CN103242906A - 含碳物料气化—重整变换转化炉及制备富氢合成气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了含碳物料气化—重整变换转化炉，其特点是，包括气化反应室、重整设备、变换反应室、以及合成气输出管道；气化反应室设有至少一个烧嘴；重整设备设置在所述气化反应室的输出端；变换反应室设置在所述重整设备的输出端；合成气输出管道连接在所述变换反应室的输出端。本发明还公开了一种制备富氢合成气的方法，含碳物料与氧化剂在气化反应室中发生气化反应（第一反应），在高温高压环境下生成主要成份为一氧化碳和氢的合成气，将气化后的合成气经重整剂重整到适当的温度和组分后，进入变换反应室发生变换反应（第二反应），在其中充分发生一氧化碳变换反应，提高一氧化碳的变换率，从而大大降低合成气中一氧化碳的含量，提高氢气含量，使制备的合成气富氢。

Description

含碳物料气化—重整变换转化炉及制备富氢合成气的方法

技术领域

本发明涉及一种含碳物料气化—重整变换转化炉及制备富氢合成气的方法。

背景技术

煤、生物质、石油焦等含碳物料气化技术是发展煤化学品、液态燃料、联合循环发电、多联产、制氢等过程工业的基础，是这些行业的关键技术、共性技术和先导技术。

含碳物料气化工艺按反应室中物料的运动状态可分为移动床、流化床和气流床三种。而其中气流床相比其他两种工艺，具有单炉气化反应室处理能力大、煤种适应性广、碳转化率高等优点。目前气流床煤气化技术有干法进料和湿法进料两种工艺。

然而，目前的气化技术都存在气化产生的合成气中一氧化碳/氢气比值较大，一氧化碳含量高的特点，典型的有shell气化炉，GSP气化炉，专利号为200810246578.x中国专利中提到的航天炉，以及申请号为200810047879.x和申请号为200810047878.5中国专利中提到的五环炉。对于生产化工产品工艺来说，合成气中CO/H2组分比例偏大，一氧化碳含量高，后续变换工艺系统需要加入大量蒸汽，能耗较高。

因此，现有的粉煤气化工艺很难满足特定的工艺要求，尤其是对于合成气生产化工产品的流程，如何从工艺和装置上进一步减少设备投资、缩短工艺流程、减少能耗，是急待解决的问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术存在的上述问题而提供的一种含碳物料气化—重整变换转化炉及制备富氢合成气的方法，本发明能有效的提高含碳物料气化得到的合成气中一氧化碳的变换转化率，从而提高氢气的含量，并提高含碳物料的碳转化率，大大减少后续工序的能耗，更加适合应用于化工产品生产领域。

本发明采取的技术方案是：含碳物料气化—重整变换转化炉，其特点是，包括气化反应室、重整设备、变换反应室、以及合成气输出管道；

所述的气化反应室设有至少一个烧嘴；

所述的重整设备设置在所述气化反应室的输出端；

所述的变换反应室设置在所述重整设备的输出端；

所述的合成气输出管道连接在所述变换反应室的输出端。

上述含碳物料气化—重整变换转化炉，其中，还包括一输出处理部件，与所述的合成气输出管的输出端连接。

上述含碳物料气化—重整变换转化炉，其中，所述气化反应室的烧嘴数量为4～6个，成切圆对称布置，并与气化反应室断面中心线成4～6°夹角。

一种含碳物料气化—重整变换转化炉制备富氢合成气的方法，其特点是，包括：

步骤一、含碳物料与氧化剂发生反应生成合成气的步骤：在气化反应室中，含碳物料与氧化剂发生反应，在高温高压环境下生成主要成份为一氧化碳和氢的合成气；

步骤二、对生成的合成气进行组分重组的步骤：在所述的气化反应室的合成气出口布置合成气组分重整设备，通过喷入重整剂对从气化反应室合成气出口排出的高温高压合成气进行组分重整，并将合成气从1200～1700℃降低到900～1100℃；

步骤三、对重组的合成气进行变换反应的步骤：经重整后的合成气进入后续的变换反应室，在其中发生高温环境下的一氧化碳变换反应，提高氢气含量，制备富氢合成气,同时合成气中携带的残碳也可进一步参加反应，提高碳转化率；

步骤四、输出合成气的步骤：反应后的富氢合成气通过合成气输出管道输出。

上述制备富氢合成气的方法，其中，还包括一输出处理部件，与所述的合成气输出管的输出端连接。

本发明由于采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：

1、当含碳物料（例如干粉或水煤浆）与氧化剂（例如氧气，水蒸汽）在气化反应室中发生气化反应（第一反应），在高温高压环境下生成主要成份为一氧化碳和氢的合成气。将气化后的合成气经重整剂重整到适当的温度和组分后，进入变换反应室发生变换反应（第二反应），在其中充分发生一氧化碳变换反应，提高一氧化碳的变换率，从而大大增加合成气中氢气的含量；

2、在由耐火浇铸料或水冷壁组成的反应室内，在其反应室侧部布置4～6个烧嘴，烧嘴水平布置，同时在烧咀布置平面与气化反应室断面中心线成4～6°夹角，从四（或六）个烧嘴喷出的气流发生碰撞，在反应室中产生旋流，气流旋流可使反应室内火焰的充满度较好温度场也较为均匀；煤粉中的灰在高温环境中主要以熔融渣的形态靠惯性作用被气化反应室壁捕捉下来，再沿气化反应室壁面流淌汇集到气化反应室膛底部的流渣口，排到位于气化反应室底部的渣池中淬冷。其余的飞灰被合成气夹带从气化反应室合成气出口排出；

3、气化反应室合成气出口布置合成气组分重整设备，通过喷入重整剂（例如经雾化的水/汽）对从气化反应室合成气出口排出的高温高压合成气进行组分重整，并将合成气从1200～1700℃降低到900～1100℃以利于熔渣固化，同时确保进入变换反应室的必要温度；

4、经重整后的合成气进入后续的变换反应室，在其中发生高温环境下（900～1100℃）的一氧化碳变换反应，达到降低一氧化碳含量，提高氢气含量制备富氢合成气的目的,同时合成气中携带的残碳也可进一步参加反应，提高碳转化率；

5、反应后的合成气通过合成气输送通道进入输出处理部件，例如喷射激冷区域和/或浸没式水浴激冷装置。浸没式激冷室采用喷淋+水浴方式冷却除灰，水浴后合成气通过除泡装置以便破除合成气携带的液滴和气泡。这种设计不仅大大地强化了激冷效果，降低了激冷室高度。

附图说明

图1是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的原理示意图。

图2是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉制备富氢合成气的方法的流程示意图。

图3是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的实施例之一的结构示意图。

图4是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的实施例之二的结构示意图。

图5是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的实施例之三的结构示意图。

图6是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的实施例之四的结构示意图。

图7是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的实施例之五的结构示意图。

图8是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的气化反应室的截面示意图（显示喷嘴的布置方式）。

具体实施方式

为了能更好地对本发明进行理解，下面通过具体的实施案例并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1，图1是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的原理示意图。本发明含碳物料气化—重整变换转化炉，包括同轴设置的气化反应室12、重整设备13、变换反应室14、以及合成气输出管道15；所述的气化反应室设有至少一个烧嘴；所述的重整设备设置在所述气化反应室的输出端；所述的变换反应室设置在所述重整设备的输出端；所述的合成气输出管是一直管，连接在所述变换反应室的输出端。

为进一步处理合成气，本发明还包括一输出处理部件16，与所述的合成气输出管的输出端连接。

请参阅图2。本发明采用含碳物料气化—重整变换转化炉制备富氢合成气的方法，包括以下步骤：

S1、含碳物料与氧化剂发生反应生成合成气的步骤：在气化反应室中，含碳物料与氧化剂发生反应，在高温高压环境下生成主要成份为一氧化碳和氢的合成气；所述的含碳物料包括干煤粉或水煤浆，所述的气化剂包括氧气、水蒸汽。所述的在气化反应室内布置的烧嘴为4～6个，呈水平布置，并且，各烧嘴布置的平面与气化反应室断面中心线成4～6°夹角。

S2、对生成的合成气进行组分重组的步骤：在所述的气化反应室的合成气出口布置合成气组分重整设备，通过喷入重整剂对从气化反应室合成气出口排出的高温高压合成气进行组分重整，并将合成气从1200～1700℃降低到900～1100℃；所述的喷入重整剂包括经雾化的水/汽；

S3、对重组的合成气进行变换反应的步骤：经重整后的合成气进入后续的变换反应室，在其中发生高温环境下的一氧化碳变换反应，同时合成气中携带的残碳也可进一步参加反应；

S4、输出合成气的步骤：反应后的合成气通过合成气输送通道输出。

本发明还可以包括将所述的合成气输出通道的输出端连接输出处理装置的步骤S5；所述的输出处理装置包括喷射激冷区域和/或浸没式水浴激冷装置，或者是换热装置。所述的浸没式激冷室采用喷淋加水浴方式冷却除灰，水浴后合成气通过除泡装置以便破除合成气携带的液滴和气泡。

煤粉中的灰在高温环境中主要以熔融渣的形态靠惯性作用被气化反应室壁捕捉下来，再沿气化反应室壁面流淌汇集到气化反应室膛底部的流渣口，排到位于气化反应室底部的渣池中淬冷；其余的飞灰被合成气夹带从气化反应室的合成气出口排出。

请参阅图3，图3是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的实施例之一的结构示意图。本发明含碳物料气化—重整变换转化炉包括壳体21和同轴设置在壳体内的气化反应室22、重整设备23、变换反应室24、合成气输出管道25以及输出处理部件26，气化反应室22中设有喷嘴221。本实施例中，所述的重整设备23设置在所述气化反应室的顶部，与所述气化反应室的输出端连接；所述的变换反应室24设置在所述重整设备的顶部，与所述重整设备的输出端连接；所述的输出管道25设置在所述变换反应室的顶部，与所述变换反应室的输出端连接。

所述的输出处理部件26由激冷除尘装置构成，连接在所述输出管道的输出端；所述的激冷除尘装置包括连接通道261、下降管262、激冷池263、上升通道264、除泡部件265、折流部件266、灰水排放口267、以及合成气输出口268；所述的连接通道设置在所述的输出管道出口端；所述的下降管设置在所述连接通道的出口端，其底部开口，淹没在所述激冷池中；所述上升通道设置在所述下降管周围；所述的除泡部件设置在所述激冷装置壳体的位于上升通道的上段管壁内侧；所述的折流部件设置在合成气输出口周围；所述的灰水排放口设置在所述激冷池的底部，以供灰水排放；所述的合成气输出口设置在位于所述折流部件外侧的所述输出激冷部的壳体壁上。

还包括多个水激冷喷水雾化喷嘴269，布置在所述激冷池的下降管入口处和/或连接通道内，本实施例是分别设置在所述激冷池的下降管的入口处。

还包括一渣池27和一渣出口28。所述的渣池27设置在所述气化反应室的下方；所述渣池的底部设有渣出口28。

本实施例的工作原理是：含碳物料（干煤粉或水煤浆）与气化剂（氧气，水蒸汽）一起由气化反应室上的喷嘴进入气化反应室1的气化反应室膛，在气化反应室内剧烈反应产生高温高压的合成气，主要为一氧化碳和氢气的混合气，温度约为1200-1700℃。产生的合成气在反应室中产生向上旋流，气流旋流向上，可使反应室内火焰的充满度较好，温度场也较为均匀。煤粉中的灰在高温环境中主要以熔融渣的形态靠惯性作用被气化反应室单元上部锥形结构捕捉下来，再竖直筒壁面流淌汇集到反应室底部的流渣口，排到位于气化反应室下方的渣池中淬冷，然后排出气化装置外部。其余的飞灰被合成气夹带从气化反应室上部排出。

气化反应室上部出口布置合成气组分重整设备，通过雾化的水/汽对从气化反应室顶部排出的高温高压合成气进行组分重整，并将合成气从1200～1700℃降低到900～1100℃以利于熔渣固化，既避免合成气携带熔渣进入下游设备，又达到高温变换适宜的温度环境和合成气组分。

经组分重整后的合成气向下游进入变换反应室，在其中进行一氧化碳的变换反应，使其合成气中的一氧化碳尽量地转化为氢气。

下表是以某种煤质进行计算，得到进入和排出变换反应室的合成气组分：

表1，进入和排出变换反应室的合成气组分

项目	进入变换反应室	排出变换反应室
			压力/MPa	2～4	2～4
温度/℃	900～1100	900～1100
			合成气成分典型值（干基）	V％	V％
CO	69	37.4～46.2
			H2	23	34.4～38.8
CO2	7.5	18.9～23.3
			N2	0.3	0.3
H2S	0.2	0.2

变换反应室排出的合成气通过合成气输送通道，输送到下降管，然后进入浸没式水浴室，根据工艺需要可在输送通道进行合成气的二次激冷，从而减轻下降管和水浴室的负荷。

浸没式激冷室采用喷淋+水浴方式冷却除灰，在下降管进口和内部处布置了一圈或多圈水激冷喷水雾化喷嘴，喷出的水雾与高温合成气混合使之冷却；冷却后的合成气再向下经过浸没式激冷池，在上升通道空间中布置除泡装置去除合成气携带的液滴和气泡，在上升通道的上方出口处，设置了一折流装置，用以分离合成气中的大颗粒水滴，最后经激冷后的合成气从位于压力壳中上部的合成气出口排出气化装置。灰水经过排出口排出气化装置。

本发明用水/汽重整从气化反应室上方排出的高温合成气，并布置有利于一氧化碳变换反应进行的变换反应室，提供适宜的温度和流动状态以及足够的反应时间，确保合成气中的一氧化碳能更充分的转化为氢气，同时所采用的水/汽重整方式，为合成气中提供足够的水蒸汽，更有利于反应的充分进行。这种流程更加适合于化工产品生产工艺，可使原料在气化反应室部分完成部分的变换反应，使得气化—变换反应复合，减轻了后续装置的负荷，同时也优化了工艺操作条件和流程。另外，灰渣中残余的碳在此反应空间也可以进一步参加反应，从而提高了整体的碳转化率。

同时本实施例中，合成气通过激冷室水浴脱除合成气中飞灰，通过渣池淬冷液态排渣来处理渣。从而有效的把气化产生的灰和渣进行有效的分离处理，还解决了灰渣混合难以处理的难题。

请参阅图4，图4是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的实施例之二的结构示意图。本发明含碳物料气化—重整变换转化炉，包括壳体31和同轴设置在壳体内的气化反应室32、重整设备33、变换反应室34、合成气输出管道35以及输出处理部件36，气化反应室32中设有喷嘴321。本实施例中，所述的重整设备33设置在所述气化反应室的底部，与所述气化反应室的输出端连接；所述的变换反应室34设置在所述重整设备的底部，与所述重整设备的输出端连接；所述的输出管道设置在所述变换反应室的底部，与所述变换反应室的输出端连接。

所述的输出处理部件36由激冷除尘装置构成，连接在所述输出管道的底部；所述的激冷除尘装置36包括下降管361，激冷池362、上升通道363、除泡部件364、折流部件365、以及合成气输出口366；所述的下降管设置在所述的输出管道的出口端；所述的激冷池设置在该激冷除尘装置的底部，所述上升通道设置在所述下降管周围；所述的除泡部件设置在所述激冷除尘装置壳体的位于上升通道的上段管壁内侧；所述的折流部件设置在合成气输出口周围；所述的合成气输出口设置在位于所述折流部件外侧的所述激冷除尘装置的壳体壁上。

本发明还包括一级或多级水/汽激冷雾化喷嘴37和一灰水排出口38。本实施例所述的水/汽激冷雾化喷嘴37布置在位于所述下降管的入口处。所述的灰水排出口38设置在所述激冷除尘装置的底部的壳体上。

本实施例的工作原理是：含碳物料（干煤粉或水煤浆）与氧化剂（氧气，水蒸汽）一起由气化反应室上的喷嘴进入气化反应室的气化反应室膛，在气化反应室内剧烈反应产生高温高压的合成气，主要为一氧化碳和氢气的混合气，温度约为1200-1700℃。

产生的合成气在反应室中产生向下旋流，可使反应室内火焰的充满度较好，温度场也较为均匀。煤粉中的灰在高温环境中主要以熔融渣的形态靠惯性作用被气化反应室反应室捕捉下来，再竖直筒壁面流淌汇集到反应室底部的流渣口与合成气一起从位于气化反应室下方的气渣出口排出气化反应室。

气化反应室下部出口布置合成气组分重整设备，通过重整剂（例如雾化的水/汽）对从气化反应室排出的高温高压合成气进行组分重整，并将合成气从1200～1700℃降低到900～1100℃以利于熔渣固化，既避免合成气携带熔渣进入下游设备，又达到高温变换适宜的温度环境。

经组分重整后的合成气向下游进入变换反应室，在其中进行一氧化碳的变换反应，使其合成气中的一氧化碳尽量地转化为氢气。

变换反应室排出的合成气通过下降管，然后进入浸没式水浴室，浸没式激冷室采用喷淋+水浴方式冷却除灰，在下降管进口和内部处布置了一圈或多圈水激冷喷水雾化喷嘴，喷出的水雾与高温合成气混合使之冷却；冷却后的合成气再向下经过浸没式激冷池，在上升通道空间中布置除泡装置去除合成气携带的液滴和气泡，在上升通道的上方出口处，设置了一折流装置，用以分离合成气中的大颗粒水滴，最后经激冷后的合成气从位于压力壳中上部的合成气出口排出气化装置。灰水经过灰水排出口排出气化装置。同时为了防治潮湿气体进入上部空间设置密封板将激冷室和上部空间分隔。

本气化装置用重整剂（水/汽）重整从气化反应室排出的高温合成气，并布置有利于一氧化碳变换反应进行的变换反应室，提供适宜的温度和流动状态以及足够的反应时间，确保合成气中的一氧化碳能更充分的转化为氢气，同时采用水/汽重整方式，为合成气中提供足够的水蒸汽，以有利于反应的充分进行。这种流程更加适合于化工产品生产工艺，使原料在气化反应室部分完成部分的变换反应，使得气化—变换反应复合，减轻了后续装置的负荷，同时也优化了工艺操作条件和状态。

请参阅图5，图5是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的实施例之三的结构示意图；本发明含碳物料气化—重整变换转化炉包括壳体41和同轴设置在壳体内的气化反应室42、重整设备43、变换反应室44、合成气输出管道45以及输出处理部件46，气化反应室42设有喷嘴421。本实施例中，所述的重整设备43设置在所述气化反应室的顶部，与所述气化反应室的输出端连接；所述的变换反应室42设置在所述重整设备的顶部，与所述重整设备43的输出端连接；所述的输出管道45是一个可改变合成气流向的弯形管道，例如为一倒“U”形管，其输入端连接在所述变换反应室的顶部；所述的输出处理部件46由激冷除尘装置构成，其输入端连接在所述输出管道的底部。还包括一渣池47和一渣出口48。所述的渣池47设置在所述气化反应室的下方；所述渣池的底部设有渣出口48。

所述的激冷除尘装置46包括下降管461、激冷池462、上升通道463、除泡部件464、折流部件465、以及合成气输出口466；所述的下降管设置在所述的输出管道的出口端；所述的激冷池设置在该激冷除尘装置的底部，所述上升通道设置在所述下降管周围；所述的除泡部件设置在所述激冷除尘装置壳体的位于上升通道的上段管壁内侧；所述的折流部件设置在合成气输出口周围；所述的合成气输出口设置在位于所述折流部件外侧的所述激冷除尘装置的壳体壁上。

该激冷除尘装置46还包括一级或多级水/汽激冷雾化喷嘴467和一灰水排出口468。所述的水/汽激冷雾化喷嘴467布置在位于所述下降管的入口处。所述的灰水排出口468设置在所述激冷除尘装置的壳体上，位于该壳体壁的底部。

请参阅图6，图6是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的实施例之四的结构示意图；本发明含碳物料气化—重整变换转化炉，本实施例中，包括壳体51和同轴设置在壳体内的气化反应室52、重整设备53、变换反应室54、合成气输出管道55以及输出处理部件56，气化反应室52中设有喷嘴521，所述的重整设备53设置在所述气化反应室52的顶部，与所述气化反应室的输出端连接；所述的变换反应室54设置在所述重整设备的顶部，与所述重整设备的输出端连接；所述的输出管道设置在所述变换反应室的顶部，与所述变换反应室的输出端连接。还包括一渣池57和一渣出口58。所述的渣池57设置在所述气化反应室的下方；所述渣池的底部设有渣出口58。本实施例中，所述的输出处理部件56由换热装置构成，连接在所述输出管道的底部；在所述换热装置的输出端设有合成气输出口561。

请参阅图7，图7是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的实施例之五的结构示意图；本发明含碳物料气化—重整变换转化炉，包括壳体61和同轴设置在壳体内的气化反应室62、重整设备63、变换反应室64、合成气输出管道65以及输出处理部件66，气化反应室62设有喷嘴621。本实施例中，所述的重整设备23设置在所述气化反应室的底部，与所述气化反应室的输出端连接；所述的变换反应室22设置在所述重整设备的底部，与所述重整设备的输出端连接；所述的输出管道设置在所述变换反应室的底部，与所述变换反应室的输出端连接。所述的输出处理部件66由换热装置构成，连接在所述输出管道的底部；在所述换热装置的输出端设有合成气输出口661。

图6和图7所述的换热装置可以是螺旋管形式、或列管形式、或蛇形管形式、或火管形式等等，都有冷却水输入口和水输出口。管内设置流动的冷却水，既可对输出的合成气冷却，又可以回收余热，达到节能的目的。

请参阅图8，图8是本发明含碳物料气化—重整变换转化炉的气化反应室的截面结构示意图。所述的气化反应室8的烧嘴81数量为4～6个，成切圆对称布置，并与气化反应室断面中心线成4～6°夹角ａ。上述各实施例中，所述的气化反应室的烧嘴均按此方式布置，可有效提高单气化反应室产量，并能使气化反应室膛内合成气能产生旋流，具有停留时间长、反应充分、负荷容易调节的优点。

本发明所述的气化反应室、合成气变换反应室、合成气输送通道以及输出处理装置均采用耐火浇铸料或水冷壁结构一体构成，或分段组合构成，例如图3的实施例中，所述的框图就由分段组成，包括合成气变换反应室的壳体211、气化反应室的壳体212 以及输出处理装置的壳体213。

本发明可将含碳物料和气化剂在高压高温环境下进行气化反应，生成的高温合成气采用重整剂将合成气重整到适当的温度和组分后，进入变换反应室，进一步提高一氧化碳的变换率，达到降低合成气中一氧化碳含量，提高氢气含量的目的。

Claims (18)

1.含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，包括气化反应室、重整设备、变换反应室、以及合成气输出管道；

所述的气化反应室设有至少一个烧嘴；

所述的重整设备设置在所述气化反应室的输出端；

所述的变换反应室设置在所述重整设备的输出端；

所述的合成气输出管道连接在所述变换反应室的输出端。

2.根据权利要求1所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，还包括一输出处理部件，与所述的合成气输出管道的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，

所述的重整设备设置在所述气化反应室的顶部；

所述的变换反应室设置在所述重整设备的顶部；

所述的输出管道设置在所述变换反应室的顶部；

所述的输出处理部件由激冷除尘装置构成，连接在所述输出管道的顶部；所述的激冷除尘装置包括连接通道、下降管、激冷池、上升通道、除泡部件、折流部件、灰水排放口、以及合成气输出口；所述的连接通道设置在所述的输出管道出口端；所述的下降管设置在所述连接通道的出口端，其底部开口，淹没在所述激冷池中；所述上升通道设置在所述下降管周围；所述的除泡部件设置在所述激冷装置壳体的位于上升通道的上段管壁内侧；所述的折流部件设置在合成气输出口周围；所述的灰水排放口设置在所述激冷池的底部，以供灰水排放；所述的合成气输出口设置在位于所述折流部件外侧的所述输出激冷部的壳体壁上。

4.根据权利要求2所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，

所述的重整设备设置在所述气化反应室的底部；

所述的变换反应室设置在所述重整设备的底部；

所述的输出管道设置在所述变换反应室的底部；

所述的输出处理部件由激冷除尘装置构成，连接在所述输出管道的底部；所述的激冷除尘装置包括下降管，激冷池、上升通道、除泡部件、折流部件、以及合成气输出口；所述的下降管设置在所述的输出管道的出口端；所述的激冷池设置在该激冷除尘装置的底部，所述上升通道设置在所述下降管周围；所述的除泡部件设置在所述激冷除尘装置壳体的位于上升通道的上段管壁内侧；所述的折流部件设置在合成气输出口周围；所述的合成气输出口设置在位于所述折流部件外侧的所述激冷除尘装置的壳体壁上。

5.根据权利要求2所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，所述的重整设备设置在所述气化反应室的顶部；

所述的变换反应室设置在所述重整设备的顶部；

所述的输出管道是一个可改变合成气流向的弯形管，其输入端与所述变换反应室的顶部连接；

所述的输出处理部件由激冷除尘装置构成，其输入端连接在所述输出管道的底部；

所述的激冷除尘装置包括下降管，激冷池、上升通道、除泡部件、折流部件、以及合成气输出口；所述的下降管设置在所述的输出管道的出口端；所述的激冷池设置在该激冷除尘装置的底部，所述上升通道设置在所述下降管周围；所述的除泡部件设置在所述激冷除尘装置壳体的位于上升通道的上段管壁内侧；所述的折流部件设置在合成气输出口周围；所述的合成气输出口设置在位于所述折流部件外侧的所述激冷除尘装置的壳体壁上。

6.根据权利要求3或5所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，还包括一渣池，设置在所述气化反应室的下方；所述渣池的底部设有渣出口。

7.根据权利要求3～6所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，还包括一级或多级水/汽激冷雾化喷嘴，布置在位于所述下降管的入口处。

8.根据权利要求4或5所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，还包括一灰水排出口，设置在所述激冷除尘装置的壳体上，位于该壳体壁的下部或底部。

9.根据权利要求2所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，

所述的重整设备设置在所述气化反应室的顶部；

所述的变换反应室设置在所述重整设备的顶部；

所述的输出管道设置在所述变换反应室的顶部；

所述的输出处理部件由换热装置构成，连接在所述输出管道的输出端；在所述换热装置的输出端设有合成气输出口。

10.根据权利要求2所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，

所述的重整设备设置在所述气化反应室的底部；

所述的变换反应室设置在所述重整设备的底部；

所述的输出管道设置在所述变换反应室的底部；

所述的输出处理部件由换热装置构成，连接在所述输出管道的输出端；在所述换热装置的输出端设有合成气输出口。

11.根据权利要求1～5、9～10任一项所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，所述气化反应室的烧嘴数量为4～6个，成切圆对称布置，并与气化反应室断面中心线成4～6°夹角。

12.根据权利要求1～5、9～10任一项所述的含碳物料气化—重整变换转化炉，其特征在于，所述气化反应室和合成气变换反应室的壳体、以及合成气输出管均采用耐火浇铸料或水冷壁结构一体构成，或分段组合构成。

13.采用权利要求1～12任一项所述的含碳物料气化—重整变换转化炉制备富氢合成气的方法，其特征在于，包括：

步骤一、含碳物料与氧化剂发生反应生成合成气的步骤：在气化反应室中，含碳物料与氧化剂发生反应，在高温高压环境下生成主要成份为一氧化碳和氢的合成气；

步骤二、对生成的合成气进行组分重组的步骤：在所述的气化反应室的合成气出口布置合成气组分重整设备，通过喷入重整剂对从气化反应室合成气出口排出的高温高压合成气进行组分重整，并将合成气从1200～1700℃降低到900～1100℃；

步骤三、对重组的合成气进行变换反应的步骤：经重整后的合成气进入后续的变换反应室，在其中发生高温环境下的一氧化碳变换反应，提高氢气含量，制备富氢合成气,同时合成气中携带的残碳也可进一步参加反应，提高碳转化率；

步骤四、输出合成气的步骤：反应后的富氢合成气通过合成气输出管道输出。

14.根据权利要求13所述的制备富氢合成气的方法，其特征在于，步骤一所述的在气化反应室内布置的烧嘴为4～6个，呈水平布置，并且，各烧嘴布置的平面与气化反应室断面中心线成4～6°夹角。

15.根据权利要求13所述的制备富氢合成气的方法，其特征在于，步骤一所述的含碳物料包括干煤粉或水煤浆，所述的气化剂包括氧气、水蒸汽。

16.根据权利要求13所述的制备富氢合成气的方法，其特征在于，步骤三所述的喷入重整剂包括经雾化的水/汽。

17.根据权利要求13所述的制备富氢合成气的方法，其特征在于，还包括步骤五，所述的合成气输出管道的输出端还连接输出处理装置；所述的输出处理装置包括喷射激冷区域和/或浸没式水浴激冷装置；浸没式激冷室采用喷淋加水浴方式冷却除灰，水浴后合成气通过除泡装置以便破除合成气携带的液滴和气泡。

18.根据权利要求13所述的制备富氢合成气的方法，其特征在于，还包括步骤五，所述的合成气输出管道的输出端还连接输出处理装置；所述的输出处理装置包括换热装置。

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