概述
煤炭气化是在适宜的条件下将煤炭转化为气体燃（原）料的技术，以煤或煤焦为原料，以氧气、蒸汽或氢气为气化剂，在高温的条件下，通过部分氧化反应实现热化学过程，旨在生产民用、工业用燃料气和合成气，并使煤中的硫、氮化物和粉尘等有害杂质在气化的过程中得到脱除，使污染排放得到控制。
国内气化技术广泛用于冶金、化工、建材、机械等工业行业和民用燃气。
处理技术
煤炭气化技术已开发和处于研究发展中的气化方法不下百种。工业技术的分类常是依据分类方法或具体技术指标来进行的。一种技术或工艺，能被不同的分类方法归于特定的界定范围之内。对煤炭气化技术，常见的分类方法有以下几种。
按照操作压力分类，有常压气化和加压气化2种。通常气化压力大于2.0 MPa条件下的气化称为加压气化技术。
按照残渣排出形式分类，分为固态排渣和液态排渣2种。
按照气化介质的不同进行分类，分为水煤气和煤加氢气化2种。水煤气是以空气(或氧气)和水蒸气为气化介质，产生混合发生炉煤气，可为生产合成氨、甲醇提供原料气；煤加氢气化是在加压条件下以氢气为气化介质，生成富含甲烷的煤气。
按照生产装置化学工程特性分类，可分为固定床气化、流化床气化、气流床气化、熔融床气化和煤炭地下气化。
通过在地下煤层中直接构筑“气化炉”，通过气化剂，有控制的使煤炭在地下进行气化反应，是煤炭在原地自然状态下转化为可燃气体并输送到地面。此方法省却了煤的采掘和加工过程，避免了其中的大规模地下作业，环境污染和不安全因素，同时不需要贵重的气化反应器及其附属设备，气化后的灰渣和废液留于地下，减轻了对环境的污染。
固定床气化也称移动床气化。原料煤块由气化炉顶部加入，用炉箅来支撑。气化剂(O：或空气与水蒸气)由炉底吹入，与煤及其残渣彼此逆向流动。因而，将要离开气化炉的热灰渣可在运动过程中加热刚进入气化炉的气化剂，而即将离开气化炉的热煤气则可用来预热刚进入气化炉的煤。在进入气化炉前，煤需经破碎和筛分，除去直径小于3.175 mm的细煤块。通常要求煤粒尺寸控制在6.35 mm—3.8 mm之间。为防止煤的熔结，炉内设有搅拌器或旋转炉箅。固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求较高，入炉煤要有一定的粒(块)度及均匀性。煤的机械强度、热稳定性、黏结性和结渣性等指标都与透气性有关，因此固定床气化炉对人炉煤有很多限制。固定床气化常见有间歇式气化(UGI)和连续式气化(鲁奇Lurgi)。
流化床气化的气化剂由炉下部吹人，使细粒煤(小于6 mm)在炉内呈并逆流反应，通常称为流态化气化。煤粒(粉煤)和气化剂在炉底锥形部分呈并流运动，在炉上筒体部分呈并流和逆流运动。为维持炉内流化状态并保证不结疤，气化温度应控制在灰软化温度(孔)以下。要避免煤颗粒相聚而变大以致破坏流态化，显然不能使用黏结性煤。由于炉温低、停留
时间短，带来的最大问题是碳转化率低、飞灰多、残碳高，且灰渣分离困难，其次是炉温不易控制。常见流化床气化炉有温克勒(Winkler)、灰团聚(U—Gas)、循环流化床(CFB)、加压流化床(PFB是PFBC的气化部分)等。
气流床气化是一种并流式气化。气化剂(富氧或纯氧加水蒸气)与煤粉(或水煤浆)经特殊喷嘴进入反应室，瞬间着火，在l 300℃～1 600℃高温下将煤转化成CO、H2、CO2等气体，残渣以熔渣形式排出气化炉。气流床从原料形态分有水煤浆、干煤粉两类。Texaco、Shell最具代表性。气流床对煤种、粒度、含硫、含灰都具有较大的兼容性，其清洁、高效代表着当今技术发展潮流。
熔融床气化也称熔浴床气化或熔融流态床气化。它的特点是有一温度较高(一般为1 600℃--1700℃)且高度稳定的熔池，煤粉和气化剂以切线方向高速喷入熔池内，池内熔融物保持高速旋转。此时，气、液、固三相密切接触，在高温条件下完成气化反应，。生成H：和CO为主要成分的煤气。熔融床有3类：熔渣床、熔盐床和熔铁床。在现代煤气化技术开发中，熔融床技术并未完全商业化，还未见可靠的实际应用。
煤炭地下气化，通过在地下煤层中直接构筑“气化炉”，通过气化剂，有控制的使煤炭在地下进行气化反应，是煤炭在原地自然状态下转化为可燃气体并输送到地面。此方法省却了煤的采掘和加工过程，避免了其中的大规模地下作业，环境污染和不安全因素，同时不需要贵重的气化反应器及其附属设备，气化后的灰渣和废液留于地下，减轻了对环境的污染。
目前国内外主要气化炉
(1)德士古气化炉
德士古气化炉有气化强度大，炉子结构简单，能耗低，运转率高，且煤适应范围较宽等优点。德士古气化炉是美国德士古公司开发。美国德士古公司2002年初成为雪佛龙公司一部分，2004年5月被通用电气公司收购开发的水煤浆气化工艺是将煤加水磨成浓度为60％～65％的水煤浆，用纯氧作气化剂，在高温高压下进行气化反应，气化压力在3.0～8.5MPa之间，气化温度1400℃，液态排渣，煤气成份CO和在80％左右，不含焦油、酚等有机物杂质，对环境无污染，碳转化率96％～99％。
(2)E—Gas气化炉由美国DOW公司开发，已建设两套商业装置：LGTI(水煤浆气化炉的容量为2200，160MW，2.8MPa，l987年运行，1995年停运)与WabashRiver(2台炉，1开l备，单炉容量2500t/d，262MW，2.8MPa，净发电效率为HHV38.9％，l995年投运)
(2)壳牌气化炉壳牌气化炉壳体直径约4.5 m，高约30m，4个喷嘴位于炉子下部同一水平面上，沿圆周均匀布置，借助撞击流以强化热质传递过程，使炉内横截面气速相对趋于均匀。炉衬为水冷壁，总重500 吨。炉壳与水冷管排之间有约0.5 m间隙，作安装、检修用。
(4)U—GAS气化炉上海焦化总厂1994年建成了世界上第一套u.Gas气化工业化装置，包括8台U—GAS气化炉，安排6开2备，产低热值煤气约320万 /d，全部送炼焦厂作代换气，可增供城市煤气70万 /d。
(5)GSP气化炉 GSP气化炉为直立圆筒的水冷壁结构，类似于重油气化炉和水煤浆加压气化的炉型。粉煤、氧、蒸汽从气化炉顶部的喷嘴送入，高温煤气和熔渣并流由气化炉的下部排出进入净化系统。目前我国宁夏煤气有限公司已采用此项气化技术。
(6) 鲁奇气化炉鲁奇炉目前仍旧是世界上加压煤气化工艺中应用装置和业绩最多的炉型，是目前世界上建厂数量最多的气化炉，运行中的气化炉达数百台。鲁奇炉生产能力大，以块煤为原料尤其适应褐煤，主要适合于城市煤气的生产。但是鲁奇炉生产的合成气中甲烷含量高8％～l0％，且含焦油、酚等物质，气化炉需设置废水处理及回收装置和甲烷分离装置，生产流程长、投资大，可以考虑多联产。
国内应用和发展
1.现状
国内气化技术广泛用于冶金、化工、建材、机械等工业行业和民用燃气，以UGI、水煤气两段炉、发生炉两段炉等固定床气化技术为主。近年来引进国外的先进技术和装置，如山西化肥厂等引进加压鲁奇炉；鲁南化肥厂等引进德士古水煤浆气化炉技术；上海焦化厂引进U-GAS气化炉。水煤气两段炉或发生炉两段炉也有引进，用于制取工业燃气或城市民用煤气。中科院山西煤化所开发了f 0.3m、f 1.0m灰熔聚粉煤气化试验装置，目前100t/d工业示范项目还在进行。煤科总院北京煤化所开发了f 0.3m加压粉煤流化床气化试验装置，并进行了试验。中国矿大对煤炭地下气化技术经过多年开发，1995年-1997年在唐山刘庄矿进行了工业产气试验，煤气供附近陶瓷厂燃用。该项目采用“长通道、大断面、两阶段地下气化”技术，可产出空气煤气或水煤气。
我国的能源消费结构与国外不同，煤制气是主要的燃料气和原料气的来源，但技术水平还很低。所采用的工艺主要是固定床常压空气气化工艺，采用的炉型以前多为混合煤气发生炉、水煤气发生炉，近年来通过引进和消化吸收国外的技术，已有一些企业改用发生炉型两段炉气化技术。鲁南化工集团通过对德士古气化炉的消化、吸收、创新，基本掌握了设计、制造技术，已在其所属化肥厂中配10万吨合成氨工程，成功运行多年。近年来，国内对世界先进的煤气化技术进行了不同程度的研究，取得了一些成果，但离商业化应用水平和国际先进水平还相差较远，尤其在关键零部件的寿命、热效率、气化率和环保等方面仍需作大量研究开发工作。
此外，在煤炭地下气化技术的研究方面，我国有关研究单位进行了十多年的科研工作，并进行了半工业性试验，这项技术对我国部分衰老报废矿及（城市）回收残留煤炭资源并就近供应消费市场有一定的现实意义。
2.发展趋势
我国煤气的市场需求量很大，但国内现有气化技术仍以固定床气化为主，在热效率、气化率和环保方面与国外的加压气化技术、流化床气化技术等先进气化技术相比，水平相差较远。“九五”期间要围绕民用、化工和IGCC三个方面的需要，加强开发流化床气化技术、以型煤为原料的富氧气化技术、高温煤气净化技术以及与IGCC发电配套的气化技术的研究开发。“九五”将继续进行煤炭地下气化的研究。
建设循环流化床煤气化示范工程以及与前述IGCC发电示范工程配套的气化技术示范工程。
国内煤气化新技术发展
(1) HT—L粉煤加压气化炉 国内首套HT—L粉煤加压气化炉一次投料试车成功，打破了煤制气技术由国外长期垄断的局面，为中国煤化工产业的发展奠定了重要基础。HT—L粉煤加压气化炉被誉为“航天第一炉”，采用航天火箭发动机的技术和热力场计算原理，由北京航天煤化工工程公司设计制造。目前，“航天第一炉”已在河南永城煤业集团濮阳龙宇化工公司投入使用。
(2) 煤制乙二醇 由中国科学院福建物质结构研究所联合江苏丹化集团有限责任公司和上海金煤化工新技术有限公司开发的世界首个20×10 t/a煤制乙二醇工业示范项目，于2009年12月7日打通全流程，12月14日完成一周的试运行，生产出合格的乙二醇产品。此举标志着我国在世界上率先实现了煤制乙二醇成套技术的工业化应用。
(3) 水煤浆加压气化技术 山东鲁南化肥厂从美国Texaco公司引进技术，干1993年建成投产了中国第一套Texaco水煤浆气化装置。此后上海焦化厂、陕西渭河煤化工公司等又相继引进了Texaco水煤浆气化技术。华东理工大学等单位还开发了具有自主知识产权的多喷嘴对置水煤浆气化炉，己有3台炉在鲁南化肥厂投运。西北化工研究院自主开发了多元料浆气化技术。清华大学的熔渣非熔渣气化炉在气化炉增加了二级喷氧装置，可提高气化效率。这几种水煤浆气化技术都已基本成熟。
(4) 粉煤气化技术 目前国内己引进壳牌粉煤气化炉有20多台，大多数企业壳牌炉己经进入运行阶段。该炉型具有生产能力大、气化效率高、环保性能优等特点，但也有运行稳定性差、抗干扰能力弱、投资大、经济效益差等问题。国内近年来也开发了一些干粉煤气化技术。典型的有华能集团西安热工院开发的二段粉煤气化炉已在天津华能绿能IGCC项目、满洲里煤化工项目等应用，预计2011年左右可建成投产。航天石化工程公司开发的HT—L炉属干粉煤气化技术，采用单喷嘴激冷流程，简化了流程，目前已建成了年产l5万t甲醇的气化炉。
国外应用和发展
由于石油和天然气的广泛使用，国外很少使用煤制气作为工业、民用燃料气和合成原料气，煤气化技术的应用领域主要局限于生产能力大、可直接利用粉煤的流化床与气流床气化技术。
近年来，由于IGCC技术的发展，国际上针对IGCC的煤气化技术进行了大量研究和开发，主要有BG/L，HTW，U-GAS，KRW，TEXACO（德士古），DOW，SHELL（壳牌），PRENFLO等技术，其中德士古已于八十年代完成商业化示范，壳牌的商业化示范正在运行，其余的商业化示范均在建设中。
供应商信息
南非Sasol公司
美国Exxon-Mobill公司
美国合成油公司（Syntroulum）
美国科诺科公司
美国Rench公司
能源国际公司
节能减排经典案例
同煤矿集团公司煤气化技术的应用
大同煤矿集团公司煤气厂目前运行的煤气发生炉主要是固定床式直立炉和水煤气两段炉，均为常压气化，进料采用块煤。水煤气两段炉炉型的特点是投资少，工艺流程短，操作简单方便，比较适用于中小城市的煤气化和作为大城市的调峰气源；直立炉具有产气率较高、煤气热值稳定、有一定负荷调节能力、燃料消耗省等优点，常用于制造城市煤气，我国已有设计建造直立炉的能力和长期的操作经验。由于上述两种炉型均存在空气环境污染相对大、废水处理困难、产能较小等缺点，在发展规模越来越大的煤化工生产中已基本被淘汰。
大同煤矿集团公司年产60万t甲醇项目采用了当今世界最先进的煤气化技术之一：Shell干煤粉气化技术。Shell气化炉壳体直径约4.5 m，4个喷嘴位于炉子下部同一水平面上，沿圆周均匀布置，借助撞击流以强化热质传递过程，使炉内横截面气速相对趋于均匀。炉衬为水冷壁(Membrame wan)，总重500t。炉壳与水冷管排之间有约0.5 m间隙，作安装、检修用。煤气携带煤灰总量的20％一30％沿气化炉轴线向上运动，在接近炉顶处通入循环煤气激冷，激冷煤气量约占生成煤气量的60％--70％，煤气降温至900℃，熔渣凝固，出气化炉，沿斜管道向上进入管式余热锅炉。煤灰总量的70％--80％以熔态流入气化炉底部，激冷凝固，自炉底排出。粉煤由CO：携带，密相输送进入喷嘴。工艺氧(纯度为99％)与蒸汽也由喷嘴进入，其压力为3.3 MPa--4.5 MPa。气化温度为l500℃以上，气化压力为4.5 MPa。冷煤气效率为79％--81％；原料煤热值的13％通过锅炉转化为蒸汽；6％由设备和出冷却器的煤气显热损失于大气和冷却水。该炉型具有煤种适应性广、单系列生产能力大、碳转化率高达96％以上、合成气有效组分含量高、杂质极少、气化氧耗低、热效率高、冷煤气效率达80％--83％、总热效率高达98％、负荷调节方便等优点。
参考文献
[1]侯沛.煤炭气化技术及其工业应用[J].同煤科技,2009 (02):4-5.
[2]郑轲,蔡大妮.煤炭气化的现状和发展[J].2010 (08):
