1、1煤气知识培训讲义一、 煤气煤气是所有气体燃料的总称。根据生成形式的不同，分为天然气、人工煤气、油制气和代用天然气四类。由 煤 、 焦 炭 等 固 体 燃 料 或 重 油 等 液 体 燃 料 经 干 馏 、 汽 化 或 裂 解 等 过程 所 制 得 的 气 体 ， 统 称 为 人 工 煤 气 。 按 照 生 产 方 法 ， 一 般 可 分 为 干 馏 煤 气和 气 化 煤 气 （ 发 生 炉 煤 气 、 水 煤 气 、 半 水 煤 气 等 ） 。 人 工 煤 气 的 主 要 成 分为 烷 烃 、 烯 烃 、 芳 烃 、 一 氧 化 碳 和 氢 等 可 燃 气 体 ， 并 含 有 少 量 的 二
2、 氧 化碳 和 氮 等 不 可 燃 气 体 ， 热 值 为 5400 24000 千 焦 立 方 米 。1、 天然气 存在于地下自然生成的一种可燃气体称为天然气。天然气在我国分布很广，我国最早在四川自贡自流井使用天然气，已具有 5000 年历史，是世界上最早发现和使用天然气的国家。 根据开采和形成的方式不同，天然气可分为 5 种： 纯天然气：从地下开采出来的气田气为纯天然气； 石油伴生气：伴随石油开采一块出来的气体称为石油伴生气； 矿井瓦斯：开采煤炭时采集的矿井气； 煤层气：从井下煤层抽出的矿井气； 凝析气田气：含石油轻质馏分的气体。 为方便运输，天然气经过加工还可形成压缩天然气和液化天然气。
3、 2压缩天然气：将天然气压缩增压至 200kg/cm2 时，天然气体积缩小 200倍，并储入容器中，便于汽车运输，经济运输半径以 150-200 公里为妥。压缩天然气可用于民用及作为汽车清洁燃料； 液化天然气：天然气经过深冷液化，在-160的情况下就变成液体成为液化天然气，用液化甲烷船及专用汽车运输。 2、 人工煤气 人工煤气是各种人工制造煤气的总称，是由 煤 、 焦 炭 等 固 体 燃 料 或 重油 等 液 体 燃 料 经 干 馏 、 汽 化 或 裂 解 等 过 程 所 制 得 的 气 体 ， 统 称 为 人 工 煤 气 。按 照 生 产 方 法 ， 一 般 可 分 为 干 馏 煤 气 和
4、气 化 煤 气 （ 发 生 炉 煤 气 、 水 煤 气 、半 水 煤 气 等 ） 。 人 工 煤 气 的 主 要 成 分 为 烷 烃 、 烯 烃 、 一 氧 化 碳 和 氢 等 可燃 气 体 ， 并 含 有 少 量 的 二 氧 化 碳 和 氮 气 等 不 可 燃 气 体 ， 热 值 为5000 24000 千 焦 立 方 米 。因 为 人 工 煤 气 临 界 压 力 高 ， 临 界 温 度 低 ， 所 以 ， 即 使 再 增 大 压 力 ， 也不 可 液 化 。 干 馏 煤 气将 煤 隔 绝 空 气 加 热 到 一 定 温 度 时 ， 煤 中 所 含 挥 发 物 开 始 挥 发 ， 产 生 焦
5、油 、 苯 和 煤 气 ， 剩 留 物 最 后 变 成 多 孔 的 焦 炭 ， 这 种 分 解 过 程 称 为 “干 馏 ”。 利 用 焦 炉 、 连 续 式 直 立 炭 化 炉 （ 又 称 伍 德 炉 ） 和 立 箱 炉 等 对 煤 进 行 干 馏所 获 得 的 煤 气 称 为 干 馏 煤 气 。在 干 馏 过 程 中 ， 由 于 最 终 温 度 不 同 ， 又 可 分 为 高 温 干 馏 和 中 温 干 馏 。它 们 所 产 生 的 干 馏 煤 气 ， 则 称 为 全 焦 煤 气 和 半 焦 煤 气 。 利 用 焦 炉 生 产 高 温3干 馏 煤 气 ， 它 的 剩 留 物 为 焦 炭 。
6、 利 用 炭 化 炉 、 立 箱 炉 生 产 中 温 干 馏 煤 气 ，它 的 剩 留 物 为 半 焦 ， 通 常 称 为 熟 煤 。干 馏 煤 气 的 主 要 成 分 为 氢 、 甲 烷 、 一 氧 化 碳 等 ， 热 值 为 17000 千 焦 /米 3（ 标 准 ） 左 右 。 干 馏 煤 气 的 产 气 率 为 300500 米 3/吨 煤 ， 是 我 国 城市 燃 气 主 要 气 源 之 一 。 气 化 煤 气固 体 燃 料 的 气 化 是 热 化 学 过 程 。 煤 可 在 高 温 时 伴 用 空 气 （ 或 氧 气 ） 和水 蒸 气 为 气 化 剂 ， 经 过 氧 化 、 还 原
7、 等 化 学 反 应 ， 制 成 以 一 氧 化 碳 和 氧 为 主的 可 燃 气 体 ， 采 用 这 种 生 产 方 式 生 产 的 煤 气 ， 称 为 气 化 煤 气 。气 化 煤 气 按 其 生 产 方 法 （ 气 化 剂 ） 的 不 同 ， 主 要 可 分 为 以 下 几 种 ： 混 合 发 生 炉 煤 气 。 它 以 空 气 和 水 蒸 气 作 为 气 化 剂 ， 煤 与 空 气 及 水蒸 气 在 高 温 作 用 下 制 得 混 合 煤 气 。 其 中 一 氧 化 碳 含 量 为 27.5%， 热 值 约5410 千 焦 /米 3（ 标 准 ） 。混 合 发 生 炉 煤 气 由 于
8、毒 性 较 大 ， 热 值 低 ， 不 能 作 为 城 市 燃 气 的 唯 一 气源 。 一 般 用 于 掺 入 高 热 值 煤 气 （ 干 馏 煤 气 及 油 制 煤 气 ） 中 配 制 成 城 市 燃 气 ，也 常 用 作 焦 炉 燃 烧 室 加 热 。山 西 企 业 居 民 生 活 所 用 煤 气 气 源 主 要 是 发 生 炉 煤 气 ， 由 于 它 不 适 宜 作为 城 市 煤 气 ， 所 以 其 中 掺 入 了 焦 炉 煤 气 。 山 西 企 业 民 用 煤 气 发 展 经 历 了 几个 阶 段 ， 1993 年 10 月 ， 煤 气 分 厂 正 式 向 居 民 区 供 应 煤 气
9、 ， 当 时 的 气 源 是煤 气 分 厂 所 产 的 发 生 炉 煤 气 ， 热 值 在 5400 千 焦 /米 3（ 标 准 ） 左 右 ； 1996年 ， 焦 化 工 程 投 产 ， 开 始 向 民 用 煤 气 中 掺 入 焦 炉 煤 气 ， 热 值 提 高 到8000-10000 千 焦 /米 3（ 标 准 ） ， CO 含 量 也 降 到 20%以 下 。 造 气 二 车 间 生4产 了 11 年 ， 向 居 民 区 供 气 11 年 ， 直 至 2006 年 因 为 环 保 问 题 停 产 。 2006年 开 始 使 用 康 家 庄 煤 气 厂 的 焦 炉 煤 气 ， 到 2007
10、 年 底 ， 因 为 煤 炭 紧 张 ， 康家 庄 焦 化 厂 的 生 产 受 到 影 响 ， 供 应 时 断 时 续 ， 改 为 阳 光 企 业 的 焦 炉 煤 气 作为 补 充 气 源 ， 今 年 10 月 ， 受 焦 炭 市 场 疲 软 影 响 ， 康 家 庄 焦 炉 煤 气 彻 底 停供 ， 现 在 使 用 阳 光 煤 气 。 水 煤 气 以 水 蒸 气 作 为 气 化 剂 ， 在 高 温 下 与 煤 或 焦 炭 作 用 制 得 水 煤气 。 水 煤 气 主 要 成 分 为 一 氧 化 碳 和 氢 气 ， 其 中 一 氧 化 碳 含 量 达 38.5%左右 ， 氢 含 量 40%左 右
11、 ， 热 值 约 为 11000 千 焦 /米 3（ 标 准 ） 。 水 煤 气 生 产成 本 较 高 ， 一 般 只 作 为 高 峰 负 荷 时 的 补 充 气 源 。 水 煤 气 发 生 炉 为 了 提 高 水煤 气 热 值 ， 可 在 出 口 处 下 端 设 置 增 热 器 ， 从 顶 部 喷 注 燃 料 油 ， 使 之 受 热 裂解 ， 这 样 便 能 提 高 水 煤 气 的 热 值 ， 这 种 改 良 型 水 煤 气 炉 称 为 增 热 水 煤 气 炉 。经 过 增 热 的 水 煤 气 ， 它 的 热 值 可 达 1800019000 千 焦 /米 3（ 标 准 ）3、 液化石油气
12、油 制 气 是 以 石 油 （ 重 油 、 轻 油 、 石 脑 油 等 ） 为 原 料 ， 在 高 温 及 催 化 剂作 用 下 裂 解 制 取 。油 制 气 按 制 取 方 法 不 同 ， 可 分 为 重 油 制 气 和 轻 油 制 气 。重 油 制 气 又 可 分 为 重 油 蓄 热 裂 解 制 气 和 重 油 蓄 热 催 化 裂 解 制 气 。轻 油 制 气 工 艺 有 多 种 制 气 方 法 可 供 选 择 ， 轻 油 制 气 的 原 料 选 择 范 围很 广 ， 可 以 用 石 脑 油 、 液 化 石 油 气 、 油 田 伴 生 气 、 天 然 气 凝 析 油 、 炼 油 厂尾 气
13、、 天 然 气 、 甲 醇 等 为 原 料 。油 制 气 的 主 要 成 分 为 烷 烃 、 烯 烃 等 碳 氢 化 合 物 ，4、 代用天然气 5将液化石油气在专用设备中加热挥发成气态，同时将若干空气（约占 50%）混入，使其体积扩大，浓度稀释，热值降低（接近天然气的热值和华白指数），即可当作天然气供应。 各 种 煤 气 性 质 对 比 表 ：焦 炉 煤 气 混 合 发 生 炉 煤 气 天 然 气 石 油 液 化 气成 分CO 5-7CO2 1.5-3O2 0.3-07H2 53-59CH4 23-28CnHm 2-3N2 3-5CO26CO24-28O21H2 13-17N2 50-52C
14、H41.5-3.5甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、等。丙 烷 、 丁 烷 等性 质无色有味，易燃易爆易中毒气体，密度 为0.40.5kg/Nm3 比空气轻无色无味，易燃易爆易中毒气体，密 度 为0.80.9kg/Nm3比空气轻无色无味，易燃易爆气体，密度为0.60.8g/cm3，比空气轻。无色有一定气味易燃易爆气体，密度是空气的1.52 倍，热 值 16-17MJ/Nm3 5.4 MJ/Nm3 32-36 MJ/Nm3 88-120MJ/Nm3着 火 温 度 400 530 530 450爆 炸 极 限 5.6-30.4% 20.7-74% 3.0-14.8 1.5%9.5%生 产 原 料 肥 煤
15、 、 气 煤 、 焦 煤 、瘦 煤 等 配 合 无 烟 煤 、 焦 炭 、型 煤 天 然 石 油（ 常 温 下 大 约 是 1.21-1.27 千 克 每 立 方 米 ）煤 气 的 用 途 ： 作 为 工 业 燃 料 或 者 工 业 原 料 。二 、 煤 的 性 质1、 煤 的 成 因煤是由古代植物的残骸，堆积在地下经过漫长的演变最后转变成煤，煤的生成过程大致有以下几个阶段： 成煤植物残骸的堆积在古代地球上大部分地区水陆交错，沼泽遍布，地面上气候温暖湿润，6大气中 CO2 充沛，植物生长迅速且形体庞大，它们生死交替，大量植物残骸成层堆积。这些植物残骸久置大气之中，就会在喜氧细菌的作用下充分分解
16、氧化，生成气态产物。如地壳发生升降运动，被适时的淹入水中，埋入地下，就逐渐向煤转化。植物残骸的堆积和地壳的升降运动是成煤的两个基本因素。大多数煤田是在中生代的石炭纪(约两亿年前)和二叠纪(约 18 亿年前)以及新生代的第三纪形成的。石炭纪和二叠纪时期的烟煤贮量在 34 亿万吨以上，被称为造煤时代。第三纪的煤主要是年青的褐煤，直至现代的第四纪的煤，仍以泥炭的形式存在。 生物化学作用植物残骸被淹入水中后，一方面吸水膨胀，失去植物组织结构，另一方面受厌氧细菌的还原作用，纤维素、木质素、蛋白质等发生一系列的化学与生物化学作用，主要是分解和分解产物的缩聚，变成胶质状态的新物质，而树脂、角质和孢子等能抗拒
17、细菌作用而不发生生物化学变化，形态基本不变，分散到胶体之中如此形成含水较多，胶体状的泥炭。由植物残骸转化为泥炭，是成煤过程的第一阶段，称泥炭化阶段 成岩作用及褐煤的生成当形成泥炭层之后，如果地壳发生变化周围的泥砂堆积在泥炭层上，形成顶板，随着地壳下降，泥砂沉积，顶板加厚，在顶板的压力作用下，泥炭被压紧，脱水(水分由 80下降到 10左右)，胶体老化，固结泥炭变成固体的褐煤。泥炭中的纤维素，木质素及醣类，叠合而成褐煤中的腐植酸，腐植酸7又进步叠合成腐植质。这就决定：有无植物残骸和醣类，是区别泥炭和褐煤的特征。泥炭变成褐煤的过程类似沉积岩的生成，故称为成岩作用。成岩作用在距地面不远的地下进行，温度
18、不高，主要是压力作用，因此成岩过程需一定的时间。目前发现的褐煤煤田，都是距今一百万年前形成的，埋入地下较浅，开采较易。 地质化学作用(变质作用)随着地壳的下沉，地层施于褐煤的压力增大，同时煤层温度升高。褐煤在高温高压下发生一系列物理、化学和物理化学变化，其中主要是分解和缩聚。一方面褐煤的有机质分子分解而破坏，另一方面，分解产物又相互缩聚，生成分子量更大的新物质，同时产生一些气态物质如 CO2 和 CH4 等。于是有机分子中，碳含量增高，氧和氢的含量降低，缩合芳环的个数增加。有机分子结构的变化，必然引起褐煤的质变，因此这一阶段称为变质阶段。随着变质程度的加深(也叫煤化度)，褐煤将变成烟煤和无烟煤
19、。变质作用过程的外部条件主要是温度(一般认为高于 320)。地壳造山作用和折叠作用所造成的局部高温，可以引起煤的变质作用，火山爆发时的岩浆也可使煤岩发生变质作用，当岩浆接近煤岩时，可使煤一下变成天然焦。但二者的变质范围部不大，多数烟煤煤田，特别是大煤田，都属区域变质。在同一煤田中，随煤层加深，变质程度加深。2、 煤 的 分 类煤的分类方法有： 煤的成因分类：成煤的原始物料和堆积环境分类，称为煤的成因分类8煤的科学分类：煤的元素组成等基本性质分类，称为科学分类。 煤的实用分类：煤的实用分类又称煤的工业分类。按煤的工艺性质和用途分类，称为实用分类。中国煤分类和各主要工业国的煤炭分类均属于实用分类，
20、以下详细介绍我国煤实用分类的情况。根据煤的煤化度，将我国所有的煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。又根据煤化度和工业利用的特点，将褐煤分成 2 个小类，无烟煤分成 3 个小类。烟煤比较复杂，按挥发分分为 4 个档次，即Vdaf1020%、2028%、2837%和37，分为低、中、中高和高四种挥发分烟煤。按粘结性可以分为 5 个或 6 个档次，即 GRI为 05，称不粘结或弱粘结煤；GRI520，称弱粘结煤；GRI2050，称为中等偏弱粘结煤；GRI5065，称中等偏强粘结煤；GRI 65，称强粘结煤。在强粘结煤中，若 y25mm 或 b150%(对于Vdaf28%，的肥煤，b220%)的煤，则称
21、为特强粘结煤。参见 GB5751-1986。各类煤的基本特征如下： (1)无烟煤(WY) 无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，高着火点（约 360420） ，燃烧时不冒烟。01 号无烟煤为年老无烟煤；02 号无烟煤为典型无烟煤；03 号无烟煤为年轻无烟煤。如北京、晋城、阳泉分别为 01、02、03 号无烟煤。通常是作民用和动力燃料，一些反应性能好，热稳定性高的无烟煤可作气化原料。有些质量特别好的无烟煤(低硫、低磷、低灰分)可作高炉喷吹和烧结铁矿石的燃料以及制造电石、电极和碳素材料等。无烟煤的保有储量占总保有储量的 115，居第 4 位。在绝大多数省区都有分布。其中山西所占比例最多
22、，达 42，其他依次为贵州9(30)，河南(73)，四川(55)，云南(35)，河北(23)，北京(2O)，湖南(18)，宁夏(O8)，福建(1O)。(2)贫煤(PM) 贫煤是煤化度最高的一种烟煤， 较高的着火点（350360） ，不粘结或微具粘结性。在层状炼焦炉中不结焦。燃烧时火焰短，耐烧。主要用于动力和民用燃料。在缺乏瘦料的地区，也可充当配煤炼焦的瘦化剂。贫煤储量占总储量的 57，居倒数第 4 位。在贵州水城，江西萍乡，湖南白沙，河南焦作等矿田部分地段产有贫煤。(3)贫瘦煤(PS) 贫瘦煤是高变质、低挥发分、弱粘结性的一种烟煤。结焦较典型瘦煤差，单独炼焦时，生成的焦粉较多。 (4)瘦煤(S
23、M) 瘦煤是低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。在炼焦时能产生一定量的胶质体。单独炼焦时，能得到块度大、裂纹少、抗碎性较好的焦炭，但焦炭的耐磨性较差。瘦煤保有储量最少，仅占 4。贵州水城和江西萍乡等煤田部分地段有瘦煤产出。 (5)焦煤(JM) 焦煤是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。加热时能产生热稳定性很高的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭，其耐磨性也好。但单独炼焦时，产生的膨胀压力大，使推焦困难。焦煤储量较少，仅占保有储量的 6，居第 6 位。河北开滦，贵州水城，江西萍乡，黑龙江鸡西矿区有焦煤产出。(6)肥煤(FM) 肥煤是低、中、高挥发分的强粘结性烟煤。加
24、热时能产生大量的胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好、强度较高的焦炭，其耐磨性有的也较焦煤焦炭为优。缺点是单独炼出的焦炭，横裂纹较多，焦根部分常有蜂焦。肥煤在保有储量中仅占 46，居倒数第 3 位。河北开滦，江西萍10乡，贵州水城矿田中有部分肥煤产出。(7)13 焦煤(13JM) 13 焦煤是新煤种，它是中高挥发分、强粘结性的一种烟煤，又是介于焦煤、肥煤、气煤三者之间的过渡煤。单独炼焦能生成熔融性较好、强度较高的焦炭。 (8)气肥煤(QF) 气肥煤是一种挥发分和胶质层都很高的强粘结性肥煤类，有的称为液肥煤。炼焦性能介于肥煤和气煤之间，单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学产品。 (9)气煤(QM)
25、气煤是一种煤化度较浅的炼焦用煤。加热时能产生较高的挥发分和较多的焦油。胶质体的热稳定性低于肥煤，能够单独炼焦。但焦炭多呈细长条而易碎，有较多的纵裂纹，因而焦炭的抗碎强度和耐磨强度均较其他炼焦煤差。用做配煤炼焦，还可用来炼油、制造煤气、生产氮肥或作动力燃料。气煤保有储量居第 5 位，占 lO3，主要产地有山西平朔、大同，河北开滦，贵州水城和新疆河东等矿田。(10)12 中粘煤(12ZN) 12 中粘煤是一种中等粘结性的中高挥发分烟煤。其中有一部分在单独炼焦时能形成一定强度的焦炭，可作为炼焦配煤的原料。粘结性较差的一部分煤在单独炼焦时，形成的焦炭强度差，粉焦率高。 (11)弱粘煤(RN) 弱粘煤是
26、一种粘结性较弱的从低变质到中等变质程度的烟煤。加热时，产生较少的胶质体。单独炼焦时，有的能结成强度很差的小焦块，有的则只有少部分凝结成碎焦屑，粉焦率很高。 (12)不粘煤(BN) 不粘煤是一种在成煤初期已经受到相当氧化作用的低变质程度到中等变质程度的烟煤。加热时，基本上不产生胶质体。煤的水分11大，有的还含有一定的次生腐植酸，含氧量较多，有的高达 10%以上。 (13)长焰煤(CY) 长焰煤是变质程度最低的一种烟煤，从无粘结性到弱粘结性的都有。其中最年轻的还含有一定数量的腐植酸。贮存时易风化碎裂。煤化度较高的年老煤，加热时能产生一定量的胶质体。单独炼焦时也能结成细小的长条形焦炭，但强度极差，粉
27、焦率很高。我国煤炭保有储量中长焰煤居第一位，占保有储量的 161，主要产地有内蒙古准格尔，山西河保偏，新疆河东以及辽宁抚顺、陕西神府等地。(14)褐煤(HM) 褐煤分为透光率 Pm30的年轻褐煤和 Pm3050的年老褐煤两小类。褐煤的特点为：含水分大，密度较小，无粘结性，并含有不同数量的腐植酸，煤中氧含量高。常达 1530%左右。化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破碎严重。存放空气中易风化变质、破碎成效块甚至粉末状。发热量低，煤灰熔点也低，其灰中含有较多的 CaO，而有较少的Al2O3。多被用做燃料、气化或低温干馏的原料，也可用来提取褐煤蜡、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田、
28、果园的有机肥料。我国褐煤产地以内蒙古最多，其次是云南，黑龙江居第三，褐煤的保有储量占全国煤炭保有储量的 13%，主要矿区有内蒙古胜利、霍林河、伊敏；云南省小龙潭、昭通等地。全国煤储量一览表：省(区) 预测资源量褐煤 低变质烟煤气煤 肥煤 焦煤 瘦煤 贫煤 无烟煤北京 86.72 - - - - - - - 86.72天津 44.52 - - 44.52 - - - - -河北 601.39 9.98 7.24 508.44 30.19 - - - 45.54山西 3899.18 12.68 53.85 70.42 343.90 508.02 301.89 589.79 2018.63内蒙古 1
29、2250.4 1753.40 9004.00 1079.45 11.02 364.18 0.23 23.96 8.15辽宁 59.27 6.04 25.35 7.52 1.05 1.63 - 2.15 15.5312吉林 30.03 7.46 11.06 3.68 0.48 0.71 1.88 1.96 2.80黑龙江 176.13 44.49 8.53 83.33 - 37.65 0.55 1.58 -上海 - - - - - - - - -江苏 50.49 - - 34.71 1.57 6.90 2.022 3.45 1.84浙江 0.44 - - - 0.44 - - - -安徽 611
30、.59 - 0.66 370.42 35.00 154.37 33.69 3.56 13.89福建 25.57 - - - - - 0.09 - 25.48江西 40.84 - 0.38 1.60 0.83 6.09 2.35 5.52 24.07山东 405.13 24.67 3.23 220.68 76.50 5.64 - 27.66 46.75台湾 - - - - - - - - -河南 919.71 8.82 3.75 86.11 19.20 163.77 87.94 109.29 440.83湖北 2.04 - - - - - - 0.49 1.55湖南 45.35 0.15 1.2
31、7 2.28 2.06 1.31 1.65 36.63 -广东 9.11 0.41 - - 0.06 0.07 - 0.74 7.83广西 17.64 1.69 1.44 - - - 0.44 5.46 8.61海南 0.01 0.01 - - - - - - -四川 303.79 14.30 - 4.90 5.71 75.46 55.38 14.78 133.26贵州 1896.90 - - 5.22 41.40 319.57 133.97 247.27 1149.47云南 437.87 19.11 0.67 6.22 3.58 124.00 31.17 125.48 127.64西藏 8.
32、09 - 0.08 0.08 0.20 0.13 0.14 0.03 7.43陕西 2031.10 - 523.79 800.15 115.89 111.49 64.45 94.53 320.80甘肃 1428.87 - 242.49 1172.99 1.63 - 5.72 4.83 1.21宁夏 1721.11 - 1264.83 84.31 20.73 17.75 24.79 123.52 185.18青海 380.42 - 143.60 51.86 7.85 33.00 30.34 81.18 32.59新疆 18037.3 - 12920.0 4754.50 312.60 24.80
33、25.40 - -全国 45521.0 1903.06 24215.1 9392.38 1032.111957.29 803.75 1468.88 4742.433、 煤 的 性 质物 理 性 质 包 括 ： 煤 粒 度 、 机 械 强 度 、 热 稳 定 性 、 灰 熔 点 、 粘 结 性 、 热值 、 结 渣 性 、 结 焦 性 、 灰 粘 度 、 堆 积 比 重 、 物 理 热 性 质 、 电 阻 率 等 。 煤 粒 度系 指 煤 的 颗 粒 大 小 。 煤 在 矿 藏 中 是 无 规 则 的 极 大 层 状 结 构 。 干 采 法 得到 的 煤 粒 度 大 ， 煤 份 少 ， 湿 采
34、法 得 到 的 煤 粒 度 小 ， 粉 煤 多 。 煤 粒 度 对 煤 气化 影 响 比 较 大 ， 煤 的 气 化 工 艺 是 一 化 学 热 加 工 过 程 ， 与 原 料 煤 粒 度 ， 即 表面 积 大 小 有 重 要 关 系 ， 它 直 接 影 响 到 料 层 阻 力 、 气 固 化 学 反 应 接 触 面 积 、13加 料 出 灰 设 备 结 构 形 式 、 原 料 的 热 分 解 状 况 、 工 艺 条 件 、 气 化 反 应 速 度 和气 化 效 率 等 。由 于 入 炉 原 料 煤 粒 度 大 小 不 均 匀 ， 入 炉 后 产 生 离 析 作 用 造 成 炉 内 分 布不
35、匀 ， 煤 粒 间 气 体 通 道 大 小 不 一 ， 气 体 流 动 阻 力 不 同 ， 气 流 偏 流 于 通 道 大阻 力 小 的 区 域 ， 使 气 化 剂 和 上 升 热 气 流 集 中 于 这 一 区 域 范 围 ， 结 果 使 这 部分 层 带 气 固 反 应 激 烈 ， 温 度 较 高 ； 而 颗 粒 间 间 隙 通 道 小 的 部 分 ， 因 气 流 流速 小 ， 使 其 与 炉 料 进 行 气 化 反 应 不 完 全 ， 温 度 较 低 ； 或 由 于 气 流 速 度 过 大 ，位 于 小 粒 状 煤 区 域 的 粉 煤 翻 腾 或 吹 出 造 成 料 层 紊 乱 或 沟
36、流 。 由 于 粒 度 不 已 ，在 炉 内 停 留 同 样 时 间 条 件 下 ， 粒 度 大 的 由 于 扩 散 阻 力 大 不 易 反 应 完 全 ， 致使 灰 中 残 碳 量 增 加 ， 降 低 了 碳 的 有 效 利 用 率 ， 造 成 能 源 浪 费 ， 且 使 气 化 炉的 生 产 能 力 和 产 气 率 降 低 。 由 于 炉 料 粒 度 不 均 ， 还 容 易 造 成 气 化 炉 的 不 正常 操 作 ， 严 重 时 甚 至 迫 使 停 炉 。 煤 粒 度 太 小 ， 沉 降 速 度 低 ， 易 被 气 流 带 出 ，使 碳 利 用 率 降 低 ， 并 堵 塞 管 道 和 设
37、 备 ； 粒 度 太 大 ， 减 少 气 固 相 接 触 面 积 ，减 慢 化 学 反 应 速 度 ， 降 低 生 产 能 力 ， 所 以 ， 要 求 粒 度 适 中 均 匀 。A=D 大 粒 /D 小 粒 =2-4A 气 化 原 料 中 直 径 比 值A 值 越 大 ， 均 匀 性 越 差 ， 超 过 4 时 ， 气 化 不 易 均 匀 ， 会 使 正 常 操 作 逐渐 趋 向 恶 化 。 机 械 强 度指 煤 收 操 外 力 作 用 后 ， 保 持 其 原 有 块 度 的 能 力 ， 即块煤受外力作用而破碎的难易程度。机械强度低的煤投入气化炉时，容易碎成小块和粉末，使14炉内气流阻力增大，
38、带出粉尘量增加，破坏气化炉正常操作。因此，气化用煤必须具备较高的机械强度。石墨无烟煤烟煤褐煤泥炭 热稳定性 又称耐热性，是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标。当煤受热时，表面温度首先升高，内部温度较低，产生热量传递，煤粒温度升高，水分汽化蒸发，有机质挥发，无机制碳酸盐分解，二氧化碳逸出，要冲破整块包裹着的煤粒才能逸出。冲破时整块煤粒裂开两半、三半等，粒度变小。这个过程在气化炉内连续进行。热稳定性的好坏，直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率。热稳定性、机械强度、粒度的三个物理性质，都是以粒度为核心，其相互关系如下：比重和容重煤的比重又称煤的密
39、度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为 1.051.2，烟煤为1.21.4，无烟煤变化范围较大，可由 1.351.8。煤岩组成、煤化程度、煤煤粒度机械强度热稳定性受外力作用粒度变化受热作用粒度变化15中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。煤灰熔融性和结渣性煤灰熔融性是动力和气化用煤的重要指标。煤灰是由各种矿物质组成的混合物，没有一个固定的熔点，只
40、有一个熔化温度的范围。煤灰熔融性又称灰熔点。煤的矿物质成分不同，煤的灰熔点比其某一单个成分灰熔点低。煤料在气化炉内的气化反应速度主要影响因素是温度，温度越高，反应速度越快，生产能力越高。然而，这一温度受到煤的灰熔点的限制，炉内反应温度必须小于气化煤的灰熔点，否则灰渣融化结块，导致阻碍气化剂上升，并造成出渣困难等不良后果，从而破坏气化炉的正常操作，促使气化炉停炉。一般要求气化最高温度应控制在小于灰熔点 300-400较为安全。在煤灰开始熔融和全部熔融过程中有三个较为明显的特征温度计变形温度、软化温度和流动温度，气化中所指的灰熔点一般指的是软化温度。无烟煤的灰熔点一般大于 1450，符合气化用煤需
41、要。粘结性三 、 煤 的 气 化煤炭气化是指在一定温度、压力下，用气化剂对煤进行热化学加工，将煤中有机质转变为煤气的过程。其涵义就是以煤、半焦或焦炭为原料，以空16气、富氧、水蒸气、二氧化碳或氢气为气化介质，使煤经过部分氧化和还原反应，将其在所含碳、氢等物质转化成为一氧化碳、氢、甲烷等可燃组分为主的气体产物的多相反应过程。对此气体产品的进一步加工, 可制得其它气体、液体燃烧料或化工产品。经气化，使煤的潜热尽可能多地变为煤气的潜热。煤气化方法有很多种，以原形态为主进行分类，有固体燃烧气化、液体燃料气化、气体燃烧料气化及固、液混合燃料气化；以入炉煤的粒级为主进行分类，有块煤气化（6-50mm ）
42、、煤粉气化（小于 0.1mm） ；以气化过程的操作压力为主进行分类， 有常压或低压气化（0-0.35MPa） 、中压气化（0.7-3.5 MPa ）和高压气化（7MPa）等等。煤的气化技术有哪几种？1、固定床气化技术：固定床气化也叫移动床气化炉，在气化过程中，气化床层自上而下整体移动，固体气化原料之间相对固定；它以块煤为原料，煤由气化炉炉顶加入，气化剂由炉底送入，灰分从炉底排出炉外，煤气由顶部排出。固定床气化包括常压和加压气化两类，煤气分厂所用 TG-3M型发生炉是常压气化设备，现在还有两段式发生炉也采取常压气化；鲁奇加压气化技术最成熟可靠，是目前世界上应用数量最多的加压煤气化工艺。2、流化床
43、气化技术：流化床气化也叫沸腾床气化，它的气化过程是粉煤在反应器内呈流态化状态，在一定温度、压力条件下与气化剂反应生成煤气。其主要优点是使用粉煤，原料价格便宜，且煤种适应范围宽，气化效率较高，产品煤气中基本不含焦油和酚类物资。流化床气化技术的代表炉型是温克勒气化炉和灰熔聚气化炉。173、气流床气化技术：气流床工艺是煤炭气化的一种重要形式，原料煤以干粉或水煤浆形态入炉，煤粉(煤浆)和气化剂经喷嘴一起并流进入气化炉，并在气化炉内进行充分的混合、燃烧和气化反应。由于在气化炉内气体及其夹带的固体几乎是以相同的速度同向运动，因此称为气流床气化或夹带床气化。高温、高压、大容量的气流床气化技术显示了良好的经济
44、性和社会效益，代表着气化技术的发展趋势，是目前最清洁的煤利用技术之一。气流床气化技术的代表炉型是德士古气化炉和壳牌气化炉。4、煤炭地下气化：煤炭地下气化是通过热化学反应把地下煤层就地转化为可燃气体的过程。对埋藏深、甲烷高、灰分高、硫分高、顶板状况险恶的煤层，常规开采不经济或不安全，可采用地下气化方法加以利用。它的特点是把气化炉搬到了井下，省略了采煤和地面气化环节，对保护环境和节省投资具有重要意义，但在其煤气的质量和数量及其控制上还有待提高。新矿集团目前代表着我国地下气化的技术水平。现在煤气化技术在中国广泛应用的是固定床气化炉，因为其转化率低，污染环境，原料（无烟煤、焦炭）价格高，对新上项目国家
45、已经叫停。可能的选择有气流床和流化床。气流床转化率高，气化温度高，污染小等特点现在在中国已经有多家应用，主要问题是选择的煤种比较单一，主要是烟煤。流化床在中国也有应用。相比气流床温度低，操作条件温和，但转化率低，但煤种范围比较广，投资低。简单来讲,从大规模煤气化角度,气流床很明显占有优势,也是未来发展方向, 对小项目 ,就要具体分析了.而从国家政策看 ,都对煤化工项目设置一定门槛, 希望上大项目 ,体现规模经济.所以总而言之 ,气流床占优.18毋庸讳言，大型化、加压化、环保化是煤气化技术的发展方向，气流床无疑是今后煤化工及应用的潮流和方向。流化床技术虽然不是最先进的，但它是适用的，应用潜力就是
46、替代数以千计的固定床造气炉，使化肥企业得以新生，实现原料煤本地化，从而降低生产成本，惠及“三农”，这对创建和谐社会是大有裨益的。气流床是目前先进的煤气化技术，主要有湿法气流床气化和干法气流床气化。湿法气流床气化技术有水煤浆加压气化工艺和多元料浆加压气化技术；干法气流床气化有壳牌、Prenflo、GSP 等气化工艺。气流床煤气化技术的特点是煤种适应性广，属高温加压气化，技术先进，气化指标优良，无污染，是煤气化技术的发展方向。尤其是干法粉煤加压气化技术是今后开发的重点，目前国内尚在研发阶段，无成熟工业技术。发 生 炉 煤 气 的 生 产煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与
47、气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有 CO、H2、CH4 等可燃气体和 CO2、N2 等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。19气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程。煤的气化和燃烧反应则包括两种反应类型，即非均相气固反应和均相的气相反应。不同的气化工艺对原料的性质要求不同，因此在选择煤气化工艺时，考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。气化用煤的性质主要包括煤的反应性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。煤炭气化工艺可
48、按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有：1) 固定床气化：在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为移动床气化。2) 流化床气化：它是以粒度为 0-10mm 的小颗粒煤为气化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中，煤粒在沸腾状态进行气化反应，从而使得煤料层内温度均一，易于控制，提高气化效率。3) 气流床气化。它是一种并流气化，用气化剂将粒度为
49、100um 以下的煤粉带入气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。204) 熔浴床气化。它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内，把一部分动能传给熔渣，使池内熔融物做螺旋状的旋转运动并气化。目前此气化工艺已不再发展。以上均为地面气化，还有地下气化工艺。煤炭气化技术广泛应用于下列领域：1）作为工业燃气 一般热值为 11001350 大卡热的煤气，采用常压固定床气化炉、流化床气化炉均可制得。主要用于钢铁、机械、卫生、建材、轻纺、食品等部门，用以加热各种炉、窑，或直接加热产品或半成品。2）作为民用煤气 一般热值在 30003500 大卡，要求 CO 小于 10，除焦炉煤气外，用直接气化也可得到，采用鲁奇炉较为适用。与直接燃煤相比，民用煤气不仅可以明显提高用煤效率和减轻环境污染，而且能够极大地方便人民生活，具有良好的社会效益与环境效益。出于安全、环保及经济等因素的考虑，要求民用煤气中的 H2、CH4、及其
