制的煤气。
• 3、水煤气：以水蒸汽为气化剂制的煤气。 • 4、半水煤气：是以空气（或富氧空气）和适量的
水蒸汽
固体燃料有：
• 1、无烟煤 • 2、粘结性烟煤与不粘结性烟煤（包括贫煤、炼焦煤、气
煤、气焰煤、肥煤、焰煤）
• 3、褐煤 4、木质褐煤 5、泥煤 • 6、由粘结性烟煤或不同结焦性能的混合煤制得的焦炭和
第一章 固体燃料气化
概述
• 所谓造气就是用气化剂对固体或其他原料进行热 加工的过程，其生成物为可燃性气体（煤气）。 固体燃料为各种煤和焦炭；气化剂有空气、富氧 空气、氧和水蒸汽、CO2。进行气化的设备称为 煤气发生炉。
• 固体燃料气化生成的煤气可分为： • 1、空气煤气：以空气为气化剂制的煤气。 • 2、混合煤气：以空气和适量水蒸汽混合为气化剂
与粒度小于0.1mm的粉煤并流气化，生产有效成 分（H2+CO）高达80%～85%的煤气 。
4.水煤浆加压气化法 （德士古水煤浆气化法） 将原料煤和水按一定比例，加到磨煤机中磨
成水煤浆，经加压后和氧气一起由喷嘴喷入气化 炉内，进行气化反应，制得水煤气。
第二节 固定层间歇气化法制取 半水煤气的基本原理
水分高，有效成分少，气体产率低。气化过程水蒸气带出增 加，煤的消耗定额增加
• 2、挥发份
• 在一定温度下干馏（隔绝空气）析出的气体（碳 氢化合物），在气化过程中能分解变成氢气、甲 烷以及焦油蒸汽等。它与煤化程度有关，煤化程 度越低挥发份越高，含量少的1~3%，多的达50% 以上，一般来讲挥发份高的煤粘结性较强，挥发 份低的煤粘结性较差，挥发份较高的燃料其机械 强度、热稳定性一般都比较差。
1.以空气为气化剂
C+O2=CO2+Q CO+0.5 O2 = CO2 +Q
C+0.5 O2 =CO+Q C+ CO2 =2CO-Q（可逆）
➢氧化反应速度极快，不可逆，空气中的O2迅速消耗，生 成物中CO2的浓度急速上升，并放热量。这过程在氧化层里 进行。所以氧化层的厚度比较薄。
CO2 的 还 原 反 应 可 逆 ， 吸 热 ， 在 还 原 层 进 行 。 在 还 原 层 CO2的浓度逐渐下降，而CO的浓度逐渐增加。由于CO2的还 原反应速度比碳的氧化反应速度慢得多，所以还原层就比
氧化层要厚得多。
C+ CO2 =2CO-Q 该反应为可逆反应，平衡常数为
ln Kp 21000 21.4 T
计算可知：随反应温度升高， CO平衡含量增加， CO2平衡含 量下降；当温度高于900℃时， CO2含量已经很少，几乎全部 转化成CO。
料在落入高温区时保持其块度的性质，该性质除 了与煤形成年代有关外，主要与煤化程度有关 • 3、机械强度 • 指煤破碎的难易程度，一般来说，煤的机械强度 与煤的形成年代有关，年代愈久，强度愈大。机 械强度差的煤其热稳定性必然也差。
• 4、粘结性
• 有些煤（烟煤）在加热到一定温度时，炭质受热分解而成 塑性状态，继而出现软化、熔融现象，产生热分解后的液 态产物，在炭粒之间的接触和膨胀压力的作用下，使炭粉 相互粘结在一起而变成多孔性硬块，即所谓焦炭，这种煤 称为粘结性煤。无烟煤不发生或稍微发生熔融粘结现象， 而在放出挥发份后其本身成为粉末状的残渣，这种煤称为 不粘结性煤。
• 煤的粘结性会破坏气化层中气体的分布，使气化操作无法 进行。
工业上以固体燃料为原料，制取合成氨原料气的方法 :
(1)固定层间歇气化法 用水蒸汽和空气为气化剂，交替地通过固定的燃
料层，使燃料气化，制得半水煤气。 (2)固定层连续气化法
以富氧空气（或氧气）与蒸汽的混合气为气化剂 ，连续通过固定的燃料层进行气化。
• 3、灰份
• 固体燃料完全燃烧后所剩余的残留物，灰份主要 的组分为二氧化硅、三氧化二铝、四氧化三铁、 氧化钙、氧化镁等物质，这些物质的含量对灰熔 点有决定性影响。固定层煤气炉一般要求燃料的 灰份含量不超过30%，灰份含量过高，相对地减 少了有效碳使煤的发热值降低，而且在燃烧或气 化过程中会妨碍气化剂与碳的接触，影响气化剂 的扩散，同时降低了燃料的化学活性，灰份含量 过高时不仅使气化条件复杂化，还加重了排灰机 械的负荷，使设备磨损加剧。
• 4、硫份 煤中的硫份在气化过程中转化为含硫气 体，不仅腐蚀设备管道，而且使催化剂中毒。
• 5、固定碳 固体燃料中除去灰份、挥发份、水份 和硫份以外，其余可燃性物质称为固定碳，它是 固体燃料中的有效物质。
煤的性质对气化反应的影响
• 1、化学活性 • 煤的化学活性也称为反应能力，是指煤与气化剂
反应的活性。 • 2、热稳定性 又叫抗热强度，可以理解燥层：在燃料层的顶部。 (2)干馏层：燃料在此受热分解逐渐 焦碳化。 (3)气化层：气化反应发生的主要区 域。分氧化层和还原层。 (4)灰渣层：在炉底，能预热和 均匀分布自炉底进入的气化剂。 (5)自由空间：干燥层上面，没 有燃料的空间，起聚积煤气的作用 。
二、固体燃料气化的基本原理
燃料层的分区
(1)干燥层：在燃料层的顶部。 (2)干馏层：燃料在此受热分解 逐渐焦碳化。 (3)气化层：气化反应发生的主 要区域。分氧化层和还原层。 (4)灰渣层：在炉底，能预热和 均匀分布自炉底进入的气化剂 。 (5)自由空间：干燥层上面，没 有燃料的空间，起聚积煤气的 作用。
3.气流层气化法 在高温下，以氧和水蒸气混合气为气化剂，
半焦，以及从褐煤制得的半焦
• 7、由粉煤制成的型煤 • 8、碳化煤球等 • 常压固定层煤气炉生产合成氨原料气时，必须使用无烟煤
煤与焦炭。
• 造气车间的任务就是生产合格的（氢氮比符合合成氨要求 的）半水煤气。
烟煤
无烟煤
褐煤
泥煤（泥炭）
煤的组成对气化反应的影响
1、水分
固体燃料的水份以三种形式存在即吸附水、游离水和化合 水。煤里的水份含量多少与煤化（即煤腐殖化）程度有关， 煤化程度越低则煤里的水份就越高，煤的质地就越致密， 这种水份称之为物理吸附水或固有水份；煤的外在水份 （附着水份）是指地下水和雨水附着在煤上的水份。煤的 外在水份和分析取样水份之和称为煤的全水份。煤的化合 水份（结合水份）在煤中是以结晶水形式存在的，与煤化 程度无关，即使加热到100℃化合水也不会析出。