迄今有关煤转化和利用都基本上将煤有机质作为一个不可分割的整体进行处理，已提出的十余种结构模型也都因不能完全反映煤结构实质而存在着局限性和片面性。本项目拟在已完成自然科学基金研究所取得的创造性成果基础上，利用三种溶剂在温和条件下按物以类聚的原则将煤全组分分离为6大族组分，再通过6级溶剂对相应各族组分进行分级分离，详细研究各级分化合物组成、元素与分子量分布、物理与化学结构、微晶结构参数和宏微观形态特征等；然后化零为整，并进行理论升华，由此提出煤全组分族分离的类聚机理，解决全组分分离的内在机制问题；提出超纯煤和粘结组分形态结构化的机理，搭建两族组分生成及未来应用的理论基础；提出煤嵌布结构模型的精细理论描述，实现煤结构研究的新发展和新突破；最终使煤全组分各尽其才、各显神通，大幅提高煤的价值、使用价值和环境效益，为煤科学、煤转化和其它与煤相关的学科发展做出理论贡献。

布煤器也称分煤器，也有称为分煤装置的。是煤气发生炉上的一个重要装置，主要应用在单段煤气发生炉，布煤器的作用是使煤气发生炉内的煤层均匀平整。

分煤器直接关系煤气发生炉的布煤是否均匀，从而影响气化层的分布。对煤气发生炉气化反应起关键作用。布煤器的设计多种多样，根据炉子的大小区别设计，一般有分煤、下落打散等功能构件组成。布煤器设置在煤气发生炉炉顶，有些是与炉顶盖连为一体设计，在加煤装置下部。由于煤气发生炉内温度较高，为保证布煤器不变形，保持良好的使用效果，通常布煤气都为耐热钢材或者不易变形的耐热材料制作。

粉煤加压气化炉是气流床反应器，也称之为自热式反应器，在加压无催化剂条件下，煤和氧气发生部分氧化反应，生成以CO和H2为有效组分的粗合成气，部分氧化反应一词是相对完全氧化而言的。整个部分氧化反应是一个复杂的多种化学反应过程。此反应的机理目前尚不能完全作以分析。我们只可以大致把它分为三步进行 。

第一步：裂解及挥发分燃烧。当粉煤和氧气喷入气化炉内后，迅速被加热到高温，粉煤发生干馏及热裂解，释放出焦油、酚、甲醇、树脂、甲烷等挥发分，水分变成水蒸气，粉煤变成煤焦。由于这一区域氧气浓度高，在高温下挥发分完全燃烧，同时放出大量热量。因此，煤气中不含有焦油、酚、高级烃等可凝聚物。

第二步：燃烧及气化。在这一步，煤焦一方面与剩余的氧气发生燃烧反应，生成CO2和CO等气体，放出热量。另一方面，煤焦和水蒸气和CO2发生气化反应，生成H2和CO。在气相中，H2和CO又与残余的氧气发生燃烧反应，放出更多的热量。

第三步：气化。此时，反应物中几乎不含有O2。主要是煤焦、甲烷等和水蒸气、CO2发生气化反应，生成H2和CO。

其总反应可写为：

CnHm (n/2)O2→nCO (m/2)H2 Q气化炉中发生的主要反应可分为：

①非均相水煤气反应C 2H2O→2H2 CO2-Q

②变换反应CO H2O→CO2 H2 Q

③甲烷化反应CO 3H2→H2O CO2 Q

④加氢反应C 2H2→CH4 Q

⑤部分氧化反应C 1/2O2→CO Q

⑥氧化反应C O2→CO2 Q

⑦CO2还原反应C CO2→2CO–Q

⑧热裂解反应CnHm→(n/4)CH4 [(4m-n)/4]C-Q

气化炉内的反应相当复杂，既有气相反应，又有气-固双相反应，对于复杂物系的平衡，我们引入独立反应数的概念，只要讨论独立反应即可。因为其他反应可通过独立反应的组合而替代。

所谓独立反应数，就是构成物系的物质数与构成物质的元素种数之差。假定煤气化反应在气化炉出口组成达到平衡，气体中含有CO2、CO、H2、O2、H2S、CH4、COS和C等八中物质，而这些物质是由C、H、O和S等四种元素构成，因此，气化反应只有四个独立反应，也就是说，在上述的反应中，我们只要讨论其中任意四个反应就够了。

另外，对于煤气化来说，S含量很低，基本上是一确定值（对于生成H2S、COS的比值），这样独立反应数就只有三个了。由于碳转化率在98%以上，于是独立反应数就只有两个了。所以，对于煤气化反应，只着重讨论变换反应和甲烷化反应两个反应。

煤气化反应的化学平衡：

①变换反应的化学平衡

CO H2O→CO2 H2 9838Kcal/Kmol平衡常数计算式如下：

KP=PCO2*PH2/PCO*PH2O式中：KP为该反应平衡常数。PCO2、PH2、PCO、PH2O分别表示CO2、H2、CO、H2O的平衡分压。LgKP=2182/T–0.0936LgT 0.000632T–1.0806×10-7T2-2.2967

式中：T为平衡温度。从平衡上讲，变换反应为放热反应，降低温度对平衡有利。但在高温条件下，CO变换反应接近平衡。

②甲烷化反应的化学平衡

CO 3H2→CH4 H2O 49.271Kcal/Kmol平衡常数计算式如下：

KP=PCH4*PH2O/PCO*P3H2式中：KP为该反应平衡常数。PCH4、PH2O、PCO、PH2分别表示CH4、H2O、CO、H2的平衡浓度。LgKp=9859.6/T-8.3636LgT 2.08×10-3T-1.8716×10-7T2 11.888式中：T为平衡温度。

该反应为放热反应。提高温度，甲烷浓度降低，反应有利于向生成CO和H2的方向进行。但增加压力，甲烷浓度也相应增加。因为，甲烷化反应是体积缩小的反应。

煤气化总的反应是体积增大的反应，从化学平衡来讲，提高压力对平衡不利，但压力的提高增加了反应物的浓度，对提高反应速度是有利的。

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