煤的氣化過程是一個熱化學過程。它是以煤或煤焦(半焦)為原料．以氧氣(空氣、富氧或純氧)、水蒸氣或氫氣等作氣化劑(或稱氣化介質)，在高溫條件下通過化學反應把煤或煤焦中的可燃部分轉化為氣體的過程。煤的氣化是最有套用前景的技術之一．這不僅因為煤氣化的新技術相對較為成熟，而且煤轉化為煤氣之後．通過成熟的氣體淨化技術處理，對環境污染可減少到最低程度，例如煤炭多聯產、煤氣化聯合循環發電，就是一種高效低污染的潔淨煤新技術，其發展前景相當好。
基本介紹
- 中文名：煤的氣化
- 外文名：Coal gasification
- 原料：煤或煤焦
- 作用：減少環境污染
- 氣化劑：氧氣、水蒸氣或氫氣
- 性質：熱化學過程
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原理
煤的氣化過程是在煤氣發生爐(又稱氣化爐)中進行的。發生爐是由爐體、加煤裝置和排灰渣裝置等三大部分構成的，原料煤和氣化劑逆向流動，氣化原料煤由上部加料裝置裝入爐膛，依次下行，灰渣爐渣由下部的灰盤排出。氣化劑由爐柵縫隙進入灰渣層，與熱灰渣換熱後被預熱，然後進入灰渣層上部的氧化層；在氧化層中氣化劑中的氧與原料中的碳反應，生成二氧化碳，生成氣體和未反應的氣化劑一起上升，與上面熾熱的原料接觸，二氧化碳和水蒸氣分別與碳反應生成CO和H2，此層稱為還原層；還原層生成的氣體和剩餘未分解的水蒸氣一起繼續上升．加熱上面的原料層，使原料進行乾餾，該層稱為乾餾層；乾餾氣與上升熱氣體混合物即為發生爐煤氣、熱煤氣將上部原料預熱乾燥，進入發生爐上部空問，由煤氣出口引出。發生爐用水夾套回收爐體散熱，煤在煤氣發生爐中高溫條件下受熱分解，放出 低分子的碳氫化合物，煤本身逐漸焦化，可以近似地看成是炭。炭再與氣化劑發生一系列的化學反應，生成氣體產物。
工藝
移動床煤氣化
移動床氣化方法又分常壓及加壓兩種。常壓方法比較簡單，但對煤種有一定要求．要用塊煤，低灰熔點的煤難以使用。常壓方法單爐生產能力低，常用空氣--水蒸氣為氣化劑，製得低熱值煤氣．煤氣中含大量的N2，不定量的H2，CO2，O2和少量的氣體烴。加壓方法常用氧氣與水蒸氣為氣化劑，對煤種適用性大大擴大。為了進一步提高過程熱效率又開發了液態排渣的移動床加壓氣化爐，它也是加壓移動床的一種改進形式。
碎煤流化床氣化
發展流化床氣化方法的原因是為了提高單爐的生產能力和適應採煤技術的發展，直接使用小顆粒碎煤為原料，並可利用褐煤等高灰分劣質煤。它又稱為沸騰床氣化．把氣化劑(水蒸氣和富氧空氣或氧氣)送入氣化爐內，使煤顆粒呈沸騰狀態進行氣化反應。在反應床內，當氣流速率低於流態化臨界速率為移動床，當氣流速率高於顆粒極限沉降速率為氣流床，當氣流速率介於這兩個速率之間時為流化床。
煤的氣流床氣化
氣流床氣化爐，最為成熟的是常壓操作的Koppers-Totzek(K-T)法，在此法基礎上後來又開發成功加壓的Shell法以及Prenflo法，這些氣化爐都是乾煤粉進料的。濕法進料的有Texaco方法、Destec法和多噴嘴水煤漿煤氣化方法。
氣流床氣化原理：所謂氣流床，就是氣化劑(水蒸氣與氧)將粉煤夾帶人氣化爐進行並流氣化。粉煤被氣化劑夾帶通過特殊的噴嘴進入反應器，瞬時著火，形成火焰，溫度高達2000℃。粉煤和氣化劑在火焰中作並流流動，粉煤急速燃燒和氣化，反應時間只有幾秒鐘，可以認為放熱與吸熱反應差不多是同時進行的，在火焰端部，即煤氣離開氣化爐之前，碳全部耗盡，在高溫下，所有的乾餾產物都被分解，只含有很少量的CH[-(CH4)=0.02%]，氣化所得的煤氣中含有CO，H2，CO2，H2O四個部分。在高溫下(1500℃以上)由反應(CO+H2O→CO2+H2)的平衡確定煤氣組成，而且煤顆粒各自被氣流隔開，單獨地裂解、膨脹、軟化、燒盡直到形成熔渣，因此煤黏結性對煤氣化過程沒有什麼影響，煤中灰分以熔渣形式排出爐外。
發展方向
隨著現代科學技術的發展，煤的氣化工藝發展的方向主要有以下幾個方面：
(1) 利用氧作氣化劑。氧作氣化劑時，生產強度大，煤氣質量好，氣化效率高，技術上較易掌握。
(2) 提高造氣壓力。加壓氣化可提高氣化強度、節省勞動力，便於遠距離輸送。
(3) 增大爐子直徑和容積，提高單產氣量。
(4) 增大原料煤適應範圍，尤其是發展粉煤造氣。
(5) 使發電與生產價廉低熱值煤氣相結合，發展燃氣透平和循環發電。
(6) 利用核能制氣，擴大能源範圍，提高煤的利用率。
