气化煤气

[拼音]：qihua meiqi

[外文]：coal gasification gas

煤在高温下与气化介质反应生成的可燃气体。它是城市燃气气源之一。

煤的气化过程

气化介质有氧（空气）、水蒸气等，它们与煤的反应是复杂的，有代表性的反应有：

（1）部分燃烧，；

（2）完全燃烧，C+O₂＝CO₂；

（3）发生炉反应，C+CO₂＝2CO；

（4）水煤气反应，C+H₂O＝CO+H₂；

（5）加氢反应，C+2H₂＝CH₄。另外，下列两反应也是重要的：⑥变换反应，CO+H₂O＝H₂+CO₂；

（7）甲烷化，CO+3H₂＝CH₄+H₂O。

此类反应都必须在适当的高温下进行，因而要供给热量，以推动反应进行；对于反应⑤、⑥、⑦，则温度过高时不利于反应向右边进行，又必须控制温度。

供热方法可利用煤燃烧本身所放出的热，以及利用甲烷生成热和其他化学反应热。有些工艺利用热载体带入热量，这种载体可以是气体、固体或高温熔融液。另外，也可把燃烧热先积蓄在炭层内，然后再放出，供气化反应用，循环运行。后一种方法污染严重，热损失较大。

在气化过程中，必须使固体煤颗粒的内外表面与反应气体（气化介质）充分接触，因而煤粒的粒度和在介质气流中运行情况成为一个重要因素。多数烟煤在加热到400～500°C时软化，煤粒会聚集成较大颗粒。所以煤气化一般采用不粘结煤或把煤预先破除粘结性。

煤含有各种矿物质，在气化过程中按不同工艺条件以干灰或熔渣形式排出。近来，又开发了凝聚颗粒状排渣。不同排渣方法各有利弊，是选用不同工艺时应考虑的重要问题之一。

煤的气化方法

按煤粒在气流中的运行状况，主要可归纳为三种形式：

（1）固定床。煤粒基本不湍动，煤粒随自身的气化和炉底灰渣的排出而缓慢下移，也称移动床，工业上传统使用的发生炉和水煤气炉，都属于常压固定床气化，近代又发展了加压固定床气化。

（2）流化床。煤粒受高速气化介质湍动而发生翻滚，床层疏松膨胀，床层内产生密相和稀相气泡，状似液体沸腾，使煤粒在高温下迅速气化，也称沸腾床。

（3）气流床。粉状煤粒和气化介质以高速顺流喷进气化炉，煤粉随气流剧烈旋转，在高温下瞬间迅速气化，也称悬浮床。这三种气化形式见示意图。图中还介绍了另一种熔浴式气化。这种气化形式是在温度较高且高度稳定的熔浴内进行的，熔浴可以是熔渣、熔盐或熔铁。

常压气化的设备和操作一般比较简易，加压气化就复杂得多。然而加压气化具有很多优点：在其他条件相同的情况下，如果操作压力增加p倍，产气量就可增加圵倍;有利于甲烷的生成，从而提高煤气的发热量，并降低工艺的耗氧量；有利于煤气的后处理工艺和远距离输送。作为合成气，本来需要加压，从而节省合成气的电耗。新开发的气化工艺都在向加压发展。（见彩图）

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气化煤气的成分和特性

气化煤气的主要有效成分为氢、一氧化碳和甲烷，如果以空气为气化介质，则生成气中含有大量氮，发热量偏低；如以水蒸气和氧为气化介质，则一氧化碳和氢含量可达80％或更高，发热量为10～11兆焦/米³。在加压和温度较低的条件下气化所得的煤气，其甲烷含量明显提高，发热量就较高。低发热量气化煤气（如发生炉煤气）不宜向厂外输配，一般就地用作工厂燃料气，或用于焦炉和炭化炉的加热。半水煤气用于氮肥的合成。发生炉煤气、水煤气或增热水煤气又都是调节城市燃气质量的掺混气体。低中发热量气化煤气用于联合循环发电，可提高发电效率并解决直接燃煤发电的污染问题。氢和一氧化碳是许多化学合成的重要原料。中发热量煤气可直接供作城市燃气，或通过变换、脱二氧化碳和甲烷化等一系列工艺，制成发热量为37兆焦/米³的代用天然气。

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