分料器、分料喷射组件、气化炉及合成气生产方法与系统与流程

本发明涉及含碳燃料的气化领域，特别地，涉及一种多喷嘴气化炉装置及其气化工艺。

背景技术：

含碳燃料的气化原理是将含碳燃料如煤炭等在破碎、干燥后被输送并通过喷嘴喷入高温的气化炉中，而后产生燃烧反应以生产合成气。进一步地，还可往气化炉中通入更多的水蒸气以产生水煤气反应，增加合成气的产出。

本领域研究人员孜孜追求改进输送装置、分料机构、气化炉装置及其关联部件、工艺流程等，防止输料堵塞、分料不均、气化反应不充分等，以提高碳转化率低、降低设备与工艺成本、设备经久耐用。例如，在专利文献CN1903998B中公开了一种气化器注射器，其包括两级泥流分离器和整合了冷却系统的注射器面板。第一级分离器将主泥流分离成多个二级泥流，每个二级泥流又通过第二级分离器将单个二级泥流分离成多个三级泥流，三级泥流则通过泥流注射管以高压泥流形式注入气化炉的气化室中。气化剂则在高压下以环形形状的喷雾状通过整合在注射器面板上的多个环状冲击孔冲击在每一个高压泥流上。

然而，这种采用圆锥体作为分离器将一级泥流分成多个二级泥流的气化器注射器存在以下几个方面的问题：

1)、物料在从上而下的输送过程中，因物料自身重力及管道输送“边壁效应”的影响，物料通常难以理想性地从输送管道中心通过，而是从管道一侧集中通过，如此则圆锥体的分离器会丧失分料功能，使得物料仅从二级泥流的其中一个或几个中流过，导致分料极不均匀；

2)、多个二级泥流通道之间存在许多死角，当物料浓度较高时非常容易导致堵塞通道；

3)、设置多个三级泥流通道固然能强化气固之间的混合效果，但在煤气化过程中，相对于C和气化剂的燃烧反应，C与H₂O、C与CO₂的气化反应程度最终决定了碳转化率的高低，当反应后期H₂O和CO₂浓度达到平衡时，这两个反应进行的程度主要由反应时间的长短来决定。圆柱体气化室既不能提高气化室H₂O和CO₂的浓度，也不能延长反应时间，因此严重影响碳转化率的高低。

此外，专利文献CN101892086A也公开了一种用于水煤浆气化的水煤浆气化炉，包括燃烧室和激冷室，其中燃烧室为类椭球状的宽径燃烧室壳体，至少有两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室对称设置在燃烧室壳体的宽径处且稍向下倾斜，至少有两个水煤浆与氧气三流道喷嘴稍向下倾斜且可拆卸地安装于每一水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室内，并且喷嘴开口朝向燃烧室内部，耐火砖衬于燃烧室壳体内，至少两个氧气喷嘴室，位于每一水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室下方的圆周处并向上倾斜，至少两个氧气喷嘴向上倾斜且可拆卸地安装于每一氧气喷嘴室内，并且喷嘴开口朝向燃烧室内部。

这种类椭球状宽径的燃烧室存在的主要问题是对燃烧室的加工及安装要求非常高，气化强度受限，反应停留时间太长，气化产率低，且气化后的飞灰很容易腐蚀顶部，耐火砖很容易被侵蚀及脱落。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供了一种分料器、分料喷射组件和安装有该分料喷射组件的气化炉及合成气生产方法与系统，以有效解决多个喷嘴存在的物料分配不均匀及堵料、碳转化率低、气化强度低、飞灰过滤成本高等问题。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种分料器，该分料器包括外主管和内主管，外主管内的外主管料腔与内主管内的内主管料腔为彼此独立且隔离的闭合腔室，内主管包括分别连通内主管料腔的内进料管和多个内分料管，外主管包括均连通外主管料腔的外进料管和多个外分料管，其中每个内分料管均伸入对应的外分料管内向外延伸以形成分料套管单元。

优选地，多个外分料管在外主管的底壁上呈环形等间隔排布并从底壁伸出，多个内分料管在内主管的底壁上也呈环形等间隔排布，每个内分料管从内主管的底壁同轴延伸至对应的外分料管内，从而形成环形排布的多个分料套管单元。

优选地，内分料管和外分料管的个数相同且不少于3个，更优选为3～24个。

优选地，外主管的底端和内主管的底部均为具有下顶点的圆锥体或半球体。

优选地，分料器还可相应包括内反吹管和/或外反吹管，外反吹管在外主管的底部的低点位置连通外主管料腔，连通内主管料腔的内反吹管从内主管的底部的低点位置延伸至外反吹管内并向外伸出。

优选地，分料器还包括内主管气体分布器和/或外主管气体分布器，内主管气体分布器设置在内主管料腔的低点位置处以分散内反吹管的反吹进气，外主管气体分布器设置在外主管料腔的低点位置处以分散外反吹管的反吹进气。

优选地，内主管和外主管的上端口封闭，外进料管从外主管的圆管壁沿切向伸出以能够向外主管料腔中通入进料旋流；内进料管从内主管的圆管壁沿切向延伸至外进料管内并向外伸出，以能够向内主管料腔中通入进料旋流。

优选地，在构成套管结构的内分料管和外分料管、构成套管结构的内反吹管和外反吹管以及构成套管结构的内进料管和外进料管中，套管结构中的内套管的伸出端与外套管的伸出端齐平或伸出于外套管的伸出端外。

根据本发明的第二方面，还提供了一种分料喷射组件，该分料喷射组件包括喷嘴布置面板、多个喷嘴单元和上述的分料器，喷嘴单元为套管结构并与对应的分料套管单元对接，多个喷嘴单元相互间隔且贯穿设置在喷嘴布置面板上。

优选地，喷嘴布置面板上设有贯通的螺纹安装孔，喷嘴单元通过外管壁上设置的连接螺纹螺接于螺纹安装孔。

优选地，多个喷嘴单元在喷嘴布置面板上呈环形等间隔布置。

优选地，该分料喷射组件还包括喷嘴冷却系统，该喷嘴冷却系统包括用于流入或流出冷却介质的多个可拆装三通管和在喷嘴布置面板中围绕每个喷嘴单元设置的冷却管单元，任意相邻的两个喷嘴单元的冷却管单元之间通过可拆装三通管相连。

优选地，喷嘴布置面板上还贯穿设置有多个水蒸气入口，该多个水蒸气入口环绕多个喷嘴单元排布。

根据本发明的第三方面，还提供了一种气化炉，该气化炉包括炉体和上述的分料喷射组件，该分料喷射组件的喷嘴布置面板安装在炉体的顶部。

优选地，炉体包括由上至下的具有气化室的气化段、具有缓冲腔的缓冲段和具有激冷室的激冷段，气化室通过缓冲腔与激冷室连通，喷嘴布置面板水平安装在气化段的顶盖上，使得能够通过喷嘴单元竖直向下地朝向气化室喷入气化原料和气化剂。

优选地，气化段的底端形成为缩口结构，该缩口结构倾斜向下地连接至缓冲段。

优选地，气化室和缓冲腔均为圆筒形腔室，气化室的高度不超过炉体的总高度的1/3，优选为1/6～1/3，缓冲腔的高度不超过炉体的总高度的1/3，且气化室的内径与缓冲腔的内径之比不小于2，优选为2～10。

优选地，气化室的内壁和缓冲腔的内壁上连续布置有水冷壁。

优选地，激冷室的周壁上形成有合成气出口，激冷室的底部形成为渣池，激冷室的内径与缓冲腔的内径之比为1.2～1.5。

优选地，激冷室顶部与缓冲腔的连接处安装有激冷环，该激冷环连接有伸入渣池的下降管。

优选地，气化炉的反应温度为1300℃～3000℃，优选为1500℃～2800℃，更优选为1900℃～2500℃。

根据本发明的第四方面，还提供了一种煤气化生产合成气的方法，方法包括：

气化步骤：向气化炉内输入气化原料和气化剂，在气化条件下，使气化原料在气化炉内发生气化反应并产生粗合成气和气化残渣；和

合成气过滤步骤：对气化残渣进行干燥处理，以形成多孔颗粒材料；使粗合成气和多孔颗粒材料接触以过滤粗合成气中的飞灰。

优选地，气化步骤还包括在气化炉内对气化残渣和粗合成气进行激冷，并将激冷后的气化残渣和粗合成气排出气化炉。

在粗合成气和多孔颗粒材料接触以过滤飞灰时，控制多孔颗粒材料的温度为105～200℃，粒径为0.1～15mm。

优选地，对气化残渣进行干燥处理后，控制多孔颗粒材料的含水体积不大于多孔颗粒材料的总体积的50％，优选为0～30％。

优选地，在合成气过滤步骤中，将干燥后的多孔颗粒材料加入到移动床中，使粗合成气在移动床中通过多孔颗粒材料而进行过滤。

优选地，该方法还包括：

合成净化滤步骤：洗涤过滤后的粗合成气以进一步除去飞灰。

优选地，在根据本发明的上述气化炉中进行气化反应。

根据本发明的第五方面，还提供了一种煤气化生产合成气的系统，该系统包括：

气化原料破碎、干燥和运输系统，用于生产和输送干煤粉或水煤浆；

气化炉，与气化原料破碎、干燥和运输系统连通，在气化炉中，干煤粉或水煤浆在气化剂的存在下发生气化反应，生成粗合成气和气化残渣；

排渣系统，与气化炉相连通，用于将气化残渣排出气化炉；

干燥单元，与排渣系统相连通，至少部分的气化残渣在干燥单元中被干燥而形成为多孔颗粒材料；以及

过滤除灰系统，与干燥单元和气化炉相连通，在过滤除灰系统中，粗合成气和多孔颗粒材料接触以过滤粗合成气中的飞灰。

优选地，过滤除灰系统包括移动床，粗合成气在移动床中与多孔颗粒材料接触以过滤飞灰。

优选地，气化炉为根据本发明上述的气化炉。

根据上述技术方案，在本发明的分料器中形成了内外两路相互独立的输送通道，气化原料和气化剂能够以流化态在内外输送通道中通过，并通过多个分料套管单元进行分料。其中，可通过连接料腔底部的反吹管的反吹进气，使得料腔内始终维持流化态，底部不产生沉积，以防止堵塞并使得分料高效、均匀。在气化炉的顶部，通过环状布置的多个顶置喷嘴及对接的均匀分料的分配器，可使得各喷嘴的喷料均匀，扁圆柱型气化室及其底部缩口设计可增加反应时间，缩短停留时间，能有效提高碳转化率和降低气化炉投资成本。在气化工艺中，通过气化炉内激冷并干燥后的气化残渣以吸附过滤同质的粗合成气中的飞灰，可减少过滤成本，降低气化设备总投资成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为相同试验条件下单喷嘴与多喷嘴的炉体横截面径向均值速度分布对比图；

图2为根据本发明的优选实施方式的气化炉的结构示意图；

图3为根据本发明的优选实施方式的分料器的结构原理图；

图4为图3中的分料器的断面图，其中图示了沿切向进料以形成旋流；

图5为根据本发明的优选实施方式的喷嘴布置面板的俯视图；

图6为根据本发明的优选实施方式的气化炉的气化工艺的原理图。

附图标记说明

1 分料器 2 喷嘴装置

3 炉体 4 连接短管

5 气化原料破碎、干燥和运输系统 6 排渣系统

7 移动床 8 文丘里洗涤设备

11 内主管 12 外主管

21 喷嘴布置面板 22 喷嘴单元

31 气化室 32 缓冲腔

33 激冷室 34 合成气出口

111 内主管 112 内分料管

113 内反吹管 114 内主管气体分布器

121 外进料管 122 外分料管

123 外反吹管 124 外主管气体分布器

211 水蒸气入口 221 冷却介质入口

222 冷却介质出口 223 喷嘴单元固定面板

224 可拆装三通管 311 水冷壁

331 激冷环 332 下降管

333 渣池 334 排渣口

H1 气化室的高度 H 炉体的总高度

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词；“竖直方向”指的是图示的纸面上下方向；“内、外”通常指的是相对于腔室而言的腔室内外或相对于圆心而言的径向内外。

另外，本申请的申请人于2015年11月14日提交了中国专利申请No.201510740660.8，其作为参考而整体纳入本申请中。

参见图3，本发明首先提供了一种新型分料器，该分料器1包括外主管12和内主管11，外主管12内的外主管料腔与内主管11内的内主管料腔为彼此独立且相互隔离的闭合腔室，内主管11包括分别连通内主管料腔的内进料管111和多个内分料管112，外主管12包括均连通外主管料腔的外进料管121和多个外分料管122，其中每个内分料管112均伸入对应的外分料管122内向外延伸以形成分料套管单元。

在此分料器中，通过外主管12和内主管11形成了内外两路输送通道，从而使得例如气化原料和气化剂等得以独立输送并通过多个分料套管单元进行独立的均匀分料，互不影响。这种套管式分料器的结构新颖、紧凑，可根据输送物料的形态、重量等对外主管12、内主管11及其进料管和分料管的管径大小进行匹配设计，使之输送物料在料腔内始终保持流化态，尽量不在输送通道中产生任何物料沉积或堵塞等。

具体地，多个外分料管122在外主管12的底壁上优选地呈环形等间隔排布并从底壁伸出，多个内分料管112在内主管11的底壁上也相应地呈环形等间隔排布，每个内分料管112从内主管11的底壁同轴延伸至对应的外分料管122内。如图3所示，其中的内分料管112和外分料管122的个数优选为相同，特别优选为分别是3～24个(根据工艺需要确定)，从而形成环形排布的多个分料套管单元，使得结构对称性强，分料均匀。在装配时，底壁上可设置环形排布的多个分料孔，将各个分料管插接在相应分料孔上即可实现分料管的安装。

其中，如图4所示，外进料管121优选地从外主管12的圆管壁沿切向伸出以能够向外主管料腔中通入进料旋流；内进料管111从内主管11的圆管壁沿切向延伸至外进料管121内并向外伸出，以能够向内主管料腔中通入进料旋流。无论气化原料或气化剂均以流体形态输送，沿切向进入料腔后，将沿料腔内壁环绕，形成进料旋流，从而充分流动，使得停留时间长，便于分料均匀。

料流在料腔中会由于自身重力而下落，因此底壁优选为倾斜向下，以便于料流进入各分料孔进行分料。在本实施方式中，外主管12的底壁(或底部)和内主管11的底壁(或底部)均优选为漏斗形状，即具有下顶点的圆锥壁(或圆锥体)形式。这样，下沉至料腔底部的料流沿圆锥壁可方便地流入分料孔中。

然而带有固体颗粒的料流可能在圆锥壁的下顶点(即低点位置)产生沉积。因此在本发明中，若内、外主管中输送的物料存在固体颗粒，则分料器1还可相应地包括套管结构的内反吹管113和/或外反吹管123，外反吹管123在外主管12的底壁的低点位置连通外主管料腔，连通述内主管料腔的内反吹管113从内主管11的底壁的低点位置延伸至外反吹管123内并向外伸出。通过反吹管的反吹进气，可向上扬起沉积的料流，使料腔内流体始终处于流化状态，防止堵塞并保障物料分配均匀。当然本领域技术人员能够理解的是，若内主管或外主管中只是输送气化剂，即不存在堵塞的情况，则无需设置相应的反吹管。

更优选地，分料器1还可包括内主管气体分布器114和/或外主管气体分布器124，内主管气体分布器114设置在内主管料腔的低点位置处以分散内反吹管113的反吹进气，外主管气体分布器124设置在外主管料腔的低点位置处以分散外反吹管113的反吹进气。这种气体分布器可以是简单结构的顶部圆弧面上具有各个气孔的容腔壳体，通过设置气体分布器可使得反吹管的进气分散更均匀，且不会对料腔内的流场产生过大搅动。

参见图3和图4，内分料管112和外分料管122、内反吹管113和外反吹管123以及内进料管111和外进料管121均为构成套管结构的三组套管。在各组套管结构中，内套管的伸出端(即外端)与外套管的伸出端齐平或伸出于外套管的伸出端外，以便于内套管的外端与连接管的对接操作，并且内套管的进出料可不受外套管的影响。

在以上套管式分料管的基础上，本发明还提供了一种分料喷射组件，该分料喷射组件包括喷嘴装置2和上述的分料器1。喷嘴装置2包括喷嘴布置面板21和安装于其上的多个喷嘴单元22，喷嘴单元22同样为套管结构，可通过连接短管4等与对应的分料套管单元对接，多个喷嘴单元22相互间隔且贯穿设置在喷嘴布置面板21上。这样，从多个分料套管单元出来的分料料流通过相应的喷嘴单元22可竖直喷入气化炉内。

同样的，在多个分料套管单元呈环形布置时，与其对接的多个喷嘴单元22在喷嘴布置面板21上也呈环形等间隔布置。喷嘴单元22在喷嘴布置面板21上优选地呈竖直插入状。其中，喷嘴单元22可通过各种合适方式安装在喷嘴布置面板21上。在本实施方式中优选地采用螺接方式，即喷嘴布置面板21上设有贯通的螺纹安装孔，喷嘴单元22通过外管壁上设置的连接螺纹螺接于螺纹安装孔。这种螺接方式不仅方便拆卸、更换，还便于例如下述的冷却管的布置与维护等。

为控制喷嘴单元22的温度，延长使用寿命，分料喷射组件还可包括喷嘴冷却系统。如图5所示，该喷嘴冷却系统包括用于流入或流出冷却介质的多个可拆装三通管224和在喷嘴布置面板21中围绕每个喷嘴单元22设置的冷却管单元，任意相邻的两个喷嘴单元22的冷却管单元之间通过可拆装三通管224相连。可拆装三通管224的两个端口分别连接相邻的两个冷却管单元，另一个端口可作为冷却介质入口221或冷却介质出口222。优选地，冷却介质入口221和冷却介质出口222沿周向间隔排布，以使得各冷却单元的冷却介质流动均匀、合理。其中，冷却管单元可镶嵌在喷嘴布置面板21内并盘绕喷嘴单元22外，在喷嘴布置面板21的顶部通过喷嘴单元固定面板223固定，只对外留出冷却介质入口221和冷却介质出口222。

此外，喷嘴布置面板21上还可贯穿设置有多个水蒸气入口211，该多个水蒸气入口211环绕多个喷嘴单元22排布。水蒸气入口211用于向气化炉内喷入水蒸气，以便实现水煤气反应。在喷嘴布置面板21上设置的水蒸气入口211的个数根据面板尺寸和工艺需要设定，例如优选为3-72个。

此外，本发明还提供了如图2所示的气化炉，该气化炉包括炉体3和上述的分料喷射组件，该分料喷射组件的喷嘴布置面板21安装在炉体3的顶部。

此处采用了顶置多喷嘴结构，这是由于气化冷模实验表明：顶置单喷嘴单喷嘴射流距离较长，而顶置多喷嘴射流距离相对较短；从分散效果来看，多喷嘴分散效果明显好于单喷嘴。图1展示了相同实验条件下单喷嘴和多喷嘴横截面径向均值速度分布对比，从图1中可以看出，单喷嘴在炉体内中心射流速度达近70m/s，且沿径向位置的速度分布呈急剧下降趋势，而顶置多喷嘴的速度分布表现较为平缓。根据高速摄像机也可追踪拍摄相同条件下单喷嘴和多喷嘴的流场图(未示出)，可显示单喷嘴时炉壁上颗粒浓度较大且高浓度面积较大，而多喷嘴仅在喷嘴附近颗粒浓度稍高，但远不如单喷嘴浓度高，且多喷嘴高浓度面积远小于单喷嘴，并且顶置多喷嘴会在气化炉内的中心两侧形成两个反向的漩涡，且漩涡尺度较小。由此说明，顶置多喷嘴存在向炉体两侧的小尺度返混，但炉体中心基本无返混。

因此，顶置多喷嘴具有喷射距离短、分散效果好及其在炉内流场呈现两侧返混的现象。试验结果也证实对于顶置多喷嘴所需要的气化空间相比单喷嘴小很多，可减少气化室的占用空间。当然，本发明也不限于采用上述的顶置喷嘴结构，也可以采用例如管壳式同轴射流结构的顶置喷嘴等；而所述的分料器也不限于采用上述的单级和单套管结构，也可以是多级分级和多套管分料结构等

本发明不仅采用了上述具有套管式分料管且顶置多喷嘴的分料喷射组件，还对炉体结构进行了优化设计。如图2所示，炉体3包括由上至下的具有气化室31的气化段、具有缓冲腔32的缓冲段和具有激冷室33的激冷段，气化室31通过缓冲腔32与激冷室33连通，喷嘴布置面板21水平安装在气化段的顶盖上，使得能够通过喷嘴单元22和水蒸气入口211竖直向下地朝向气化室31喷入气化原料、气化剂和水蒸气，以便于产生气化反应。本领域技术人员知晓的是，通过水蒸汽入口211通入更多的水蒸气以增进水煤气反应，可有效增加碳转化率。燃烧反应和水煤气反应均在气化室31内完成，反应产物包括粗合成气和气化残渣，通过缓冲腔32到达激冷室33，最后分别从其中的合成气出口34和排渣口334排出。当然，本领域技术人员能够理解的是，为防消耗后的水蒸汽补充不足，可通过此处的水蒸汽入口211补充，但并不限于此，水蒸汽也可以和氧气一块通过外管输送到气化炉中。

其中，缓冲段的设计目的是一方面考虑到气化温度过高，若在缓冲段内设置水冷壁有利于通过其中的合成气降温；其次，缓冲段与气化室连通能适当增加气化反应时间。

特别地，气化段的底端形成为缩口结构，该缩口结构倾斜向下地连接至缓冲段。气化室的这种缩口设计减少了气化室空间，既能提高气化反应温度，也能使CO₂、H₂O及部分未反应的残碳等物质触碰底壁后回流至气化室31继续反应，可有效提高二次反应物CO₂和H₂O的浓度和反应停留时间，由此提高碳转化率。通过本发明的气化炉，碳转化率可达99％以上，合成气组成达90％以上，比氧耗约290Nm³/1000Nm³(CO+H₂)。

由于气化室的顶置多喷嘴具有气固混合效果好、火焰短、温度高等特点，因此相比现有气化炉的气化室而言，气化室31的高度可以缩短，气化室31的宽度可更宽，以更好地布置多个喷嘴，而缩口结构的设计有利于反应气和未反应完全的气化原料回流(返混)至高温火焰处，以发生C与CO₂的二次反应，提高碳转化率。缓冲腔32的径向尺寸缩短设计可缩短气体停留时间，降低炉体尺寸和投资成本。

在本实施方式中，如图2所示，气化室31和缓冲腔32均优选为圆筒形腔室，气化室31的高度H1不超过炉体3的总高度H的1/3，优选为1/6～1/3，且气化室31的内径与缓冲腔32的内径之比不小于2，根据实际应用优选为2～10。这样形成的倒“工”字形炉体设计降低了气化炉的炉体体积和投资成本。顶置平行多喷嘴布置和倒“工”字形炉体设计还强化了气固之间的混合。另外，气化室31的内壁和缓冲腔32的内壁上还连续布置有水冷壁311，以防护炉体内壁。

特别地，激冷室33顶部与缓冲腔32的连接处还安装有激冷环331，该激冷环331连接有朝向渣池333延伸的下降管332。激冷环331的设置有利于激冷后的合成气的后续处理(如除尘、脱硫净化等)。经过缓冲腔32到达激冷室33的反应产物中，粗合成气经激冷环331激冷后速度下降、温度降低，从下降管332进入渣池333水中以便除去更多的飞灰，最后从激冷室33的周壁上形成的合成气出口34排出，去往合成气处理单元。产生的熔渣(即气化残渣)在水冷壁311上可形成熔渣层以保护水冷壁311，多余的熔渣通常沿水冷壁311掉入激冷室33的底部的渣池333中，并从排渣口334排出。

使用本发明上述气化炉，其气化工艺的原理如图6所示，该工艺包括气化反应步骤，该气化反应步骤包括通过分料器的外进料管121输入气化原料和气化剂中的一者，通过内进料管111输入气化原料和气化剂中的另一者，并且可通过喷嘴布置面板21上的水蒸气入口211补充水蒸气，使气化原料在气化炉内于气化条件下发生气化反应，产生粗合成气和气化残渣以向外排出。

其中，气化室31内的气化反应温度优选为保持在1300℃～3000℃之间，更优选为1500℃～2800℃之间，甚至1900℃～2500℃之间，以顺利完成燃烧反应和水煤气变换反应(CO+H₂O→CO₂+H₂，C+H₂O→CO+H₂)。相较于现有技术的气化炉，本发明中的气化炉的气化温度可提高到2800℃以上，只要水冷壁和激冷换热足够即可保障对后续工艺参数，如合成气出口温度、气化残渣温度等影响甚小；气化温度提高后，结合顶置多喷嘴的气固混合效果，气化反应更快，气化室的停留时间可少于0.5s甚至更短，缓冲段的停留时间同样少于0.5s甚至更短。

特别地，气化工艺还可包括合成气过滤步骤，包括：

在气化反应步骤中产生的气化残渣进行干燥处理，以形成多孔颗粒材料；使粗合成气和多孔颗粒材料接触以过滤粗合成气中的飞灰；

将干燥后温度为105～200℃，粒径为0.1～15mm的多孔颗粒材料作为过滤介质，使激冷后300℃左右的粗合成气通过干燥后的多孔颗粒材料以过滤其中的飞灰。

其中，采用气化残渣作为过滤介质去除合成气中的飞灰，能很大程度上降低气化工艺的投资成本。由于气化残渣和飞灰的物质成分基本相似，且被激冷后的气化残渣的孔隙度较高，因此飞灰极易吸附与气化残渣上，除灰效果较好。其中，干燥后的气化残渣的含水体积应不大于总体积的50％，优选为0～30％，以具有对飞灰较好吸附效果。

具体地，干燥后的气化残渣可加入移动床7中，粗合成气在移动床7中通过干燥后的气化残渣(即多孔颗粒材料)进行过滤。而后，气化工艺还包括将过滤后200℃左右的粗合成气通过文丘里洗涤设备8进行洗涤的合成气净化步骤，从而得到净化后的合成气。

参见图6可知，采用上述方法的煤气化生产合成气的系统包括：

气化原料破碎、干燥和运输系统5，用于生产和输送干煤粉或水煤浆；

气化炉，与气化原料破碎、干燥和运输系统5连通，在气化炉中，干煤粉或水煤浆在气化剂的存在下发生气化反应，生成粗合成气和气化残渣；

排渣系统，与气化炉相连通，用于将气化残渣排出气化炉；

干燥单元，与排渣系统相连通，至少部分的气化残渣在干燥单元中被干燥而形成为多孔颗粒材料；以及

过滤除灰系统，与干燥单元和气化炉相连通，在过滤除灰系统中，粗合成气和多孔颗粒材料接触以过滤粗合成气中的飞灰。

其中优选地在移动床7中高效地过滤粗合成气。

其中，总的工艺过程是：气化原料经过气化原料破碎、干燥和运输系统5进入气化炉的炉体3后，在温度为1500～2500℃的气化室31内发生气化反应，部分气化残渣从炉体底部的排渣系统6排出，另一部分气化残渣经干燥后温度约为100℃，进入移动床除灰系统，气化后的粗合成气经过移动床除灰系统除灰后，再经文丘里洗涤设备8和合成气净化后成为干净的合成气产品。

与现有技术相比，本发明所提供的气化炉及其气化工艺至少具有以下有益的技术效果：

a)、套管式分料器可将气化剂和气化原料分离成多个通道，其进料口采用切线旋流进料，且其底部设置有分布式反吹孔以使物料始终保持流化状态，这样既能保障物料分配的均匀性，也能防止管道堵塞；

b)、每个通道形成的喷嘴都独立存在，其喷嘴上下均采用内外螺纹方式连接，喷嘴冷却水入口和出口均采用可拆卸三通连接，每个喷嘴安装和拆卸方便，操作简单；

c)、顶置平行多喷嘴布置和类似倒“工”字形的炉体设计强化了气固之间的混合，且炉体气化室的缩口设计减少了气化室空间，既能提高气化反应温度，也能能使CO₂、H₂O及部分未反应的残碳等物质回流至气化室继续反应，在一定程度上提高了反应停留时间和反应物浓度，从而提高碳转化率。此外，倒“工”字形炉体设计降低了气化炉炉体体积和其投资成本。

d)、采用气化残渣作为过滤介质除去合成气中的飞灰，很大程度上降低了气化工艺的投资成本。由于气化残渣和飞灰的物质成分基本相似，且激冷过的残渣孔隙度较高，因此飞灰极易吸附与气化残渣上，除灰效果较好。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行各种简单变型，例如套管式分料器中的外主管或内主管的底壁形状并不限于具有下顶点的圆锥形，也可以是壁面倾斜向下的半球体等；分料套管单元与喷嘴单元之间的连接方式也不限于图示的套管对接方式，还可以采用旁通方式连接；炉体的顶部也不限于是圆筒形，还可以是半球形等；这些简单变型均落入本发明的保护范围内。

上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。