包含常規煤和高灰煤的工業煤的氣化技術

煤的氣化是煤炭清潔高效利用的關鍵技術，是發展煤基大宗化學品和液體燃料合成、先進的整體煤氣化聯合循環發電系統、多聯產系統、氫能、燃料電池等過程工業的基礎，是這些行業發展的核心和龍頭技術。煤的氣化的過程實質是將煤中的碳、氫轉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煤的氣化科學和技術進行了全面的論述，涉及煤的氣化工藝過程的各項內容，既有工藝分析，又有理論研究。反映了煤的氣化技術領域的最新進展，還包含了作者自己的相關研究成果，許多重要內容為同類專著中首次報道。

全書共有10章：1.引言。提出了全球范圍內煤的氣化原料的劣質化趨勢；2.煤的氣化的總論。簡要介紹了煤氣化技術的背景和行業地位、最新的應用、煤的氣化的必要性、煤氣化技術的沿革、歷經三代的氣化爐型、原料和產物、技術市場、對環境的影響和污染排放，以及煤的氣化面臨的挑戰、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實現煤轉化的復雜性，本章從實用觀點從發，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。必要的有關知識包括煤的標準分析（元素分析、工業分析和熱值）以及更復雜的反應性和顯微組分的分析，特別強調關注煤中的礦物質，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性質做了總結；4.氣化過程的基礎。介紹了基本的煤的氣化反應和化學、評價不同氣化方法優劣的主要技術性能參數，并從多個技術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。在介紹了氣化系統衡算概念的基礎上，列舉氣化模擬的熱力學模型、動力學模型、計算流體動力學（CFD）模型方法，比較了各種方法的優缺點、主要應用領域和相關的實驗研究。為便于讀者理解這里僅涉及基本方程和科學背景；6.煤的氣化技術。煤的氣化技術是本書的中心內容，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，改進強化措施和現在的工業實施項目。針對典型技術，基于統一邊界條件，給出了通用計算模型和模擬結果，并與實際運行數據進行對照分析，著重對比高灰煤和常規煤原料對氣化性能的影響。作者還特別介紹了有關中國開發的氣化新爐型和新工藝；7.煤的氣化過程熱力學評價。本章主要論述本書作者研究出的創新方法：三元氣化圖。作者給出了該方法詳細的實施步驟和應用方法，指導讀者得出優化的用戶氣化圖和關聯式，以常規的匹茨堡8號煤和南非高灰煤為例進行了具體對比計算分析，其結果可用于解析灰份的影響規律和氣化技術潛力的分析。此方法還可擴展用于二氧化碳氣化和生物質氣化；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，對常規煤和高灰煤的氣化過程進行了有效能分析和對比；9.內循環氣化爐的概念研究。鑒于現在市場上還沒有適應高灰煤的氣化技術，作者針對高灰煤氣化提出了創新性的新氣化爐型：內循環氣化爐。本章內容全面闡述內循環氣化爐相關的氣化過程基本原理、詳細的工藝條件、反應室的布置、氣化劑的注入、氣體的冷卻、除灰、過程控制；10.氣化發展趨勢。這是對全書的簡要總結并展望了氣化技術的發展趨勢。

本書的讀者對象包括能源、煤炭、化學工程相關專業從事煤轉化和煤化工科研、設計生產的工程技術人員和高等院校相關專業的教師、高年級本科生和研究生。