Газифика́ция твёрдых то́плив, процессы превращения органического вещества твёрдых топлив (каменных и бурых углей, кокса, сланцев, торфа, древесины и др.) в горючий газ, состоящий в основном из СО и Н₂. Осуществляются путём неполного термического окисления углеродсодержащих соединений в газогенераторах (получаемый газ называют генераторным) при температурах 900–1600 °С, давлении 0,1–10 МПа, в присутствии газифицирующих реагентов (окислителей): водяного пара, воздуха, кислорода, диоксида углерода, паровоздушной или парокислородной смеси. Выход продуктов до 80 % по массе.

Основные реакции, протекающие при газификации твёрдых топлив:

$C+H_2O→ CO+H_2;$ $C+0,5O_2→CO;$ $C+O_2→ CO_2;$ $2CO+O_2→ 2CO_2;$ $C+CO_2→ 2CO;$ $C+2H_2O→ CO_2+2H_2;$ $CO+H_2O→CO_2+H_2.$

К образованию метана приводят побочные процессы:

$CO+3H_2→CH_4+H_2O; 2CO+2H_2→CH_4+CO_2.$

В газогенераторе имеется несколько реакционных зон:

1) горения, в которой за счёт экзотермических реакций температура повышается до 1200–1500 °С;

2) собственно газификации, где образуются продукты газификации топлива;

3) зона пиролиза топлива, в которой при разложении твёрдого топлива под действием газообразных продуктов реакций горения и газификации выделяются пары воды, газы и смолистые вещества.

Для обеспечения стабильности качественных и количественных показателей процесса газификации твёрдых топлив в шахте газогенератора поддерживают постоянный уровень топлива и золы, оптимальный режим по температуре и давлению, равномерно распределяют дутьё (газифицирующий реагент) по поперечному сечению шахты. Наиболее эффективна газификация твёрдых топлив в кипящем, или псевдоожиженном, слое твёрдого топлива с размером частиц менее 0,1 мм в потоке парокислородной смеси. За счёт дутья частицы топлива находятся во взвешенном состоянии и непрерывном движении. Большая площадь реакционной поверхности и высокая температура процесса обеспечивают максимально интенсивную газификацию сырья.

Иногда, например для получения силового газа (используют в двигателях внутреннего сгорания) из битуминозных топлив (торфа, каменных или бурых углей), применяют обращённый процесс газификации твёрдых топлив. При обращённом процессе, в отличие от прямого, дутьё и топливо в газогенераторе перемещаются в одном направлении – сверху вниз.

В зависимости от состава дутья генераторные газы подразделяют на воздушные (дутьё воздухом, температура 1400–1600 °С), парокислородные (дутьё парокислородной смесью или смесью CO₂ с O₂), кислородные (дутьё техническим О₂), смешанные (паровоздушное дутьё), водяные (подача в слой топлива водяного пара), полуводяные (водяной газ с паровоздушной смесью). Парокислородным дутьём под давлением 0,2–0,3 МПа после конденсации водяных паров получают т. н. сухой газ, или синтез-газ, который состоит в основном из смеси Н₂ и CO, с низшей теплотой сгорания 11–12 МДж/м³.

При воздушной или паровоздушной газификации твёрдых топлив в генераторном газе содержится много N₂ и его низшая теплота сгорания порядка 4 МДж/м³.

В зависимости от вида сырья получают газы различного химического состава.

Состав и теплоты сгорания продуктов газификации топлива

Основное достоинство процессов газификации твёрдых топлив – получение из низкокачественного сырья, содержащего много минеральных примесей и влаги, газообразного топлива, при сгорании которого выделяется большое количество теплоты и незначительное количество токсичных продуктов.

Существует также способ подземной газификации угля – термическое превращение органических веществ твёрдых горючих ископаемых на месте их залегания в недрах земной коры в горючий газ и вывод его на поверхность через буровые скважины; идея подземной газификации каменного угля предложена Д. И. Менделеевым в 1888 г.

Газы, полученные газификацией твёрдых топлив, используют как топливо в энергетической, металлургической, керамической и других отраслях промышленности, в двигателях внутреннего сгорания, газовых турбинах. Кроме того, они служат сырьём для производства водорода, аммиака, метанола и др. Актуальность газификации твёрдых топлив возрастает, поскольку мировые разведанные запасы ископаемых твёрдых топлив значительно превосходят запасы нефти и газа.