在煤炭科学研究的诸多领域中，蒸汽发生器是不可或缺的关键实验与中试装备，它为各种反应、处理和模拟过程提供稳定、可控的热源与介质。

一、 煤炭清洁高效转化与利用

这是蒸汽发生器应用最核心的领域，主要集中在实验室和中试平台。

1、 煤的气化技术研究

作为气化剂：在煤气化实验中，水蒸气是必不可少的气化剂。蒸汽发生器提供的高温蒸汽与煤或煤焦发生反应，生成以氢气和一氧化碳为主的合成气（Syngas）。这个过程的效率、反应动力学和产物分布是研究的重点。

模拟工业化条件：大型气流床、流化床气化炉（类似Texaco, Shell技术）都需要稳定供应高压蒸汽。研究团队需要蒸汽发生器来精确模拟这些工业化条件，以优化气化炉设计、催化剂性能和操作参数。

2、 煤的热解与焦化研究

提供惰性气氛与热载体：在煤的中低温热解（干馏）研究中，过热蒸汽常被用作惰性热载体，使煤颗粒均匀受热，裂解产生焦油、热解水和半焦。蒸汽的流量和温度直接影响焦油产率和品质。

催化活化过程：在制备活性焦或兰炭的实验中，蒸汽是关键的活化剂，用于刻蚀孔隙结构，制造高比表面积的活性炭材料。

3、 煤基化学品合成研究（如煤制烯烃，乙二醇）

合成气变化反应：在由合成气制氢或调节H₂/CO比的过程中，水蒸气变换反应（WGSR: CO + H₂O → CO₂ + H₂）是核心步骤。研究不同催化剂在该反应中的活性、选择性和稳定性，需要蒸汽发生器精确提供反应所需蒸汽。

二、 污染物控制与碳减排技术研究

1、 燃烧后碳捕集

溶剂再生：目前最成熟的碳捕集技术是胺液（如MEA）吸收法。富集了CO₂的胺液需要通过加热（通常使用蒸汽）进行解吸再生，从而循环使用。研究人员需要蒸汽发生器来为小型或中试碳捕集装置提供再沸器的热源，以测试新型吸收剂的再生能耗、稳定性和效率。

2、烟气多种污染物协同控制

烟气调质：在一些脱硫、脱硝或除尘工艺中，可能需要向烟气中喷入少量蒸汽进行湿度或温度调节，以优化反应条件。研究这些工艺时，需要蒸汽发生器来提供可控的蒸汽源。

三、 前沿与交叉学科研究

1、 煤基新材料制备

化学气相沉积（CVD）：在制备碳纳米管、石墨烯等高端碳材料时，有时会使用含碳气体和少量水蒸气作为前驱体。水蒸气在这里起到刻蚀无定形碳、促进高质量石墨烯生长的作用。高精度蒸汽发生器能为这类精密实验提供稳定气源。

2、 氢能与燃料电池研究

蒸汽甲烷（SMR）制氢：虽然原料通常是天然气，但该技术是未来实现“蓝氢”（搭配CCUS）的重要途径。研究SMR反应机理、催化剂以及与CCUS的耦合，完全离不开高压蒸汽的供应。

固体氧化物燃料电池（SOFC）：某些类型的SOFC需要使用蒸汽对燃料进行内部重整或作为进料的一部分。

四、 煤炭开采与环境研究

1、 矿井瓦斯综合治理与利用

注蒸汽促抽采实验：在实验室或现场进行模拟，研究向煤层注入高温蒸汽对提高煤层气（瓦斯）抽采效率的影响。蒸汽可以软化煤体，扩大裂隙，促使吸附态的瓦斯解吸。

2、 煤基固废资源化利用

蒸压养护：在研究利用煤矸石、粉煤灰制备新型建材（如加气混凝土砌块、陶粒）时，需要高温高压的蒸汽进行蒸压养护，以形成高强度晶体结构。蒸汽发生器的压力和温度控制精度直接影响实验结果。

总结：研究级蒸汽发生器的特殊要求

与工业应用相比，煤炭研究对蒸汽发生器的要求更为严苛：

高精度控制：需要精确控制蒸汽的压力、温度和流量，以满足实验可重复性和数据准确性的要求。

小型化与模块化：很多实验是在实验室台架上进行的，需要小型、高效的蒸汽源。

快速响应：研究工况经常变化，要求蒸汽发生器能快速升降温、调节负荷。

材质要求高：可能涉及高温、高压或腐蚀性环境，对设备材质（如316L不锈钢）有特殊要求。

总而言之，蒸汽发生器是连接煤炭基础理论研究与工业化放大应用之间的“桥梁”，是绝大多数煤炭转化和减排技术从“想法”走向“现实”的必备基础设施。