氣化煤氣

氣化煤氣所屬現代詞，指的是將煤與氧氣、水蒸汽等介質在一定溫度和壓力下反應生成的可燃氣體。

基本介紹

• 中文名：氣化煤氣
• 原理：氣化介質有氧（空氣）、水蒸氣
• 分類：可燃氣體
• 領域：發電

製備

煤在高溫下與氣化介質反應生成的可燃氣體。它是城市燃氣氣源之一。
供熱方法可利用煤燃燒本身所放出的熱，以及利用甲烷生成熱和其他化學反應熱。有些工藝利用熱載體帶入熱量，這種載體可以是氣體、固體或高溫熔融液。另外，也可把燃燒熱先積蓄在炭層內，然後再放出，供氣化反套用，循環運行。後一種方法污染嚴重，熱損失較大。
在氣化過程中，必須使固體煤顆粒的內外表面與反應氣體（氣化介質）充分接觸，因而煤粒的粒度和在介質氣流中運行情況成為一個重要因素。多數煙煤在加熱到400～500°C時軟化，煤粒會聚集成較大顆粒。所以煤氣化一般採用不粘結煤或把煤預先破除粘結性。
煤含有各種礦物質，在氣化過程中按不同工藝條件以乾灰或熔渣形式排出，又開發了凝聚顆粒狀排渣。不同排渣方法各有利弊，是選用不同工藝時應考慮的重要問題之一。

原理

煤的氣化過程 　氣化介質有氧（空氣）、水蒸氣等，它們與煤的反應是複雜的,有代表性的反應有:

①部分燃燒;②完全燃燒,C+O2=CO2;③發生爐反應，C+CO2=2CO；④水煤氣反應，C+H2O=CO+H2；⑤加氫反應,C+2H2=CH4。另外,下列兩反應也是重要的：⑥變換反應,CO+H2O=H2+CO2；⑦甲烷化,CO+3H2=CH4+H2O。
此類反應都必須在適當的高溫下進行，因而要供給熱量，以推動反應進行；對於反應⑤、⑥、⑦，則溫度過高時不利於反應向右邊進行，又必須控制溫度。

分類

煤的氣化方法按煤粒在氣流中的運行狀況，主要可歸納為三種形式：

①固定床。煤粒基本不湍動，煤粒隨自身的氣化和爐底灰渣的排出而緩慢下移，也稱移動床，工業上傳統使用的發生爐和水煤氣爐，都屬於常壓固定床氣化，近代又發展了加壓固定床氣化。

②流化床。煤粒受高速氣化介質湍動而發生翻滾,床層疏鬆膨脹,床層內產生密相和稀相氣泡，狀似液體沸騰，使煤粒在高溫下迅速氣化，也稱沸騰床。

③氣流床。粉狀煤粒和氣化介質以高速順流噴進氣化爐,煤粉隨氣流劇烈旋轉,在高溫下瞬間迅速氣化，也稱懸浮床。這三種氣化形式見示意圖。圖中還介紹了另一種熔浴式氣化。這種氣化形式是在溫度較高且高度穩定的熔浴內進行的，熔浴可以是熔渣、熔鹽或熔鐵。

常壓氣化的設備和操作一般比較簡易，加壓氣化就複雜得多。然而加壓氣化具有很多優點：在其他條件相同的情況下，如果操作壓力增加p倍,產氣量就可增加圵倍;有利於甲烷的生成，從而提高煤氣的發熱量,並降低工藝的耗氧量；有利於煤氣的後處理工藝和遠距離輸送。作為合成氣,本來需要加壓,從而節省合成氣的電耗。新開發的氣化工藝都在向加壓發展。（見彩圖）、

特點

氣化煤氣的成分和特性 　

氣化煤氣的主要有效成分為氫、一氧化碳和甲烷，如果以空氣為氣化介質，則生成氣中含有大量氮，發熱量偏低；如以水蒸氣和氧為氣化介質，則一氧化碳和氫含量可達80%或更高，發熱量為10～11兆焦/米3。在加壓和溫度較低的條件下氣化所得的煤氣，其甲烷含量明顯提高，發熱量就較高。低發熱量氣化煤氣（如發生爐煤氣）不宜向廠外輸配，一般就地用作工廠燃料氣，或用於焦爐和炭化爐的加熱。半水煤氣用於氮肥的合成。發生爐煤氣、水煤氣或增熱水煤氣又都是調節城市燃氣質量的摻混氣體。低中發熱量氣化煤氣用於聯合循環發電，可提高發電效率並解決直接燃煤發電的污染問題。氫和一氧化碳是許多化學合成的重要原料。中發熱量煤氣可直接供作城市燃氣，或通過變換、脫二氧化碳和甲烷化等一系列工藝，製成發熱量為37兆焦/米3的代用天然氣。