摘

 要：煤的气化过程实质上就是通过控制供氧量，使煤通过部分氧化反应，转化成具有

一定潜在化学能的气体燃料的过程。煤的气化技术可以说是未来煤洁净利用技术的基础，被
认为是最清洁的煤转化利用方式，他能够达到充分利用煤炭资源的目的。
　　关键词：煤的气化

 煤化程度 内在矿物质 煤焦孔隙结构 催化剂 煤岩显微组分

　　煤的气化过程是一个热化学过程，它以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧空气或纯
氧气）、水蒸气或氢气为气化剂，在高温下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为
气体燃料的过程。煤的气化过程实质上就是通过控制供氧量，使煤通过部分氧化反应，转化
成具有一定潜在化学能的气体燃料的过程

[1]。

　　煤的气化技术可以说是未来煤洁净利用技术的基础，被认为是最清洁的煤转化利用方
式。同时，煤的气化产物在电力生产、城市供暖、燃料电池、液体燃料和化工原料合成等方面
有着极其重要的应用，能够达到充分利用煤炭资源的目的，因而煤的气化技术也就理所当
然地成为未来洁净煤技术中的核心。
　　从物理化学过程来看，煤的气化包括以下几个阶段：煤炭干燥脱水、热解脱挥发份、挥
发份和残余碳（或半焦）的气化反应

[2]。

　　在整个过程中，当煤粒温度升高到

350～450

℃时，开始发生煤的热解反应，有挥发份

（焦油、煤气）析出，从宏观上看，煤的热解反应如下：
　　煤

→CH4+CMHN+焦油+（CO、H2S、H2）+焦炭或半焦

　　煤的气化反应是热解生成的挥发份、残余焦炭颗粒与气化剂发生的复杂反应。与燃烧过
程中保持一定量的氧气相反，气化反应是在缺氧状态下进行的，因此煤气化反应的重要产
物是可燃性气体

CO、H2 和 CH4，小部分 CO2，可能还有少量的水。

　 　 煤 中 存 在 的 其 他 元 素 如 硫 、 氮 等 ， 能 够 与 还 原 性 气 化 剂 发 生 反 应 生 成
H2S、COS、N2、NH3 以及 HCN 等污染物，在较温和的气化温度下(小于 650

℃)，气化煤气

中还会含有一定量未分解的焦油和酚类物质等。虽然这些物质量很少，但将直接影响后续的
煤气净化和提纯加工过程，因此，必须尽量除去。以下介绍几种影响煤气化的主要因素。
　　

1 煤化程度对煤气化的影响

　　煤化程度是影响煤气化反应速率的重要因素。张林仙等

[3]考察了中国不同地区不同煤

化程度的六种典型无烟煤的气化活性，实验表明，无烟煤焦与水蒸气气化反应的活性与无
烟煤的煤化程度相对应，无烟煤煤化程度越高，水蒸气气化反应活性越低，这是因为随着
煤变质程度的增加，煤中碳含量增高，氢和氧含量减少，煤基本单元中的缩合芳香烃结构
增多，脂肪烃结构减少，石墨化程度增高，因而导致气化反应性随煤化程度的增加而降低。
文献

[4，5]也得出了相同的结论。但也有学者认为煤阶对气化反应性的影响还不是很明确 。

Takayuki[6]认为低煤化程度煤种的气化反应性不一定总是高于高煤化程度的煤种，煤焦的
反应性不仅与煤阶有关，还和煤焦中含氧官能团和无机化合物的含量有关，随着煤化程度
的增加，煤的微观结构、表面特性将发生变化。此外，煤焦的氧化程度也会影响半焦的反应
性。

Teresa 等[7]首先对三种烟煤进行氧化处理，然后对其反应活性进行对比和研究，试验发

现，这种氧化过程可以提高其气化反应性，氧化温度越高，时间越长，越有利于气化反应
的进行。他认为这是由于氧化过程使煤焦具有了更多的可被接近的比表面，提高了反应比表
面的比例。
　　

2 内在矿物质对煤气化的影响

　　煤中的矿物质在气化过程中起着重要的作用

[8]：①催化气化中期的热缩聚反应，使气

化产物的比表面积降低；②催化气化后期烷基脱氢反应，使气化产物的比表面积增大；③
矿物质是一种分散剂，以物理作用形式阻止熔融胶质体的接触并形成气泡中心，使气化产
物孔结构增多，比表面积增大；④矿物质在非熔融或熔融性较差的煤气化过程中不具有分
散作用，而是起堵孔作用。