煤的气化_

煤的干馏和煤的气化的定义

煤是一种重要的能源资源，其利用方式多种多样。其中，煤的干馏和煤的气化是两种常见的煤化学转化过程。它们通过不同的方法将煤转化为有用的化学产品或能源。下面将对这两种过程进行详细的介绍。

一、煤的干馏

煤的干馏是指在无氧或低氧条件下，通过加热煤来分解其组成部分，从而得到气体、液体和固体产物的过程。干馏可以利用煤中的不同组分沸点的差异，将煤转化为不同的产物。这些产物包括焦炭、焦油和煤气。

1. 焦炭：干馏过程中，煤中的挥发分会被释放出来，而固定碳则会残留下来形成焦炭。焦炭是一种高热值的固体燃料，广泛用于冶金、化工等工业领域。

2. 焦油：干馏过程中，煤中的挥发分会凝结成液体，形成焦油。焦油是一种含有多种有机化合物的复杂混合物，可以用于生产沥青、油漆、染料等。

3. 煤气：干馏过程中，煤中的挥发分会以气体形式释放出来，形成煤气。煤气主要由一氧化碳、氢气和甲烷等组成，是一种重要的化工原料和能源。

二、煤的气化

煤的气化是指在高温和一定氧化条件下，将煤转化为气体燃料的过程。气化过程可以将煤中的碳组分转化为一氧化碳和氢气等气体产物。这些气体可以用于发电、制造化学品等领域。

煤的气化可以分为两种类型：水煤气化和干燥煤气化。

1. 水煤气化：水煤气化是指在一定温度和压力下，将煤与水蒸汽反应，生成一氧化碳和氢气的过程。这种气化方式广泛应用于煤炭化工和煤炭发电等领域。

2. 干燥煤气化：干燥煤气化是指在无水蒸汽存在的条件下，通过高温反应将煤转化为一氧化碳和氢气的过程。干燥煤气化可以通过煤的内部加热或外部加热进行。

煤的气化可以将煤中的有机质转化为可再生的气体燃料，具有高效率、低污染和多样化利用等优点。它被广泛应用于能源转换和化学工业等领域。

煤的干馏和煤的气化是两种煤化学转化过程，它们通过不同的方法将煤转化为有用的化学产品或能源。这些过程的应用为我们提供了丰富的能源资源和化学原料，对于推动经济发展和改善生活质量具有重要意义。同时，我们也应该关注其环境影响，努力寻找更加清洁和可持续的能源替代方案。

水煤浆气化工艺对原料煤的要求

水煤浆气化炉工艺原则上在高于灰熔点5O～100~C以上的温度下操作，以便于顺利排渣，根据德士古水煤浆气化厂的生产经验，水煤浆加压气化用煤选择原则应以煤的“气化性能及稳定运行性能”为主。

2．1煤的灰分含量

灰分是煤中的无用形式成分，为使其能顺利地以液态形式排出水煤浆气化炉，必须将温度升至其灰熔点以上，无谓的增加了氧气消耗有资料表明，在同样的气化反应条件下，灰分每增加l％，氧耗增加0．7％～0．8％，煤耗增大1．3％一1．5％；其次灰分增加，使烧嘴和耐火砖的磨损加剧，寿命大大缩短，同时灰、黑水中的固含量升高，系统管道、阀门、设备的磨损率大大加剧，设备故障率提高。灰分含量高对成浆性能也有一定的影响，除使煤浆的有效成分降低之外，还使煤质的均匀性变差，消弱了煤浆分散剂的分散性能，在相同的情况下，对提高煤浆浓度不利。建议所选煤样的灰渣干基含量不高于l3％。

2．2煤的最高内水含量

煤的内水含量对气化过程的主要影响表现在对成浆性能的影响，一般认为煤的内水含量越高，煤中的O／C越高，含氧官能团和亲水官能团越多，空隙率越发达，煤的制浆难度越大。煤质对成浆性能的影响是多方面的，各影响因素之问密切相关。煤的内在水含量越高时所制得的煤浆浓度越低，而且使添加剂的消耗、煤耗、氧耗均有一定的增加，综合技术与经济方面考虑，水煤浆加压气化原料用煤的最高内在水含量以小于8％为宜.

2．3煤渣的熔融特性 煤灰的熔融特性是煤的灰熔点(还原条件下)，煤的灰熔点以低于反应温度50～100~C为宜（熔融温度)。若煤的灰熔点提高，为使气化炉顺利排渣，必须将气化炉的反应温度提高至煤的灰熔点以上，温度提高使气化炉耐火砖的寿命相应缩短(气化炉的操作温度每提高100~C，耐火砖的磨蚀速率增加2倍)，氧耗、煤耗增加。为了降低操作温度必须加入助熔助，而助熔剂的加入会增加煤中惰性物质含量，使耐火砖磨蚀加剧，提高了制浆成本，固体灰渣处理量增加，灰渣水系统的结垢量上升。煤的灰熔点以低于l300℃为宜，考虑到煤的气化效率及耐火砖的使用周期等方面的因素，最好的煤种灰熔点在1250～l300℃，如果原料煤的灰熔点太低，由于生产条件下煤灰的黏度降低，也会加剧对耐火砖的侵蚀，较低灰熔点的煤种可以通过配煤来解决。

维普资讯 试验时，通过控制水量、空气量、　

给煤量，控制系统运行参数。先在流　

化床反应器内放入一定量的石英砂作　

为床料，然后打开电加热开关，对炉体　

进行预热，同时起动罗茨风机和空气　

预热系统，对进入反应器的空气进行　

预热；待反应器温度升至６００℃左右　

时，起动给煤机，将煤加入流化床反应　

器；床层温度升至９００℃时，开启蒸汽　

发生器，通过控制进入蒸汽发生器的　

水量控制蒸汽产生量，空气和水蒸气　

的混合气通过气体预热装置使其进炉　

时温度升至４００℃～５００℃。待系统　

稳定半小时后开始进行取样测试。　

试验选用枣庄烟煤，其工业分析　

和元素分析见表１。试验用煤粒径为　

（０．９～１．６）ｍｍ，床料石英砂的粒径为　

（０．９～１．６）ｍｍ　

图１　小型流化床煤气化试验台　

表ｌ　枣庄煤样的工业分析、元素分析及发热量　

２结果与讨论　

２．１　汽煤比对气化结果的影响　

试验时，通入的空气量、给煤量和床层压降保持不　

变，空气量为４．５　ｍ。／ｈ（标准状态，下同），给煤量为　

３．０５　ｋｇ／ｈ，床层压降为４　５００　ｋＰａ。通过改变蒸汽量，　

了解煤气成分和床层温度的变化，试验结果见图２～　

图６。由图２可见，随着汽煤比的升高，水煤气反应加　

强，吸收了更多的热量，这使得床层温度明显下降。从　

图３、图４可以看出，增加水蒸气的份额能够增加煤气　

中氢气、一氧化碳、甲烷的含量，提高煤气热值。发生　

气化反应时，水蒸气分解产生的氧原子与碳结合成　

ｃＯ，氢原子以氢气的形式析出。在相同的气化条件　

下，增加水蒸气在气化剂中的份额会促进水煤气反应，　

有更多的碳向Ｃ０转化，提高碳的转化率。从图５、图　

６可见，随着汽煤比增加，煤气产率增加，碳转化率也　相应增加，汽煤比在０．３　ｋｇ／ｋｇ时碳转化率是　

４４．８３　，汽煤比增加到０．５　ｋｇ／ｋｇ时碳转化率为　

５７．Ｏ９　９／６。试验结果与黄亚继等人［５　的研究结果基本　

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。