包含常规煤和高灰煤的工业煤的气化技术

煤的气化是煤炭清洁高效利用的关键技术，是发展煤基大宗化学品和液体燃料合成、先进的整体煤气化联合循环发电系统、多联产系统、氢能、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业发展的核心和龙头技术。煤的气化的过程实质是将煤中的碳、氢转化为清洁燃料气或合成气（CO+H2）的过程。

本书从全新的视角对工业煤的气化科学和技术进行了全面的论述，涉及煤的气化工艺过程的各项内容，既有工艺分析，又有理论研究。反映了煤的气化技术领域的最新进展，还包含了作者自己的相关研究成果，许多重要内容为同类专著中首次报道。

全书共有10章：1.引言。提出了全球范围内煤的气化原料的劣质化趋势；2.煤的气化的总论。简要介绍了煤气化技术的背景和行业地位、最新的应用、煤的气化的必要性、煤气化技术的沿革、历经三代的气化炉型、原料和产物、技术市场、对环境的影响和污染排放，以及煤的气化面临的挑战、潜在机会等；3.气化用煤的分析表征。为使读者意识到通过气化技术实现煤转化的复杂性，本章从实用观点从发，讨论了气化用原料煤样品的分析表征，并从这些信息来决定气化过程的适用性。必要的有关知识包括煤的标准分析（元素分析、工业分析和热值）以及更复杂的反应性和显微组分的分析，特别强调关注煤中的矿物质，因为这是所有气化过程的极限。最后对煤的物理和流体动力学性质做了总结；4.气化过程的基础。介绍了基本的煤的气化反应和化学、评价不同气化方法优劣的主要技术性能参数，并从多个技术层次探讨了不同气化工艺过程之间的差别：床型（移动床/流化床/气流床），温度范围（灰熔融/渣粘度），压力等级，进料方法（干粉/水煤浆），器壁类型（膜/耐火衬里/水夹套），合成气冷却（水/气/化学激冷/热回收），氧化剂（氧气/空气），排渣方式（灰渣/飞灰/团聚），催化剂添加与否；5.煤气化模拟。在介绍了气化系统衡算概念的基础上，列举气化模拟的热力学模型、动力学模型、计算流体动力学（CFD）模型方法，比较了各种方法的优缺点、主要应用领域和相关的实验研究。为便于读者理解这里仅涉及基本方程和科学背景；6.煤的气化技术。煤的气化技术是本书的中心内容，包括一些此前未公开报道的最新和最全面的煤的气化过程资讯。按气化炉型的不同，分别详述了壳牌、Uhde （即高温温克勒炉HTW， Prenflow）、GE、西门子、CB&I （即E-Gas）炉， Lurgi （即固定床固态排渣（FBDB）炉， 和Envirotherm/Zemag （即BGL）炉的历史沿革、详细工艺描述，改进强化措施和现在的工业实施项目。针对典型技术，基于统一边界条件，给出了通用计算模型和模拟结果，并与实际运行数据进行对照分析，着重对比高灰煤和常规煤原料对气化性能的影响。作者还特别介绍了有关中国开发的气化新炉型和新工艺；7.煤的气化过程热力学评价。本章主要论述本书作者研究出的创新方法：三元气化图。作者给出了该方法详细的实施步骤和应用方法，指导读者得出优化的用户气化图和关联式，以常规的匹茨堡8号煤和南非高灰煤为例进行了具体对比计算分析，其结果可用于解析灰份的影响规律和气化技术潜力的分析。此方法还可扩展用于二氧化碳气化和生物质气化；8.煤的气化过程的有效能分析。为了考虑气体冷却方法对整个过程的影响，对常规煤和高灰煤的气化过程进行了有效能分析和对比；9.内循环气化炉的概念研究。鉴于现在市场上还没有适应高灰煤的气化技术，作者针对高灰煤气化提出了创新性的新气化炉型：内循环气化炉。本章内容全面阐述内循环气化炉相关的气化过程基本原理、详细的工艺条件、反应室的布置、气化剂的注入、气体的冷却、除灰、过程控制；10.气化发展趋势。这是对全书的简要总结并展望了气化技术的发展趋势。

本书的读者对象包括能源、煤炭、化学工程相关专业从事煤转化和煤化工科研、设计生产的工程技术人员和高等院校相关专业的教师、高年级本科生和研究生。