本发明公开了一种利用过剩电能将烟气中的二氧化碳转化成天然气的工艺及设备。该工艺是先利用过剩电能电解水产生氢气，然后将氢气与工业烟气中捕集下来的二氧化碳发生甲烷化反应，同时利用甲烷化反应产生的热量加热水产生过热水蒸汽，驱动汽轮发电机发电，补充电解水的电能，从而合成得到可以方便储存或输送的天然气。其设备主要由变压及整流装置、电解槽、汽轮发电机、二氧化碳加热器、至少两级固定床反应器、各种间接换热器、汽包、天然气冷凝器、以及工艺用水管路组合而成。本发明有效解决了可再生能源发电存在上网障碍或短时间过剩难以储存的缺陷、以及化石能源发电存在温室气体污染环境的问题，可使可再生能源和二氧化碳废气得到合理化应用。