氣化是大規模清潔利用低階煤的高效技術，氧化和水蒸氣氣化是氣化過程最重要的兩個反應，多數研究者將它們分別獨立研究，但實際氣化過程要復雜很多，二者之間存在協同作用。本書基于作者的研究成果，主要介紹H2O/O2/CO2復合氣氛下協同作用的宏觀特征、作用方向、作用機理、發生規律、影響因素（溫度、壓力、氣化劑濃度、反應器類型、揮發分半焦作用），以及協同作用對氣化動力學、反應器建模和操作條件優化的影響，同時介紹了利用該研究成果進行的中間試驗和工業試驗。
本書可作為煤化工領域從事反應器開發、工藝優化、設計與生產管理的工程技術人員的參考書，也可作為高等學校和研究院所研究生的教學用書和參考書。
程相龍，工學博士，河南城建學院副教授，碩士生導師。長期從事煤炭高效清潔轉化及下游高附加值產品開發的研究。近年來，以第 一作者發表SCI/EI論文9篇（1篇入選領跑者5000—中國精品科技期刊頂 尖學術論文），以第 一發明人獲授權發明專利7項。主持及參與國家科技支撐計劃項目、河南省科技攻關項目、河南省重點研發項目、平頂山市重大科技攻關項目等項目。工程實踐方面，從事煤化工現場管理和研發工作7年，撰寫河南省重點工程項目可研報告和國家科技支撐項目工藝設計包各1項。獲河南省科技進步獎一項。
第一章低階煤的資源特點與常見加工利用方式001～019
第一節我國低階煤資源特點001
一、我國低階煤賦存分布001
二、我國低階煤的煤質特點002
三、開發低階煤利用技術的重要意義003
第二節低階煤常見加工利用方式004
一、用作燃料004
二、干燥提質005
三、熱解（干餾）提質006
四、低階煤氣化007
五、褐煤成型007
六、直接液化008
七、溶劑抽提008
八、無灰煤技術009
九、熱溶催化轉化工藝009
十、制備吸附劑009
十一、制備水煤漿010
第三節低階煤大規模開發利用的影響因素010
一、國家政策011
二、水資源012
三、煤氣化技術013
四、單位能耗014
五、其他015
第四節本章小結016
參考文獻016
第二章低階煤氣化技術特點及工業化進程020～033
第一節低階煤用作氣化原料的優勢020
第二節低階煤氣化技術的分類與特點022
一、固定床氣化023
二、流化床氣化023
三、氣流床氣化023
第三節低階煤氣化技術工業化進程024
一、低階煤氣化技術工業化開發概況024
二、中國科學院灰熔聚氣化技術026
三、U-gas氣化技術028
第四節低階煤氣化技術的前景分析030
一、較高的能量利用效率030
二、巨大應用市場031
第五節本章小結032
參考文獻033
第三章低階煤氣化過程的影響因素034～043
第一節H2O/O2反應氣氛034
第二節氣化溫度036
第三節氣化壓力037
第四節揮發分-半焦相互作用038
第五節其他因素039
第六節本章小結040
參考文獻041
第四章低階煤氣化過程中H2O/O2協同作用宏觀特征044～058
第一節氣化過程及褐煤轉化率增幅044
一、原料特性044
二、氣化過程046
三、褐煤轉化率及其增幅047
第二節氧化反應對水蒸氣氣化反應協同作用宏觀特征048
一、氧化反應對水蒸氣氣化反應協同作用的發現及方向分析048
二、氧化反應對水蒸氣氣化反應協同作用的進一步驗證050
第三節氧化反應對水蒸氣氣化反應協同作用的宏觀動力學特征052
一、氣流床中水蒸氣氣化反應宏觀動力學052
二、流化床中水蒸氣氣化反應宏觀動力學054
第四節本章小結058
參考文獻058
第五章低階煤氣化過程中H2O/O2協同作用機制059～073
第一節氧化反應對水蒸氣氣化半焦物理結構的影響059
一、氣化半焦物理結構的表征測試條件059
二、添加氧氣前后氣化半焦物理結構的變化060
第二節氧化反應對水蒸氣氣化半焦官能團的影響063
一、不同氣氛下半焦的傅里葉紅外光譜063
二、不同氣氛下半焦的拉曼分析064
三、不同氣氛下半焦的窄譜掃描XPS-O1s譜圖066
第三節氧化反應對水蒸氣氣化反應機理的影響068
一、氧交換機理和水蒸氣解離吸附機理的一致性068
二、協同作用下的氧交換機理和水蒸氣解離吸附機理069
第四節本章小結071
參考文獻072
第六章低階煤氣化過程中H2O/O2協同作用的規律074～094
第一節反應器類型對促進作用的影響及分析074
一、不同反應器中添加氧氣前后勝利褐煤轉化率的變化074
二、不同反應器中水蒸氣傳質速率分析078
三、不同反應器中水蒸氣氣化反應動力學分析080
四、揮發分-半焦相互作用分析085
第二節氣化溫度對促進作用的影響及分析086
第三節水蒸氣濃度對促進作用的影響及分析087
第四節氧氣濃度對促進作用的影響及分析090
第五節本章小結091
參考文獻092
第七章低階煤流化床氣化動力學及反應器模型095～136
第一節低階煤氣化動力學095
一、均相模型095
二、未反應收縮核模型096
三、混合模型097
四、隨機孔模型098
五、氣化機理模型100
六、分布活化能模型102
七、冪函數模型102
八、半經驗模型103
第二節低階煤氣化反應器模型103
一、夾帶流反應器103
二、流化床反應器107
三、流化床-固定床反應器113
四、常壓/加壓熱重分析儀117
五、絲網反應器121
六、其他反應器122
第三節本章小結125
參考文獻129
第八章H2O/O2協同作用下低階煤氣化過程建模分析137～181
第一節低階煤氣化反應器建模影響因素分析138
一、煤灰熔融結渣性及其對氣化溫度的影響138
二、氣固相流動特點140
三、反應區域劃分及各區域動力學分析141
四、熱量傳遞模型與能量衡算145
第二節低階煤氣化反應器建模過程分析146
一、協同作用影響下的氣固相反應模型146
二、協同作用影響下的氣固相流動模型148
三、協同作用影響下的反應分區及各區動力學149
四、褐煤轉化率及煤氣組成的計算151
第三節模型的求解152
一、模型中未知參數的求解152
二、分區域模型求解154
第四節模型的應用155
一、勝利褐煤熔融結渣性預測及適宜氣化溫度的確定155
二、模型預測值與實驗結果的對比156
三、模型對不同氣氛下褐煤氣化的預測159
四、模型對不同停留時間下褐煤氣化的預測164
五、模型對不同粒徑褐煤氣化的結果預測168
六、模型中參數的敏感性分析170
第五節本章小結175
參考文獻175
第九章低階煤流化床氣化中試過程分析182～201
第一節低階煤流化床氣化爐溫爐壓波動研究182
一、中試氣化原料和工藝182
二、爐溫波動分析184
三、爐壓波動分析188
四、煤灰中碳含量分析190
第二節氣化劑量對流化床工業氣化過程爐溫爐壓的影響191
一、水蒸氣量對爐溫的影響191
二、氧氣量對爐溫的影響192
三、水蒸氣量和氧氣量對爐壓的影響194
第三節流化床工業氣化試驗工藝計算過程分析195
一、工藝計算界區195
二、物料衡算196
三、熱量衡算197
四、工藝過程技術經濟指標計算198
第四節本章小結199
參考文獻200
第十章低階煤流化床氣化工業試驗202～220
第一節低階煤熔融特性及適宜氣化溫度的確定202
一、化學組成對煤灰熔融溫度的影響202
二、SiO2-Al2O3型礦物對煤灰熔融溫度的影響206
三、預測煤灰熔融溫度的新方法及其對低階煤的預測210
第二節工業試驗過程及氧氣量和加煤量變化分析211
第三節工業試驗中爐溫穩定性分析213
第四節工業試驗中爐壓穩定性分析215
第五節工業試驗灰渣殘碳和煤氣成分分析217
第六節本章小結217
參考文獻218
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