1、焦化厂节能减排技术改造方案（简介）无锡明惠通科技有限公司1、项目简介焦化行业是高能耗的行业，在炼焦过程中，焦炉荒煤气的冷却、红焦的熄焦过程都有大量的余热被白白的浪费掉，产出的焦炉煤气由于热值较低也没有得到很好的使用。本项目就是针对焦化行业的现状，运用了半导体温差发电、蒸汽回收及过滤、压差吸附等先进技术回收炼焦过程中释放的余热，提纯焦炉煤气提高其附加值，实现节能减排的目的，项目实施后，每吨焦炭可降低的能耗折合成标准煤50公斤，焦炉煤气的附加值将增加1.6倍，以年产量200万吨焦炭的焦化厂为例，项目实施后每年可减少标准煤10万吨，产生的直接经济效益约2亿元。2、项目技术提供方的基本情况项目技术提供2、单位无锡明惠通科技有限公司是由留学生领衔的高科技企业，公司创办于2007年10月，是获无锡市2007年“530”计划资助企业。公司目前拥有工程技术人员17人，其中研究生以上学历或拥有高级职称的10人，公司以半导体温差发电技术应用为核心，坚持走技术创新的道路，坚持以市场为导向，以节能减排为目标，致力开发高性能的半导体温差发电模块和半导体温差发电设备，精心为客户在降低能耗、利用余热发电方面提供新技术装备和专业化的技术服务。公司已针对工业余热回收项目组建了涉及工程热力学、热物理学、半导体物理学、半导体器件物理学、电力电子技术等专业学科的项目研发团队；收集整理了国内外大量有关半导体温差发电的技术资料，3、已完成了半导体发电材料的选择和制取方法的技术论证工作以及钢铁厂、建筑陶瓷厂工业余热回收半导体温差发电原理样机的设计方案，经现场试验已取得初步成功，2009年9月又完成了92轮式步兵装甲车排气管余热半导体温差发电机样机的试制工作。2010年，在无锡焦化厂搬迁工程，实施了全世界第一个利用焦炉煤气上升管荒煤气余热半导体温差发电项目，填补了这一领域的技术空白。自公司成立以来已先后承担了江苏省工业科技支撑计划、无锡市科技创新计划、科技部创新计划等项目，目前已申请的相关发明专利、新型实用专利二十多项，其中已授权的发明专利一项，新型实用专利十一项。在工业余热回半导体温差发电技术的应用开发方面居国内领先地位，4、并积累了大量的实验数据为本项目的顺利实施大下了坚实的基础。3、项目实施的依据（1）炼焦工艺流程焦炭的炼焦工艺流程为：煤料在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏制成焦炭并产生荒煤气。炭化室内的焦炭成熟后，用推焦机推出，经拦焦机导入熄焦车内，由电机车牵引熄焦车至熄焦塔内进行喷水熄焦。熄焦后的焦炭卸至晾焦台上，冷却一定时间后送往筛贮焦工段进行筛分。煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升管、桥管进入集气管。约850的荒煤气在桥管内被氨水喷洒冷却至85左右。荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油等同氨水一起经吸煤气管道送入煤气净化车间。焦炉加热用的焦炉煤气由外部管道架5、空引入，经预热后送到焦炉地下室。通过下喷管把煤气送入燃烧室立火道底部与由废气交换开闭器进入的空气汇合燃烧。燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经过蓄热室，由格子砖把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱，排入大气。上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由交换传动装置定时进行换向。（2）能耗分析根据以上炼焦工艺流程，以年产200万吨焦炭的规模为例，其工序能耗分析如下：每年投入的干洗精煤折合成标准煤为2664793t（注：以下产物及能耗全部是折合成标准煤的数据），产出焦炭1939360t，产出焦炉煤气513827t，产出焦油与粗苯共计173183t6、，能源转化差为38423t，即在炼焦过程中损失了38423t标准煤；另外在工序过程损耗的水电、煤气、蒸汽等合计折合299540t标准煤，那么工序总能耗为337963t标准煤，工序单位产品能耗为169Kg煤/t焦。2005年焦化工序能耗国际先进水平为128 Kg煤/t焦，目前有些炼焦技术已经达到能耗92.5 Kg煤/t焦左右先进水平，可见焦化工序能耗水平指标还有待进一步提高。因此有必要采取进一步的节能或者余热回收措施来降低能耗。4、项目相关技术介绍（1）、半导体温差发电技术半导体温差发电是一种全固态能量转换方式，在发电过程中具有无噪音、无磨损、无介质泄漏、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等特7、点，并且可以根据余热形式特点及场地情况等，灵活进行结构设计、调整装机容量，作为一项新型节能技术，有着传统工业余热回收方法无可比拟的优点。半导体温差发电是利用了半导体材料的贝塞尔效应（也称热电效应），原理如下图所示。芯片中的半导体分为P型与N型，在P型半导体中空穴较多，而在N型半导体中自由电子较多，如果在PN型半导体一侧加上一个热源，另一侧加上一个冷源，由于热激发的作用，高温侧的空穴（电子）浓度都较高，在浓度差的驱动下，空穴（电子）会向浓度低侧即低温侧移动，从而在高温端和低温端之间形成电势差，将此电势差输出即可得到直流电。如果将多个PN结串联起来就形成了一个温差发电系统。半导体温差发电原理图在本8、项目中所采用的余热回收半导体温差发电装置为多组半导体芯片组合，相互串联，输出为直流电。（2）、蒸汽的回收过滤技术蒸汽的回收过滤技术是针对焦化行业开发的一项专利技术，通过这项技术可以有效地将熄焦工序产生的蒸汽加以回收利用，与干熄焦技术相比，具有结构简单、维护保养方便、不改变现有的生产工艺流程等特点，而且设备投资不到干熄焦的一半。（3）、压差吸附技术化工上的气体分离法包括深冷分离、溶液吸收分离、膜分离和变压吸附气体分离（PSA法）等，其中PSA是近二十年发展起来并被市场广泛接受的技术。PSA分离法，是利用吸附剂对混合气体中各组分的吸附选择性不同，通过施加较高压力来实现分离。该工艺的吸附剂利用率高、选择性好，适合大气量多组分气体的分离。PSA分离技术的关键因素是工艺流程、程控阀门、吸附剂和控制系统等。