Теория газификации твердых топлив разрабатывалась советскими учеными на основе диффузионно-кинетических представлений о процессе взаимодействия углерода с различными газообразными реагентами. Большой вклад в развитие общей теории горения и га­зификации топлив внесли А. С. Предводителев [6], А. Б. Черны­шев [7], Б. В. Канторович [8], 3. Ф. Чуханов [9], Г. Ф. Кнор­ре [10], Н. В. Лавров [И], М. К. Гроздовский [12], Л. Н. Хитрин [13], Д. А. Франк-Каменецкий [14], X. И. Колодцев [15]. Были изучены механизм, кинетика и динамика газообразования при раз­личных режимах.

Особое внимание было уделено выяснению соотношения первич­ных оксидов (СО и СО₂), образующихся при реагировании углеро­да с кислородом; это соотношение необходимо знать, чтобы пра­вильно определять скорость расходования углерода и соответ­ственно направлять процесс образования горючего газа. Ответ на этот вопрос затруднен тем, что в обычных условиях горение проте­кает как сложное сочетание первичных и вторичных реакций, на­пример восстановление СО₂ и горение СО.

Результаты многих исследователей указывали, что продуктом газообразования в присутствии кислорода является не только ди­оксид, но и оксид углерода. Новым экспериментальным результа­том [12, 15] явился вывод о том, что с ростом скорости дутья в составе продуктов газификации увеличивается количество СО и уменьшается количество СО₂. Это по-новому ориентировало иссле­дователей на возможность интенсификации газогенераторного про­цесса.

Для объяснения механизма горения углерода и связанного с ним соотношения первичных оксидов возникли различные гипоте­зы, например биреакциопная теория 3. Ф. Чуханова [9] — теория параллельного образования обоих первичных оксидов с домини­рующим получением СО при температурах выше 800°С — и гипо­теза образования только СО (Мертенс).

Многочисленные опыты, проведенные при атмосферном давлении и в вакууме с графитами и природным топливом, в том числе опы­ты по окислению угольных нитей в вакууме, не внесли полной яс­ности вследствие значительного влияния на процесс качества и структуры реакционной поверхности углерода. Сказывалось и то, что гетерогенные реакции с участием углерода, как правило, про­текают через последовательные стадии (хемосорбция, образование и разложедие поверхностных оксидов), по-разному влияющие на суммарную скорость реакции и на ее порядок.

Поэтому до сего времени химизм реакций углерода с кислоро­дом (свободным и связанным в виде СО₂, Н₂О и др.) описывается только макрокинетическими уравнениями, так как имеющиеся эк­спериментальные данные по микрокинетике пока еще недостаточ­ны. В настоящее время появляются работы, в которых затрагива­ется этот вопрос в свете новых представлений о химизме газообра­зования. Так, Н. В. Лавров [11] предложил схему механизма с участием атомарного кислорода, образующегося при диссоциации кислородсодержащих молекул.

Общая диффузионно-кинетическая характеристика процесса га­зификации была дана А. С. Предводителевым [6], Л. Н. Хитриным [13], Б. В. Канторовичем [8]. Было установлено, что для гетерогенного химического процесса характерны различные зако­номерности, от чисто химических (кинетических) до чисто физиче­ских (диффузионных). Реагирование протекает не только на внеш­ней поверхности углерода, но может развиваться и внутри угле­родной массы из-за ее пористого строения. Диффузионный процесс и перенос тепла в сочетании с химическими процессами в порах углеродных частиц определяют суммарную скорость расходования углерода. Четкое разграничение химических и физических факто­ров, влияющих на скорость реакций углерода с дутьем, способство­вало правильному пониманию процесса и выбору оптимальных ре­жимов его осуществления.

Некоторая схематичность и допущения, принятые на первом этапе разработки диффузионно-кинетической теории (изотермиче­ские условия, недоучет выгорания углерода, первый порядок хими­ческой реакции), требовали, однако, постановки новых работ, ко­торые и были проведены Б. В. Канторовичем с сотр. Эти работы заключались в комплексном анализе горения и газификации твер­дого топлива с учетом движения, выгорания и других превращений твердых частиц, выделения тепла, его переноса и отвода в окру­жающую среду. На основе такого подхода советские исследования газообразования продолжаются и в настоящее время, главным образом применительно к сжиганию различных топлив (Ю.Л.Мар­шак, И. И. Яворский [16]). Большой интерес представляют выпол­ненные в СССР экспериментальные исследования кинетики реак­ций углерода с кислородом, диоксидом углерода и водяным паром при высоких давлениях (В. С. Альтшулер с сотр. [17]) и при высоких температурах (Г. П. Хаустович, Е. С. Голови­на [18]).

Для реакций при высоких давлениях была показана необхо­димость учета не только диффузионного торможения с ростом давления, но и изменения суммарного порядка реакции как ре­зультата влияния адсорбции — обязательного этапа при взаимо­действии углерода с дутьем.

Кинетическими исследованиями при высоких температурах (≈2000°С) были обнаружены новые явления, объяснить которые нельзя без учета изменения внутренней структуры углерода. Так, экспериментально были выявлены спад скорости горения (или газификации) в области 1500—1900°С после обычного ее нара­стания до 1500°С и последующий подъем в области до 2500 °С, вплоть до ярко выраженного диффузионного торможения реакции. В связи с этим для теории горения и газификации твердых топлив очень важно изучить изменения структуры углерода, ко­личественно оценить внутренние поры углеродной массы, устано­вить роль петрографических компонентов и минеральной части углей. Современный этап развития теории горения и газификации твердых топлив — это исследования механизма, макро- и микро­кинетики процесса с учетом этих факторов.