1  煤发生气化的基本条件

（1）气化原料和气化剂。气化原料一般为煤、焦炭。气化剂可选择空气、空气—蒸汽混合气、富氧空气—蒸汽、氧气—蒸汽、蒸汽或CO₂等。

（2）发生气化的反应容器。即煤气化炉或煤气发生炉。气化原料和气化剂被连续送入反应器，在其内完成煤的气化反应，输出粗煤气，并排出煤炭气化后的残余灰渣。煤气发生炉的炉体外壳一般由钢板构成，内衬耐火层，装有加煤和排灰渣设备、调节空气（富氧气体）和水蒸气用量的装置、鼓风管道和煤气导出管等。

（3）煤气发生炉内保持一定的温度。通过向炉内鼓入一定量的空气或氧气，使部分入炉原料燃烧放热，以此作为炉内反应的热源，使气化反应不间断地进行。根据气化工艺的不同，气化炉内的操作温度亦有较大不同，可分别运行在高温（1100~1200℃）、中温（950~1100℃）或较低的温度（900℃左右）区段。

（4）维持一定的炉内压力。不同的气化工艺所要求的气化炉内的压力也不同，分为常压和加压气化炉，较高的运行压力有利于气化反应的进行和提高煤气的产量。

2  煤的干燥与部分燃烧阶段

煤的主要干燥阶段发生在150℃以前，在此阶段煤失去大部分水分。之后，煤发生挥发反应，开始释放出挥发性物质，它们主要是煤中可燃物热解生成的气体、焦油蒸汽和有机化合物，以及热分解水所生成的水蒸气等物质。由于少量氧气的存在，部分可燃气体发生燃烧。与煤种和气化过程的工艺条件有关，挥发反应可能是热中性（即吸热和放热基本平衡）或可能输出热量。

随温度的升高，煤的干燥和气化产物的释放进程大致如下：

100~200℃  放出水分及吸附的CO₂；

200~300℃  放出CO₂、CO和热分解水；

300~400℃  放出焦油蒸汽、CO和气态碳氢化合物；

400~500℃  焦油蒸汽产生达到最多，CO逸出减少直至终止；

500~600℃  放出H₂、CH₄和碳氢化合物；

600℃以上  碳氢化合物分解为甲烷和氢。

取决于不同煤种的不同煤化程度，各种煤的热稳定性差别较大。因此，随温度的升高，挥发性气体释放的速率也不同。煤干燥与挥发后的产物是焦炭。

在煤气化过程中，对煤化程度浅的多水分褐煤，干燥与挥发阶段具有重要的作用，而对烟煤、半焦和无烟煤则意义不大，且除两段气化工艺以外，其他气化工艺中的此阶段也不是主要的。

3  煤的气化阶段及基本反应过程

一般认为，在煤的气化阶段中发生了下述反应

（1）碳的氧化燃烧反应。煤中的部分碳和氢经氧化燃烧放热并生成CO₂和水蒸气，由于处于缺氧环境下，该反应仅限于提供气化反应所必需的热量。

C + O₂ → CO₂  +394.55kJ/mol

H₂ + 1/2O₂ → H₂O  +21.8kJ/mol

（2）气化反应。这是气化炉中最重要的还原反应，发生于正在燃烧而未燃烧完的燃料中，碳与CO₂反应生成CO，在有水蒸气参与反应的条件下，碳还与水蒸气反应生成H₂和CO₂（ 即水煤气反应），这些均为吸热化学反应。

CO₂ + C → 2CO  -73.1kJ/mol

C + H₂O → CO + H₂  -131.0kJ/mol

在实际过程中，随着参加反应的水蒸气浓度增大，还可能发生如下反应。

C + 2H₂O → CO₂ + 2H₂  -88.9kJ/mol

（3）甲烷生成反应。当炉内反应温度在700~800℃时，还伴有以下的甲烷生成反应。

2CO + 2H₂ → CH₄ + CO₂  +247.02kJ/mol

对煤化程度浅的煤，还有部分甲烷产生自煤的大分子裂解反应。

在煤的气化过程中，根据气化工艺的不同，上述各个基本反应过程可以在反应器空间中同时发生，或不同的反应过程限制在反应器的各个不同区域中进行，亦可以在分离的反应器中分别进行。

一般情况下，煤的气化过程均设计成使氧化和挥发裂解过程放出的热量，与气化反应、还原反应所需的热量加上反应物的显热相抵消。总的热量平衡采用调整输入反应器中的空气量和/或蒸汽量来控制。