[拼音]：meiqihua

[外文]：coal gasification

煤或焦炭、半焦等固體燃料，在高溫常壓或加壓條件下，與氣化劑反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物和少量殘?jiān)倪^程。氣化劑主要是水蒸氣、空氣(或氧氣)或它們的混合氣，氣化反應(yīng)包括了一系列均相與非均相化學(xué)反應(yīng)。所得氣體產(chǎn)物視所用原料煤質(zhì)、氣化劑的種類和氣化過程不同而具有不同的組成，可分為空氣煤氣、半水煤氣、水煤氣等。煤氣化過程可用于生產(chǎn)燃料煤氣，作為工業(yè)窯爐用氣和城市煤氣，也用于制造合成氣，作為合成氨、合成甲醇和合成液體燃料的原料。是煤化工的重要過程之一。

氣化過程

雖然不同的煤氣化方法所采用的工藝各不相同，但它們的基本過程均包括煤料加工、氣化反應(yīng)和煤氣凈化處理幾個(gè)部分。煤的氣化反應(yīng)比較復(fù)雜，在氣化爐內(nèi)先后或同時(shí)發(fā)生氧化燃燒、還原、轉(zhuǎn)化、甲烷化等反應(yīng)?；痉磻?yīng)方程式為：

式(5)、(6)、(7)為吸熱反應(yīng)，余為放熱反應(yīng)。式(6)是煤氣化的主反應(yīng)之一。式(7)是式(6)的副反應(yīng)，溫度高于1000℃時(shí)可以忽略，式(8)為一氧化碳變換反應(yīng)，只有在催化劑存在下才以顯著的速度進(jìn)行。式 （9）、(10)、(11)在加壓氣化下較為重要。

在氣化過程中，一部分干餾氣相產(chǎn)物，隨著氣化條件的不同，直接或經(jīng)轉(zhuǎn)化成二氧化碳、一氧化碳、氫、甲烷等而成為氣化產(chǎn)物的組成部分。

在氣化爐中所進(jìn)行的反應(yīng)，除部分為氣相均相反應(yīng)外，大多數(shù)屬于氣固相反應(yīng)過程，所以氣化反應(yīng)過程速度同化學(xué)反應(yīng)速度和擴(kuò)散傳質(zhì)速度有關(guān)。

氣化方法

原料煤的性質(zhì)，包括煤中水分、灰分和揮發(fā)分的含量，粘結(jié)性，化學(xué)活性，灰熔點(diǎn)，成渣特性，機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，以及煤的粒度和粒度分布等，都對(duì)氣化過程有不同程度的影響。因此，必須根據(jù)煤的性質(zhì)和對(duì)氣體產(chǎn)物的要求選用合適的氣化方法。

按煤在氣化爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方式，氣化方法可劃分為三類，即固定床（移動(dòng)床）氣化法、流動(dòng)床（沸騰床）氣化法和氣流床氣化法。

固定床氣化法

采用一定塊徑范圍的塊煤（半焦、焦）或成型煤為原料，與氣化劑逆流接觸，用反應(yīng)殘?jiān)ɑ以┖蜕蓺獾娘@熱，分別預(yù)熱入爐的氣化劑和煤，所以氣化爐的熱效率較高。多數(shù)固定床氣化爐用轉(zhuǎn)動(dòng)爐柵把灰渣從爐底排出，少數(shù)固定床氣化爐則排出液態(tài)渣。固定床氣化爐需用塊狀原料，反應(yīng)速度較慢，在生成氣中含有相當(dāng)量的焦油蒸氣，并對(duì)煤質(zhì)有一定的要求（如較高的灰熔點(diǎn)、較好的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性）。在使用粘結(jié)性煤時(shí)，爐內(nèi)應(yīng)設(shè)置專門的破粘裝置。

流化床氣化法

采用一定粒度范圍的細(xì)粒煤為原料，進(jìn)入爐內(nèi)的氣化劑使煤粒呈懸?。骰顟B(tài)，流化床中混合、傳熱都很快，所以整個(gè)床層溫度分布均勻。這類氣化法不受固定床氣化法需用塊煤的限制，取消了容易發(fā)生故障的機(jī)械傳動(dòng)部分，生成氣中基本上不含煤的揮發(fā)分。但流化床操作熱效率不高；灰分和未反應(yīng)碳容易混雜，甚至粘結(jié)在一起，使碳的轉(zhuǎn)化率降低；熱煤氣夾帶粉塵，其處理過程較復(fù)雜。另外，流化床氣化法必須采用活性較高的煤種。

氣流床氣化法

采用粉煤為原料，同氣化劑一起噴入氣化爐內(nèi)，反應(yīng)溫度很高，灰分呈熔融狀排出。氣流床氣化法的優(yōu)點(diǎn)是氣化強(qiáng)度大，煤種適應(yīng)性廣，有的氣流床氣化爐(如德士古煤氣化爐)碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99％。但氣流床氣化是并流操作，爐內(nèi)熱效率不高，需有龐大的熱回收系統(tǒng)。同時(shí)，高溫熔渣對(duì)爐襯的腐蝕和侵蝕比較嚴(yán)重，必須慎重選用爐襯材料。（見彩圖）

煤氣化技術(shù)在生產(chǎn)城市煤氣、提高動(dòng)力工業(yè)的發(fā)電效率和在化學(xué)工業(yè)中代替部分天然氣和石油產(chǎn)品等方面，受到廣泛的重視。中國(guó)煤的蘊(yùn)藏十分豐富，發(fā)展煤氣化技術(shù)對(duì)提高城市煤氣普及率、相應(yīng)發(fā)展有關(guān)工業(yè)等方面將起重要作用。

參考書目

1. 姜圣階等編著：《合成氨工學(xué)》，第二版，第一卷，石油化學(xué)工業(yè)出版社，北京，1978。

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標(biāo)簽：meiqihua、煤氣化

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