海姆、DOI:10.1002/14356007.a01_097.pub4的烏氏化工百科全書、第1卷、第291至293、299及300頁,DE 31 50 340 A1及WO 2007/096271 A1。
由乙炔及含氫及碳化氫分開的混合物可被直接地饋送
至用於將氣體導入天然氣網路之裝置。另一選擇係,氫可被由該混合物分開,而該混合物由乙炔分開,且氫或藉此合成之含碳化氫氣體被饋送至用於將氣體導入天然氣網路的裝置。類似地,含氫及碳化氫氣體亦可經由分開導管由用於分開乙炔與由乙炔的電熱生產之反應混合物的分開裝置被饋送至用於將氣體導入天然氣網路的裝置。在此案例中,與完全分離相比較、諸如在根據該先前技藝的乙炔之電熱生產用的電廠中所進行者,氫與碳化氫之分離亦可不完全地發生,而沒有完全的分離在該電廠之操作上具有不利的效應,以致用於該分離的設備上之花費及該能量消耗能被減少。
用於將氣體導入天然氣網路之裝置係未遭受任何特別的限制。所有裝置係合適的,而氫、烷及烯烴能夠以氣態形式用該等裝置被個別地導入或混合進入天然氣網路。
於一較佳實施例中,用於將氣體導入天然氣網路之裝置包括用於氫的至少一貯槽。貯槽之型式係不重要的,且如此加壓槽、液化氣體貯槽、在一固體具有氣體吸收的貯槽、或藉由可逆的化學反應來儲存氫之化學貯槽可被使用於此。該貯槽之容量的尺寸較佳地係被設計,以在2小時內之滿載下裝盛藉由該用於乙炔之電熱生產的電廠所生產之氫及/或氣態碳化氫的數量,尤其偏好在12小時內所生產之數量,且最特別偏好在48小時內所生產之數量。相當大的氫貯槽之使用允許氫遍及一延長的時期被饋送進入該天然氣網路,允許維持被該網路操作員所規定的天然
氣網路中之最大氫含量。被連接至該天然氣網路的很多末端裝置僅只可在一相當狹窄範圍內關於已知為該沃泊指數者被安全地操作,且該範圍之加寬將在該等末端裝置上要求複雜的額外安裝。該沃泊指數描述天然氣之燃燒性質。氫之饋送進入該天然氣大致上導致該沃泊指數的降低。該DVGW之技術規則、工作單G 260規定用於該沃泊指數的下限。視該天然氣之成份而定,甚至當僅只幾個體積百分比之氫被饋送進入該天然氣網路時,這些限制可被抵達。
用於將氣體導入天然氣網路之裝置較佳地係包括用於含碳化氫氣體的至少一貯槽。加壓槽、液化氣體貯槽、碳化氫被吸收在一溶劑中之貯槽、或在一固體具有氣體吸收的貯槽可被使用當作該貯槽。該貯槽之容量的尺寸較佳地係被設計,以在2小時內之滿載下裝盛藉由該用於乙炔之電熱生產的電廠所生產之氣態碳化氫的數量,尤其偏好在12小時內所生產之數量,且最特別偏好在48小時內所生產之數量。
用於將氣體導入天然氣網路之裝置較佳地係包括一用於混合氣體的裝置。用於混合氣體的裝置較佳地係被建構,使得被導入該天然氣網路之氣體的沃泊指數、發熱值或密度、或這些氣體性質之組合能被設定。尤其優先的是,用於混合氣體的裝置包括用於決定該混合氣體之沃泊指數、發熱值或密度的測量裝置,該等氣體之混合物能被以該測量裝置來控制。尤其優先的是,該用於混合氣體之裝置被連接至用於氫的貯槽,且於另一較佳實施例中,亦
額外地連接至用於含碳化氫氣體之貯槽。
於一較佳實施例中,該用於將氣體導入天然氣網路之裝置包括用於使氫與二氧化碳或一氧化碳起反應生成甲烷的甲烷化反應器。於另一較佳實施例中,該用於將氣體導入天然氣網路之裝置包括費托氏反應器,用於使氫及一氧化碳起反應生成碳化氫。於一類似較佳實施例中,該用於將氣體導入天然氣網路之裝置包括氫化反應器,用於使氫及不飽和碳化氫起反應生成飽和的碳化氫。
對於熟諳該技藝者由該先前技藝已知合適之甲烷化反應器、費托氏反應器及氫化反應器。所有三實施例提供氫之轉換至其密度、比容發熱值及沃泊指數係高於氫之那些者的產物。如果具有至少2碳原子之碳化氫被產生,該密度、該比容發熱值及該沃泊指數係甚至在天然氣之那些者以上。隨同此等碳化氫,氫能以相當大的比例被饋送進入該天然氣網路,而不會抵達低於藉由實務守則所規定之密度、發熱值及該沃泊指數的限制。
根據本發明之整合的電廠較佳地係額外地包括用於發電之電廠,含氫及/或碳化氫的至少一氣流係由該分開裝置經由導管饋送。在此,適合當作用於發電之電廠係所有以其由該氣流產生電能的電廠。較佳地係,用於具有高效率發電之電廠被使用。
於一較佳實施例中,該用於發電之電廠包括燃料電池。於此實施例中,該用於發電的電廠較佳地係被饋送一道大體上由氫所組成之氣流。
於另一較佳實施例中,該用於發電的電廠包括一具有渦輪機的發電廠。尤其偏好該電廠包括能以含氫及/或碳化氫氣體來操作的燃氣渦輪機。最偏好使用的是燃氣渦輪機,其能與改變成份之含氫及/或碳化氫氣體的混合物操作。
較佳地係,具有渦輪機之發電廠係燃氣-蒸氣渦輪機電廠,亦已知為一天然氣和蒸汽聯合循環電廠。於這些發電廠中,燃氣渦輪機發電廠及蒸氣電廠的原理被組合。燃氣渦輪機在此大致上具有尤其當作用於下游廢熱鍋爐的熱源之作用,其依序當作用於該汽輪機的蒸氣產生器。
除了由該分開裝置所饋送之氣流以外,該用於發電的電廠亦可被饋送另外物質,例如用於燃料電池之操作的額外之氫、或用於渦輪機的操作或蒸氣產生器之加熱的額外燃料。
該用於發電的電廠之電力輸出可視用於乙炔之電熱生產的電廠之生產容量而定被選擇。較佳地係,該用於發電的電廠之輸出被選擇,使得用於乙炔之電熱生產的電廠在滿載之電力需求係完全被該用於發電的電廠所覆蓋。於此案例中,該電力輸出對該乙炔生產容量之比率較佳地係於由每t/h乙炔之2至20MWelectrical的範圍中,尤其偏好於由每t/h乙炔之5至15MWelectrical的範圍中。在此案例中,該電力可被單一裝置或多數裝置之組合群族所達成,在此該組合群族(聯合電力系統)能經由共用的控制系統被達成。該用於乙炔之電熱生產的電廠用之電能亦可被由
該電網抽出。類似地,該用於發電的電廠之尺寸可被設計,使得除了該用於乙炔之電熱生產的電廠以外,另外電消費者亦被供給,或至用於乙炔之電熱生產的電廠之需求的電能剩餘量被饋送進入電網。
在根據本發明之整合的電廠之尤其較佳實施例中,該用於乙炔之電熱生產的電廠包括蒸氣產生器,蒸氣係以該蒸氣產生器由該電熱製程的廢熱所產生,該用於發電之電廠包括由蒸氣產生電的裝置,且該整合的電廠包括蒸氣管線,在該蒸氣產生器中所產生之蒸氣係以該蒸氣管線饋送至由蒸氣產生電的裝置。較佳地係,電弧反應器中所獲得之反應氣體的間接淬冷被用作該蒸氣產生器。由蒸氣產生電的裝置較佳地係汽輪機或蒸氣馬達,且尤其偏好汽輪機。最偏好地係,該汽輪機係燃氣-蒸氣渦輪機電廠的一部分。以此實施例,在用於生產乙炔的電廠中所產生之廢熱能被使用於產生電,且用於操作由蒸氣產生電的裝置之燃料需求能被減少。
於一較佳實施例中,根據本發明之整合的電廠額外地包括用於乙炔之貯槽。此貯槽使其可能繼續操作下游反應,用於將乙炔連續地轉換成另外產物,甚至當在該用於乙炔之電熱生產的電廠中具有低電力供應時,僅只極少或全然沒有乙炔被生產。在乙炔與乙炔的電熱生產之反應混合物的分離中,乙炔之儲存較佳地係藉由其被溶解在一溶劑中所發生,尤其偏好溶解在一被使用於乙炔之吸收的溶劑中。
於另一較佳實施例中,根據本發明之整合的電廠係連接至天氣預報單元。此一至天氣預報單元的連接使其可能設計成適應於該電廠之操作,以便一方面當有低電力供應、及據此高用電價格時,能夠利用使用不貴之剩餘電的可能性、及由該用於發電的電廠提供電之可能性,且在另一方面對於下游、消耗乙炔的電廠之連續操作總是提供充分的乙炔。視該天氣預報之結果而定,其係如此可能譬如將用於乙炔的貯存所帶至高或低充填位準。此外,用於該乙炔之進一步處理的電廠可被製備及設立用於修改的操作模式。例如,當有一相當長期之電的短缺時,該系統之這些零件可被設立用於一減少的生產容量,以致在該操作中由於缺乏乙炔的中斷能被避免。
此外,該整合的電廠可被連接至用於產生消耗預報的單元,在此此單元偏好具有一資料記憶體,其包括歷史上消耗的資料。以該電需求及/或該發電之觀點,歷史上消耗的資料可包括譬如每日的變動、每週的變動、年度變動、及進一步變動。在該消耗預報上之資料亦可考慮特定的變化、譬如主要消費者之增加或損失。此外或當作另一選擇,該資料記憶體亦可含有電價格中之歷史上變動上的資料。
根據本發明用於電之彈性使用的方法係在根據本發明之整合的電廠中進行,且一道含氫及/或碳化氫之氣流係由該用於將氣體導入天然氣網路的裝置饋送進入天然氣網路。於此案例中,該整合的電廠***作,使得被饋送進入
該天然氣網路的氣流之數量及/或成份係視該電力供應而定改變。以此方式,藉由產生或修改被饋送進入該天然氣網路之氣體,吾人能調整以化學能量的形式被儲存於該天然氣網路中之電能的數量。
該電力供應可採取電之剩餘及電之短缺兩者的形式。如果在某一時間由可再生能源提供比在此時之總耗電量更多的電,電之剩餘被獲得。如果來自波動的可再生能源之大量電能被提供,且發電廠的短截或關掉涉及高成本,電之剩餘亦被獲得。如果來自可再生能源之相當小數量係可用及無效率的發電廠或涉及高成本之發電廠必需被運轉,電短缺被獲得。在此所敘述之電的剩餘與電之短缺的案例能以各種方式變得明顯。譬如,該等電力交易上之價格可為該個別狀態的指標,電之剩餘導致較低的電價,且電之短缺導致較高的電價。然而,電之剩餘或電的短缺亦可存在,而在該電價上沒有任何直接影響。譬如,如果風力發電廠的操作員生產比其已預測及銷售者更多的電力,電之剩餘亦可存在。照此類推,如果該操作員生產比其已預測者較少的電力,可有一電短缺。根據本發明,電之剩餘及電之短缺等詞涵蓋所有這些案例。
在根據本發明用於彈性使用電的方法之第一實施例中,於根據本發明之整合的電廠中,該用於乙炔之電熱生產的電廠係視該電力供應而定來操作,含氫及/或碳化氫的至少一氣流係由該分開裝置饋送至該用於將氣體導入天然氣網路之裝置,且含氫及/或碳化氫的一道氣流係由該
用於將氣體導入天然氣網路之裝置饋送進入天然氣網路。
於此第一實施例中,該用於乙炔之電熱生產的電廠較佳地係包括許多平行配置之電弧反應器,且視該電力供應而定,所有、僅只一些或無該等電弧反應器***作。較佳地係,該等電弧反應器在恆定、最佳化反應條件之下***作用於此目的,且該電廠操作對該電力供應之適應性係僅只藉由關掉或開啟電弧反應器來執行。於另一選擇的較佳實施例中,個別電弧反應器或所有該等電弧反應器係以可變之產量及對應地可變的耗電量來運轉。
在根據本發明用於彈性使用電的方法之第二實施例中,於根據本發明之整合的電廠中,其包括用於發電之電廠,一道含氫及/或碳化氫的氣流係由該分開裝置經由導管饋送至該電廠,由該分開裝置饋送至該用於將氣體導入天然氣網路之裝置的氣體之數量與由該分開裝置至饋送該用於發電之電廠的氣體之數量的比率,係視該電力供應而定來改變,且一道含氫及/或碳化氫的氣流係由用於將氣體導入天然氣網路之裝置饋送進入天然氣網路。
較佳地係,於此實施例中,該等數量之比率被改變,使得當有一較高的電力供應時,較大比例的氣體被饋送進入該天然氣網路。尤其優先,當有一適當之電力供應時,來自該分開裝置的氣體係完全地或大部分、尤其超過八成地饋送至該用於發電之電廠,且當有高電力供應時,該用於發電的電廠係停止運轉,且來自該分開裝置之氣體係完全地或大部分、尤其超過八成地饋送進入該天然氣網路。
根據本發明的方法之第二實施例,其係可能當有適當之電力供應及當有高電力供應兩者時,讓用於該用於乙炔之電熱生產的電廠均勻地操作,導致對於此電廠有高程度的電廠利用率。當有高電力供應時,該整合的電廠中之電力產生的減少及氣體之導入該天然氣網路允許電能被額外地使用,並以化學能量的形式有效地儲存於該天然氣網路中。
在根據本發明用於彈性使用電的方法之第三實施例中,於根據本發明之整合的電廠中,其中該用於乙炔之電熱生產的電廠包括電弧反應器,由該電弧反應器顯現之氣體混合物係與含碳化氫氣體或含碳化氫液體混合供冷卻,該氣體及/或該液體之型式及/或數量係視該電力供應而定來改變,含氫及/或碳化氫的至少一氣流係與該分開裝置中之藉此合成的反應混合物分開,且被饋送至該用於將氣體導入天然氣網路之裝置,及含氫及/或碳化氫的氣流係由該用於將氣體導入天然氣網路之裝置饋送進入天然氣網路。
較佳地係,於此實施例中,當有較高的電力供應時,由該電弧反應器顯現之氣體混合物係與較大數量的含碳化氫氣體或液體混合,或該氣體及/或該液體之型式被改變,使得由該電弧反應器顯現之氣體混合物的較大部分熱能被使用於該氣體及/或該液體之成份的吸熱裂解。被使用於該吸熱裂解的熱能之比率如何可藉由改變含碳化氫氣體或液體的成份所影響係熟諳此技藝者所已知,譬如來自
2012年Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA、魏英海姆、DOI:10.1002/14356007.a01_097.pub4的烏氏化工百科全書、第1卷、第296至303頁。
藉由該吸熱裂解所獲得之碳化氫可被完全地饋送至該用於將氣體導入天然氣網路之裝置。另一選擇係,僅只一部分可被體送至該用於將氣體導入天然氣網路之裝置,且其餘部分當作用於乙炔之生產的原料被饋送至該用於乙炔之電熱生產的電廠。
根據本發明之方法的上述該第一及第二實施例之特色亦可被互相組合地使用。然後,較佳地係,當有低電力供應時,該用於乙炔之電熱生產的電廠係視該電力供應而定***作,且當有高電力供應時,由該分開裝置被饋送至該用於將氣體導入天然氣網路之裝置的氣體之數量、由該分開裝置被饋送至該用於發電之電廠的氣體之數量的比率被改變。尤其優先,根據本發明之方法包括以下步驟:a)設定用於電力供應之第一臨限值及第二臨限值;b)決定該電力供應;c)如果該電力供應超過該第一臨限值,視該電力供應而定改變由該分開裝置被饋送至該用於發電之電廠的氣體、與該用於發電之電廠的電力輸出之比率,且如果該電力供應係低於該第二臨限值,視該電力供應而定改變該用於乙炔之電熱生產的電廠之輸出;及d)重複步驟b)及c)。
該臨限值較佳地係視該貯槽對於乙炔在該特別時間之
充填位準而定、或視對於未來幾小時的乙炔之消耗及生產的發展之預測而定來設定。譬如,如果該貯槽對於乙炔的充填位準落至一低值,該臨限值被設定至一較低值,低於此低值,該用於乙炔之電熱生產的電廠之輸出係減少。
該電力供應可直接地藉由與電產生者及/或電消費者之協議、或間接地經由交易平臺及/或藉由OTC方法與相關聯的電價之任一者被決定。於一較佳實施例中,該電力供應係藉由與來自風能及/或太陽能之電的產生者之協議所決定。於另一較佳實施例中,該電力供應係經由交易平臺上之電價所決定。
如果該電力供應係藉由與來自風能及/或太陽能之電的產生者之協議所決定,較佳地係當該第一臨限值被超過時,該用於發電的電廠之電力輸出按照電的剩餘量被改變,且當該第二臨限值未被抵達時,用於乙炔之電熱生產的電廠之輸出係按照該電的短缺被改變。
如果該電力供應係經由交易平臺上之電價所決定,較佳地係當該第一臨限值被超過時,該用於發電的電廠之電力輸出被改變至一預定的較低值,且當該第二臨限值未被抵達時,用於乙炔之電熱生產的電廠之輸出被改變至一預定的較低值。
當有適當的電力供應時,用於乙炔之電熱生產的電廠及該用於發電的電廠之聯合操作令人驚訝地允許兩電廠的高操作時間被獲得,以致該電廠之高水準盈利能力被達成。
類似地,該第二及第三實施例之特色亦可被互相組合。用於此目的尤其有利地使用者係整合的電廠,其中該用於乙炔之電熱生產的電廠包括蒸氣產生器,蒸氣係以該蒸氣產生器由該電熱製程之廢熱產生,且該用於發電的電廠包括以此蒸氣驅動之汽輪機。藉由改變被使用於冷卻由該電弧反應器顯現之氣體混合物的氣體及/或液體之型式及/或數量,其接著係可能調整源自乙炔之電熱生產的熱被直接地使用於該汽輪機供電力產生之分額、及以具有該吸熱裂解的產物之化學能量的形式被儲存於該天然氣網路中之分額。
最後,該第一及第三實施例之特色或所有三實施例的特色亦可被彼此組合地使用。
於根據本發明的方法之較佳實施例中,該用於將氣體導入天然氣網路之裝置包括用於氫的貯槽,且由此貯槽,氫被導入天然氣管線,所導入之氫的數量係視該天然氣管線中之氣體流動而定來設定,使得該天然氣管線中之氣體的沃泊指數、發熱值或密度、或這些氣體性質之組合被保持在預定限制內。該氫的導入可在導入該氣體之後藉由測量該天然氣管線中的這些氣體性質而被控制,該氣體將被導入該天然氣網路。
類似地,該用於將氣體導入天然氣網路之裝置亦可包括用於氫及含碳化氫氣體的氣體混合物之貯槽,且該氣體混合物可由此貯槽被導入天然氣管線,該氣體混合物被導入之數量係視該天然氣管線中的氣體流動而定來設定,使
得該天然氣管線中之氣體的沃泊指數、發熱值或密度、或這些氣體性質之組合被保持在預定限制內。
在根據本發明的方法之另一較佳實施例中,該用於將氣體導入天然氣網路之裝置包括用於氫及含碳化氫氣體的分開貯槽、及一被連接至這些貯槽而用於混合氣體之裝置。在該用於混合氣體的裝置中,氫及含碳化氫氣體被混合,該等數量的比率被設定,使得該合成之氣體混合物的沃泊指數、發熱值或密度、或這些氣體性質之組合被保持在預定限制內。較佳地係,具有二或更多碳原子的碳化氫、尤其乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷及/或丁烯被用作含碳化氫氣體,其已在用於由乙炔之電熱生產的反應混合物分開乙炔之分開裝置中被分開。在設定該等氣體性質之後所得到的氣體混合物接著被饋送進入該天然氣網路。較佳地係,該合成之氣體混合物的沃泊指數被設定,使得被饋送進入該天然氣網路之氣體的沃泊指數對該天然氣網路中之氣體的沃泊指數之比率在於由0.9:1至1:0.9的範圍中、尤其在由0.95:1至1:0.95的範圍中。
另外氣體、諸如氧、氮、及較佳地係空氣能在藉由可適用的實務守則所設定之限制內被額外地混合,用於降低該沃泊指數或將其他特徵變數設定至藉由該氣體管線的操作員所規定之值。
於根據本發明的方法之另一較佳實施例中,該用於將氣體導入天然氣網路之裝置包括用於使氫與二氧化碳或一氧化碳起反應生成甲烷的甲烷化反應器,在此含氫之氣流
係由該分開裝置饋送至該甲烷化反應器,且在該甲烷化反應器中所產生之甲烷被饋送進入該天然氣網路。氫之轉換成甲烷允許允許用於將氫饋送進入天然氣網路的限制被避免,且亦允許該氣體在該天然氣管線中之具有低氣體流動的一點被饋送進入天然氣網路。
於根據本發明的方法之額外較佳實施例中,該用於將氣體導入天然氣網路之裝置包括費托氏反應器,用於使氫及一氧化碳起反應生成碳化氫,在此一道含氫的氣流係由該分開裝置饋送至該費托氏反應器,且在該費托氏反應器中中產生之氣態碳化氫被饋送進入該天然氣網路。此實施例能尤其有利地與來自煤的乙炔之電熱生產及焦炭之隨後氣化成合成氣體一起使用,其被敘述於EP 0 133 982 A2中。如此獲得的合成氣體可隨同在乙炔的電熱生產中所形成之氫當作一原料被饋送至該費托氏反應器。
於根據本發明的方法之另一較佳實施例中,該用於將氣體導入天然氣網路之裝置包括氫化反應器,在此一道含不飽和碳化氫的氣流係由該分開裝置饋送至該氫化反應器,且該氫化反應器中所產生之飽和碳化氫被饋送進入該天然氣網路。當乙炔之電熱生產係在電弧反應器中進行時,此實施例能被特別有利地使用,由該電弧反應器顯現的氣體混合物係與一含碳化氫氣體混合供冷卻,不飽和碳化氫係藉由裂解所形成,一道含氫及不飽和碳化氫之氣流係由該合成的氣體混合物分開,且此道氣流被饋送至該氫化反應器。藉由氫化此道氣流中之不飽和碳化氫,該道氣
流中的氫含量能被減少,而沒有顯著之能量損失,並可獲得一較佳地適合用於饋送進入天然氣網路的氣體混合物。
較佳地係,於根據本發明的方法之案例中,該用於乙炔之電熱生產的電廠自燃氣發電廠取電,該燃氣發電廠係於視該電力供應而定以來自該天然氣網路的氣體操作。於此實施例中,根據本發明之方法較佳地係包括以下步驟:a)設定用於電力供應之第一臨限值及第二臨限值;b)決定該電力供應;c)如果該電力供應超過該第一臨限值,視該電力供應而定改變該燃氣發電廠之電功率輸出,且如果該電力供應係低於該第二臨限值,視該電力供應而定改變該用於乙炔之電熱生產的電廠之輸出;及d)重複步驟b)及c)。
該等臨限值較佳地係視該貯槽對於乙炔之目前充填位準而定、或視對於未來幾小時的乙炔之消耗及生產的發展之預測而定來設定。譬如,如果該貯槽對於乙炔的充填位準落至一低值,該臨限值被設定至一較低值,低於此低值,該用於乙炔之電熱生產的電廠之輸出係減少。
該電力供應可直接地藉由與電產生者及/或電消費者之協議、或間接地經由交易平臺及/或藉由OTC方法與相關聯的電價之任一者被決定。於一較佳實施例中,該電力供應係藉由與風能及/或太陽能之電的產生者之協議所決定。於另一較佳實施例中,該電力供應係經由交易平臺上之電價所決定。
對於本方法之此實施例,該第一臨限值之絕對位準係不重要的,並可基於經濟準則被設定,而由該絕對位準發生該用於發電的電廠之輸出的減少。該相同原理應用至該第二預定值,低於該第二預定值則發生用於乙炔之電熱生產的電廠之輸出的減少。該第一臨限值及該第二臨限值較佳地係被選擇為相同的。
較佳地係,當有高電力供應時,被使用於乙炔之生產的電能至少局部地源自可再生能源,尤其優先來自風力及/或太陽能。然而,應注意的是根據現今德國法規,已由可再生能源所獲得之電可在該特別的時間甚至沒有任何需求地被饋送進入該電網,且必需被付款。因此,傳統上所產生之電可偶而構成一“剩餘量”,因為其對於電廠操作員運轉一電廠直至低輸出比低於該成本價銷售電可為較少有利的。此由傳統電廠的持續操作所獲得之剩餘電能可被本方法經濟地使用、尤其被儲存。
該電力供應較佳地係預先由天氣預報之資料所計算。基於該預先計算的電力供應,用於電力供應的前述臨限值較佳地係接著被選擇,使得於該預報之時期中,乙炔之計畫數量可被生產。
根據本發明的方法之另一較佳實施例源自上面所給與的根據本發明之整合的電廠之敘述。
本整合的電廠及該方法係適合用於以很經濟及節省資源的方式來生產乙炔。乙炔可被轉換成很多寶貴的中間產物,同時其係可能用這種方法在該二氧化碳排放中達成令
人驚訝之減少。
該令人驚訝之減少係基於許多相互促進的作用因素。這些包含來自可再生能源之電可被使用於乙炔之生產、而允許乙炔之生產被很彈性地設計成適應於至一電力供應的事實。再者,氫可被以很高的電效率被獲得,及能被使用於產生電能,而不會釋放二氧化碳。再者,熱通常在該等寶貴的衍生物之生產中被釋放。此廢熱通常可被使用於涵蓋該製程的其他零件中之熱需求(例如在蒸餾分離製程的案例中)。在另一方面,如果碳化氫之氧化係需要,以產生該製程熱,二氧化碳之排放係對應地減少。該特定之焓在乙炔的案例中比於其他傳統碳化氫之案例中係較高的,該等碳化氫譬如另一選擇地被使用於該相同最終產物、諸如乙烯或丙烯之合成。因此,更多廢熱大致上可在該轉換中被產生及被使用於其他應用。
再者,所產生之乙炔被使用於丙酮、丁二醇或具有至少30克/莫耳之分子量的未飽和化合物之生產可被提供。具有至少30克/莫耳之分子量的未飽和化合物尤其包含乙烯醚、較佳地係甲基乙烯醚或乙基乙烯醚;鹵乙烯、較佳地係氯乙烯;丙烯腈;未飽和乙醇,較佳地係烯丙醇、炔丙醇、丁炔二醇及/或丁二醇;乙烯基乙炔、丙烯酸、及丙烯酸酯;乙烯基乙醇之酯、較佳地係醋酸乙烯酯;丁二烯及丁烯。
所產生之乙炔亦可被選擇性地氫化成乙烯。
1‧‧‧用於乙炔之電熱生產的電廠
2‧‧‧用於分開乙炔的分開裝置
3‧‧‧乙炔之電熱生產的反應混合物
4‧‧‧用於將氣體導入天然氣網路之裝置
5‧‧‧天然氣網路
6‧‧‧用於含氫之氣流的導管
7‧‧‧用於含碳化氫之氣流的導管
8‧‧‧用於氫之貯槽
9‧‧‧用於含碳化氫氣體的貯槽
10‧‧‧用於混合氣體之裝置
11‧‧‧用於發電之電廠
12‧‧‧用於含氫及/或碳化氫之氣流的導管
13‧‧‧氣流導管
14‧‧‧用於含碳化氫之開始材料的導管或運送元件
15‧‧‧電線
16‧‧‧電網
17‧‧‧用於乙炔之導管
18‧‧‧進入該天然氣網路的連接導管
19‧‧‧電線
本發明之較佳實施例當作範例在下面基於圖1被說明。
圖1概要地顯示根據本發明之整合的電廠之結構,其包括用於乙炔之電熱生產的電廠1、用於由乙炔之電熱生產的反應混合物3分開乙炔之分開裝置2、及用於將氣體導入天然氣網路5的裝置4。
在用於乙炔之電熱生產的電廠1中,乙炔係由通過導管或運送元件14饋入的含碳化氫之開始材料產生。天然氣及較低的碳化氫、尤其C2-C4碳化氫係適合當作該含碳化氫之開始材料。然而,另一選擇係,煤亦可被用作該開始材料,其揮發性成份被轉換成乙炔。電力係經由用於乙炔之電熱生產的電線15取自電網16。乙炔之電熱生產較佳地係在電弧反應器(未示出)中被施行。
在乙炔的電熱生產中所獲得之反應混合物3被饋送至分開裝置2,在其中乙炔係由該反應混合物分開,且經由導管17被獲得當作一產物。於乙炔之分離中,與乙炔不同的氫及碳化氫、以及諸如碳黑及含硫磺的化合物之另外成份被分開。與乙炔不同的氫及碳化氫可被在該分開裝置中以一道含氫及碳化氫的氣流之形式獲得。然而,較佳地係,氫及碳化氫之局部或完全分離被進行,且富含氫的氣流係經由導管6饋送,及分開地,富含碳化氫的氣流係經
由導管7饋送至該用於將氣體導入天然氣網路之裝置4。
由該用於將氣體導入天然氣網路之裝置4,含氫及/或碳化氫的氣體係經由連接導管18導入天然氣網路5。於圖1所示較佳實施例中,用於將氣體導入天然氣網路之裝置4額外地包括用於氫的貯槽8、用於含碳化氫氣體之貯槽9、及用於混合氣體的裝置10,氫、含碳化氫氣體及可能另外的氣體能以該裝置10被混合,以致一道具有明確地設定的成份之氣流能經由該連接導管18被導入該天然氣網路5。
於圖1所示實施例中,該整合的電廠亦包括用於發電之電廠11,一道含氫及/或碳化氫的氣流係由該分開裝置2通過導管12饋送至該電廠11。在用於發電之電廠11中,電係由該等氣體產生。這可經由一燃燒製程發生,較佳地係在燃氣-蒸氣發電廠中,其中電係藉由燃氣-蒸氣渦輪機所產生。然而,另一選擇係,燃料電池亦可被使用於由氫及/或含碳化氫氣體生電。在用於發電之電廠11中所產生的電可經由該等電線19及15饋送至該用於乙炔之電熱生產的電廠1,且被使用於乙炔之電熱生產。然而,在用於發電之電廠11中所產生的電亦可另一選擇被饋送進入該電網16,尤其如果用於乙炔之電熱生產的電廠1係停止運轉、或比用於發電之電廠11中所產生者消耗較少電。
當作經由該導管12來自該分開裝置2的氫及/或碳化氫之饋送的另一選擇,氫及/或碳化氫亦可由用於將氣
體導入天然氣網路之裝置4的貯槽8及/或9被饋送至該用於發電之電廠11。該用於發電之電廠11亦可經由圖1中未顯示之裝置饋送另一燃料。
在圖1所示實施例中,該整合的電廠額外地包括在用於乙炔之電熱生產的電廠1中之蒸氣產生器(未示出)、在用於發電的電廠11中之汽輪機(未示出)、蒸氣導管13,該蒸氣產生器中所產生之蒸氣係以該蒸氣導管饋送至該汽輪機。
1‧‧‧用於乙炔之電熱生產的電廠
2‧‧‧用於分開乙炔的分開裝置
3‧‧‧乙炔之電熱生產的反應混合物
4‧‧‧用於將氣體導入天然氣網路之裝置
5‧‧‧天然氣網路
6‧‧‧用於含氫之氣流的導管
7‧‧‧用於含碳化氫之氣流的導管
8‧‧‧用於氫之貯槽
9‧‧‧用於含碳化氫氣體的貯槽
10‧‧‧用於混合氣體之裝置
11‧‧‧用於發電之電廠
12‧‧‧用於含氫及/或碳化氫之氣流的導管
13‧‧‧氣流導管
14‧‧‧用於含碳化氫之開始材料的導管或運送元件
15‧‧‧電線
16‧‧‧電網
17‧‧‧用於乙炔之導管
18‧‧‧進入該天然氣網路的連接導管
19‧‧‧電線
Claims (25)
- 一種整合的電廠,包括用於乙炔之電熱生產的電廠(1);及分開裝置(2),用於由乙炔之電熱生產的反應混合物(3)分開乙炔,同時獲得含氫及/或碳化氫之至少一氣流,其特徵為該整合的電廠具有用於將氣體導入天然氣網路(5)之裝置(4),含氫及/或碳化氫的氣流係由該分開裝置(2)經由至少一導管(6、7)饋送至該裝置。
- 如申請專利範圍第1項之整合的電廠,其中用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括至少一用於氫之貯槽(8)。
- 如申請專利範圍第1或2項之整合的電廠,其中該用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括至少一用於含碳化氫氣態貯槽(9)。
- 如申請專利範圍第1或2項之整合的電廠,其中用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括用於混合氣體的裝置(10)。
- 如申請專利範圍第1或2項之整合的電廠,其中用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括甲烷化反應器,用於使具有二氧化碳或一氧化碳的氫對甲烷起反應。
- 如申請專利範圍第1或2項之整合的電廠,其中用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括費托氏(Fischer-Tropsch)反應器,用於使氫及一氧化碳對碳化氫起反應。
- 如申請專利範圍第1或2項之整合的電廠,其中用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括氫化反應器,用於使氫及不飽和碳化氫對飽和碳化氫起反應。
- 如申請專利範圍第1或2項之整合的電廠,其中該整合的電廠額外地包括用於發電之電廠(11),含氫及/或碳化氫之至少一氣流係由該分開裝置(2)經由導管(12)饋送至該用於發電之電廠(11)。
- 如申請專利範圍第8項之整合的電廠,其中該用於乙炔之電熱生產的電廠(1)包括蒸氣產生器,蒸氣係以該蒸氣產生器由電熱製程之廢熱所產生,該用於發電之電廠(11)包括在其中由蒸氣產生電的裝置,且該整合的電廠包括蒸氣導管(13),在該蒸氣產生器中所產生之蒸氣係以該蒸氣導管饋送至在其中由蒸氣產生電的裝置。
- 如申請專利範圍第8項之整合的電廠,其中該用於發電之電廠(11)係燃氣-蒸氣渦輪機電廠。
- 如申請專利範圍第1或2項之整合的電廠,其中該電廠被連接至天氣預報單元。
- 如申請專利範圍第1或2項之整合的電廠,其中該用於乙炔之電熱生產的電廠(1)包括電弧反應器。
- 一種用於彈性使用電的方法,其特徵為乙炔之電熱生產係在根據申請專利範圍第1至12項之任一項的整合電廠中進行,含氫及/或碳化氫之氣流係由用於將氣體導入天然氣網路的裝置饋送進入天然氣網路,且被饋送進入該天然氣網路之氣流的量及/或成份係視該電力供應而 定來改變。
- 如申請專利範圍第13項的方法,其中於根據申請專利範圍第1至12項之任一項的整合電廠中,該用於乙炔之電熱生產的電廠(1)係視該電力供應而定來操作,含氫及/或碳化氫之至少一氣流係由該分開裝置(2)饋送至用於將氣體導入天然氣網路的裝置(4),且含氫及/或碳化氫之氣流係由用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)饋送進入天然氣網路(5)。
- 如申請專利範圍第13或14項的方法,其中於根據申請專利範圍第8至12項之任一項的整合電廠中,乙炔之電熱生產被進行,由該分開裝置(2)饋送至該用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)的氣體量、及由該分開裝置(2)饋送至該用於發電之電廠(11)的氣體量之比率係視該電力供應而定來改變,且含氫及/或碳化氫之氣流係由用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)饋送進入天然氣網路(5)。
- 如申請專利範圍第13或14項的方法,其中於根據申請專利範圍第12項之整合電廠中,乙炔的電熱生產係在電弧反應器中進行,由該電弧反應器所顯現之氣體混合物係與含碳化氫氣體或含碳化氫液體混合供冷卻,該氣體及/或該液體之型式及/或量係視該電力供應而定來改變,含氫及/或碳化氫的至少一氣流係與該分開裝置(2)中之藉此合成的反應混合物分開,且被饋送至該用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4),及含氫及/或碳 化氫的氣流係由該用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)饋送進入天然氣網路(5)。
- 如申請專利範圍第13或14項的方法,其中該用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括用於氫的貯槽(8),並由此貯槽,氫被導入天然氣管線,所導入之氫的量係視該天然氣管線中之氣體流動而定,使得該天然氣管線中之氣體的沃泊指數(Wobbe index)、發熱值或密度、或這些氣體性質之組合被保持在預定限制內。
- 如申請專利範圍第13或14項的方法,其中該用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括用於氫及含碳化氫氣體的分開之貯槽(8、9)、及用於混合氣體的裝置(10),該裝置(10)被連接至這些貯槽,且在用於混合氣體的裝置(10)中,氫及含碳化氫氣體被混合,該量之比率被設定,使得該合成氣體混合物之沃泊指數、發熱值或密度、或這些氣體性質的組合被保持在預定限制內。
- 如申請專利範圍第13或14項的方法,其中用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括用於使氫及二氧化碳對甲烷起反應的甲烷化反應器,含氫之氣流係由該分開裝置(2)饋送至該甲烷化反應器,且在該甲烷化反應器中所產生之甲烷被饋送進入該天然氣網路(5)。
- 如申請專利範圍第13或14項的方法,其中該用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括用於使氫及一氧化碳對碳化氫起反應的費托氏反應器,含氫之氣流係由該分開裝置(2)饋送至該費托氏反應器,且該費托氏反 應器中所產生之氣態碳化氫被饋送進入該天然氣網路(5)。
- 如申請專利範圍第13或14項的方法,其中該用於將氣體導入天然氣網路之裝置(4)包括氫化反應器,含不飽和碳化氫的氣流係由該分開裝置(2)饋送至該氫化反應器,且該氫化反應器中所產生之飽和碳化氫被饋送進入該天然氣網路(5)。
- 如申請專利範圍第13或14項的方法,其中該電力供應係預先由天氣預報之資料所計算。
- 如申請專利範圍第13或14項的方法,其中該用於乙炔之電熱生產的電廠(1)由燃氣發電廠引出電力,該燃氣發電廠係視該電力供應而定以來自該天然氣網路(5)之氣體操作。
- 如申請專利範圍第23項的方法,包括以下步驟:a)設定用於電力供應之第一臨限值及第二臨限值;b)決定該電力供應;c)如果該電力供應超過該第一臨限值,視該電力供應而定改變該燃氣發電廠之電功率輸出,且如果該電力供應係低於該第二臨限值,視該電力供應而定改變該用於乙炔之電熱生產的電廠(1)之輸出;及d)重複步驟b)及c)。
- 如申請專利範圍第24項的方法,其中該第一臨限值與該第二臨限值係相同的。
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