包含常規(guī)煤和高灰煤的工業(yè)煤的氣化技術(shù)

煤的氣化是煤炭清潔高效利用的關(guān)鍵技術(shù)，是發(fā)展煤基大宗化學(xué)品和液體燃料合成、先進的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、氫能、燃料電池等過程工業(yè)的基礎(chǔ)，是這些行業(yè)發(fā)展的核心和龍頭技術(shù)。煤的氣化的過程實質(zhì)是將煤中的碳、氫轉(zhuǎn)化為清潔燃料氣或合成氣（CO+H2）的過程。

本書從全新的視角對工業(yè)煤的氣化科學(xué)和技術(shù)進行了全面的論述，涉及煤的氣化工藝過程的各項內(nèi)容，既有工藝分析，又有理論研究。反映了煤的氣化技術(shù)領(lǐng)域的最新進展，還包含了作者自己的相關(guān)研究成果，許多重要內(nèi)容為同類專著中首次報道。

全書共有10章：1.引言。提出了全球范圍內(nèi)煤的氣化原料的劣質(zhì)化趨勢；2.煤的氣化的總論。簡要介紹了煤氣化技術(shù)的背景和行業(yè)地位、最新的應(yīng)用、煤的氣化的必要性、煤氣化技術(shù)的沿革、歷經(jīng)三代的氣化爐型、原料和產(chǎn)物、技術(shù)市場、對環(huán)境的影響和污染排放，以及煤的氣化面臨的挑戰(zhàn)、潛在機會等；3.氣化用煤的分析表征。為使讀者意識到通過氣化技術(shù)實現(xiàn)煤轉(zhuǎn)化的復(fù)雜性，本章從實用觀點從發(fā)，討論了氣化用原料煤樣品的分析表征，并從這些信息來決定氣化過程的適用性。必要的有關(guān)知識包括煤的標(biāo)準(zhǔn)分析（元素分析、工業(yè)分析和熱值）以及更復(fù)雜的反應(yīng)性和顯微組分的分析，特別強調(diào)關(guān)注煤中的礦物質(zhì)，因為這是所有氣化過程的極限。最后對煤的物理和流體動力學(xué)性質(zhì)做了總結(jié)；4.氣化過程的基礎(chǔ)。介紹了基本的煤的氣化反應(yīng)和化學(xué)、評價不同氣化方法優(yōu)劣的主要技術(shù)性能參數(shù)，并從多個技術(shù)層次探討了不同氣化工藝過程之間的差別：床型（移動床/流化床/氣流床），溫度范圍（灰熔融/渣粘度），壓力等級，進料方法（干粉/水煤漿），器壁類型（膜/耐火襯里/水夾套），合成氣冷卻（水/氣/化學(xué)激冷/熱回收），氧化劑（氧氣/空氣），排渣方式（灰渣/飛灰/團聚），催化劑添加與否；5.煤氣化模擬。在介紹了氣化系統(tǒng)衡算概念的基礎(chǔ)上，列舉氣化模擬的熱力學(xué)模型、動力學(xué)模型、計算流體動力學(xué)（CFD）模型方法，比較了各種方法的優(yōu)缺點、主要應(yīng)用領(lǐng)域和相關(guān)的實驗研究。為便于讀者理解這里僅涉及基本方程和科學(xué)背景；6.煤的氣化技術(shù)。煤的氣化技術(shù)是本書的中心內(nèi)容，包括一些此前未公開報道的最新和最全面的煤的氣化過程資訊。按氣化爐型的不同，分別詳述了殼牌、Uhde （即高溫溫克勒爐HTW， Prenflow）、GE、西門子、CB&I （即E-Gas）爐， Lurgi （即固定床固態(tài)排渣（FBDB）爐， 和Envirotherm/Zemag （即BGL）爐的歷史沿革、詳細工藝描述，改進強化措施和現(xiàn)在的工業(yè)實施項目。針對典型技術(shù)，基于統(tǒng)一邊界條件，給出了通用計算模型和模擬結(jié)果，并與實際運行數(shù)據(jù)進行對照分析，著重對比高灰煤和常規(guī)煤原料對氣化性能的影響。作者還特別介紹了有關(guān)中國開發(fā)的氣化新爐型和新工藝；7.煤的氣化過程熱力學(xué)評價。本章主要論述本書作者研究出的創(chuàng)新方法：三元氣化圖。作者給出了該方法詳細的實施步驟和應(yīng)用方法，指導(dǎo)讀者得出優(yōu)化的用戶氣化圖和關(guān)聯(lián)式，以常規(guī)的匹茨堡8號煤和南非高灰煤為例進行了具體對比計算分析，其結(jié)果可用于解析灰份的影響規(guī)律和氣化技術(shù)潛力的分析。此方法還可擴展用于二氧化碳氣化和生物質(zhì)氣化；8.煤的氣化過程的有效能分析。為了考慮氣體冷卻方法對整個過程的影響，對常規(guī)煤和高灰煤的氣化過程進行了有效能分析和對比；9.內(nèi)循環(huán)氣化爐的概念研究。鑒于現(xiàn)在市場上還沒有適應(yīng)高灰煤的氣化技術(shù)，作者針對高灰煤氣化提出了創(chuàng)新性的新氣化爐型：內(nèi)循環(huán)氣化爐。本章內(nèi)容全面闡述內(nèi)循環(huán)氣化爐相關(guān)的氣化過程基本原理、詳細的工藝條件、反應(yīng)室的布置、氣化劑的注入、氣體的冷卻、除灰、過程控制；10.氣化發(fā)展趨勢。這是對全書的簡要總結(jié)并展望了氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

本書的讀者對象包括能源、煤炭、化學(xué)工程相關(guān)專業(yè)從事煤轉(zhuǎn)化和煤化工科研、設(shè)計生產(chǎn)的工程技術(shù)人員和高等院校相關(guān)專業(yè)的教師、高年級本科生和研究生。