CN103555370A - 含碳有机物气化方法、及气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含碳有机物气化方法，包括：将浆态含碳有机物和粉态含碳有机物在同一气化炉中按照一定比例同时气化的共气化步骤；根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的共气化进行微调步骤。用于含碳有机物气化方法的气化炉，气化炉包括温度反馈控制模块。本发明减少了水的消耗，提高气化效率的同时也提高了气化炉反应温度，进而可以气化一些现有技术由于灰熔点较高而无法气化的气化原料，所以说本发明可以提高煤种的选择范围。进一步，本发明的气化炉，根据出口煤气的温度调节气化剂和各气化原料的注入比，由此实现对共气化的微调。

Description

含碳有机物气化方法、及气化炉

技术领域

本发明涉及一种含碳有机物的气化方法及用于上述含碳有机物的气化方法的气化炉。

背景技术

煤的高效、清洁利用，是我国经济和社会可持续发展的战略选择，是保证我国能源稳定可靠供应以及可持续发展的重要科技基础。以煤气化为基础的能源及化工系统正在成为世界范围内高效、清洁、经济地开发和利用煤炭的热点技术和重要发展方向。煤的气化是使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤炭转变为燃料用煤气或合成用煤气。习惯上将气化反应分为3种类型：碳-氧间的反应、水蒸气分解反应和甲烷生成反应。

（1）碳-氧间的反应：

C+O₂→CO₂+CO

（2）水蒸气分解反应：

C+H₂O→CO+H₂

C+2H₂O→CO₂+2H₂

这两个反应是制造水煤气的主要反应，均为吸热反应。

反应生成的一氧化碳还可进一步和水蒸气发生一氧化碳变换反应：CO+H₂O→CO₂+H₂

（3）甲烷生成反应：

煤气中的甲烷，一部分来自煤中挥发物的热分解，另一部分则是气化炉内的碳与煤气中的氢气反应以及气体产物之间反应的结果。

C+2H₂→CH₄

CO+3H₂→CH₄+H₂O

2CO+2H₂→CH₄+CO₂

CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O

水煤浆气流床气化是指煤或石油焦等固体碳氢化合物以水煤浆或水炭浆的形式与气化剂一起通过喷嘴，气化剂高速喷出与料浆并流混合雾化，在气化炉内进行火焰型非催化部分氧化反应的工艺过程。具有代表性的工艺技术有美国德士古发展公司开发的水煤浆加压气化技术、道化学公司开发的两段式水煤浆气化技术、中国自主开发的多喷嘴煤浆气化技术，它们当中以德士古发展公司水煤浆加压气化技术开发最早、在世界范围内的工业化应用最为广泛。水煤浆气化反应是一个很复杂的物理和化学反应过程，水煤浆和氧气喷入气化炉后瞬间经历煤浆升温及水分蒸发、煤热解挥发、残炭气化和气体间的化学反应等过程，最终生成以CO、H₂为主要组分的煤气（或称合成气、工艺气），可以用于合成氨等工业生产中。灰渣采用液态排渣。水煤浆气化技术，相比干粉进料更安全且容易控制，流程简单，技术成熟。但是，水煤浆技术首先要制备出性能较好的高浓度水煤浆，用于气化过程，所以其对原料煤限制比较严格，气化用煤的灰熔点温度T3值在低于1350℃时才有利于气化，煤中灰分质量分数不宜超过13%～15%，煤内水分质量分数低于8%才能制成60%～65%浓度的水煤浆，装置运行才较为平稳和经济。很多经济适用的煤种都需要加入化学添加剂才能制得满足工艺要求的合格水煤浆。添加剂的种类和用量与煤种之间的匹配性都是水煤浆成浆性能方面需要研究的热点问题之一。对于灰熔点较高，灰量偏大的煤种，需要添加助熔剂，但是添加助熔剂之后又颇受某些设备及管道堵塞结垢的困扰；水煤浆中水分的质量分数为35%～40%，含水量太高，使冷煤气效率和煤气中的有效气体成分（CO+H₂）偏低，氧耗、煤耗均比干法气流床气化高一些；另外，其对炉内耐火砖冲刷侵蚀严重，喷嘴使用周期短。

干粉煤气化要求粉煤粒度很细（＜0.1mm）和高的反应温度（火焰中心温度在2000℃以上）。灰融点在1500℃以下，灰含量12%～25%的煤都可以用于干粉煤气化。干粉煤气化具有原料适应性广，冷煤气效率高，碳转化率高，比氧耗低等特点。属于干粉进料气流床的炉型有：Shell、K-T炉、Prenflo和GSP等。以Shell炉为例，其气化所得煤气中甲烷含量极少，不含重烃，有效气体(CO+H₂)可达90%以上；与水煤浆气化炉相比，氧耗可降低15%～20%；单炉生产能力大；采用水冷壁结构，无需耐火砖衬里，维护工作量很小，炉体寿命长；气化过程无废气排放，系统排出的融渣和飞灰含碳低，气化污水也不含焦油、酚等污染物，易于处理，环境治理费用低。但是Shell炉最大缺点是投资高，设备造价过高，配套的干燥、磨煤、高压氮气及回炉激冷用合成气加压所需的功耗较大；其高的气化温度要求气化炉采用水冷壁结构，水冷壁结构比较复杂，制造难度高；且安全操作性能不如湿法气化。主要体现在粉煤的加压进料稳定性不如湿法进料，会对安全操作带来不良影响；另外，其出炉煤气的组分以CO、H₂、CO₂、H₂O为主，CH₄含量较低，热值并不高，在气化过程中，往往需要加入水蒸气，使其在高温条件下与炭发生强吸热的水煤气反应，增加煤气中H₂，CO的含量，控制炉温不致过高，能降低氧耗量，蒸汽的循环注入过程中不可避免的会冷凝成水，造成一定的热量损失，且使得操作繁琐，影响经济性。

生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及工业有机废弃物等几大类。生物质能是指直接或间接地利用绿色植物的光合作用，把太阳能固定为化学能后蕴藏在生物质内部的能量。生物质资源作为一种可再生能源，仅次于煤炭、石油和天然气，居于世界能源消费总量的第4位，在整个生态系统的能量循环中占有重要的地位。与煤相比，生物质具有以下特点：分布广泛、可再生、低污染、挥发分高而固定碳含量低、热值比煤低等。我国目前每年可开发的生物质能源约合12亿吨标准煤，超过全国每年能源总耗量的1/3。

生物质气化是相对成熟的生物质制取燃气技术。以水蒸气作为气化介质、提高气化反应温度和压力的气化技术正在趋于成熟，既可提高合成气的H₂和CO含量，又可减少焦油含量，还能提高气化强度，从反应压力、燃气组分及洁净程度等多方面都非常适合后续合成工艺的要求，将会成为今后的重要发展方向。然而，生物质的供给受到季节的影响，生物质单独气化的规模受到限制，且生物质的能量密度低，单独气化温度较低，气化时生成较多的焦油，降低了生物质的利用效率，而且对气化过程的稳定运行造成不利影响。煤与生物质共气化的研究打破了气化原料选择的限制，为不同来源和特性的固体原料的共气化提供了新途径。煤与生物质共气化可以弥补生物质单独气化时的某些缺陷，在碳反应性、焦油形成和减少污染物排放等方面可能会发生协同作用，有利于煤炭资源的可持续利用，减少CO₂、硫氧化物及氮氧化物的排放量，在保护环境，节约化石能源消耗等方面具有重要意义。

涉及的专业名词有：

煤炭气化：是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃气体的工艺过程,该可燃气体为煤气（或称合成气、工艺气）。

灰熔点：是指含碳有机物中的灰分，达到一定温度以后，发生变形，软化和熔融时的温度。

浆态的含碳有机物：煤、石油焦、半焦、沥青、生物质中的至少一种或两种以上的物质和水的混合物。

粉态的含碳有机物：是指煤、生物质、石油焦、半焦、沥青、生物质中的至少一种或两周以上的物质的混合物。

现有气化工艺中，大都采用浆态的含碳有机物气化工艺或者干粉含碳有机物气化工艺。炉体喷嘴全部注入浆态的含碳有机物或者全部注入粉态的含碳有机物。

目前常见的含碳有机物气化技术主要包括水煤浆气化技术、干煤粉气化技术、生物质气化、水煤浆煤粉共气化等。

其中，水煤浆技术首先要制备出性能较好的高浓度水煤浆，用于气化过程，所以其对原料煤限制比较严格，气化用煤的灰熔点温度T3值在低于1350℃时才有利于气化，煤中灰分质量分数不宜超过13%～15%，煤内水分质量分数低于8%才能制成60%～65%浓度的水煤浆，装置运行才较为平稳和经济。很多经济适用的煤种都需要加入化学添加剂才能制得满足工艺要求的合格水煤浆。添加剂的种类和用量与煤种之间的匹配性都是水煤浆成浆性能方面需要研究的热点问题之一。对于灰熔点较高，灰量偏大的煤种，需要添加助熔剂，但是添加助熔剂之后又颇受某些设备及管道堵塞结垢的困扰；水煤浆中水分的质量分数为35%～40%，含水量太高，使冷煤气效率和煤气中的有效气体成分（CO+H₂）偏低，氧耗、煤耗均比干法气流床气化高一些；另外，其对炉内耐火砖冲刷侵蚀严重，喷嘴使用周期短。

另一方面，水煤浆煤粉共气化技术对于炉内温度的精确控制还有欠缺。而气化炉温度控制是气化炉调控过程中非常重要的控制手段，通过控制炉温可以控制气化炉产气组分、气化炉壁温、喷嘴寿命、气化效率、残炭量等等，是气化炉工况控制的核心手段。而现有共气化技术注重于进气和进料的控制，而对于气化炉内温度场的控制相对简单，炉内拱顶位置炉温经常过高，影响气化炉连续运行时间。

现有技术一，专利CN200810188170.1“三相态多原料立体加压对撞煤气化装置及其工艺”和现有技术二CN200810188171.6“三相态多原料加压煤气化装置及其工艺”均公开了包括：煤浆制备输送机构、干煤粉制备输送机构、加压气化机构，加压气化机构包括燃烧室及激冷室，燃烧室上还设置有水煤浆喷嘴及干煤粉喷嘴，水煤浆喷嘴及水煤浆喷嘴还连接有高压气管线。上述两专利虽然可以通过顶部配置干煤粉喷嘴减轻返混气流对拱顶和盲头耐火砖的破坏，提高设备利用率，提高煤气有效成分，但是气化炉整体的流场向下偏移，造成碳转化效率降低，且对于气化炉内温度场的控制相对简单，一方面炉内拱顶位置炉温经常过高，影响气化炉连续运行时间，另一方面其对气化炉内的温度控制精度差。

发明内容

针对相关技术中存在的一个或多个问题，本发明的目的在于提供一种含碳有机物气化方法，减少了水的消耗，提高气化效率的同时也提高了气化炉反应温度，进而可以气化一些现有技术由于灰熔点较高而无法气化的气化原料，提高气化原料（浆态、粉态含碳有机物）的选择范围，另外还可以根据出口煤气的温度调节气化剂和各气化原料的注入比，由此实现对共气化的微调。

为实现上述目的，一方面提供一种含碳有机物气化方法，包括：共气化步骤，将浆态含碳有机物和粉态含碳有机物在同一气化炉中同时气化；以及对共气化进行微调步骤：根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。

优选地，在共气化步骤中，通过如下公式计算注入气化炉中的浆态含碳有机物和粉态含碳有机物的流量比：Q粉/Q浆=（1-W浆-W浆×b）÷b’；其中，b—蒸汽与浆态气化原料比值，单位为：Kg/kg；b’—蒸汽与粉态气化原料比值，单位为：Kg/kg；W浆—浆态含碳有机物浓度质量比，单位为：%；Q浆—浆态含碳有机物的流量，单位为：kg/h；Q粉—粉态含碳有机物的流量，单位为：kg/h。

优选地，对共气化进行微调步骤包括：根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器；温度控制器响应于输送信号控制燃料控制阀以调节气化原料的质量流量比和/或气化剂的体积流量。

优选地，还包括a.制作浆态含碳有机物及输送浆态含碳有机物进入气化炉的步骤：含碳有机物经磨料机与水混合形成浆态含碳有机物；浆态含碳有机物通入料浆斗存储；输浆泵将存储于料浆斗的浆态含碳有机物泵入气化炉中；b.输送粉态含碳有机物进入气化炉的步骤：将存储于粉态有机物贮仓的粉态含碳有机物经粉态有机物锁斗注入粉态有机物给料仓；通过高压气体输送粉态含碳有机物由粉态有机物给料仓进入气化炉中；以及c.煤气排出的步骤：气化炉中共气化生成的煤气携带熔融态灰渣进入连接于气化炉出口的渣斗并以并流方式经渣斗排出。优选地，在共气化步骤进行时，气化炉中的反应温度大于等于粉态含碳有机物和浆态含碳有机物中灰分的灰熔点。

优选地，浆态含碳有机物为煤、石油焦、半焦、沥青、生物质中的至少一种或两种以上的物质和水的混合物。

优选地，粉态含碳有机物为煤、石油焦、半焦、沥青、生物质中的至少一种或两种以上的物质的混合物。

优选地，气化浆态含碳有机物和粉态含碳有机物的气化剂为氧气。

优选地，在共气化步骤中，执行如下子步骤a1-a2：a1.在气化炉升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较低温度时，先将可在较低温度气化的相应含碳有机物和气化剂（例如氧气）喷入气化炉内进行气化；a2.在气化炉中的反应温度升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较高温度时，再将可在较高温度气化的相应含碳有机物和气化剂（例如氧气）喷入气化炉内，以与步骤a1中喷入的含碳有机物在该气化炉中同时气化；或者在共气化步骤中，执行如下子步骤b1-b2：b1.在气化炉升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较低温度时，先将一部分可在较低温度气化的相应含碳有机物和气化剂（例如氧气）喷入气化炉内进行气化；b2.在气化炉中的反应温度升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较高温度时，将步骤b1中剩余的可在较低温度下气化的相应含碳有机物，连同可在较高温度气化的相应含碳有机物和气化剂（例如氧气）一起喷入气化炉内，以与步骤b1中已喷入的在该气化炉中同时气化。

优选地，在共气化步骤中：先用天然气或液化气在气化炉中建立气循环，待气化炉中气压达到0.5MP后依次执行子步骤a1和a2或b1和b2。

优选地，在气化炉升温至可气化浆态含碳有机物的温度后，先将浆态含碳有机物和氧气喷入气化炉内进行气化；然后，在气化炉中的反应温度升温至可气化粉态含碳有机物之后，再将粉态含碳有机物喷入气化炉内，以与之前喷入的浆态含碳有机物在该气化炉中同时气化而进行共气化步骤。

优选地，在气化炉升温至可气化粉态含碳有机物的温度后，先将粉态含碳有机物和氧气喷入气化炉内进行气化；然后，在气化炉中的反应温度升温至可气化浆态含碳有机物之后，再将浆态含碳有机物和氧气喷入气化炉，以与之前喷入的粉态含碳有机物在该气化炉中同时气化而进行共气化步骤。

优选地，在气化炉升温至可气化粉态含碳有机物的温度后，先将部分粉态含碳有机物和氧气喷入气化炉内进行气化；然后，在气化炉中的反应温度升温至可气化浆态含碳有机物之后，再将浆态含碳有机物、氧气、以及剩余部分的粉态含碳有机物喷入气化炉中同时气化而进行共气化步骤。

优选地，用天然气或液化气在气化炉中建立气循环，待气化炉中气压达到0.5MP以及气化炉升温至可气化粉态含碳有机物的温度后，将粉态含碳有机物和其所需氧气喷入气化炉内进行气化；然后，在气化炉温度升至可气化浆态含碳有机物后，再将浆态含碳有机物和其所需氧气喷入气化炉，以与之前喷入的粉态含碳有机物一起在该气化炉中同时气化而进行共气化步骤。

优选地，粉态含碳有机物和浆态含碳有机物在气化炉气化后所得燃气用于甲醇、甲烷、氨的工业产品生产。

另一方面本发明提供一种用于含碳有机物共气化的气化炉，包括至少一个布置于气化炉炉顶的炉顶喷嘴；两两对置的一共4个炉侧喷嘴，该4个炉侧喷嘴布置在气化炉的周侧壁上；以及根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

优选地，布置有两两对置的一共4个炉顶喷嘴，该4个炉顶喷嘴布置在气化炉的炉顶的同一水平面且围绕气化炉的中轴线设置，且该水平面垂直于气化炉的中轴线。

优选地，布置有1个炉顶喷嘴，且其轴线与气化炉的中轴线相重合。

优选地，4个炉侧喷嘴的轴线均位于同一水平面上，且该水平面垂直于气化炉的中轴线；或4个炉侧喷嘴（102）的轴线均向炉顶方向倾斜且与气化炉的中轴线夹角大于30°且小于60°。

优选地，气化炉包括：将浆态含碳有机物喷入气化炉中的两两对置的一共4个炉顶喷嘴，该4个炉顶喷嘴布置在气化炉的炉顶的同一水平面且围绕气化炉的中轴线设置，且该水平面垂直于气化炉的中轴线；以及供粉态含碳有机物喷入气化炉中的两两对置的一共4个炉侧喷嘴，该4个炉侧喷嘴在气化炉的周侧壁上、并在同一水平面上布置,且该水平面垂直于气化炉的中轴线；根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

优选地，气化炉包括：一个将粉态含碳有机物喷入气化炉中的炉顶喷嘴，该炉顶喷嘴布置在气化炉的炉顶，且轴线与气化炉的中轴线相重合；以及供浆态含碳有机物喷入气化炉中的两两对置的一共4个炉侧喷嘴，该4个炉侧喷嘴布置在气化炉的周侧壁上；根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

优选地，气化炉包括：一个将粉态含碳有机物喷入气化炉中的炉顶喷嘴，该炉顶喷嘴布置在气化炉的炉顶，且轴线与气化炉的中轴线相重合；以及供浆态含碳有机物喷入气化炉的对置设置一共2个炉侧喷嘴、供粉态含碳有机物喷入气化炉中的对置设置的一共2个炉侧喷嘴，该4个炉侧喷嘴均布置在气化炉的周侧壁上；根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

优选地，气化炉包括：一个将浆态含碳有机物喷入气化炉中的炉顶喷嘴，该炉顶喷嘴布置在气化炉的炉顶，且轴线与气化炉的中轴线相重合；以及供浆态含碳有机物喷入气化炉的对置设置一共2个炉侧喷嘴、供粉态含碳有机物喷入气化炉中的对置设置的一共2个炉侧喷嘴，该4个炉侧喷嘴均布置在气化炉的周侧壁上；根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

优选地，气化炉包括：供粉态含碳有机物喷入气化炉中的两两对置的一共4个炉顶喷嘴，该4个炉顶喷嘴布置在气化炉的炉顶的同一水平面且围绕气化炉的中轴线设置，且该水平面垂直于气化炉的中轴线，供浆态含碳有机物喷入气化炉中的两两对置的一共4个炉侧喷嘴，该4个炉侧喷嘴布置在气化炉的周侧壁上；根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

本发明还提供一种用于上述任意一项方法的气化炉，包括：两两对置的一共4个炉侧喷嘴，该4个炉侧喷嘴布置在气化炉的周侧壁上；以及根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

优选地，气化炉包括：供浆态含碳有机物喷入气化炉的对置的一共2个炉侧喷嘴、供粉态含碳有机物喷入气化炉中的对置的一共2个炉侧喷嘴，该4个炉侧喷嘴均布置在气化炉的周侧壁上；根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

优选地，气化炉的炉身的耐火衬里，采用耐火砖或水冷壁形式。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

1.本发明中浆态和粉态含碳有机物按照一定质量流量比（由上述公式计算得）进行的共气化，减少了水的消耗，提高气化效率的同时也提高了气化炉反应温度，进而可以气化一些现有技术由于灰熔点较高而无法气化的气化原料，所以说本发明可以提高气化原料（浆态、粉态含碳有机物）的选择范围。此外，根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的对共气化进行微调的步骤，可精确地控制气化炉内的温度从而使炉内工况达到理想的状况。由此既提高气化效率，又改善煤气组分。另外，通过在共气化过程控制气化炉温度，可以延长气化炉内耐火砖寿命，使气化炉长时间稳定运行，一方面达到较好的经济效益并简化控制和操作过程，另一方面延长了整体气化炉的寿命，降低了成本。

2.本发明中的气化炉，可以通过不同喷嘴及含碳有机物的组合使浆态和粉态的含碳有机物实现在其中共气化。从而这种共气化取得了如下效果：减少了水的消耗，提高气化效率的同时也提高了气化炉反应温度，进而可以气化一些现有技术由于灰熔点较高而无法气化的气化原料，所以说本发明可以提高气化原料（浆态、粉态含碳有机物）的选择范围。另外，通过温度反馈控制模块，可有效地控制气化炉内的温度，从而改善了煤气组分，提高了煤气的质量。

3.本发明气化炉的炉身所用的耐火衬里可以采用水冷壁形式，也可以采用耐火材料形式，制造难度和成本。

4.本发明的气化炉由于可以直接利用现有的水煤浆气化炉，从而降低了设备投资。5.粉态含碳有机物和浆态含碳有机物在气化炉共气化所得燃气可以用于甲醇、甲烷、氨等工业领域，用途广泛。

5、此气化方法可大大降低浆态含碳有机物的成浆性能要求，扩大浆态含碳有机物原料的选择范围，避免加入价格高昂的添加剂，降低成本，例如可以利用成浆性能差的褐煤进行气流床气化。

综上，本发明浆态和粉态含碳有机物的共气化突破了浆态气化原料的成浆性能限制、粉态气化原料的灰熔点等性能的限制，提高了气化原料的选择范围，减少水的消耗，提高能效，降低了成本与设备投资，避免高价添加剂的使用，气化所得气体用途广泛。

附图说明

图1是本发明实施例1中使用的气化炉的示意图；

图2是本发明实施例2中使用的气化炉的示意图；

图3是本发明实施例3中使用的气化炉的示意图；

图4是本发明实施例4中使用的气化炉的示意图；

图5是本发明实施例5中使用的气化炉的示意图；

图6是本发明实施例6中使用的气化炉的示意图；

图7是本发明实施例7中使用的气化炉的示意图；

图8是本发明实施例8中使用的气化炉的示意图；

图9是本发明实施例9中使用的气化炉的示意图；

图10是本发明中所使用的三通道喷嘴的示意图；

图11是本发明中所使用的四通道喷嘴的示意图；

图12是本发明实施例1-9示出的气化炉中的温度反馈控制模块的控制过程示意图；

图13是本发明中气化方法的一个实施例的示意图。

其中各个实施例中气化炉的示意图中，标号101为炉顶喷嘴、标号102为炉侧喷嘴、标号2为炉身、标号3为耐火衬里、标号4为气化炉的出口、标号5-11为第一到第七喷射通道。

具体实施方式

为了方便后续实施例的描述，现将气化过程中用到的数据计算方式总结如下：

根据气化原料（空干基）、气化温度、气化压力等试验条件，选择合适的氧气与气化原料比值、蒸汽与气化原料比值，其中蒸汽认为全部来自浆态含碳有机物中的水。用常规制浆方法制备出含固量为W_浆的浆态含碳有机物。由气化炉处理能力，确定浆态含碳有机物的流量Q_浆。

则：Q_粉/Q_浆=（1-W_浆-W_浆×b）÷b’；

浆态含碳有机物/气化剂：Q_浆/Q_{氧气（浆）}=1/W_浆/a，kg/Nm³；

粉态含碳有机物/气化剂：Q_粉/Q_{氧气（粉）}=1/a’，kg/Nm³；

其中：a—氧气与浆态气化原料比值，单位为：kg/kg；

a’—氧气与粉态气化原料比值，单位为：kg/kg；

b—蒸汽与浆态气化原料比值，单位为：Kg/kg；

b’—蒸汽与粉态气化原料比值，单位为：Kg/kg；

W_浆—浆态含碳有机物浓度质量比，单位为：%；

Q_浆—浆态含碳有机物的流量，单位为：kg/h；

Q_粉—粉态含碳有机物的流量，单位为：kg/h。

根据上述公式计算出粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的一定比例（质量流量比），并按照此一定比例，将粉态含碳有机物和浆态含碳有机物通入气化炉中进行共气化步骤。

可以依据上述公式计算得出反应所需物料量，也可以由上述计算方法所得的物料比例进行动力学实验，进一步优化氧气、水蒸汽与气化原料的比例，依据试验具体情况有所调整。具体计算过程将在下面的实施例中展示。

另外，在本发明的如下实施例中的共气化步骤中，可选择地执行子步骤a1-a2或子步骤b1-b2。

具体而言，a1.在气化炉升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较低温度时，先将可在较低温度气化的相应含碳有机物和气化剂（例如氧气）喷入气化炉内进行气化。例如，可气化浆态含碳有机物的温度高于可气化粉态含碳有机物的温度，则先将粉态含碳有机物和气化剂（例如氧气）喷入气化炉内进行气化，其中，可在较低温度气化的相应含碳有机物为粉态含碳有机物。而后执行步骤a2.在气化炉中的反应温度升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较高温度时，再将可在较高温度气化的相应含碳有机物和气化剂（例如氧气）喷入气化炉内，以与步骤a1中喷入的含碳有机物在该气化炉中同时气化。根据上述举例，可气化浆态含碳有机物的温度高于可气化粉态含碳有机物的温度，所以步骤a2中，可在较高温度气化的相应含碳有机物为浆态含碳有机物，如此，将浆态含碳有机物喷入气化炉中，以与步骤a1中喷入的粉态含碳有机物在气化炉中进行共气化。

或者执行子步骤b1-b2：b1.在气化炉升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较低温度时，先将一部分可在较低温度气化的相应含碳有机物和气化剂（例如氧气）喷入气化炉内进行气化。例如，可气化浆态含碳有机物的温度低于可气化粉态含碳有机物的温度，则先将部分浆态含碳有机物和气化剂（例如氧气）喷入气化炉内进行气化，其中，可在较低温度气化的相应含碳有机物为浆态含碳有机物。然后执行步骤b2.在气化炉中的反应温度升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较高温度时，将步骤b1中剩余的可在较低温度下气化的相应含碳有机物，连同可在较高温度气化的相应含碳有机物和气化剂（例如氧气）一起喷入气化炉内，以与在该气化炉中同时气化。根据上述举例，可气化浆态含碳有机物的温度低于可气化粉态含碳有机物的温度，所以步骤b2中，可在较高温度气化的相应含碳有机物为粉态含碳有机物，步骤b1中剩余的可在较低温度下气化的相应含碳有机物为浆态含碳有机物，如此，将粉态含碳有机物和步骤b1中剩余的浆态含碳有机物以及气化剂（例如氧气）共同喷入气化炉中，以与步骤b1中喷入的浆态含碳有机物在气化炉中进行共气化。

此外，在本发明的可选的实施例中，气化炉可包括：至少一个布置于气化炉炉顶的炉顶喷嘴101；两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，该4个炉侧喷嘴102布置在气化炉的周侧壁上；以及根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。可选地，布置有两两对置的一共4个炉顶喷嘴101，该4个炉顶喷嘴101的轴线布置在气化炉的炉顶的同一水平面且围绕气化炉的中轴线设置，且该水平面垂直于气化炉的中轴线；或布置有1个炉顶喷嘴101，且其轴线与气化炉的中轴线相重合。优选地，4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一水平面上，且该水平面垂直于气化炉的中轴线；或4个炉侧喷嘴102的轴线均向炉顶方向倾斜且与气化炉的中轴线夹角大于30°且小于60°。

当然，在可选的实施例中，气化炉可仅包括：两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，该4个炉侧喷嘴102布置在气化炉的周侧壁上；以及根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

浆态含碳有机物和粉态含碳有机物可通过上述气化炉的任意喷嘴喷入气化炉中。优选的方式可参见如下实施例1-9。下面用实施例1-9来说明本发明含碳有机物的气化方法，在下述的9个实施例中，没有提及喷嘴的具体形式的，优选的为可以使用三通道喷嘴、四通道喷嘴、单通道喷嘴中的任意一种；没有喷射气化剂的，根据上述可知，气化剂可以随粉态、浆态同时喷入。

实施例1：

见图1，本实施例中：

气化炉：竖直式气化炉，炉身2所用的耐火衬里3采用耐火砖或水冷壁。

喷嘴设置：气化炉的炉顶布置一个炉顶喷嘴101，该炉顶喷嘴101的轴线与气化炉的中轴线相重合，不布置炉侧喷嘴。优选地采用三通道喷嘴结构。

进料方式：炉顶喷嘴101根据上述的三通道喷嘴的结构，有内到外依次喷射粉态含碳有机物、浆态含碳有机物、气化剂。

气化原料：木屑（含碳量40%）、褐煤水煤浆。

气化剂：氧气和来自浆态含碳有机物中的水在气化炉中生成的水蒸气。

气化工艺控制参数如下：

其中，氧气进料量Q_{氧气（浆）}和木屑进料量Q_粉基于以下气化过程控制条件获得：

由于木屑在蒸汽环境比在富氧环境中气化效率更高，所以，在本实施例中，氧气只供褐煤水煤浆利用，水蒸气供给褐煤水煤浆及木屑气化，木屑几乎全部进行水蒸气气化。

氧煤比a=0.5Kg/kg；蒸汽煤比b=0.11Kg/kg；氧气/木屑比a’=0Kg/kg；蒸汽/木屑比b’=1.08Kg/kg；水煤浆含固量为W_浆=45%（wt%）；水煤浆流量：30吨/小时

则：Q_粉/Q_浆=（1-W_浆-W_浆×b）÷b’=0.46

Q_粉=0.46×30吨/小时=14吨/小时

浆态的含碳有机物/气化剂：Q_浆/Q_{氧气（浆）}=1/W_浆/a；

Q_{氧气（浆）}=Q_浆×W_浆×a=6750Kg/小时

具体气化方式：

用液化气或天然气将炉体升温到900～1000℃之后，先将水煤浆和氧气喷入气化炉内，再慢速均匀地将木屑从炉顶喷嘴101中间通道注入炉体。气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在900℃～1300℃。

气化生成的高温煤气携带着熔融态灰渣以并流方式从设置在竖直气化炉底部的出口4排出。

气化炉还包括根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。在本实施例中，温度反馈控制模块包括设置于气化炉出口内煤气的温度测量变送器；响应于温度测量变送器的输出信号而输出气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例信号的温度控制器；响应于输料比例信号而控制气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的流量的燃料控制阀。其中，输料比例为同时进入气化炉进行共气化的气化剂（体积流量）、浆态含碳有机物（质量流量）、粉态含碳有机物（质量流量）的流量比。

具体地，根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器，温度控制器响应于输送信号控制燃料控制阀以调节气化原料比例（浆态含碳有机物、粉态含碳有机物的质量流量比）和/或气化剂的体积流量。即，温度控制器响应于输送信号，根据模拟实验的具体情况和操作经验调整输料比例，并通过燃料控制阀同时控制注入到气化炉中的气化剂的体积流量、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物质量流量比，也可仅调整气化剂的体积流量或仅调整粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的质量流量比。

上述调节过程可参照图12，其中，24—气化炉；25—燃料控制阀；26—温度控制器；27—温度测量变送器。

由此，实现了对共气化进行微调步骤，即根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。换言之，通过调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入气化炉的流量，即调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入比例，实现对于炉膛温度的微调。例如，当炉膛温度偏低时，增加氧气注入量；当炉膛温度偏高时，则减小氧气注入量。

实施例2：

见图2，本实施例中：

气化炉：竖直式气化炉，炉身2所用的耐火衬里3采用耐火砖或水冷壁。

喷嘴设置：在气化炉顶部的同一水平面沿气化炉的中轴线的四周布置两两对置一共4个炉顶喷嘴101，即4个炉顶喷嘴101的轴线均位于同一平面上且该水平面垂直于气化炉的中轴线；在气化炉的周侧壁上，设有两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一水平面上，且该水平面垂直于气化炉的中轴线。下述关于喷嘴设置时提及的水平面，均垂直于气化炉的中轴线。

进料方式：炉顶喷嘴用于喷射浆态的含碳有机物及其所需氧气，炉侧喷嘴用于喷射粉态的含碳有机物及其所需氧气。

气化原料：生物质粉-木屑（含碳量40%）、褐煤水煤浆。

气化剂：氧气和来自浆态含碳有机物中的水在气化炉中生成的水蒸气。

气化工艺控制参数如下：

其中，氧气进料量Q_{氧气（浆）}和木屑进料量Q_粉基于以下气化过程控制条件获得：

由于木屑在蒸汽环境比在富氧环境中气化效率更高，所以，在本实施例中，氧气只供褐煤水煤浆利用，水蒸气供给褐煤水煤浆及木屑气化，木屑几乎全部进行水蒸气气化。

氧煤比a=0.5Kg/kg；蒸汽煤比b=0.11Kg/kg；氧气/木屑比a’=0Kg/kg；蒸汽/木屑比b’=1.08Kg/kg；水煤浆含固量为W_浆=45%（wt%）；水煤浆流量：80吨/小时

则：Q_粉/Q_浆=（1-W_浆-W_浆×b）÷b’=0.46

Q_粉=0.46×80吨/小时=37吨/小时

浆态的含碳有机物/气化剂：Q_浆/Q_{氧气（浆）}=1/W_浆/a；

Q_{氧气（浆）}=Q_浆×W_浆×a=18000Nm³/小时

具体气化方式：

用液化气或天然气将炉体升温到800～1000℃后，先通过4个炉顶喷嘴101将水煤浆和其所需的氧气喷入气化炉内，再慢速均匀地将木屑由炉侧喷嘴102注入炉体。气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在900℃～1300℃。

气化生成的高温煤气携带着熔融态灰渣以并流方式从设置在竖直气化炉底部的出口4排出。

气化炉还包括根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。在本实施例中，温度反馈控制模块包括设置于气化炉出口内煤气的温度测量变送器；响应于温度测量变送器的输出信号而输出气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例信号的温度控制器；响应于输料比例信号而控制气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的流量的燃料控制阀。其中，输料比例为同时进入气化炉进行共气化的气化剂（体积流量）、浆态含碳有机物（质量流量）、粉态含碳有机物（质量流量）的流量比。

具体地，根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器，温度控制器响应于输送信号控制燃料控制阀以调节气化原料比例（浆态含碳有机物、粉态含碳有机物的质量流量比）和/或气化剂的体积流量。即，温度控制器响应于输送信号，根据模拟实验的具体情况和操作经验调整输料比例，并通过燃料控制阀同时控制注入到气化炉中的气化剂的体积流量、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的质量流量比，也可仅调整气化剂的体积流量或仅调整粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的质量流量比。

上述调节过程可参照图12，其中，24—气化炉；25—燃料控制阀；26—温度控制器；27—温度测量变送器。

由此，实现了对共气化进行微调步骤，即根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。换言之，通过调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入气化炉的流量，即调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入比例，实现对于炉膛温度的微调。例如，当炉膛温度偏低时，增加氧气注入量；当炉膛温度偏高时，则减小氧气注入量。

实施例3：

见图3，本实施例中：

气化炉：竖直式气化炉，炉身2所用的耐火衬里3采用耐火砖或水冷壁。

喷嘴设置：在气化炉顶部布置一个炉顶喷嘴101时，该喷嘴的轴线与气化炉的中轴线相重合；炉侧沿气化炉的中轴线的四周布置两两对置一共4个炉侧喷嘴102，在本实施例中，炉侧喷嘴102的轴线为位于同一水平面上。

进料方式：炉顶喷嘴101用于喷射粉态的含碳有机物；炉侧喷嘴102喷射浆态的含碳有机物及浆态和粉态的含碳有机物所共同需要的氧气。

气化原料：生物质粉-木屑（含碳量40%）、褐煤水煤浆。

气化剂：氧气和来自浆态含碳有机物中的水在气化炉中生成的水蒸气。

气化工艺控制参数如下：

其中，氧气进料量Q_{氧气（浆）}和木屑进料量Q_粉基于与实施例2相同的气化过程控制条件获得。

具体气化方式：

用液化气或天然气将炉体升温到900～1000℃，先通过4个炉侧喷嘴102将水煤浆和其所需的氧气喷入气化炉内，再慢速均匀地将木屑由炉顶喷嘴101注入炉体。气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在900℃～1300℃。

气化生成的高温煤气携带着熔融态灰渣以并流方式从设置在竖直气化炉底部的出口4排出。

气化炉还包括根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。在本实施例中，温度反馈控制模块包括设置于气化炉出口内煤气的温度测量变送器；响应于温度测量变送器的输出信号而输出气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例信号的温度控制器；响应于输料比例信号而控制气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的流量的燃料控制阀。其中，输料比例为同时进入气化炉进行共气化的气化剂（体积流量）、浆态含碳有机物（质量流量）、粉态含碳有机物（质量流量）的流量比。

具体地，根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器，温度控制器响应于输送信号控制燃料控制阀以调节气化原料比例（浆态含碳有机物、粉态含碳有机物的质量流量比）和/或气化剂的体积流量。即，温度控制器响应于输送信号，根据模拟实验的具体情况和操作经验调整输料比例，并通过燃料控制阀同时控制注入到气化炉中的气化剂的体积流量、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的质量流量比，也可仅调整气化剂的体积流量或仅调整粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的质量流量比。

上述调节过程可参照图12，其中，24—气化炉；25—燃料控制阀；26—温度控制器；27—温度测量变送器。

由此，实现了对共气化进行微调步骤，即根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。换言之，通过调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入气化炉的流量，即调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入比例，实现对于炉膛温度的微调。例如，当炉膛温度偏低时，增加氧气注入量；当炉膛温度偏高时，则减小氧气注入量。

从上述实施例1-3中可以看出，他们的共同构思均为在气化炉升温至可气化含碳有机物的温度的最低值左右后，先将浆态的含碳有机物和氧气喷入气化炉内进行气化；然后，在气化炉中的反应温度升温至可气化粉态的含碳有机物的最低值左右之后，再将粉态的含碳有机物喷入气化炉内，以与之前喷入的浆态的含碳有机物在该气化炉中同时气化而进行共气化。在实施例里提及的百分比除了涉及粒度之外均为重量百分比。

实施例4：

见图4，本实施例中：

气化炉：竖直式气化炉，炉身2所用的耐火衬里3采用耐火砖或水冷壁。

喷嘴设置：在气化炉周侧同一水平面上布置两两对置一共4个炉侧喷嘴102（即，在本实施例中，4个炉侧喷嘴102的轴线位于同一水平面内）。这4个炉侧喷嘴102均采用四通道喷嘴结构，均可独立实现浆态和粉态的含碳有机物同时进料。

气化原料：烟煤粉、褐煤水煤浆。

气化剂：氧气和来自浆态含碳有机物中的水在气化炉中生成的水蒸气。

气化工艺控制参数如下：

其中，作为气化剂的氧气的进料量Q_{氧气（浆）}、Q_{氧气（粉）}和粉煤进料量Q_粉基于以下气化过程控制条件获得：

氧煤比a=0.5Kg/kg；a’=0.55Kg/kg；蒸汽煤比b=0.3Kg/kg；b’=0.38Kg/kg；褐煤水煤浆含固量为W_浆=45%（wt%）；水煤浆流量：60吨/小时

则：Q_粉/Q_浆=（1-W_浆-W_浆×b）÷b’=1.09；

Q_粉=1.09Q_浆=65吨/小时

浆态的含碳有机物/气化剂：Q_浆/Q_{氧气（浆）}=1/W_浆/a

Q_{氧气（浆）}=Q_浆×W_浆×a=13500Nm³/小时

粉态的含碳有机物/气化剂：Q_粉/Q_{氧气（粉）}=1/a’

Q_{氧气（粉）}=Q_粉×a’=35750Nm³/小时

具体气化方式：

用液化气或天然气将炉体升温到900～1000℃之后，先通过第四喷射通道和第五喷射通道分别将氧气和粉煤喷入气化炉，待炉温升至约1200℃，再将水煤浆和氧气经第六喷射通道和第七喷射通道喷射入气化炉内。气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在1200℃～1600℃。

气化生成的高温煤气携带着熔融态灰渣以并流方式从设置在竖直气化炉底部的出口4排出。

气化炉还包括根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。在本实施例中，温度反馈控制模块包括设置于气化炉出口内煤气的温度测量变送器；响应于温度测量变送器的输出信号而输出气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例信号的温度控制器；响应于输料比例信号而控制气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的流量的燃料控制阀。其中，输料比例为同时进入气化炉进行共气化的气化剂（体积流量）、浆态含碳有机物（质量流量）、粉态含碳有机物（质量流量）的流量比。

具体地，根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器，温度控制器响应于输送信号控制燃料控制阀以调节气化原料比例（浆态含碳有机物、粉态含碳有机物的质量流量比）和/或气化剂的体积流量。即，温度控制器响应于输送信号，根据模拟实验的具体情况和操作经验调整输料比例，并通过燃料控制阀同时控制注入到气化炉中的气化剂的体积流量、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物质量流量比，也可仅调整气化剂的体积流量或仅调整粉态含碳有机物和浆态含碳有机物质量流量比。

上述调节过程可参照图12，其中，24—气化炉；25—燃料控制阀；26—温度控制器；27—温度测量变送器。

由此，实现了对共气化进行微调步骤，即根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。换言之，通过调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入气化炉的流量，即调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入比例，实现对于炉膛温度的微调。例如，当炉膛温度偏低时，增加氧气注入量；当炉膛温度偏高时，则减小氧气注入量。

实施例5：

见图5，本实施例中：

气化炉：竖直式气化炉；炉身2所用的耐火衬里3采用耐火砖或水冷壁。

喷嘴设置：在气化炉周侧同一水平面上布置两两对置一共4个炉侧喷嘴102，即4个炉侧喷嘴102的轴线位于同一水平面上。

进料方式：选择任意一对喷嘴用于喷射粉态的含碳有机物和所需氧气，另一对喷嘴用于喷射浆态的含碳有机物和所需氧气。

气化原料：烟煤煤粉、褐煤水煤浆。

气化剂：氧气和来自浆态含碳有机物中的水在气化炉中生成的水蒸气。

气化工艺控制参数如下：

其中，作为气化剂的氧气的进料量Q_{氧气（浆）}、Q_{氧气（粉）}和粉煤进料量Q_粉基于以下气化过程控制条件获得：

氧煤比a=a’=0.5Kg/kg；蒸汽煤比b=b’=0.38Kg/kg；褐煤水煤浆含固量为W浆=45%；水煤浆流量：60吨/小时

则：Q_粉/Q_浆=（1-W_浆-W_浆×b）÷b’=0.997；

Q_粉=0.997Q_浆=59.8吨/小时

浆态的含碳有机物/气化剂：Q_浆/Q_{氧气（浆）}=1/W_浆/a

Q_{氧气（浆）}=Q_浆×W_浆×a=13500Nm³/小时

粉态的含碳有机物/气化剂：Q_粉/Q_{氧气（粉）}=1/a’

Q_{氧气（粉）}=Q_粉×a’=29900Nm³/小时

具体气化方式：

用液化气或天然气将炉体升温到900～1000℃，先任意选择其中一对对置的炉侧喷嘴将粉煤和其所需的氧气喷入，待炉温升至约1200℃后，再慢速均匀地将水煤浆和其所需的氧气经另一对对置喷嘴注入炉体。气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在1200℃～1600℃。

气化生成的高温煤气携带着熔融态灰渣以并流方式从设置在竖直气化炉底部的出口4排出。

气化炉还包括根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。在本实施例中，温度反馈控制模块包括设置于气化炉出口内煤气的温度测量变送器；响应于温度测量变送器的输出信号而输出气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例信号的温度控制器；响应于输料比例信号而控制气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的流量的燃料控制阀。其中，输料比例为同时进入气化炉进行共气化的气化剂（体积流量）、浆态含碳有机物（质量流量）、粉态含碳有机物（质量流量）的流量比。

具体地，根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器，温度控制器响应于输送信号控制燃料控制阀以调节气化原料比例（浆态含碳有机物、粉态含碳有机物的质量比）和/或气化剂的体积流量。即，温度控制器响应于输送信号，根据模拟实验的具体情况和操作经验调整输料比例，并通过燃料控制阀同时控制注入到气化炉中的气化剂的体积流量、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的质量流量比，也可仅调整气化剂的体积流量或仅调整粉态含碳有机物和浆态含碳有机物质量流量比。

上述调节过程可参照图12，其中，24—气化炉；25—燃料控制阀；26—温度控制器；27—温度测量变送器。

由此，实现了对共气化进行微调步骤，即根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。换言之，通过调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入气化炉的流量，即调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入比例，实现对于炉膛温度的微调。例如，当炉膛温度偏低时，增加氧气注入量；当炉膛温度偏高时，则减小氧气注入量。从实施例4、5可以看出，这两个实施例共同的构思为：在气化炉升温至可气化粉态的含碳有机物的最低温度左右后，先将粉态的含碳有机物和氧气喷入气化炉内进行气化；然后，在气化炉中的反应温度升温至可气化浆态的含碳有机物最低温度左右之后，再将浆态的含碳有机物和氧气喷入气化炉，以与之前喷入的粉态的含碳有机物在该气化炉中同时气化而进行共气化。在实施例4和5中提及的百分比除了涉及粒度之外均为重量百分比。

实施例6：

见图6，本实施例中：

气化炉：竖直式气化炉，炉身2所用的耐火衬里3采用耐火砖或水冷壁。

喷嘴设置：在气化炉顶部布置一个炉顶喷嘴101时，该喷嘴的轴线与气化炉的中轴线相重合；炉侧沿气化炉的中轴线的四周布置两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，在本实施例中，4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一水平面上。

进料方式：炉顶喷嘴用于喷射粉态的含碳有机物及其所需氧气；炉侧对置喷嘴中任意选择一对用于喷射粉态的含碳有机物及其所需氧气，另一对用于喷射浆态的含碳有机物。另外，本实施例的进料方式还可以为：炉顶喷嘴用于喷射浆态的含碳有机物及其所需氧气；炉侧对置喷嘴中任意选择一对用于喷射粉态的含碳有机物及其所需氧气，另一对用于喷射浆态的含碳有机物。

气化原料：烟煤煤粉、褐煤水煤浆。

气化剂：氧气和来自浆态含碳有机物中的水在气化炉中生成的水蒸气。

气化工艺控制参数如下：

其中，作为气化剂的氧气的进料量Q_{氧气（浆）}、Q_{氧气（粉）}和粉煤进料量Q_粉基于以下气化过程控制条件获得：

氧煤比a=0.5Kg/kg；a’=0.55Kg/kg；蒸汽煤比b=0.3Kg/kg；b’=0.38Kg/kg；褐煤水煤浆含固量为W_浆=45%；水煤浆流量：60吨/小时

则：Q_粉/Q_浆=（1-W_浆-W_浆×b）÷b’=1.09；

Q_粉=1.09Q_浆=65吨/小时

浆态的含碳有机物/气化剂：Q_浆/Q_{氧气（浆）}=1/W_浆/a

Q_{氧气（浆）}=Q_浆×W_浆×a=13500Nm³/小时

粉态的含碳有机物/气化剂：Q_粉/Q_{氧气（粉）}=1/a’

Q_{氧气（粉）}=Q_粉×a’=35750Nm³/小时

具体气化方式：

用液化气或天然气将炉体升温到900～1000℃，先通过炉顶喷嘴将粉煤和氧气喷入，炉温升至约1200℃后，再将剩余粉煤选择其中一对对置的炉侧喷嘴注入粉煤和氧气，另一对对置的炉侧喷嘴注入水煤浆和氧气。气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在1200℃～1600℃。

气化生成的高温煤气携带着熔融态灰渣以并流方式从设置在竖直气化炉底部的出口4排出。

气化炉还包括根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。在本实施例中，温度反馈控制模块包括设置于气化炉出口内煤气的温度测量变送器；响应于温度测量变送器的输出信号而输出气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例信号的温度控制器；响应于输料比例信号而控制气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的流量的燃料控制阀。其中，输料比例为同时进入气化炉进行共气化的气化剂（体积流量）、浆态含碳有机物（质量流量）、粉态含碳有机物（质量流量）的流量比。

具体地，根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器，温度控制器响应于输送信号控制燃料控制阀以调节气化原料比例（浆态含碳有机物、粉态含碳有机物的质量流量比）和/或气化剂的体积流量。即，温度控制器响应于输送信号，根据模拟实验的具体情况和操作经验调整输料比例，并通过燃料控制阀同时控制注入到气化炉中的气化剂的体积流量、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的质量流量比，也可仅调整气化剂的体积流量或仅调整粉态含碳有机物和浆态含碳有机物质量流量比。

上述调节过程可参照图12，其中，24—气化炉；25—燃料控制阀；26—温度控制器；27—温度测量变送器。

由此，实现了对共气化进行微调步骤，即根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。换言之，通过调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入气化炉的流量，即调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入比例，实现对于炉膛温度的微调。例如，当炉膛温度偏低时，增加氧气注入量；当炉膛温度偏高时，则减小氧气注入量。

由实施例4可知在气化炉升温至可气化粉态的含碳有机物的最低温度左右后，先将部分粉态的含碳有机物和氧气喷入气化炉内进行气化；然后，在气化炉中的反应温度升温至可气化浆态的含碳有机物最低温度左右之后，再将浆态的含碳有机物、氧气、以及剩余部分的粉态含碳有机物喷入气化炉，以使浆态的含碳有机物和剩余部分的粉态含碳有机物一起在该气化炉中同时气化而进行共气化。本实施例中所提及的百分比除了涉及粒度之外均为重量百分比。

实施例7：

见图7，本实施例中：

气化炉：竖直式气化炉，炉身2所用的耐火衬里3采用耐火砖或水冷壁。

喷嘴设置：在气化炉顶部布置一个炉顶喷嘴101时，该喷嘴的轴线与气化炉的中轴线相重合；炉侧沿气化炉的中轴线的四周布置两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，4个炉侧喷嘴均向炉顶方向倾斜且4个炉侧喷嘴的轴线均与中轴线夹角α大于30°且小于60°，优选地，α等于45°。

进料方式：炉顶喷嘴101用于喷射粉态的含碳有机物及其所需氧气；炉侧对置喷嘴中任意选择一对用于喷射粉态的含碳有机物及其所需氧气，另一对用于喷射浆态的含碳有机物。另外，可选地，进料方式还可以为：炉顶喷嘴用于喷射浆态的含碳有机物及其所需氧气；炉侧对置喷嘴中任意选择一对用于喷射粉态的含碳有机物及其所需氧气，另一对用于喷射浆态的含碳有机物。

气化原料：烟煤煤粉、褐煤水煤浆。

气化剂：氧气和来自浆态含碳有机物中的水在气化炉中生成的水蒸气。

气化工艺控制参数如下：

其中，作为气化剂的氧气的进料量Q氧气（浆）、Q氧气（粉）和粉煤进料量Q_粉基于以下气化过程控制条件获得：

氧煤比a=0.5Kg/kg；a’=0.55Kg/kg；蒸汽煤比b=0.3Kg/kg；b’=0.38Kg/kg；褐煤水煤浆含固量为W_浆=45%；水煤浆流量：60吨/小时

则：Q_粉/Q_浆=（1-W_浆-W_浆×b）÷b’=1.09；

Q_粉=1.09Q_浆=65吨/小时

浆态的含碳有机物/气化剂：Q_浆/Q_{氧气（浆）}=1/W_浆/a

Q_{氧气（浆）}=Q_浆×W_浆×a=13500Nm3/小时

粉态的含碳有机物/气化剂：Q_粉/Q_{氧气（粉）}=1/a’

Q_{氧气（粉）}=Q_粉×a’=35750Nm3/小时

具体气化方式：用液化气或天然气将炉体升温到900～1000℃，先通过炉顶喷嘴将粉煤和氧气喷入，炉温升至约1200℃后，再将剩余粉煤选择其中一对对置的炉侧喷嘴注入粉煤和氧气，另一对对置的炉侧喷嘴注入水煤浆和氧气。气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在1200℃～1600℃。

气化生成的高温煤气携带着熔融态灰渣以并流方式从设置在竖直气化炉底部的出口4排出。

气化炉还包括根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。在本实施例中，温度反馈控制模块包括设置于气化炉出口内煤气的温度测量变送器；响应于温度测量变送器的输出信号而输出气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例信号的温度控制器；响应于输料比例信号而控制气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的流量的燃料控制阀。其中，输料比例为同时进入气化炉进行共气化的气化剂（体积流量）、浆态含碳有机物（质量流量）、粉态含碳有机物（质量流量）的流量比。

具体地，根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器，温度控制器响应于输送信号控制燃料控制阀以调节气化原料比例（浆态含碳有机物、粉态含碳有机物的质量比）和/或气化剂的体积流量。即，温度控制器响应于输送信号，根据模拟实验的具体情况和操作经验调整输料比例，并通过燃料控制阀同时控制注入到气化炉中的气化剂的体积流量、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的质量流量比，也可仅调整气化剂的体积流量或仅调整粉态含碳有机物和浆态含碳有机物质量流量比。

上述调节过程可参照图12，其中，24—气化炉；25—燃料控制阀；26—温度控制器；27—温度测量变送器。

由此，实现了对共气化进行微调步骤，即根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。换言之，通过调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入气化炉的流量，即调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入比例，实现对于炉膛温度的微调。例如，当炉膛温度偏低时，增加氧气注入量；当炉膛温度偏高时，则减小氧气注入量。

实施例8：

见图8，本实施例中：

气化炉：竖直式气化炉，炉身2所用的耐火衬里3采用耐火砖或水冷壁。

喷嘴设置：在气化炉顶部的同一水平面沿气化炉的中轴线的四周布置两两对置一共4个炉顶喷嘴101，即4个炉顶喷嘴101的轴线均位于同一水平面上；在气化炉的周侧壁上，设有在同一水平面上布置的两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，即，在本实施例中，4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一水平面上。

进料方式：炉顶喷嘴喷射粉态的含碳有机物，炉侧喷嘴喷射浆态的含碳有机物。

气化原料：烟煤煤粉、石油焦浆。

气化剂：氧气和来自浆态含碳有机物中的水在气化炉中生成的水蒸气。

气化工艺控制参数如下：

其中，作为气化剂的氧气的进料量Q_{氧气（浆）}、Q_{氧气（粉）}和粉煤进料量Q_粉基于以下气化过程控制条件获得：

氧煤比a’=0.5Kg/kg；氧/石油焦a=0.75Kg/kg；蒸汽/石油焦b=0.3Kg/kg蒸汽煤比b’=0.2Kg/kg；含固量为W_浆=60%；石油焦浆流量：70吨/小时

则：Q_粉/Q_浆=（1-W_浆-W_浆×b）÷b’=1.1；

Q_粉=1.1Q_浆=77吨/小时

浆态的含碳有机物/气化剂：Q_浆/Q_{氧气（浆）}=1/W_浆/a

Q_{氧气（浆）}=Q_浆×W_浆×a=31500Nm³/小时

粉态的含碳有机物/气化剂：Q粉/Q_{氧气（粉）}=1/a’

Q_{氧气（粉）}=Q粉×a’=38500Nm³/小时

具体气化方式：

用天然气建立气循环，待压力达到0.5MPa后，先通过4个炉顶喷嘴将烟煤粉和其所需的氧气喷入，炉温升至约1000℃后，再慢速均匀地将石油焦浆和其所需的氧气经炉侧喷嘴注入炉体。气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在1000℃～1600℃。

气化生成的高温煤气携带着熔融态灰渣以并流方式从设置在竖直气化炉底部的出口4排出。

气化炉还包括根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。在本实施例中，温度反馈控制模块包括设置于气化炉出口内煤气的温度测量变送器；响应于温度测量变送器的输出信号而输出气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例信号的温度控制器；响应于输料比例信号而控制气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的流量的燃料控制阀。其中，输料比例为同时进入气化炉进行共气化的气化剂（体积流量）、浆态含碳有机物（质量流量）、粉态含碳有机物（质量流量）的流量比。

具体地，根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器，温度控制器响应于输送信号控制燃料控制阀以调节气化原料比例（浆态含碳有机物、粉态含碳有机物的质量比）和/或气化剂的体积流量。即，温度控制器响应于输送信号，根据模拟实验的具体情况和操作经验调整输料比例，并通过燃料控制阀同时控制注入到气化炉中的气化剂的体积流量、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物质量流量比，也可仅调整气化剂的体积流量或仅调整粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的质量流量比。

上述调节过程可参照图12，其中，24—气化炉；25—燃料控制阀；26—温度控制器；27—温度测量变送器。

由此，实现了对共气化进行微调步骤，即根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。换言之，通过调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入气化炉的流量，即调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入比例，实现对于炉膛温度的微调。例如，当炉膛温度偏低时，增加氧气注入量；当炉膛温度偏高时，则减小氧气注入量。由实施例8可知用天然气在气化炉中建立气循环，待气化炉中气压达到0.5MP后，将粉态的含碳有机物和其所需氧气喷入气化炉内进行气化；然后，在气化炉温度升至1000℃后，再将浆态的含碳有机物和其所需氧气喷入气化炉，以与之前喷入的粉态的含碳有机物一起在该气化炉中同时气化而进行共气化。粉态的含碳有机物为烟煤粉，烟煤粉的粒度要求90%通过200目筛孔，烟煤粉中水分控制在1%左右，其中，浆态的含碳有机物为石油焦浆，石油焦浆的含固量为60%并且粒度＜0.1mm。这里的百分比除了涉及粒度之外均为重量百分比。

实施例9：

见图9，本实施例中：

气化炉：竖直式气化炉；炉身2所用的耐火衬里3采用耐火砖或水冷壁。

喷嘴设置：在气化炉顶部的同一水平面沿气化炉的中轴线的四周均匀对称布置两两对置一共4个炉顶喷嘴101，即炉顶喷嘴101的轴线均位于同一水平面上；在气化炉的周侧壁上，设有在同一水平面上布置的两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，即该4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一个水平面上。

进料方式：炉顶喷嘴和炉侧喷嘴中分别选择一对对置喷嘴用来喷射粉态的含碳有机物及其所需氧气，余下的对置喷嘴喷射浆态的含碳有机物及其所需氧气。

气化原料：褐煤。

气化剂：氧气和来自浆态含碳有机物中的水在气化炉中生成的水蒸气。

气化工艺控制参数如下：

其中，作为气化剂的氧气的进料量Q_{氧气（浆）}、Q_{氧气（粉）}和粉煤进料量Q_粉基于以下气化过程控制条件获得：

氧煤比a=a’=0.5Kg/kg；蒸汽煤比b=b’=0.28kg/kg；含固量为W_浆=45%；水煤浆流量：50吨/小时

则：Q_粉/Q_浆=（1-W_浆-W_浆×b）÷b’=1.5；

Q_粉=1.5Q_浆=75吨/小时

浆态的含碳有机物/气化剂：Q_浆/Q_{氧气（浆）}=1/W_浆/a

Q_{氧气（浆）}=Q_浆×W_浆×a=11500Nm³/小时

粉态的含碳有机物/气化剂：Q_粉/Q_{氧气（粉）}=1/a’

Q_{氧气（粉）}=Q_粉×a’=37500Nm³/小时

具体气化方式：

用天然气建立气循环，待压力达到0.5MPa后，先任意选择一对炉顶喷嘴和一对炉侧喷嘴将粉煤和其所需的氧气喷入，粉煤和氧气并流进入高温炉头，待炉温升至约1100℃后，再慢速均匀地将水煤浆和其所需的氧气经剩余炉顶或炉侧喷嘴注入炉体。气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在1100℃～1600℃。

气化生成的高温煤气携带着熔融态灰渣以并流方式从设置在竖直气化炉底部的出口4排出。

气化炉还包括根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。在本实施例中，温度反馈控制模块包括设置于气化炉出口内煤气的温度测量变送器；响应于温度测量变送器的输出信号而输出气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例信号的温度控制器；响应于输料比例信号而控制气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的流量的燃料控制阀。其中，输料比例为同时进入气化炉进行共气化的气化剂（体积流量）、浆态含碳有机物（质量流量）、粉态含碳有机物（质量流量）的流量比。

具体地，根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器，温度控制器响应于输送信号控制燃料控制阀以调节气化原料比例（浆态含碳有机物、粉态含碳有机物的质量流量比）和/或气化剂的体积流量。即，温度控制器响应于输送信号，根据模拟实验的具体情况和操作经验调整输料比例，并通过燃料控制阀同时控制注入到气化炉中的气化剂的体积流量、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物质量流量比，也可仅调整气化剂的体积流量或仅调整粉态含碳有机物和浆态含碳有机物质量流量比。

上述调节过程可参照图12，其中，24—气化炉；25—燃料控制阀；26—温度控制器；27—温度测量变送器。

由此，实现了对共气化进行微调步骤，即根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。换言之，通过调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入气化炉的流量，即调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物注入比例，实现对于炉膛温度的微调。例如，当炉膛温度偏低时，增加氧气注入量；当炉膛温度偏高时，则减小氧气注入量。

该实施例9中浆态含碳有机物和粉态含碳有机物都是褐煤。主要是褐煤的成浆性能很差一般在45%左右，不能用现有的水煤浆气化技术。

从实施例9可知用褐煤粉替换实施例8中烟煤粉，以及用褐煤水煤浆替换实施例8中石油焦浆，其中，褐煤粉的粒度要求90%通过200目筛孔，褐煤粉中水分控制在8%，其中，褐煤水煤浆的含固量为45%并且通过420μ煤粉占90-95%，通过44μ煤粉占25-35%。这里的百分比除了涉及粒度之外为重量百分比。

上述的煤气为：浆态的含碳有机物（例如水煤浆）和气化剂（例如氧气）喷入气化炉后瞬间经历煤浆升温及水分蒸发、煤热解挥发、残炭气化和气体间的化学反应等过程，最终生成以CO、H₂为主要成分的煤气，这里的煤气也称为合成气（或称为工艺气），可用于合成氨等工业生产中，上述燃气同样属于合成气。选用哪种气化的方式要根据气化原料，气化炉构造等多种因素考虑，选取最优的方式。

本发明含碳有机物气化方法的有益效果：

（1）共气化使得浆态的含碳有机物中过量的水可以用来气化粉态的含碳有机物，既解决了气化浆态的含碳有机物常见的水过量的问题（水过量导致气化炉热效率降低，水的消耗增大，同时污水处理量也增加），也同时解决了气化粉态的含碳有机物所得煤气中CH₄含量低，热值不高，需要重新注入水蒸气的繁琐和不经济，达到了平衡的目的，使得操作简单，物料和能量都得到了最大程度的利用，提高煤气中CO、H₂、CH₄等有效气体成分以及煤气效率，降低氧耗、煤耗。

（2）由于共气化时气化炉中的反应温度大于等于浆态和粉态的含碳有机物中灰分的灰熔点。因此，共气化可以气化一些灰熔点高的煤种，所以这可以提高煤种的选择范围。例如，当灰分的灰熔点为1350℃时，则在进行共气化时气化炉中的反应温度控制在1350℃～1600℃；从而本发明可以选择现有技术中灰熔点在1350℃～1600℃的气化原料，相比于现有技术中无法选择灰熔点高于1350℃的煤种作为气化原料而言，本发明有了更为广泛的气化原料选择范围。

（3）实施例1-9中气化炉的炉身的耐火衬里采用耐火砖或水冷壁。炉身所用的耐火衬里可以采用水冷壁形式，也可以采用耐火材料形式，降低了制造难度和成本。若气化炉采用耐火材料形式的耐火衬里，则点火方式与现有的四喷嘴对置式水煤浆气化炉操作步骤类似，即用液化气或天然气将炉体升温到900℃～1000℃；气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在900℃～1600℃。若气化炉采用水冷壁耐火衬里，则点火方式与Shell炉操作步骤类似，即用天然气或液化气建立气循环，压力达到0.5MPa；气化压力控制在2～6.5MPa，气化温度控制在900℃～1600℃。本发明含碳有机物气化方法可以直接利用现有的水煤浆气化炉来实现，从而降低了设备投资。

（4）根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的对共气化进行微调的步骤，可精确地控制气化炉内的温度从而使炉内工况达到理想的状况。由此既提高气化效率，又改善煤气组分。另外，通过在共气化过程控制气化炉温度，可以延长气化炉内耐火砖寿命，使气化炉长时间稳定运行，一方面达到较好的经济效益并简化控制和操作过程，另一方面延长了整体气化炉的寿命，降低了成本。

（5）上述实施例中喷嘴的形式和分布方式有利于浆态的含碳有机物和粉态的含碳有机物的进一步混合，借助液态和固态颗粒速度差异，进一步加强气化炉内的湍流场，使得反应更充分，同时有利于气化炉内温度分布的均匀性，可以使碳转化率、水蒸气分解率以及气化炉的处理能力均得到一定程度的提高。

（6）本发明中粉态的含碳有机物和浆态的含碳有机物在气化炉气化后所得燃气用于甲醇、甲烷、氨等工业产品生产，用途广泛。

继续参见图1-9，喷嘴、以及设置有喷嘴的气化炉从以下（1）-（9）个方面进行描述：

（1）在图1中示出：在气化炉的炉顶布置一个轴线与气化炉的中轴线相重合的炉顶喷嘴101，炉顶喷嘴101为三通道喷嘴。图9示出了三通道喷嘴具有：围绕共同轴线从内到外依次布置有供粉态含碳有机物通过的第一喷射通道5、供浆态含碳有机物通过的第二喷射通道6和供用于气化浆态和粉态含碳有机物的气化剂通过的第三喷射通道7，且各喷射通道之间相互独立。所说的各喷射通道之间互相独立是指，每个喷射通道都不与其他的喷射通道连通，在喷射过程中各喷射通道中的喷射物彼此不交叉。本文中炉顶优选地为整个气化炉上段三分之一的范围，这里的范围选择只是一种优选的方式。

（2）在图2中示出：在气化炉的炉顶布置在同一水平面且围绕气化炉的中轴线布置的两两对置的一共4个炉顶喷嘴101，即4个炉顶喷嘴101的轴线均位于同一水平面内，且该水平面垂直于气化炉的轴线，炉顶喷嘴101供浆态含碳有机物通过，并喷入气化炉中；在气化炉的周侧壁上，设有在同一水平面上布置的两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，即该4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一水平面内，炉侧喷嘴102供粉态含碳有机物通过，并喷入气化炉中。本文中炉侧优选地为整个气化炉中间三分之一的范围，这里的范围选择只是一种优选的方式。

（3）在图3中示出：在气化炉的炉顶布置一个轴线与气化炉的中轴线相重合炉顶喷嘴101，炉顶喷嘴101供粉态含碳有机物通过，并喷入气化炉中；在气化炉的周侧壁上，设有两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，在本实施例中，该4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一水平面内，炉侧喷嘴102供浆态含碳有机物通过，并喷入气化炉中。当然该4个炉侧喷嘴102也可同图7中示出的方式设置。

（4）在图4中示出：在气化炉的周侧壁上，设有在同一水平面上布置的两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，即4个炉侧喷嘴102的轴线位于同一水平面，炉侧喷嘴102为四通道喷嘴。图10示出，四通道喷嘴具有：围绕共同轴线从内到外依次布置，供用于气化浆态和粉态含碳有机物的气化剂通过的第四喷射通道8、供粉态含碳有机物通过的第五喷射通道9、供浆态含碳有机物通过的第六喷射通道10和供气化剂通过的第七喷射通道11，且各喷射通道之间相互独立。

（5）在图5中示出：在气化炉的周侧壁上，设有在同一水平面上布置的两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，即该4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一水平面内，且该水平面垂直于气化炉的轴线，其中，任意一对对置的喷嘴供粉态含碳有机物通过，并喷入气化炉中；另一对对置的喷嘴供浆态含碳有机物通过，并喷入气化炉中。

（6）在图6中示出：在气化炉的炉顶布置一个轴线与气化炉的中轴线相重合的炉顶喷嘴101，炉顶喷嘴101供粉态含碳有机物通过，并喷入气化炉中；在气化炉的周侧壁上，设有两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，在本实施例中，该4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一水平面内，炉侧喷嘴102供浆态含碳有机物通过，并喷入气化炉中。当然该4个炉侧喷嘴102也可同图7中示出的方式设置。

（7）在图7中示出：在气化炉顶部布置一个轴线与气化炉的中轴线相重合的炉顶喷嘴101，炉顶喷嘴101用于供粉态的含碳有机物及其所需氧气通过，并喷入气化炉中；在气化炉的周侧壁上沿气化炉的中轴线的四周布置两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，4个炉侧喷嘴102均向炉顶方向倾斜且4个炉侧喷嘴的轴线均与中轴线夹角α=45°，炉侧对置喷嘴中任意选择一对用于喷射粉态的含碳有机物及其所需氧气，另一对用于喷射浆态的含碳有机物。另外，可选地，进料方式还可以为：炉顶喷嘴用于喷射浆态的含碳有机物及其所需氧气；炉侧对置喷嘴中任意选择一对用于喷射粉态的含碳有机物及其所需氧气，另一对用于喷射浆态的含碳有机物。

（8）在图8中示出：在气化炉的炉顶布置在同一水平面且围绕气化炉的中轴线布置的两两对置的一共4个炉顶喷嘴101，即4个炉顶喷嘴101的轴线位于同一水平面上，炉顶喷嘴101供粉态含碳有机物通过，并喷入气化炉中；在气化炉的周侧壁上，设有在同一水平面上布置的两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，即该4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一水平面内炉侧喷嘴102供浆态含碳有机物通过，并喷入气化炉中。

（9）在图9中示出：在气化炉的炉顶布置在同一水平面且围绕气化炉的中轴线布置的两两对置的一共4个炉顶喷嘴101，即4个炉顶喷嘴101的轴线位于同一水平面上；在气化炉的周侧壁上，设有在同一水平面上布置的两两对置的一共4个炉侧喷嘴102，即该4个炉侧喷嘴102的轴线均位于同一水平面内，；在炉顶喷嘴101和炉侧喷嘴102中分别有一对对置的喷嘴供浆态含碳有机物通过，并喷入气化炉中；另一对对置的喷嘴供粉态含碳有机物通过，并喷入气化炉中。

本发明中上述炉顶喷嘴101和炉侧喷嘴102可以是现有气化技术中的单通道喷嘴或者多通道喷嘴（例如，三通道喷嘴、四通道喷嘴等），但是，如果气化炉只设置一个炉顶喷嘴101，那么这个喷嘴就要选择前述（1）和（4）中提及的多通道喷嘴。

上述（1）-（9）中，喷嘴的布置方式仅为优选的布置方式。以两两对置方式布置的喷嘴并不一定要均匀的分布，并且采用对置的方式也是一种优选的方式，位置彼此错开的喷嘴布置方式同样可以用于本发明。另外，喷嘴倾斜的角度（其轴线与气化炉的轴线的夹角）并不局限于上述布置方式，根据具有不同气化要求的气化炉，可以布置为其他角度。

本发明所定义的多通道喷嘴（三通道和四通道喷嘴）中各个不同的喷射通道分别喷射粉态含碳有机物、浆态含碳有机物和气化剂，使浆态和粉态的含碳有机物共同喷入气化装置（气化炉）中，以实现共气化，相应取得共气化带来的上述有益效果。本发明中的气化炉，可以通过不同喷嘴及含碳有机物的组合使浆态和粉态的含碳有机物实现在其中共气化，相应取得共气化带来的上述有益效果。

另外，参照图13，本发明的气化方法的一个实施例，其包括制作及输送浆态含碳有机物进入气化炉的步骤；b.输送粉态含碳有机物进入气化炉的步骤；c.煤气排出的步骤。其中，制作及输送浆态含碳有机物进入气化炉的步骤为：含碳有机物31经磨料机37与水38混合形成浆态含碳有机物，浆态含碳有机物通入料浆斗34存储，输浆泵40将存储于料浆斗34的浆态含碳有机物泵入气化炉41中。输送粉态含碳有机物进入气化炉的步骤为：将存储于粉态有机物贮仓33的粉态有机物经粉态有机物锁斗34注入粉态有机物给料仓36。煤气排出的步骤：气化炉中共气化生成的煤气携带熔融态灰渣45进入连接于气化炉出口的渣斗44并以并流方式经渣斗44排出。

进一步参照图13，如图13所示，粉态有机物贮仓3、粉态有机物锁斗4、粉态有机物给料仓6与气化炉的喷嘴32依次流体连通、高压气体35通入粉态有机物给料仓3以将粉态有机物给料仓36的粉态含碳有机物以气压方式经气化炉31的喷嘴32输送至气化炉31中。磨料机37、料浆斗39和输浆泵40与气化炉31的喷嘴32依次连通，输浆泵40作为向气化炉31中输送浆态含碳有机物的动力源。气化炉的出口连通有渣斗34，在气化炉中气化气化生成的高温煤气携带着熔融态灰渣35以并流方式从设置在气化炉出口的渣斗34排出。具体而言，粉态含碳有机物的输送过程为：粉态含碳有机物32经粉态有机物贮仓33进入粉态有机物锁斗34，然后进入粉态有机物给料仓36，高压气体35进入粉态有机物给料仓36并携带粉态有机物给料仓36中的粉态含碳有机物输送至气化炉31的喷嘴。浆态含碳有机物的制作以及输送过程为：含碳有机物31经磨料机37与水38一起形成浆态含碳有机物，进入料浆斗39，再经输浆泵40进入气化炉31的喷嘴。在图13中，气化炉使用的是多通道喷嘴，所以浆态含碳有机物和粉态含碳有机物可由同一喷嘴的不同通道进入气化炉，当气化炉使用的是单通道喷嘴，浆态含碳有机物和粉态含碳有机物从不同喷嘴进入，即不局限于图13示出的结构。另外，图13还示出了气化炉的温度反馈控制模块，以示意其反馈过程。

上述方法（包括制作及输送浆态含碳有机物进入气化炉的步骤、输送粉态含碳有机物进入气化炉的步骤、收集灰渣的步骤）适用于上述提及的各个气化炉的实施例以及未提及的但符合本发明的精神和原则之内的各种气化炉。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种含碳有机物气化方法，其特征在于，包括：

共气化步骤，将浆态含碳有机物和粉态含碳有机物在同一气化炉中同时气化；以及

对共气化进行微调步骤：根据气化炉的出口的煤气温度，调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例。

2.根据权利要求1所述含碳有机物气化方法，其特征在于，

在共气化步骤中，通过如下公式计算注入气化炉中的浆态含碳有机物和粉态含碳有机物的流量比：

Q粉/Q浆=（1-W浆-W浆×b）÷b’；

其中，

b—蒸汽与浆态气化原料比值，单位为：Kg/kg；

b’—蒸汽与粉态气化原料比值，单位为：Kg/kg；

W浆—浆态含碳有机物浓度质量比，单位为：%；

Q浆—浆态含碳有机物的流量，单位为：kg/h；

Q粉—粉态含碳有机物的流量，单位为：kg/h。

3.根据权利要求1所述含碳有机物气化方法，其特征在于，所述对共气化进行微调步骤包括：

根据气化炉出口测得的煤气温度通过温度测量变送输送信号到温度控制器；

温度控制器响应于所述输送信号控制燃料控制阀以调节所述气化原料的质量流量比和/或气化剂的体积流量。

4.根据权利要求1所述含碳有机物气化方法，其特征在于，还包括

a.制作浆态含碳有机物及输送浆态含碳有机物进入气化炉的步骤：

含碳有机物经磨料机与水混合形成浆态含碳有机物；

所述浆态含碳有机物通入料浆斗存储；

输浆泵将存储于所述料浆斗的浆态含碳有机物泵入气化炉中；

b.输送粉态含碳有机物进入气化炉的步骤：

将存储于粉态有机物贮仓的粉态含碳有机物经粉态有机物锁斗注入粉态有机物给料仓；

通过高压气体输送粉态含碳有机物由粉态有机物给料仓进入气化炉中；以及

c.煤气排出的步骤：

气化炉中共气化生成的煤气携带熔融态灰渣进入连接于气化炉出口的渣斗并以并流方式经渣斗排出。

5.根据权利要求1所述含碳有机物气化方法，其特征在于，

在所述共气化步骤进行时，所述气化炉中的反应温度大于等于所述粉态含碳有机物和浆态含碳有机物中灰分的灰熔点。

6.根据权利要求1所述含碳有机物气化方法，其特征在于，

所述浆态含碳有机物为煤、石油焦、半焦、沥青、生物质中的至少一种或两种以上的物质和水的混合物。

7.根据权利要求1所述含碳有机物气化方法，其特征在于，

所述粉态含碳有机物为煤、石油焦、半焦、沥青、生物质中的至少一种或两种以上的物质的混合物。

8.根据权利要求1所述含碳有机物气化方法，其特征在于，

在所述共气化步骤中，执行如下子步骤a1-a2：

a1.在所述气化炉升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较低温度时，先将可在所述较低温度气化的相应含碳有机物和气化剂喷入所述气化炉内进行气化；

a2.在所述气化炉中的反应温度升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较高温度时，再将可在所述较高温度气化的相应含碳有机物和气化剂喷入所述气化炉内，以与步骤a1中喷入的含碳有机物在该气化炉中同时气化；或者

在所述共气化步骤中，执行如下子步骤b1-b2：

b1.在所述气化炉升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较低温度时，先将一部分可在所述较低温度气化的相应含碳有机物和气化剂喷入所述气化炉内进行气化；

b2.在所述气化炉中的反应温度升温至可气化浆态含碳有机物的温度和可气化粉态含碳有机物的温度中较高温度时，将步骤b1中剩余的可在所述较低温度下气化的相应含碳有机物，连同可在所述较高温度气化的相应含碳有机物和气化剂一起喷入所述气化炉内，以与步骤b1中已喷入的含碳有机物在该气化炉中同时气化。

9.根据权利要求8中所述含碳有机物气化方法，其特征在于，

在所述共气化步骤中：先用天然气或液化气在所述气化炉中建立气循环，待所述气化炉中气压达到0.5MP后依次执行所述子步骤a1和a2或b1和b2。

10.一种用于权利要求1-9中任意一项所述方法的气化炉，其特征在于，包括：

至少一个布置于所述气化炉炉顶的炉顶喷嘴（101）；

两两对置的一共4个炉侧喷嘴（102），该4个炉侧喷嘴（102）布置在所述气化炉的周侧壁上；以及

根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

11.根据权利要求10所述的气化炉，其特征在于，

布置有两两对置的一共4个所述炉顶喷嘴（101），该4个炉顶喷嘴（101）布置在所述气化炉的炉顶的同一水平面且围绕所述气化炉的中轴线设置，且该水平面垂直于所述气化炉的中轴线。

12.根据权利要求10所述的气化炉，其特征在于，

布置有1个所述炉顶喷嘴（101），且其轴线与气化炉的中轴线相重合。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的气化炉，其特征在于，

所述4个炉侧喷嘴（102）的轴线均位于同一水平面上，且该水平面垂直于所述气化炉的中轴线；或

所述4个炉侧喷嘴（102）的轴线均向炉顶方向倾斜且与所述气化炉的中轴线夹角大于30°且小于60°。

14.一种用于权利要求1-9中任意一项所述方法的气化炉，其特征在于，包括：

两两对置的一共4个炉侧喷嘴（102），该4个炉侧喷嘴（102）布置在所述气化炉的周侧壁上；以及

根据气化炉的出口的煤气温度调节气化剂、粉态含碳有机物和浆态含碳有机物的输料比例的温度反馈控制模块。

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