煤炭气化是指煤在特定的设备内.docx

煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空 气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和C02、 N2等非可燃气体的过程煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量， 三者缺一不可煤炭气化指在一定温度、压力下，用气化剂对煤进行热化学加工，将煤中有机质转变 为煤气的过程其涵义就是以煤、半焦或焦炭为原料，以空气、富氧、水蒸气、二氧化碳或 氢气为气化介质，使煤经过部分氧化和还原反应，将其在所含碳、氢等物质转化成为一氧化 碳、氢、甲烷等可燃组分为主的气体产物的多相反应过程对此气体产品的进一步加工可 制得其它气体、液体燃烧料或化工产品经气化，使煤的潜热尽可能多地变为煤气的潜热[1]煤气化方法气化过程是煤炭的一个热化学加工过程它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富 氧或工业纯氧）、水蒸气作为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分 转化为可燃性气体的工艺过程气化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气 一般称为合成气（合成气除了以煤炭为原料外，还可以采用天然气、重质石油组分等为原料）， 进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。

煤炭气化包含一系列物理、化学变化一般包括干燥、燃烧、热解和气化四个阶段 干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发其他属于化学变化，燃烧也可 以认为是气化的一部分煤在气化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分 解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏煤气、焦油和热解水等），同时煤粘结成半焦煤 热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、 氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗煤气气化反应 包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应，其中碳 与氧的反应又称燃烧反应，提供气化过程的热量曰主要反应有：1、 水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2-131KJ/mol2、 水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol3、 部分氧化反应C+0.5 O2=CO+111KJ/mol4、 完全氧化（燃烧）反应C+O2=CO2+394KJ/mol5、 甲烷化反应CO+2H2=CH4+74KJ/mol6、 Boudouard 反应C+CO2=2CO-172KJ/mol煤炭气化技术广泛应用于下列领域：1 ）工业燃气一般热值为1100—1350大卡热的煤气，采用常压固定床气化炉、流化床气化炉均可 制得。

主要用于钢铁、机械、卫生、建材、轻纺、食品等部门，用以加热各种炉、窑，或直 接加热产品或半成品2）民用煤气一般热值在3000—3500大卡，要求CO小于10%，除焦炉煤气外，用直接气化也可 得到，采用鲁奇炉较为适用与直接燃煤相比，民用煤气不仅可以明显提高用煤效率和减轻 环境污染，而且能够极大地方便人民生活，具有良好的社会效益与环境效益出于安全、环 保及经济等因素的考虑，要求民用煤气中的H2、CH4、及其它烃类可燃气体含量应尽量高， 以提高煤气的热值；而CO有毒其含量应尽量低3 ）合成原料气作为化工合成和燃料油合成原料气早在第二次世界大战时，德国等就采用费托工艺（Fischer-Tropsch）合成航空燃料油 随着合成气化工和碳一化学技术的发展，以煤气化制取合成气，进而直接合成各种化学品的 路线已经成为现代煤化工的基础，主要包括合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以 及合成液体燃料等化工合成气对热值要求不高，主要对煤气中的CO、H2等成分有要求，一般德士古气 化炉、Shell气化炉较为合适目前我国合成氨的甲醇产量的50%以上来自煤炭气化合成工 艺4 ）冶金还原气煤气中的CO和H2具有很强的还原作用。

在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿 石还原成海棉铁；在有色金属工业中，镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原气来冶炼 因此，冶金还原气对煤气中的CO含量有要求5）联合循环发电燃气整体煤气化联合循环发电（简称IGCC）是指煤在加压下气化，产生的煤气经净化后 燃烧，高温烟气驱动燃气轮机发电，再利用烟气余热产生高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电 用于IGCC的煤气，对热值要求不高，但对煤气净化度-如粉尘及硫化物含量的要求很高 与IGCC配套的煤气化一般采用固定床加压气化（鲁奇炉）、气流床气化（德士古）、加压气 流（Shell气化炉）广东省加压流化床气化工艺，煤气热值2200—2500大卡左右6 ）燃料电池燃料电池是由H2、天然气或煤气等燃料（化学能）通过电化学反应直接转化为电的化 学发电技术煤炭气化燃料电池主要由磷酸盐型（PAFC）、熔融碳酸盐型（MCFC）、固体氧 化物型（SOFC）等它们与高效煤气化结合的发电技术就是IG-MCFC和IG-SOFC，其发电 效率可达53%7 ）制作氢气氢气广泛的用于电子、冶金、玻璃生产、化工合成、航空航天、煤炭直接液化及氢能 电池等领域，世界上96%的氢气来源于化石燃料转化。

而煤炭气化制氢起着很重要的作用， 一般是将煤炭转化成CO和H2,然后通过变换反应将CO转换成H2和H2O，将富氢气体 经过低温分离或变压吸附及膜分离技术，即可获得氢气8）煤炭液化的气源不论煤炭直接液化和间接氧化，都离不开煤炭气化煤炭液化需要煤炭气化制氢，而 可选的煤炭气化工艺同样包括固定床加压Lurgi气化、加压流化床气化和加压气流床气化工。