煤气化原理
煤气化技术的基本原理
煤气化技术的基本原理煤气化是一种将煤转化为合成气（Syngas）的技术，合成气是由氢气（H2）、一氧化碳（CO）和少量的甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）组成的气体混合物。
煤气化技术的基本原理是通过高温和压力将煤与氧气（或水蒸气）反应转化为可燃气体。
1.干煤气化：干煤气化是指在缺乏水蒸气的条件下，将煤转化为合成气。
在干煤气化过程中，煤被分解成固体炭和气体产物。
首先，煤被加热至高温，煤中的有机物质开始分解。
然后，产生的气体与煤中残留的炭反应，生成合成气。
2.水煤气化：水煤气化是指在存在水蒸气的条件下，将煤转化为合成气。
在水煤气化过程中，水蒸气与煤反应，生成氢气和一氧化碳。
水煤气化通常在高温和高压下进行，以提高反应效率和产气质量。
3.煤热解：煤热解是将煤在缺乏氧气的条件下加热，使其发生裂解反应，产生可燃气体。
煤热解可以通过煤干馏或焦化过程实现。
在煤热解过程中，煤中的有机物质被分解为固体炭、液体烃和气体产物。
液体烃和气体产物可以进一步加工提炼为石油产品或作为燃料使用。
1.碳气化反应：C+H2O->CO+H2煤中的碳与水蒸气反应，生成一氧化碳和氢气。
这个反应是煤气化过程中生成合成气的主要途径之一2.碳气化反应：C+2H2->CH4煤中的碳与氢气反应，生成甲烷。
这个反应也可以在煤气化过程中生成合成气。
3.热解反应：C->C+C煤中的高分子有机物质在高温下发生裂解反应，生成固体炭。
煤气化技术的应用广泛，可用于生产合成气、液体燃料、化学品和氢气等。
合成气可用于发电、制造合成燃料、合成化学品和进行化学反应。
煤气化技术在能源转型和减少对化石燃料的依赖方面具有重要地位。
然而，煤气化技术也面临一些挑战，如高能耗、环境污染和废弃物处理等问题。
因此，在推广和应用煤气化技术时，需要综合考虑技术、经济和环境等方面的因素。
第二章 煤气化原理
一、煤种对气化影响
煤是由植物残骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作 用转变而成的。这个转变过程叫做植物的成煤过程。煤 的形成需二亿年，可用煤化度来表示煤的化学成熟程度。
煤气化生产技术
二、气化用煤分类
第一类，气化时不黏结也不产生焦油，代表性原料有无 烟煤、焦炭、半焦、贫煤； 第二类，气化时黏结并产生焦油，代表性原料有弱黏结
碳的燃烧热为34069.6kJ/kg
煤气化生产技术
三、煤气平衡组成的计算
2.以水蒸气为气化剂 （1）碳与水蒸气反应的化学平衡
反应生成的CO、CO2和H2能继续与碳或水蒸气反应
煤气化生产技术
三、煤气平衡组成的计算
上述反应中有吸热反应，也有放热反应。反应（2-2）、 （2-4）、（2-5）、（2-9）的平衡常数分别表示为：
煤气化生产技术
第二章 煤气化原理
煤气化主要包括以下四个过程： 1．煤的干燥 2．煤的干馏 3．煤的热解
4．氧化和还原反应
煤气化生产技术
第一节 煤气化方法
1
气化技术
2
地面气化技术的分类
煤气化生产技术
一、气化技术
1.地面气化 将煤从地下挖掘出来后再经过各种气化技术获得、煤气 的方法称地面气化。 2.地下气化
三、煤气平衡组成的计算
根据方程(a)、(b)解得CO、H2的组成分别为：
又已知
由式（2-34）可得
煤气化生产技术
第三节 煤的性质对气化的影响
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
煤气化生产技术
煤种对气化影响 气化用煤分类 不同煤种对气化的影响 水分含量对气化的影响 灰分含量对气化的影响 挥发分对气化的影响 硫分对气化的影响 粒度对气化的影响 燃料的灰熔点和成渣性对气化的影响 煤其他性质对气化的影响
煤气化的基本原理
煤气化的基本原理
1煤气化技术
煤气化技术是利用煤碳气化反应，将煤碳与氧气通过煤气炉加热分解，生成煤气作为资源的一种技术。
煤气化技术是一种“一步到位”、即高效利用煤碳源，一次性获取煤气（CO+H2）的技术。
此外，煤气化技术所得到的煤气可直接用于高效照明、车用燃料、加热烹饪和工业用途。
2煤气化的基本原理
煤气化的基本原理是将煤碳气化反应物（C）和氧气（O2）加入煤气炉中，将煤碳、氧气分解为较小的分子碳氢化物。
这种反应可以生成氢气和二氧化碳，并释放大量的热量。
C+O2=CO2+H2+Heat
煤气化反应的起始温度为750~850℃，当反应温度达到了
1500~1700℃时，大量的氢气和二氧化碳就会生成，就会产生大量的热量，使煤气化反应更加有效率。
3应用
煤气化的应用范围广泛，开发了许多应用方案，被广泛应用于房屋建筑、化工行业、煤炭电厂等领域。
例如，它被广泛应用于汽车行业，生产汽油类燃料；用于工业烧窑中，分解成气体，生产低温灰光火；用于电厂，生产热水用于温度控制；在医院用于消毒，清洗等等。
4发展
煤气化技术作为一种可再生资源，具有资源可持续利用的特点，可有效降低利用化石能源的负担，以及降低对环境的污染。
煤气化技术的使用也可以减少很多二氧化碳的排放、改善空气环境，促进人类可持续发展。
由于这些特性，煤气化技术的发展受到越来越重视，大量的科研如今正在付诸实施，有朝一日，它将发挥出更大的行业影响力。
第二章煤气化原理
二、地面气化技术的分类 在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部
加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言
，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固
3.按气化炉型分它类其定是悬床以浮气粒分化度下散；为移在而0动垂-实1的直0际m，上上m比升，的较的煤小准气料颗确流在粒的中气煤称，化为其煤过气为粒程化移在中原动沸是料床腾以，气状很在化态慢气。进的化行速炉气度内化向使
煤气化生产技术
第二章 煤气化原理
第二章 煤气化原理
1 煤气化方法 2 煤气化原理 3 煤的性质对气化的影响
2
第二章 煤气化原理
煤的气化过程是一热化学过程，是煤或煤焦与气化剂（ 空气、氧气、水蒸气、氢等）在高温下发生化学反应将 煤或煤焦中有机物转变为煤气的过程。该过程是在高温 、高压下进行的一个复杂的多相物理及物理化学过程。
气化与干馏的区别
➢干馏是煤在隔绝空气的条件下，在一定的温度范围
内发生热解，生成固定焦炭、液体焦油和少量煤气的 过程。 ➢而气化不仅是高温热解过程，同时还通过与气化剂 的部分氧化过程将煤中碳转化为气体产物。 ➢从转化的角度看，干馏是将煤本身不到10%的碳转 化为可燃气体混合物，而气化则可将碳完全转化。
煤化工发展始于18世纪后半叶，用 二 德 化 合 9成 1共 5739煤 干 市 炉 煤国 碳 成 果 建次043南k6年生 馏 街 煤 气得 与 法 创 立世年t二 业 减 煤 到 成 广 重非。德现展合景醇且醇机替8需产 方 道 气 作界到 氢 生 建 了投2次 因 慢 气 泛 新气0国0南在体煤料在，成。制也从化代0求1公 究 以 的 们 料 年 由 生 这 的 ▪民 法 照 来 为大迅 通 产 了9产世 石 了 制 用 引主世～9个鲁非1燃炭的，以甲其汽是近工燃预司 ， 便 采 羰 中 煤 产 突条 是7用 ， 城明 炼战速 过 液 第。1要界 油 步 甲 途 起纪95开料资新合尔随生醇中油多年原料0计2开 重 在 用 基 试 炭 醋 破件 煤年煤 生 市； 铁0时发 费 体 一17作大 、 伐 醇 ， 人7发的源途着产、二、种供料应0达成9化年0下 制始 点 工 醋 合 成 气 酸 。，气 产 煤，1万期展 燃 个-3战 天 ， 技 使 们为年煤严，径气含二甲低化需、用5托8南油5学， 化了 是 业 酸 功 化 、成美吨0； 的 气14，。 料~F后 然 进 术 煤 重城代炭重开，化 氧 甲 醚 碳 工 情 精 ， 0非(80厂公1-／ 0F合开化甲。制醋减学制国在 干年7T煤获1间 性 始 19，气人，炭视市成万生燃醚不烯产况细预当l59，9司4s年合成发生酯到合酐少品取E欧馏由年接，寻3c炭得3产料，仅烃品来化计吨5煤的低由气。煤功局9ha，总2应年成醋适产与成开副的2醋液基找年洲煤焦使技为有是的的看工需／se气成年注气炭迅迷于化开0t到r产用期油a化于煤首酐用时一气始世产一酐术主广从重重，原求年当气炭用意化功采T等气速时甲工发m2量此间历本基先厂r的的阔合要要除料量0。物个的的能氧，大纪，到时用制增a工，用o化发期醇业，由2n达史国合购研德p进煤的成中原作外将0，生非实催达化羰型8依并用于发热业一1(年工展，的又直合s0依悠有成买c一炭市气间料基，达究国赖验化到碳基化成常年于煤城生水ht在氧甲久丰液了斯步气场经体。本作)进室剂需为合生。重代1醇，富体德9发化前甲甲有为·曼口而研，要原成产他要末7早的燃国7液)，，
简述煤的气化原理及其应用
简述煤的气化原理及其应用气化原理煤的气化是什么？煤的气化是将煤转化为气体燃料的过程。
这个过程涉及将煤暴露在高温和压力下，以生成可燃气体，如合成气、甲烷和一氧化碳。
煤的气化原理煤的气化基于化学反应，主要包括以下步骤： - 干馏：煤首先在低温下进行干馏，水和挥发性物质从煤中分离出来。
- 热解：在高温下，煤分子中的碳-碳键和碳-氢键断裂，生成一系列的气体和固体产物。
- 气化：煤在高温下与气体或氧气反应，生成一氧化碳和氢气。
气化反应类型煤的气化反应可以分为两种类型： 1. 干燥气化：在缺乏氧气的情况下进行，主要生成气体燃料。
2. 部分氧化气化：在氧气供应充足的条件下进行，同时生成气体燃料和燃烧产物。
煤气化的优势煤气化作为一种煤的加工技术，具有以下优势： - 煤气化产生的气体燃料可以替代传统石油和天然气，减少对有限石油资源的依赖。
- 煤气化可以生产醇、酮和醚等多种化学品，用于化工生产或作为原材料。
- 煤气化产生的一氧化碳可以用作合成气、合成醇和化肥等化学产品的原料。
- 煤气化可以减少污染物的排放，如二氧化碳和硫化物。
煤气化应用煤气化技术在不同领域有广泛的应用，包括以下几个方面：煤化工煤气化可以产生丰富的化学品，例如合成氨、合成甲醇、合成酮和合成醇等。
这些化学品被广泛应用于化肥、塑料、合成纤维、橡胶、染料等领域，推动了煤化工产业的发展。
煤燃气和城市煤气煤气化技术可以用来生产城市燃气，用于居民和工业领域的供热和燃料。
在过去，城市燃气主要来源于煤炭气化。
随着天然气的普及，煤燃气的应用逐渐减少。
电力和能源煤气化可以用于发电，特别是在没有天然气和石油资源的地区。
合成气可以用于燃烧，发电厂可以利用合成气发电。
此外，合成气还可以用于燃料电池，产生清洁的电能。
替代石油和天然气近年来，由于石油和天然气价格的不稳定和供应的限制，煤气化作为一种煤的转化技术，被认为是一种替代石油和天然气的重要手段。
通过煤气化，可以将煤转化为液体燃料，例如合成油和合成柴油。
煤的气化原理
煤的气化原理
煤的气化是指通过一系列化学反应将煤转化为气体燃料的过程。
煤气化的主要原理是在缺氧或限氧条件下，将煤与水蒸气或空气中的氧气反应，生成一氧化碳（CO）和氢气（H2）等可燃
气体。
煤气化过程中主要包括干馏、热解、气化和水煤气反应四个阶段。
干馏是将煤在600-900℃的高温下加热，使其迅速分解产生液
体烃类和气体。
煤中的固体组分分解成焦炭、挥发性物质（如煤油、煤气）和灰分。
热解是在干馏的基础上进一步加热，使煤中的高分子聚合物分解为低分子量物质。
这个阶段主要产生的产物有焦油、焦碳和挥发性物质（如煤气）。
气化是在高温（800-1400℃）和高压（1-50兆帕）条件下，将煤与水蒸气或空气中的氧气进行反应。
气化的主要产物是一氧化碳和氢气，同时也会生成一些氮气、二氧化碳、甲烷等其他气体。
水煤气反应是指将气化产生的一氧化碳和水蒸气继续反应，生成更高能值的合成气体。
水煤气反应主要是由水蒸气和一氧化碳在催化剂的作用下进行，产物主要是氢气和二氧化碳。
通过煤的气化，可以将固体煤转化为可燃气体，这些气体可以
用于供能、发电、化工等领域。
此外，煤气化还可以生产一些有机化学品，如合成油、合成醇等，具有重要的经济价值。
煤气化原理
发生炉煤气是通过水蒸气和空气混合形成气化剂后流经炽热的固定燃烧床生成的。
空气中所含的氧气、水蒸气与燃料中的碳反应，生成了共含有CO、CO2、H2、CH4、N2 等成分的发生炉煤气。
与空气混合的蒸气提高了热效率，并降低了燃烧床的温度，从而控制了熔块的形成。
蒸气与碳反应是吸热反应：C＋H2O＝CO＋H2－Q（Q为热量，下同）当氧气和碳反应时就放出热量：2C＋O2＝2CO＋Q燃烧床的温度取决于气化剂的饱和温度，燃料的粒度、类型及发生炉的炉型。
燃烧床的温度是非常重要的，因为对于给定的燃料和炉型，它决定着发生炉煤气的成分：在温度高的情况下，可产生大量的可燃气体。
因此，重要的是既保持燃烧床高温而又不会形成熔块。
形成熔块的温度取决于燃料的渣融特性，在氧气充足的情况下，还会出现两种反应：2CO＋O2＝2CO2＋Q C＋O2＝CO2＋Q。
所以说，CO的产生并不一定意味着任何碳燃烧都能使煤气的热值降低。
另外，一些水蒸气还与CO反应，由于每体积CO 转化为CO2时，同时生成了相同体积的H2：CO＋H2O＝CO2＋H2。
因此，不会有热损失。
在还原层，其温度低于1200℃时，还会出现下面的快速反应：CO2＋C＝2CO H2O＋C ＝CO＋H2当煤气通过还原带时，可燃气体含量迅速上升，而CO2和水蒸气含量下降。
通过还原带后，一些煤气被抽出，流经底部旋风除尘器和强制风冷器，这股煤气称为“底部煤气”，其温度约为400℃左右。
在干馏层，喂入发生炉的燃料，依次被干燥、预热和碳化，生成的蒸气、焦油雾和煤气一块从顶部离开发生炉，这一部分煤气称为“顶部煤气”，其温度保持120℃左右。
煤气气化原理常用基础知识1、常用化学名称（元素）：名称化学符号原子量碳 C 12氢H 1氧O 16硫S 32氮N 142、气化层（着火层）煤气发生炉内的氧化层（着火层），是产生煤气的关键部位，其高度为150mm左右。
3、干燥干燥实际上就是烘干。
当煤气在一定的温度下（500℃）煤块外表的水份迅速变为水蒸汽混合在煤气中输出炉外。
煤如何制成气体的原理
煤如何制成气体的原理
煤的气化是将煤在高温和适量氧气或蒸汽的作用下转化为气体的过程。
煤气化的原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 干燥和热解：煤在高温下被分解，产生挥发分。
在干燥过程中，煤中的水分被蒸发掉；在热解过程中，煤中的有机物质被分解为挥发分和焦炭。
2. 气化反应：煤中的挥发分在高温和适量氧气或蒸汽的作用下发生气化反应，生成氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等气体。
气化反应的主要反应类型有水气变换反应（CO+H2O ↔CO2+H2）、碳气化反应（C+H2O ↔CO+H2）等。
3. 温度控制：气化过程的温度是非常关键的，不同温度下反应会产生不同的气体组成。
一般来说，较低温度时更容易生成较多的甲烷（CH4），较高温度时更容易生成一氧化碳和氢气。
4. 催化剂：在一些气化过程中，催化剂的使用可以促进反应的进行。
催化剂可以提高气化反应的速率和选择性，同时降低反应的温度和能量消耗。
通过煤气化过程，煤可以转化为可再生能源气体，如合成气、天然气等。
这些气体可以用于发电、供热、制造化学品等多种应用。
同时，煤气化过程也可以捕集
和处理煤的二氧化碳排放，降低温室气体排放量，减少对环境的影响。
第7章 煤的气化
（1）理想发生炉煤气 C + 0.5O2 === CO
C + H2O === CO + H2 假设气化过程在下述理想情况下进行：
在t＜1200℃下进行时，CO与CO2两种产物分子数量相等， 首先是二个溶解的氧分子渗入石墨晶格中并使之活化。
其次是由气相空间来的第三个氧分子与碳氧配合物进行 如下反应：
4C+ 3O2 --→ 2CO2 + 2CO 上述反应为一级反应。
t＞1600℃下，氧分子仅与碳周围的原子进行反应。而 所形成的碳氧配合物在高温下直接发生热分解，所得氧 化产物之比为CO2 /CO=0.5,且反应速度具有零级特征， 反应按下式进行:
（2）外热式煤的水蒸汽气化 使煤仅与水蒸汽反应，从气化炉外部供
给热量。
图7.3外热式煤的水蒸汽气化原理
（3）煤的加氢气化 煤与氢气在800~1800℃温度范围内和加压下 反应生成CH4，该煤气可称作代用天然气。
图7.4煤的加氢气化原理
（4）煤的水蒸汽气化和加氢气化相结合 煤先进行加氢气化，残余焦炭再与水蒸汽
温度对平衡常数的影响，可用下式表示：
表7.1不同温度下的平衡组成
7.1.2.2 压力的影响 如反应的进行伴随着气相体积的增加或
减少，则升高总压力时，反应向减少总压力 的方向（即减少体积的方向）进行。反之， 降低总压力时，将使反应向增加总压力的方 向（即增加体积的方向）进行。
式中QP为等压下的反应热效应。
7.2.1 气固相反应器类型
图7.8气一固反应器的主要类型图 1-反应物；2-产物气
煤化工工艺第五章5.1煤的气化
煤气化技术发展所追求的目标
希望能使用包括劣质煤在内的固体燃料， 大规模连续高效洁净地生产煤气。
5.1 煤气化原理
5.1.1 煤气化过程及化学反应 5.1.1.1 煤气化过程 在不同的气化方法中，原料煤与气化剂的 相对运动及接触方式有所不同，但煤由受 热至最终完全转化所发生化学反应的类型 及所经历的过程相似，原料煤通常要经过 干燥，热解，燃烧和气化过程。
R8 CO+H2O →H2+CO2 - Q R9 CO+3H2 →H2O+CH4 - Q
另外煤的热解反应 CHxOy →(1-y)C+yCO+x/2H2 + Q CHxOy→(1-y-x/8)C+yCO+x/4H2+x/8CH4 +Q
其他杂原子反应
化学当量计算
由此，导入以下三个重要的反应： R10 C+2H2O →CO2+2H2 + Q R11 3C+2H2O →2CO+CH4 + Q R12 2C+2H2O →CO2+CH4 +Q R10=（-1，0，-2；0，1，2，0） R11=（-3，0，-2；2，0，0，2） R12=（-2，0，-2；0，1，0，1） 或R10=R2+2R3-2R1=R3+R8 R11=3R3+R9 R12=2R1+R2+3R3+R9=R5+R10 96.6KJ/mol 185.6KJ/mol 12.2KJ/mol
第五章 煤的气化
煤气化变换
煤气化变换1. 煤气化的概念和原理煤气化是一种将煤转化为可燃气体的过程，通过在高温下将煤与空气或氧气反应，生成含有一定比例的一氧化碳和氢气的混合气体。
这种混合气体通常被称为合成气或煤制造的天然气。
煤气化的原理是利用高温和压力条件下，将煤中的碳、水、硫等元素与空气或氧进行反应，产生一系列复杂的化学变化。
这些反应主要包括干馏、蒸汽重整和水汽反应等。
其中，干馏是指在高温下将煤分解为固体焦炭、液态焦油和可燃性合成气体；蒸汽重整是指利用蒸汽对焦油进行裂解，生成一系列可用于合成天然气和其他有机化学品的物质；水汽反应是指将水蒸汽与焦炭中的碳反应，生成一氧化碳和二氧化碳。
2. 煤气化变换工艺2.1 固定床煤气化固定床煤气化是最早应用的一种煤气化工艺，其特点是煤料在固定的反应器中进行反应。
该工艺包括两个主要步骤：干馏和水汽反应。
在干馏阶段，煤料被加热至高温，产生焦炭、焦油和合成气体。
在水汽反应阶段，通过注入蒸汽和空气或氧气，使焦炭与水蒸汽发生反应生成一氧化碳和二氧化碳。
2.2 流化床煤气化流化床煤气化是一种较新的煤气化工艺，其特点是利用高速流动的颗粒材料（如沙子）将煤料悬浮在反应器中，并通过注入空气或氧气使其在高温下进行反应。
这种工艺具有较高的传质速率和传质效率，能够更充分地利用煤料中的碳资源。
2.3 砖堆式煤气化砖堆式煤气化是一种简单且低成本的小型煤气化工艺。
它的特点是将煤料和空气或氧气混合后，直接堆放在砖堆中进行反应。
由于没有专门的反应器，该工艺对设备要求较低，适用于一些偏远地区或资源有限的地方。
3. 煤气化变换的应用3.1 合成天然气生产煤气化变换可以将煤转化为合成天然气（SNG），这是一种与天然气相似的可燃气体。
SNG可以作为替代石油和天然气的能源供应，用于家庭供暖、工业生产和发电等领域。
3.2 合成液体燃料生产通过煤气化变换，可以将合成气进一步加工制造合成液体燃料，如合成柴油、合成汽油和航空燃料等。
这些合成液体燃料可以替代传统的石油产品，减少对有限资源的依赖。
煤的气化技术
煤的气化技术煤的气化技术是一种将煤转化为可用气体燃料的过程。
这项技术已经存在了很长时间，并在过去几十年中得到了广泛的应用和研究。
煤气化可以将煤中的碳转化为一种称为合成气的混合气体，该混合气体可用于发电、制造化学品和液体燃料等多个领域。
煤气化技术的基本原理是将煤与氧气和水蒸气反应，产生一种气体混合物。
这个过程发生在高温和高压下，通常在1000摄氏度以上进行。
在这个过程中，煤中的碳会与氧气反应，产生一氧化碳和氢气。
一氧化碳和氢气的比例取决于气化过程的条件和煤的性质。
这种合成气可以用作燃料或作为其他化学反应的原料。
煤气化技术有几种不同的变体，包括固定床气化、流化床气化和喷射流气化。
在固定床气化中，煤被放置在一个固定的反应器中，气体通过煤床流过，使煤发生气化反应。
在流化床气化中，煤粒被气体流体化，形成一个流化床，其中煤气化反应发生。
喷射流气化是一种较新的技术，其中煤被喷射到燃烧器中，并与气体混合，形成合成气。
煤的气化技术具有多种优点。
首先，煤气化可以将煤中的碳转化为气体，从而减少对煤的直接燃烧，降低了污染物的排放。
其次，合成气可以用作燃料，替代传统的石油和天然气，从而减少对有限资源的依赖。
此外，合成气还可以用于制造化学品和液体燃料，提供了多样化的能源来源。
然而，煤气化技术也面临一些挑战。
首先，气化过程需要高温和高压条件，这对设备和能源消耗提出了要求。
此外，气化过程还会产生大量的废水和废气，需要适当的处理和排放措施。
此外，煤气化技术的经济性也是一个问题，需要考虑投资成本和气化产物的利用价值。
为了克服这些挑战，研究人员一直在努力改进煤气化技术。
他们致力于开发更高效、节能的气化反应器，以减少能源消耗和排放。
他们还在研究如何更好地利用气化产物，例如开发新的化学品和液体燃料制造技术。
此外，研究人员还在探索将可再生能源与煤气化技术相结合，以进一步降低碳排放。
总的来说，煤的气化技术是一种重要的能源转化技术，可以将煤转化为合成气，为多个领域提供能源和原料。
煤气化的原理
煤气化的原理煤气化是一种将煤转化为清洁能源的技术。
在煤气化过程中，煤经过加热和干燥后与氧气发生反应，生成气体、水和一些固体残留物。
本文将详细介绍煤气化的原理，包括煤的加热和干燥、煤的气化反应、气体的净化和输送以及余热回收和利用等方面。
1.煤的加热和干燥在煤气化过程中，首先需要对煤进行加热和干燥。
加热的目的是提高煤的化学反应性，而干燥则是为了去除煤中的水分，以便在气化反应中更好地控制反应过程。
煤的加热和干燥通常在加热炉中进行，影响因素包括加热温度、加热时间以及煤的种类。
2.煤的气化反应煤的气化反应是在一定温度和压力下，煤与氧气发生化学反应的过程。
这个过程主要分为两个阶段：氧化和还原。
在氧化阶段，煤与氧气反应生成二氧化碳和水；在还原阶段，二氧化碳与水反应生成一氧化碳和水蒸气。
煤气化反应的产物除了气体、水和一些固体残留物外，还包括少量的硫化氢、氮气和其他杂质。
煤气化反应的优点在于能够将固态的煤转化为气态的燃料，提高了燃料的利用率和清洁性。
然而，这个过程中也存在一些缺点，如反应器的腐蚀、飞灰沉积等问题需要解决。
3.气体的净化和输送从煤气化装置中出来的气体通常含有大量的杂质和水蒸气，需要进行净化和输送处理。
净化的目的是去除气体中的杂质，提高气体质量；而输送则是将净化的气体输送到下游用户端。
气体的净化通常采用物理或化学方法。
常用的物理方法包括压缩、冷却和吸附等，而化学方法则主要是通过化学反应来去除杂质。
在净化过程中，还需要考虑到气体的输送效率，尽量减少输送过程中的能量损失。
4.余热回收和利用在煤气化过程中，有大量的热量产生。
将这些余热进行回收和利用可以提高整个煤气化过程的效率。
余热回收通常采用热交换器来进行，将余热转化为其他形式的能源，如电能或热能，然后进行利用。
通过余热回收和利用，不仅能够减少能源的浪费，还能降低整个煤气化过程的能耗，进一步提高煤的能源转化效率。
5.总结煤气化是一种将煤转化为清洁能源的技术，其在能源利用和环境保护方面具有重要意义。
《煤化工工艺学》__煤的气化
气流床
*对耐火炉衬 要求高（第 二代用水冷
套） *适于低灰熔
点煤
熔融床
适于低灰熔 点煤
碳转化（%）
99
实用例
Lurgi鲁奇炉
液态排渣鲁 奇炉
95
Winker KRW U-GAS
97～99
Texaco, shell K-T炉
开发中
2. 气化过程热的产生和传递
气化效率：
即：单位质量气化原料的化学热转化为所产生的煤气 化学热的比例。
第五章 煤的气化
§5-1 煤气化的基本原理
1. 煤的气化：热化学过程，指高温下用气化剂
（气化介质）通过化学反根应据供将热煤方或式煤和焦煤中的可燃 部分转化为气化煤气的过气程用途。选择，其中
H2 很少用。
气化剂（气化介质）：氧气（空气、富氧或氧）、 水蒸气或氢气
气化煤气：气化时所产生的可燃气体，有效成分 包括CO、H2及CH4。
固态排渣时候：通过炉箅 (灰渣层要保持一定厚度：保护炉栅； 合适的蒸汽和氧气比例：防止结渣；加压时候采用和料槽阀门 相同的方法排灰) ② 流化床反应器 矸石灰：炉子底部开口排灰 飞灰：从粗煤气中分离 ③ 气流床 灰渣以液态方式排渣，从气化炉底部开口流出 (前提：气化温度应高于灰渣的熔化温度)
5 煤质对气化的影响
Ⅳ：特点： 无外界供热（煤与水蒸气反应进行吸热反应所耗热量 是由煤与氧气进行的放热反应所提供的）； 所需工业氧价格较贵，煤气中CO2 含量高。
a
② 外热式煤的水蒸气气化（原理如图）
Ⅰ：气化剂：H2O(气) Ⅱ：主要反应： C+H2O→CO+H2 -Q
Ⅲ：煤气主要可燃成分：CO、H2
Ⅳ：特点： 气化炉外部供热（煤仅与水蒸气反应）； 气化炉传热差，不经济。
煤气化原理及其技术发展方向
煤气化原理及其技术发展方向
煤气化是一种将煤炭转化为气体燃料的技术，早在19世纪末就已经被发明。
煤气化的原理是在高温和高压下，将固体煤炭转化为气态燃料，主要是一氧化碳和氢气。
这种气体被称为合成气，可以用于发电、制造化学品等领域。
煤气化技术的发展方向主要是提高煤气化效率和减少环境污染。
现代煤气化技术主要分为两类，一种是直接煤气化技术，另一种是间接煤气化技术。
直接煤气化技术是在高温和高压下直接将煤炭转化为合成气。
这种技术的优点是能够高效地转化煤炭，但是会产生大量废水和废气，对环境造成污染。
间接煤气化技术是先将煤炭转化为液体或固体燃料，再将其转化为合成气。
这种技术可以减少废水和废气排放，但是需要更多的能源转化中间产物，效率较低。
未来煤气化技术的发展方向将是综合利用多种能源，提高煤气化效率，并减少环境污染。
同时，技术的智能化和自动化程度也将进一步提高。
- 1 -。
煤气化原理
煤气化原理
煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的化学过程，通过控制煤的热解和氧化反应，生成一种富含一氧化碳和氢气的气体混合物。
煤气化技术已经被广泛应用于工业生产和能源生产领域，具有重要的经济和环境意义。
煤气化的原理主要包括煤的热解和气化两个步骤。
首先是煤的热解，煤在高温下失去水分和挥发分，生成焦炭和挥发性气体。
煤的热解是一个放热反应，需要提供足够的热量来维持反应的进行。
其次是煤的气化，焦炭在一定温度下与气化剂（通常是水蒸气、二氧化碳或空气）反应，生成一氧化碳和氢气。
气化反应是一个吸热反应，需要从外部提供热量来维持反应的进行。
煤气化反应的化学方程式可以表示为，C + H2O → CO + H2。
在实际的煤气化过程中，需要控制反应的温度、压力、气化剂的比例等参数，以获得理想的气体产物。
此外，煤的种类、粒度和含硫量等因素也会影响气化反应的进行。
为了提高煤气化的效率和产物气体的质量，通常会采用一些辅助措施，如添加催化剂、循环气化剂、提高反应温度等。
煤气化技术的应用可以将煤这种固体燃料转化为易于储存、输送和利用的气体燃料，为工业生产和能源供应提供了新的选择。
与传统的燃煤方式相比，煤气化可以减少大气污染物的排放，降低温室气体的排放，具有更好的环保效果。
同时，煤气化还可以提高煤的利用率，促进资源的综合利用。
总的来说，煤气化是一种重要的化学过程，通过控制煤的热解和气化反应，将固体煤转化为可燃气体，具有广泛的应用前景和重要的经济意义。
随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，煤气化技术将在未来得到更广泛的应用和发展。
煤气化原理
煤气化原理
煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的化学过程，它使其能够更方便地进行输送、储存和利用。
该过程通过在高温和缺氧的环境中将煤进行分解，生成一种称为合成气或煤气的可燃气体。
煤气主要由一氧化碳（CO）、氢气（H2）、氮气（N2）、甲烷（CH4）和少量其他气体组成。
煤气化的原理基于煤的化学成分和煤中含有的有机物的特性。
在煤气化过程中，煤被加热到高温（通常在800℃至1500℃之间），并在缺氧或低氧的条件下进行。
这种条件下，煤中的有机物被热解，产生可燃气体。
煤气化过程可以分为三个主要步骤：干馏、热解和气化。
首先，煤在高温下进行干馏，产生焦炭和挥发性有机物。
焦炭是一种固体残留物，而挥发性有机物主要是一些气体和液体。
然后，在热解阶段，挥发性有机物被进一步加热和分解。
在这个过程中，水蒸气和一氧化碳通过与煤中的碳反应，形成合成气。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成，比例取决于煤的种类和气化条件。
最后，通过气化反应，合成气被进一步处理，以去除杂质，最终得到一种高质量的煤气。
这种煤气可以用作燃料，直接供应给工业、电力和交通等领域，也可以作为化学品的原料，用于生产合成油、石油化学品等。
总的来说，煤气化是一种将煤转化为可燃气体的过程，通过加
热和分解煤中的有机物，产生合成气。
这种煤气可以用作燃料或化学品的原料，具有重要的能源利用和环境保护的意义。
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报告人：吴奎
日期：2015年11月14日
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目录
一、煤的组成及用途
二、煤气化的定义
三、煤气化的发展
四、煤气化的原理 五、三种炉型的简介
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煤的组成及用途
煤炭：复杂的有机含碳矿物，以碳为主，主要成分为C，H，O，N，S。 根据煤中挥发分的含量，将所有的煤分为无烟煤、烟煤、褐煤。 一代炉（循环流化床）用煤为烟煤，挥发分（V）含量为29-31%，固定碳（FC)为 49-54%，灰分（A）为8-11%，水分（M）为13-14%。 二代炉（低压粉煤气流床气化炉）以循环流化床产生的飞灰为气化原料，飞灰的工 业分析：A为40-42%，FC为57-59%。（水分，挥发分含量忽略不计） 用途 能源 燃烧发电
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煤气化的基本原理
煤的气化就是以煤、半焦或焦炭为原料，以空气、富氧（纯氧）、水蒸气、二 氧化碳为气化介质，使煤经过部分氧化和还原反应，将其中所含碳、氢等物质 转化成为一氧化碳、氢气、甲烷等可燃组分为主的气体产物的多相反应过程。
在气化炉中，煤炭一般经历干燥、干馏、气化、燃烧等过程。
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干燥：是指煤炭的物理脱水过程，原料煤加入气化炉后，由于煤与热气流或 炽热的半焦之间发生热交换，使煤中的水分蒸发变成蒸汽进入气相。
制合成气（CO+H2)
一代炉：H2 24-25% CO 22-24% CO2 11-12% CH4 2.4-3% N2 36-38% 二代炉 : H2 5-6% CO 70-74% CO2 3-4% CH4 1.4-1.6% N2 16-17%
原料
制燃料气（CH4，CO，H2) 炼焦（冶金焦，铁合金焦）
有害物质
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煤气化是指煤在特定的设备内，在一定的压力、温度下，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。 气化炉 供给热量
气化剂
煤气化的三个必备条件 用煤气代替煤作为工业和民用燃料，除了可以提高煤的综合利用和热效率外， 一个重要的原因还在于可大大减轻煤燃烧时对环境的污染。因此煤的气化是
煤种的选择：煤种适应性较固定床广，但是要求煤 的灰熔点相对较高。
优点：与固定床相比，适用煤种广，气化效率高， 煤气中不含焦油及油渣，净化系统简单，污染少。 缺点：不能用灰分融点低的煤，碳利用率低。
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三种炉型简介—气流床
气流床气化炉：气流床又称射流携带床，是利用流体力学中射流卷吸的原理，将煤 浆或煤粉颗粒（＜0.15mm）与气化介质通过喷嘴高速流入气化炉内，射流引起卷吸， 并高度湍流，从而强化了气化炉内的混合，有利于气化反应的充分进行。 代表性炉型：德士古、E-GAS、SHELL、GSP、清华炉、五环炉、航天炉、多喷嘴
当前煤洁净技术的首选项目之一。
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气化技术的发展历史
空气 空气+水蒸气 水蒸气 氧气+水蒸气 高压气化法
气化技术的发展方向
1）富氧气化，提高气化强度、煤气质量和气化效率，为此，要降低氧耗以降低成本；
2）提高操作压力，节省动力消耗；
3）扩大原料煤适用范围，特别是解决高灰、高硫等劣质煤的气化，以降低成本； 4）增加气化炉直径和容积，提高单炉产气量，生产大型化，有效回收热能； 5）过程洁净化，防治或尽量减少焦油、酚水等污染物的生成。
主要反应为： S+O2 SO2+3H2 C+2S CO+S N2+3H2 SO2 H2S+2H2O CS2 COS 2NH3 蒸氨塔 脱硫塔 湿式脱硫法
2N2+2H2O+4CO
4HCN+3O2
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• 一代炉、二代炉煤气成分有差别的原因
H2(%)
一代炉 二代炉 24-25 5-6
CO(%)
22-24 70-74
CO2(%)
11-12 3-4
CH4(%)
2.4-3 1.4-1.6
N2(%)
36-38 16-17
一代炉反应温度在950℃左右，二代炉在1400-1600℃。
C+O2 C+CO2
CO2 2CO 强吸热反应
C+H2 CH4 CO+3H2 CH4+H2O 放热反应
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三种炉型简介—固定床
固定床气化炉：就是煤在气化炉内自上而下缓慢移动，与上升的气化剂和反应气体逆流接触，经过一 系列的物理化学变化，温度约230-700℃的含尘煤气与床层上部的热解产物从气化炉上部离开，温度为 350-450℃的灰渣从气化炉下部排出。 代表性炉型：W-G炉、鲁奇炉、BGC炉
煤种选择：煤种适用性较强，除了耐火砖形式的水煤浆气 化炉的成浆性和灰熔点不超过1400℃的限制外，几乎可以 适应所有煤种。
优点：煤种适应性广，碳转化率高，可加压气化，生产能 力大，是未来煤气化的发展方向。 缺点：投资成本较大，建设周期长，耗氧量高
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谢 谢！
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煤种的选择：固定式气化炉采用粒径较大的煤（< 51mm ），气
化温度比较低，反应速度较慢，产气中含有大量的焦油，甲烷 含量也较高，为了保证气化过程的顺利进行，对煤质也有一定 的限制和要求，选择活性好、灰熔点高、粘结性低的烟煤、褐 煤、无烟煤。
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三种炉型简介—固定床
以鲁奇加压气化炉为代表，固定床的优缺点如下： 优点：可以使用劣质煤气化；氧耗量低，是目 前三类气化方法中氧耗量最低 的方法；反应炉的操作温度和炉出口煤气温度低，碳效率高、气化效率高。 缺点：只能以不粘块煤为原料，不仅原料昂贵，气化强度低，而且气－固逆 流换热，粗煤气中含酚类、焦油等较多，使净化流程加 长，增加了投资和成
制吸附剂（活性炭，活性焦）
煤气中可燃气体的热值：CH4:9510kcal/Nm3 H2 :3044kcal/Nm3 CO: 3018kcal/Nm3
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煤气化的定义
什么是煤炭气化？？？ 煤+气化剂
氧气（空气，富氧，纯氧） 水蒸气 二氧化碳
CO、H2、CH4 CO2、N2、H2O
可燃气体 不可燃物质
焦油、COS、H2S、 NH3
煤 气 化 过 程
湿煤
加热
干煤+H2O(g)
干馏：是指脱除挥发分过程，当干燥煤的温度进一步提高，挥发物从煤中逸出。 干馏一般也称作煤的热分解反应，它是所有气化工艺共同的基本反应之一。
加热
干煤
气化：
煤气（CO2、CO、H2、CH4、H2O、NH3、H2S)+焦油（液体）+半焦
吸收热量提供热量来自燃烧：C+O2 C+1/2O2
CO2+H2
△H =-38.4
kJ/mol
CO变换反应是调节产气中CO与H2比例的重要反应，通过这一反
应可以使煤气中的CO与H2的比例满足不同的用途
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除了以上主要反应外，气化过程同时还有S、N等杂原子发生的反应，
煤 中 氮 、 硫 的 反 应
其产物会引起腐蚀设备和污染大气，因此必须通过净化工艺将其脱除。
C+CO2 2CO △H =173.3 kJ/mol 此反应为在气化阶段进行的第二个重要的非均相反应。此反应为非常强烈 的吸热反应，必须在高温下才能进行。
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（3）甲烷化反应 C+H2 CH4 CH4+H2O △H =-84.3 kJ/mol △ H =-219.3 kJ/mol
气 化 过 程
CO+3H2 （4）变换反应 CO+H2O
CO2
△H =-393.5 kJ/mol
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CO △H =-110.4kJ/mol
气 化 过 程 （2）碳与二氧化碳的反应：
（1）碳与水蒸气的反应: 在一定的温度下，碳与水蒸气之间发生以下非均相反应。 C+H2O CO+H2 △H =135.0 kJ/mol C+2H2O CO2+2H2 △H =96.6 kJ/mol 以上两步吸热反应是制取水煤气的主要反应，第一个反应称为水煤气反应。
本。
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三种炉型简介—流化床
流化床气化炉：气化剂由炉底部吹入，使细粒煤（粒度小于10mm）在炉内呈并逆流反应，该 技术通常称为流化床气化技术。煤粒（粉煤）和气化剂在炉底锥形部分呈并流运动，在炉上筒 体部分呈并流和逆流运动，固体排渣。 代表性炉型：WINKLER炉、HTW炉、U-GAS炉、KRW炉、恩德炉