5、煤的气化 51 煤气化的基本原理 51 煤气化的基本原理1.煤气化：以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧） 、水蒸气或氢气等做气化剂，在高温条件下通过化学反 应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。2.气化条件：气化炉、气化剂、供给能量3.气化产品：气化煤气：CO H2 CH4O2、H2O、H2、根据产热方式和煤气用 途选择性供入（ H2 很少用）4.发生炉构成（以 固定床为例）炉体、 加料装置、 排灰装置5.气化的基本原理 煤气化的过程 （固定床为例）：气化类型 自热式煤的水蒸气 气化原理：:气化剂：空气或02 ；H2O(气)：主要反应： C+O2CO2 +Q 2C+O22CO+QC+H2OCO+H2 - Q：煤气主要可燃成分：CO、H2：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。外热式煤的水蒸气气化 原理 :气化剂：H2O(气)：主要反应： C+H2OCO+H2 -Q：煤气主要可燃成分：CO、H2 ：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 。煤的加氢气化原理 :气化剂：H2：主要反应： C+H2CH4 +Q：煤气主要可燃成分：CH4 ：特点： 煤气主要由CH4组成（代用 天然气）；产生残焦（含碳残渣）,煤与 H2加压生成CH4的反应性比 煤与水蒸汽的反应性小.煤的水蒸气气化和加氢气化相结合制造代用天 然气原理:气化剂： 02；H2O(气) ：主要反应： 加氢阶段： C+H2CH4 +Q 水蒸气气化阶段：C+O2CO2 +Q 2C+O22CO+QC+H2OCO+H2 -Q ：煤气主要可燃成分： CH4 ：特点：首先进行加氢气化，产生残焦再与水蒸气反应，产生加氢阶段用氢气。煤的水蒸气气化和甲烷化相结合制造代用天然 气原理:气化剂：02；H2O(气) ：主要反应： 水蒸气气化阶段：C+O2CO2 +Q 2C+O22CO+QC+H2OCO+H2 -Q 甲烷化反应：CO+3H2 CH4+H2O +Q ：煤气主要可燃成分：CH4 ：特点： 首先由煤的水蒸气气化反应产生以CO和H2 为主的合成气，然后合成气在催化剂的作用下“甲烷化”生成甲烷。基本化学反应 基本化学反应： 氧化反应： C+O2CO2 +Q 2C+O22CO +QH2+ O2 H2O +QCO+H2OCO2+H2 +Q水煤气反应:C+H2OCO+H2 -Q副水煤气反应：C+2H2OCO2+2H2 -Q气化反应：C+CO22CO -Q甲烷化反应：C+2H2CH4 +QCO+3H2 CH4+H2O +Q水煤气主 要成分为 CO和H2这些反应中: C+H2OCO+H2 -Q即水 蒸气和碳反应的意义最大， 此反应为强吸热反应。供热的： C+O2CO2 +Q和 2C+O22CO +Q与吸热的： C+H2OCO+H2 -Q和 C+CO22CO -Q 组合在一起，对自热式气化 过程起重要的作用。煤中的少量元素氮和硫在气化过程中产生了含氮的和含硫的产物， 主要的硫化物是H2S、COS、CS2等，主要的含氮化合物是NH3 ，HCN、NO等。表6-2-02是这些化合物的生成反应。表6-2-02 煤气化时发生的硫（S）和氮（N）的基本反应 元素反应 S ： S+O2SO2 SO2+3H2 H2S+2H2OSO2+2COS+2CO2 2H2S+SO2 3S+2H2O C+2SCS2 CO+SCOS N ： N2+3H22NH3 N2+H2O+2CO2HCN+1.5O2 N2+xO22NOx 反应特点 一次反应和二次反应 均相反应和非均相反应 吸热反应和放热反应