無錫明惠通科技****
1、專案簡介
焦化行業是高能耗的行業，在煉焦過程中，焦爐荒煤氣的冷卻、紅焦的熄焦過程都有大量的餘熱被白白的浪費掉，產出的焦爐煤氣由於熱值較低也沒有得到很好的使用。本專案就是針對焦化行業的現狀，運用了半導體溫差發電、蒸汽**及過濾、壓差吸附等先進技術**煉焦過程中釋放的餘熱，提純焦爐煤氣提高其附加值，實現節能減排的目的，專案實施後，每噸焦炭可降低的能耗折合成標準煤50公斤，焦爐煤氣的附加值將增加1.6倍，以年產量200萬噸焦炭的焦化廠為例，專案實施後每年可減少標準煤10萬噸，產生的直接經濟效益約2億元。
2、專案技術提供方的基本情況
專案技術提供單位無錫明惠通科技****是由留學生領銜的高科技企業，公司創辦於2023年10月，是獲無錫市2023年「530」計畫資助企業。公司目前擁有工程技術人員17人，其中研究生以上學歷或擁有高階職稱的10人，公司以半導體溫差發電技術應用為核心，堅持走技術創新的道路，堅持以市場為導向，以節能減排為目標，致力開發高效能的半導體溫差發電模組和半導體溫差發電裝置，精心為客戶在降低能耗、利用餘熱發電方面提供新技術裝備和專業化的技術服務。
公司已針對工業餘熱**專案組建了涉及工程熱力學、熱物理學、半導體物理學、半導體器件物理學、電力電子技術等專業學科的專案研發團隊；收集整理了國內外大量有關半導體溫差發電的技術資料，已完成了半導體發電材料的選擇和製取方法的技術論證工作以及鋼鐵廠、建築陶瓷廠工業餘熱**半導體溫差發電原理樣機的設計方案，經現場試驗已取得初步成功，2023年9月又完成了92輪式步兵裝甲車排氣管餘熱半導體溫差發電機樣機的試製工作。2023年，在無錫焦化廠搬遷工程，實施了全世界第乙個利用焦爐煤氣上公升管荒煤氣餘熱半導體溫差發電專案，填補了這一領域的技術空白。
自公司成立以來已先後承擔了《江蘇省工業科技支撐計畫》、《無錫市科技創新計畫》、《科技部創新計畫》等專案，目前已申請的相關發明專利、新型實用專利二十多項，其中已授權的發明專利一項，新型實用專利十一項。在工業餘熱回半導體溫差發電技術的應用開發方面居國內領先地位，並積累了大量的實驗資料為本專案的順利實施大下了堅實的基礎。
3、專案實施的依據
（1）煉焦工藝流程
焦炭的煉焦工藝流程為：煤料在炭化室內經過乙個結焦週期的高溫乾餾製成焦炭並產生荒煤氣。炭化室內的焦炭成熟後，用推焦機推出，經攔焦機匯入熄焦車內，由電機車牽引熄焦車至熄焦塔內進行噴水熄焦。
熄焦後的焦炭卸至晾焦台上，冷卻一定時間後送往篩貯焦工段進行篩分。
煤在炭化室乾餾過程中產生的荒煤氣匯集到炭化室頂部空間，經過上公升管、橋管進入集氣管。約850℃的荒煤氣在橋管內被氨水噴灑冷卻至85℃左右。荒煤氣中的焦油等同時被冷凝下來。
煤氣和冷凝下來的焦油等同氨水一起經吸煤氣管道送入煤氣淨化車間。
焦爐加熱用的焦爐煤氣由外部管道架空引入，經預熱後送到焦爐地下室。通過下噴管把煤氣送入燃燒室立火道底部與由廢氣交換開閉器進入的空氣匯合燃燒。燃燒後的廢氣通過立火道頂部跨越孔進入下降氣流的立火道，再經過蓄熱室，由格仔磚把廢氣的部分顯熱**後，經過小煙道、廢氣交換開閉器、分煙道、總煙道、煙囪，排入大氣。
上公升氣流的煤氣和空氣與下降氣流的廢氣由交換傳動裝置定時進行換向。
（2）能耗分析
根據以上煉焦工藝流程，以年產200萬噸焦炭的規模為例，其工序能耗分析如下：
每年投入的幹洗精煤折合成標準煤為2664793t（注：以下產物及能耗全部是折合成標準煤的資料），產出焦炭1939360t，產出焦爐煤氣513827t，產出焦油與粗苯共計173183t，能源轉化差為38423t，即在煉焦過程中損失了38423t標準煤；另外在工序過程損耗的水電、煤氣、蒸汽等合計折合299540t標準煤，那麼工序總能耗為337963t標準煤，工序單位產品能耗為169kg煤/t焦。2023年焦化工序能耗國際先進水平為128 kg煤/t焦，目前有些煉焦技術已經達到能耗92.
5 kg煤/t焦左右先進水平，可見焦化工序能耗水平指標還有待進一步提高。因此有必要採取進一步的節能或者餘熱**措施來降低能耗。
4、專案相關技術介紹
（1）、半導體溫差發電技術
半導體溫差發電是一種全固態能量轉換方式，在發電過程中具有無噪音、無磨損、無介質洩漏、體積小、重量輕、移動方便、使用壽命長等特點，並且可以根據餘熱形式特點及場地情況等，靈活進行結構設計、調整裝機容量，作為一項新型節能技術，有著傳統工業餘熱**方法無可比擬的優點。
半導體溫差發電是利用了半導體材料的貝塞爾效應（也稱熱電效應），原理如下圖所示。晶元中的半導體分為p型與n型，在p型半導體中空穴較多，而在n型半導體中自由電子較多，如果在pn型半導體一側加上乙個熱源，另一側加上乙個冷源，由於熱激發的作用，高溫側的空穴（電子）濃度都較高，在濃度差的驅動下，空穴（電子）會向濃度低側即低溫側移動，從而在高溫端和低溫端之間形成電勢差，將此電勢差輸出即可得到直流電。如果將多個pn結串聯起來就形成了乙個溫差發電系統。
半導體溫差發電原理圖
在本專案中所採用的餘熱**半導體溫差發電裝置為多組半導體晶元組合，相互串聯，輸出為直流電。
（2）、蒸汽的**過濾技術
蒸汽的**過濾技術是針對焦化行業開發的一項專利技術，通過這項技術可以有效地將熄焦工序產生的蒸汽加以**利用，與幹熄焦技術相比，具有結構簡單、維護保養方便、不改變現有的生產工藝流程等特點，而且裝置投資不到幹熄焦的一半。
（3）、壓差吸附技術
化工上的氣體分離法包括深冷分離、溶液吸收分離、膜分離和變壓吸附氣體分離（psa法）等，其中psa是近二十年發展起來並被市場廣泛接受的技術。psa分離法，是利用吸附劑對混合氣體中各組分的吸附選擇性不同，通過施加較高壓力來實現分離。該工藝的吸附劑利用率高、選擇性好，適合大氣量多組分氣體的分離。
psa分離技術的關鍵因素是工藝流程、程式控制閥門、吸附劑和控制系統等。
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