煤炭气化论文

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1、浅析煤炭气化技术发展及应用马江（中国矿业大学化工学院江苏徐州221008）摘要：由于煤气化在高效、清洁利用煤炭能源方面冇重要作用，国外近20年来煤气化能力得到了强劲的发展，我国煤气化在化工原料气、工业以至民用燃料气等方面也一直占有重要地位。但我国的洁净煤技术总体上还处于起步阶段，煤炭气化工艺的发展还要经历长期的发展过程。煤炭、能源、气化技术、气化、应用、发展引言煤炭气化是指在特定的设备内，在一•定温度与压力下，煤中的有机质与气化剂发生化学反应将与有机质转化为含CO、H2、CH4等可燃气体和N2、C02等非可

2、燃气体的过程。气化炉、气化剂与供给热量是煤炭气化的必备条件。煤气化的产站可作为工业煤气、民用煤气、化工合成和燃料油合成原料气，也可应用于联合循环发电燃气、冶金述原气、煤炭液化气源、燃料电池气源和煤炭气化制氢等。煤炭气化主要冇地面煤气化技术和地下煤气化技术。21世纪是能源结构多元化时代，煤炭在能源消费结构中的主导地位不会改变。专家估计未來二三十年煤炭需求量将会增加。煤是我国最丰富、最便宜的能源，长期以來保证了我国国民经济的发展、社会的进步和人民生活水平的提髙。但是，煤是植物残体经上亿年的地球化学作用生成的有机

3、矿物，除含碳、氢、氧、氮、硫等母体元素外，还含有硅、铝、铁、钙镁、砂、汞、氯等外部浸染、混杂的矿物质，直接燃烧不仅效率低下而H污染严重，尤其是硫的污染危害非常人。因此，通过煤气化和液化技术进行洁净化处理非常重要。1地面煤气化技术地面煤气化技术冇固定床、流化床与气流床三种主要形式。气化工艺开发集中于提高气化压力、提高气化炉容量、扩人煤种适应性、环境友好、提高碳转化率和提高气化效率和液态排渣等。主要应用于化工合成、城市煤气牛产及联合循环发电。从当询国外煤气化技术发展趋势看，大型化、加压、适应多种粉煤、低污染、易

4、净化是煤气化的发展方向。国外新开发的气化炉都采用加压气化工艺，这可提高气化强度，增加单炉的产量，节约压缩能耗，减少带出物损失。国外现冇加压气化炉型主要分为三类：加压固定床气化炉(如Lurgi炉)、加压流化床气化炉(Winkler/HTW,KRW,U—gas)和加压气流床气化炉(Texaco,DOW,Shell,Prenflo)<>这三类气化炉各有特点。产业化程度以鲁奇(Lurgi).徳丄古(Texaco)最为成熟，都己达到日处理400〜1650吨的量级，这些气化炉的发展都以服务于化工产业为先导。鲁奇炉以弱粘

5、结块煤为原料，冷煤气效率戢高，但净化系统复杂(焦油处理)；德士古气化炉協以低灰、低灰熔点煤为原料，高温操作，虽气化强度和气体品质较高，但氧耗高、设备投资高；高温温克勒炉(Winkler/HTW)操作温度相对较低，尚只适用于年青烟煤或褐煤。2地下煤气化技术煤炭地下气化是将地下煤炭冇控制燃烧、产生可燃气体的一种开发清洁能源与化工原料的新技术。只提取煤屮含能组分，而将灰渣等污染物滞胡在井下。这种新技术集建井、采煤、转化工艺为i体，人大减少了煤炭牛产和使用过程中所造成的环境破坏，并可大人提高煤炭资源的利用率。因此深

6、受世界各国重视。对于煤炭地下-气化技术，在国外主耍是俄罗斯在应用，欧美等国在开发。美国的经验指出，地下气化与地面气化生产相同下游产品相比，合成气的成木可下降43%,天然气代用品的成木可下降10〜18%,发电成木可下降27%；前苏联列宁格勒火力发电设计院公布的资料表明，地下气化热力电厂与燃煤电厂相比，厂房空间可减少50%，锅炉金属耗量可降低30%,运行人数可减少37%16jo地下气化技术是十分具冇诱惑力的。3煤炭气化的主要过程煤的气化是一个热化学过程。按供热情况的不同可将煤的气化过程归纳为若T•基本系统对若干

7、主要气化化学反应，根据计算和反应热效应计算，在理论上可获得合理和优化的组合结合气化反应平衡的规律，判断气化过程进行的方向和限度。气化反应不单取决于化学因素还取决于物理因素，故应综合上述两方面來研究气化反应动力学。这样做冇利于气化反应机理的研究和数学模型的建立。虽然由于煤的性质的复杂和变化，现在还不能完全借助于数学模型使气化过程模拟放大，但在工程开发过程小还是可以作为重要参考的。气化反应既取决于化学因素，乂取决于物理——扩散和传热等因素。因此，气化反应动力学应从多方而研究气化反应的速率和历程。气化过程屮的反应

8、既有气体反应物与产物或产物之间的均相反应，乂有气、固两相间的非均相反应，而气化反应中很多主要的反应为非均相反应O在固体（碳）表面上进行的非均相气化反应经历着以下几个阶段：（1）气体反应物向固体（碳）表面转移或扩散。（2）气体反应物被吸附在固体（碳）表面上。（3）被吸附的气体反应物在固体（碳）表面起反应而形成屮间配合物。（4）中问配合物的分解或与气相中到达固体（碳）表而的气体分子发牛反应。（5）反应产物从固体（碳）