能源是国民经济发展的物质基础和原动力。近年来，能源紧缺日渐成为制约经济发展的关键因素，并且化石燃料的大量燃烧造成严重的环境污染和温室效应。以前被忽略的焦炉煤气、垃圾填埋气、煤层气等可燃气体越来越受到人们的重视。
合理充分利用这些可燃性资源不仅可以有效缓解能源紧张问题，同时也有利于减轻环境污染问题。
我国是世界上焦炭生产最大的国家，每年估计大约有2亿t优质煤炭用于生产焦炭。在炼焦生产出焦炭和焦油产品的同时会产生大量的高温烟气，即焦炉尾气。焦炉尾气余热发电是指将这些多余烟气的热量转化为电能的技术。其中，用于发电的余热主要有高温烟气余热、低温余热、冷却介质余热、化学反应余热以及废气、废液余热等七种。余热发电的关键设备是余热锅炉和发电机组，余热锅炉可利用可燃质或废液、废气等工质中的余热作热源，生产蒸汽用于发电。根据相关调查显示，焦炉尾气的余热总资源约占煤炭消耗总量的17％～67％，可利用的余热约占余热总量的60％。合理有效利用焦炉尾气是提高能源利用率，减轻环境污染的一个重要举措。
目前，国内对于焦炉尾气余热回收利用的途径很多，主要包括综合利用、直接利用以及余热发电利用。直接利用是指将余热应用于空调暖通或作为动力源等，利用率相对较高，但限于暖通空调季节变化较大或用量较小等特点，以及作为动力用要求相对稳定的负荷的特点，直接利用的方式具有一定的局限性。随着我国对节能减排的支持，对能源的重视以及余热发电技术的日益成熟，余热发电所带来的经济和社会效益越来越受到企业的重视，利用焦炉尾气生产高品质电能逐渐成为余热利用的趋势，有利于提高资源利用率，缓解供电紧张。
电能是一种使用灵活且方便的高级能。对于焦炉尾气的高温余热，采用余热发电的回收利用方式更符合能及匹配原则。而对于焦炉尾气的低温度余热，在没有热用户的情况下，可以选择的回收方式则是将余热转化为电能后再加以利用。
焦炉尾气的余热发电一般有三种方式：一是首先利用余热锅炉产生蒸汽，再通过蒸汽轮机或燃气轮机等发电机组，按背压式循环或凝汽式机组循环发电。二是采用氟利昂等低沸点工质回收低、中温余热，在透平中将产生的氟利昂蒸气等按朗肯循环膨胀做功，带动发电机组发电。三是对于焦炉尾气的高温余热，将其作为燃气轮机工质的热源，经加热、加压等方式推动燃气轮机做功，在带动燃气轮机做功的同时，带动发电机组发电。
焦炉尾气余热发电的特点主要表现在五个方面：一是建设期短，一般4台500kW的内燃机发电机建设成总装机容量为2000kW的燃气发电站，建设期为20d左右。二是可以实现焦化厂的双回路供电，利用焦炉尾气余热发电，能够改善焦化厂的供电条件，尤其是供电紧张的焦化厂，可以在外界供电紧张的情况下，保持正常的运行。三是有利于保护环境，焦炉尾气余热的主要成分是氢气、甲烷、一氧化碳等，焦炉尾气余热发电可以变废为宝，减少燃烧排空造成的空气污染，对环境保护具有非常积极的意义。四是方便搬迁，燃气发电机组的体积小，能够方便移动。五是电站规模范围广，发电机组各种功率规格齐全，品种多，焦化厂可根据焦炉尾气的量选择电站规模。
焦炉尾气余热发电工艺主要包括尾气回收及循环系统、余热锅炉系统、发电机及汽轮机系统三部分。尾气回收系统主要由烟气引导管、烟囱、烟筒遮断阀和烟气的流量控制阀组成，其主要功能是将带冷机烟罩内温度比较高的烟气经余热锅炉引风机产生的额负压引到余热锅炉内，同时避免锅炉外的冷风进入锅炉内。余热锅炉系统是余热回收的核心部分，其主要功能是在余热锅炉受热面上，热量经高温烟气逐级传递到受热面上，生成水蒸气。发电机及汽轮机发电系统的主要作用是将蒸汽携带的热量转化为电能，最终实现将焦炉尾气的余热转化为电能。其中，汽轮发电机组在运行过程中会产生大量的热量，这些热量可通过尾气换热器和热交换器由循环冷却液导出，循环冷却液可通过板式换热器加热外供循环水，对外提供热量。循环冷却水在板式换热器的进口温度为90℃，出口温度为70℃，通过循环冷却水与外供循环水换热，可以将外供水的温度加热到80℃以上，满足冬季供暖和洗浴等要求。有条件的单位可以将发电机组的余热再利用，提供生活生产用蒸汽、热水以及带动中央空调，通过电热综合利用方式，焦炉尾气余热的利用效率可达到70％～85％。
余热锅炉和发电机组的选择是焦炉尾气余热发电系统的关键设备。其中，余热锅炉一般选择立式余热锅炉，其可以彻底解决卧式锅炉内温度场实际分布与锅炉设计温度不相符以及漏风等问题，大大提高锅炉蒸汽产量，废气余热可以得到充分利用。发电机组的选择一般包括内燃机式发电机组、燃气轮机发电机组以及传统的蒸汽轮机发电机组。小型焦化企业可以采用单机容量较小的燃气，一般用于10～20万t以下的焦化企业；中型焦化企业的焦炉煤气发电可选用单机容量稍大的；大型焦化企业的煤气发电可以选用传统锅炉一蒸汽轮机发电机组。
以装机总容量为3200kW的发电站为例(选择8台500GB—RJ)进行分析。
1)年运行成本。在稳定运行状态下，燃气发电机组功率按装机总容量的70％计算，即实际运行功率为2240kW，年发电时间按8000h计算，年发电量为1.792×107kwh。年运行费用包括人员工资与福利、材料及维修费、机油消耗、折旧费等，按测算，年总运行成本为561.05万元。
2)年发电收益。电价按0.5(kW)计算，每年发电收益为896万元。
3)经济性分析。年收益=年发电收益一年运行成本，即年收益为334.95万元。投资回收期=投资概算／年收益，即投资回报期为1.74年。
焦炉尾气余热发电是我国实施节能减排战略的一项重要举措。利用焦炉尾气余热发电，不仅可以缓解地区用电紧张问题以及焦炉尾气排空造成的环境污染问题，还可以为企业生产提供可靠电源，将剩余电能上网外供，给企业带来经济效益。总之，焦炉尾气余热发电技术对于我国社会经济的发展具有积极的意义。
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