1 焦?fàn)t煤氣利用現(xiàn)狀
　　在煉焦生產(chǎn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)變?yōu)榻範(fàn)t煤氣的煤炭約占初始總量的15%。目前煉焦行業(yè)逐步向精細(xì)化方向發(fā)展，對(duì)焦?fàn)t煤氣的合理利用將是焦化企業(yè)提高綜合效益的一條有利途徑。國(guó)內(nèi)行業(yè)對(duì)焦?fàn)t煤氣的利用情況是：
　（1）大中型焦化廠主要是向附近城鎮(zhèn)提供民用燃?xì)猓涮攸c(diǎn)是：投資規(guī)模較大；中間環(huán)節(jié)由煤氣公司控制，不能實(shí)現(xiàn)最大效益；冬季用量大，夏季用量小，因季節(jié)變換能源不能充分利用。
　（2）小型焦化廠的焦?fàn)t煤氣除部分用于燒鍋爐外，大部分點(diǎn)燃放空處理，除造成資源浪費(fèi)外，對(duì)環(huán)境也造成很大的污染。
　隨著我國(guó)“西氣東輸”工程的實(shí)施，對(duì)天然氣的應(yīng)用將不可避免地取代很大一部分煤氣的市場(chǎng)。這體現(xiàn)在兩方面：一是天然氣的價(jià)格將低于煤氣。目前西氣輸?shù)綎|部的天然氣門(mén)站價(jià)格為1.0～1.3元/m3，用戶零售價(jià)格為1.1～1.8元/m3，單位熱值售價(jià)約為0.22元/m3，而人工煤氣未計(jì)財(cái)政補(bǔ)貼的單位熱值售價(jià)約為0.34～0.41元/m3。通過(guò)對(duì)比可以看出，天然氣在價(jià)格方面對(duì)煤氣已經(jīng)構(gòu)成了很大的威脅；二是在覆蓋地域方面，雖然目前天然氣的供氣范圍相對(duì)煤氣還較小，但是隨著“西氣東輸”、“俄氣南供”、“近海氣登陸”等國(guó)家重點(diǎn)工程的實(shí)施，天然氣管網(wǎng)將覆蓋東北、華北、華南等地區(qū)，城市燃?xì)庵刑烊粴獾谋戎貙?huì)有較大提高。
　　上述事實(shí)表明：大中型焦化企業(yè)需要尋找新的焦?fàn)t煤氣利用方式，以便應(yīng)對(duì)將來(lái)民用煤氣需求量的降低；小型焦化廠同樣需要尋找合理的焦?fàn)t煤氣利用方式，以便變廢為寶，提高企業(yè)效益，并滿足國(guó)家及地方政府對(duì)環(huán)保的要求。
2 焦化尾氣發(fā)電應(yīng)用前景
　　我國(guó)焦化廠數(shù)目眾多，焦化廠的副產(chǎn)品——焦化尾氣（煤氣）資源十分豐富。采用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，一次性投資小，建站周期短，功率范圍可根據(jù)焦化尾氣產(chǎn)量的大小確定，并且搬遷十分方便，這非常適合于中小型焦化廠。數(shù)臺(tái)焦化尾氣發(fā)電機(jī)組并車構(gòu)成電站，可自成一個(gè)小電網(wǎng)，也可并入大電網(wǎng)，同樣能夠滿足大型焦化廠使用要求。正常情況下使用焦化尾氣發(fā)電驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)械，當(dāng)氣源出現(xiàn)問(wèn)題或焦化尾氣發(fā)電機(jī)組需要檢修時(shí)，可以使用原配套電網(wǎng)，使生產(chǎn)、生活不受影響，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此內(nèi)燃機(jī)組發(fā)電是目前解決焦化尾氣應(yīng)用問(wèn)題的一條好途徑。
　　內(nèi)燃機(jī)利用焦化尾氣發(fā)電還具有以下特點(diǎn)：
　?。?）建設(shè)周期短。正常條件下，采用內(nèi)燃機(jī)建設(shè)一個(gè)總裝機(jī)容量為2000kW的電站，建設(shè)周期一般在20天左右。
　（2）可以實(shí)現(xiàn)焦化廠安全生產(chǎn)的雙回路供電。利用焦化尾氣發(fā)電，能夠改善供電條件，實(shí)現(xiàn)雙回路供電，尤其對(duì)處于用電緊張地區(qū)的焦化廠，可以不受外界供電的影響，保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。
（3）有利于環(huán)境保護(hù)。焦化尾氣主要成分是甲烷、氫氣、一氧化碳等，利用焦化尾氣發(fā)電不但可以變廢為寶，同時(shí)可減少因排空燃燒造成的空氣污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)工作具有積極的意義。
　（4）方便搬遷。焦化尾氣發(fā)電機(jī)組體積小，占地面積小，基礎(chǔ)建設(shè)投資少，電站能夠方便地移走。若采用撬裝式電站，移動(dòng)更加方便，只需安裝冷卻系統(tǒng)就可繼續(xù)發(fā)電。
　（5）電站規(guī)模選擇范圍寬。焦化廠可根據(jù)排放焦化尾氣多少選擇電站規(guī)模，焦化尾氣發(fā)電機(jī)組品種多，功率齊全。
3 焦?fàn)t煤氣發(fā)電方案
3.1 焦?fàn)t煤氣發(fā)電工藝
　　結(jié)合焦?fàn)t煤氣利用現(xiàn)狀，提出利用大中功率內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行焦?fàn)t煤氣發(fā)電綜合利用的方案。焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)常規(guī)的降溫、脫硫、脫焦油、脫水處理，直接被內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組利用，轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)焦化廠內(nèi)自身的用電設(shè)備，多余的電能上網(wǎng)，避免煤氣排空。有條件的單位，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱再利用，帶動(dòng)中央空調(diào)及提供生產(chǎn)生活用熱水、蒸汽等，通過(guò)熱電聯(lián)供綜合利用方式，焦?fàn)t煤氣的利用效率可以達(dá)到70%～85%，為企業(yè)創(chuàng)造更可觀的經(jīng)濟(jì)效益。焦?fàn)t煤氣發(fā)電工藝流程如圖1所示。
3.2 焦?fàn)t煤氣發(fā)電設(shè)備

圖1 焦?fàn)t煤氣發(fā)電工藝流程
　　焦化尾氣發(fā)動(dòng)機(jī)以焦化尾氣為燃料，進(jìn)氣方式采用微電子控制技術(shù)，可根據(jù)焦化尾氣濃度的變化對(duì)混合氣空燃比進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，并具有有效的防爆措施，能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳工作狀態(tài)。該發(fā)動(dòng)機(jī)主要用來(lái)發(fā)電，也可以直接驅(qū)動(dòng)工程機(jī)械。
　　焦化尾氣發(fā)電機(jī)組主要采用下列技術(shù)：
　?。?）空燃比電控混合技術(shù)：“電控混合器”是焦化尾氣發(fā)電機(jī)組的核心部件，適用于氣體壓力極低的場(chǎng)所，只要?dú)怏w壓力在980Pa以上即可，同時(shí)對(duì)燃?xì)鉄嶂狄笠步档土?，熱值只要?780kJ以上就可應(yīng)用。
　（2）預(yù)燃技術(shù)：預(yù)燃技術(shù)是指先由火花塞點(diǎn)燃預(yù)燃室的混合氣，然后出現(xiàn)多個(gè)著火點(diǎn)，引燃燃燒室的混合氣。其優(yōu)點(diǎn)是：降低排溫，使排氣溫度降低50～100℃；實(shí)現(xiàn)稀燃；用于大缸徑的發(fā)動(dòng)機(jī)上，可以使燃燒更加充分。內(nèi)置式預(yù)燃技術(shù)可將排溫控制在550℃左右，減少缸蓋等主要件的損耗，從而延長(zhǎng)整機(jī)的使用壽命，同時(shí)降低氣耗，功效提高30%左右。
　（3）數(shù)字式點(diǎn)火技術(shù)：該技術(shù)是由電控單元根據(jù)不同類型的燃?xì)鈾C(jī)或燃?xì)鈾C(jī)不同的工況，從軟件上調(diào)整點(diǎn)火能量和點(diǎn)火時(shí)間。此點(diǎn)火系統(tǒng)尤其適合多缸機(jī)型，可分別調(diào)整每個(gè)缸的點(diǎn)火能量和點(diǎn)火時(shí)間，使每個(gè)氣缸都能在最佳狀態(tài)下工作，發(fā)揮機(jī)器的最大能力，提高熱效率。
　（4）增壓中冷技術(shù)：采用電控混合器，空氣與燃?xì)庠谠鰤浩髑盎旌希缓蠼?jīng)過(guò)增壓器增壓，再經(jīng)中冷器冷卻后進(jìn)入氣缸。此種機(jī)型既提高了單機(jī)功率，又無(wú)需配置壓縮機(jī)組。
　（5）自動(dòng)保護(hù)技術(shù)：發(fā)電機(jī)組控制屏具有過(guò)載、短路、欠壓及逆功率等保護(hù)功能，遠(yuǎn)傳顯示器與安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的監(jiān)控儀配合，可實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫、機(jī)油溫度及壓力、轉(zhuǎn)速等，保證機(jī)組安全運(yùn)行。
3.3 經(jīng)濟(jì)效益分析
　　目前，內(nèi)燃機(jī)利用焦?fàn)t煤氣發(fā)電已分別在山東、陜西等地焦化廠形成了一定的規(guī)模。焦化尾氣低熱值約在12600～16800kJ/m3，可發(fā)電1.3kW.h/m3，每天放空量達(dá)到10萬(wàn)m3的焦化廠，即可組建4臺(tái)1200GF的燃?xì)獍l(fā)電站（裝機(jī)功率4800kW）。
　建站投資包括：機(jī)組費(fèi)用1192萬(wàn)元，基建費(fèi)用25萬(wàn)元，電器費(fèi)用40萬(wàn)元，冷卻系統(tǒng)費(fèi)用20萬(wàn)元，安裝費(fèi)用10萬(wàn)元，其它不可預(yù)測(cè)費(fèi)用5萬(wàn)元，合計(jì)1292萬(wàn)元。
　年運(yùn)行費(fèi)用包括：人員費(fèi)用：電站日常維護(hù)保養(yǎng)需要 10人，每人每年按1.2萬(wàn)元計(jì)算，合計(jì)為12萬(wàn)元；機(jī)油消耗：每臺(tái)每年消耗機(jī)油16000kg，價(jià)格為6元/ kg，總費(fèi)用為38.4萬(wàn)元；配件及維修費(fèi)用：每臺(tái)機(jī)組5萬(wàn)元，合計(jì)為20萬(wàn)元；管理費(fèi)用：10萬(wàn)元；不可預(yù)測(cè)費(fèi)用：5萬(wàn)元。合計(jì)：85.4萬(wàn)元。
　　按4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行計(jì)算，每臺(tái)平均負(fù)荷800kW，每年按330天正常運(yùn)轉(zhuǎn)（其余時(shí)間用作維護(hù)保養(yǎng)），電價(jià)按每度0.36元計(jì)算，則：每年電費(fèi)收入912.3萬(wàn)元；每年凈收益826.9萬(wàn)元；投資回收期1.56年。
　通過(guò)上面的投資分析可知，內(nèi)燃機(jī)利用焦化尾氣發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。焦化尾氣利用是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目，根據(jù)國(guó)家有關(guān)能源政策和采取“多種氣源、多種途徑、因地制宜、合理利用”的燃?xì)獍l(fā)展方針，各地政府十分重視煤氣產(chǎn)業(yè)，一些地方　　政府也出臺(tái)了煤氣能源利用的方針政策，利用焦?fàn)t煤氣發(fā)電可免稅，免交上網(wǎng)裝備費(fèi)，同網(wǎng)同價(jià)，滿發(fā)滿供等。這些為該項(xiàng)目的實(shí)施提供了比較優(yōu)越的外部條件。