煤气化技术发展已有100多年历史,最早的一台工业化煤气化炉于1882年在德国建成,煤气化先后发展了100多种气化炉型,最有发展前途的有10余种。煤气化技术分类没有统一规定,常见的分类方法有如下几种。其中,常采用按气固接触方式或煤在气化炉内的运动方式的不同进行分类。
按煤开采前后可分为两类:①地面气化,原料煤预先开采出来,在地面上的煤气化炉内进行气化反应生成煤气的过程。②地下气化,在地下煤层内直接进行气化反应生成煤气的过程。
按供热方式可分为两类:①外热式气化,又称间热式气化,煤气化时吸热反应所需的热量全部由外部间接供给。②内热式气化,又称自热式气化,原料煤在气化时,通过自身部分燃烧获得的热量满足另一部分气化吸热反应所需要的热量。
按气固接触方式、流体力学特征或煤在气化炉内的运动方式可分为以下三类:①固定床气化,又称移动床气化,以块煤为原料,气化原料由气化炉顶加入,气化剂由炉底送入,气化原料与气化剂逆向接触,使固体颗粒处于相对固定状态,床层高度基本上维持不变。②流化床气化,又称沸腾床或悬浮床气化,以小颗粒煤为气化原料,这些小颗粒煤在自下而上气化剂的作用下,保持着连续不断的无秩序的沸腾和悬浮状态或流化状态运动。③气流床气化,又称夹带床气化或并流气化,以煤粉为原料,气化剂夹带煤粉一起进入气化炉,气固几乎以相同的速度向同一方向流动。
按气化剂种类不同可分为以下六类:①空气-蒸气气化,以空气和水蒸气为气化剂。②富氧-蒸气气化,以富氧空气和水蒸气为气化剂。③纯氧气化,以纯氧为气化剂或配以水蒸气、二氧化碳等。④加氢气化,以氢气为气化剂。⑤二氧化碳气化,二氧化碳部分或全部取代水蒸气用作气化剂。⑥与甲烷共气化,将甲烷与气化剂同时通入气化炉与原料煤共气化。
按气化过程连续性可分为以下两类:①连续气化,反应物料(原料煤和气化剂)连续不断地以恒定的速度加入气化炉内,气化产物(煤气和灰渣)也以恒定的速度不断地从气化炉内排出。②间歇气化,鼓风燃烧蓄热阶段和通蒸气制气阶段分开循环进行,以获得一氧化碳和氢气含量高的煤气。
按气化压力不同可分为以下两类:①常压气化,气化压力在常压下进行。②加压气化,又可分为低压气化(气化压力小于2.0兆帕)、中压气化(气化压力在2.0~8.0兆帕)和高压气化(气化压力大于8.0兆帕)。
按灰渣排出形态不同可分为以下两类:①固态排渣气化,又称干法排灰,煤的气化温度在低于煤灰熔融特性的软化温度下操作,气化后的灰渣以固体方式排出气化炉。②液态排渣气化,煤的气化温度在高于煤灰熔融特性的流动温度下操作,气化后的灰渣以液体方式排出气化炉。
按气化过程有无催化剂可分为以下两类:①催化气化,在气化过程中加入催化剂,加速气化反应进程。②非催化气化,在气化过程中不添加催化剂。