8.2.1 概述
煤气化是煤与气化剂作用生成气体混合物的反应过程。煤气化技术是煤化工产业化发展最重要的单元技术。煤气化过程包含了煤的热解、半焦的气化等过程。原料煤可以是褐煤、烟煤和无烟煤。生成的气体含有CO,CO2,H2,CH4和水蒸气,若气化介质为空气时,还带入氮气。煤中的硫以硫化氢或硫醇的形式出现。有的气化方法在气体产物中还含有干馏产物。全世界现有商业化运行的大规模气化炉主要有鲁奇、德士古、壳牌3种炉型,原料是煤、渣油、天然气,产品是F-T合成油、电或甲醇等。
煤气化技术在我国被广泛应用于化工、冶金、机械、建材等工业行业和生产城市煤气的企业,以固定床气化炉为主。近20年来,我国引进的加压鲁奇炉、德士古水煤浆气化炉主要用于生产合成氨用合成气、甲醇或城市煤气。
8.2.1.1 煤气分类及用途
根据煤气化气用途的不同,可以将煤气化气分为:工业燃料气、城市煤气、合成气和贫煤气。依气化方法、气化条件及煤的性质不同,气化气的组成也不同,各种气化气组成及用途见表8.1。
表8.1 煤气化气组成及用途
8.2.1.2 原料煤的组成和性质对气化的影响
原料煤的组成和性质对气化过程有明显的影响,在选定气化原料时需要考虑以下因素:
（1)水分
对于逆流操作的固定床气化炉,可以处理水分高的褐煤。而对于沸腾床气化炉,当水分超过10%～15%时,需进行脱水。气流床中水分可代替气化剂蒸汽,但需要补充足够的热量。
（2)灰分和灰熔点
灰分在逆流气化炉内可以进行传热,把热量传给气化剂。通常灰分越少越好。煤的灰分范围为2%～50%。在固定床固态排渣炉中,灰分以机械方式由炉底排出。液态排渣时,灰分以熔融态排出。前者要求灰熔点高,气化温度不能超过灰熔点;后者则要求灰熔点低,气化温度必须超过灰熔点。
（3)挥发分
煤的挥发分在气化过程中首先变成煤气、焦油和水分,在逆流固定床炉中,这些成分混入煤气;在高温气流床或沸腾床中,煤气中烃类和焦油也发生反应,转化成气体成分。年老的无烟煤含挥发分5%,年轻褐煤可达50%。挥发分高固定炭含量少。
固定炭是煤除去水分、灰分和挥发分的残余物,它是气化时的主要反应物,它的多少和性质对气化反应有影响。
（4)黏结性
煤受热升温到350～450℃区间,形成胶质体,发生软化、熔融,有液相产物和煤粒粘在一起,在析出挥发物并固化后,形成块状焦炭,此种性质称为黏结性。黏结性煤气化需要破粘预处理,或在固定床炉子上设置破粘装置。黏结性煤是宝贵的炼焦用煤资源,一般不作为气化原料。
（5)粒度
煤的粒度可分为小于6mm的粉煤、小块和中块,机械化采煤粉煤含量高。褐煤易风化裂碎,粉煤量较大。流化床气化可用粒度小于6mm的煤,气流床用细粉煤,固定床用块煤。