Под газификацией угля понимают превращение каменного или бурого угля с помощью газифицирующих агентов в смесь газов. При этом стремятся достигнуть наиболее полного превращения углерода исходного топлива.Принципиально возможно газифицировать все угли, однако в этих процессах преимущественно используют молодые угли, от бурых до слабо спекающихся каменных. В качестве газифицирующих агентов обычно применяют воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода и (особенно в последнее время) водород, а также смеси этих веществ. Полученные газы содержат оксид и диоксид углерода, водород, метан, водяной пар и в виде примеси азот, который вносится с воздухом.Серу, находящуюся в топливе в связанном состоянии и являющуюся нежелательной примесью, переводят в газообразные сероводород и серооксид углерода; количество последнего незначительно. В зависимости от способа газификации в газе могут находиться также продукты полукоксования угля. Перечень газифицирующих агентов, состав образующихся газов, а также возможное применение полученных газовых смесей приведены на рис. 53 [1].Среди процессов газификации различают автотермические, при которых тепло, необходимое для эндотермического процесса газификации, получают путем сжигания части введенного топлива кислородсодержащими газифицирующими агентами, и аллотермические, когда требуемое тепло подводится извне, с помощью твердого или газообразного теплоносителя.Автотермические процессы в зависимости от направления реакционных потоков подразделяют на противоточные и прямоточные. Важное преимущество противоточных процессов — более благоприятные условия использования тепла; недостаток их заключается в смешении газа, образующегося при газификации, с газом термического разложения, содержащим сравнительно большое количество метана и высших углеводородов. Рис. 53. Способы газификации угли и направления использования получаемых газов.Аллотермические процессы можно различать по способу подвода тепла; 1) с твердым или газообразным теплоносителем; 2) Передача тепла через стенку реакционного аппарата или, согласно новым предложениям, посредством погружного нагрева, при котором теплообмен осуществляется в реакционном пространстве. Однако второй способ теплопередачи очень сложно осуществить.Оба варианта процессов наряду с достоинствами имеют и недостатки, поэтому пытались с помощью третьей группы процессов — многоступенчатых — уменьшить эти недостатки и не утратить соответствующих преимуществ. Многоступенчатые процессы, разработка которых была начата раньше всего в США в 50-х гг, были предназначены в основном для получения газа, способного заменить природный газ, — производство газа SNG *. В связи с этим стремились получать первичный сырой газ, имеющий возможно больше метана и не загрязненный нежелательными продуктами полукоксования угля — маслом, смолой, фенолами. Для производства синтез-газа, используемого для получения аммиака и метанола, в оксосинтезе или в синтезе Фишера — Тропша, напротив, необходимо точно поддерживать отношения СО : Н2 и Н2 : N2 в первичном газе. Все эти требования обусловливают управление ходом реакций при газификации. Это достигается не только подбором давления и температуры; решающее значение имеет состав газифицирующего агента: он должен состоять в основном из кислорода и перегретого водяного пара, возможно присутствие СО2. Если получаемый газ направляют на синтез аммиака, такой газ в идеальном случае должен содержать 75% (об.) Н2 и 25% (об.) N2; выгодно применять для газификации угля воздух, обогащенный кислородом. При этом предполагается, что газификация топлива проводится непрерывно.Опыт применения периодической газификации, которая получила развитие еще в период II мировой войны, с так называемыми периодами воздушного и парового дутья при дальнейшем рассмотрении не учитывается. При периодической газификации загруженное топливо при периодической подаче воздуха (воздушное дутье) нагревали ниже температуры плавления золы, чтобы в результате тоже периодического пропускания водяного пара (паровое дутье) получить требуемый синтез-газ. За счет эндотермического взаимодействия водяного пара с углеродом слой топлива снова охлаждается. Продолжительность воздушного и парового дутья изменяли в зависимости от реакционной способности топлива [2].
