CN104910968A - 用于含碳物质气化的反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于含碳物质气化的反应器，包括：反应器本体，反应器本体内限定出炉腔；至少一个反应物进口，反应物进口位于反应器本体上，且适于向炉腔中供给含碳物质和反应气，以便在炉腔中形成氧化区和还原区；至少一个含碳微粒喷嘴，含碳微粒喷嘴位于反应器本体上且靠近氧化区，且适于通过输送气将含碳微粒喷射到氧化区，以便在氧化区中形成高温区且强化氧化反应；气固混合物出口，气固混合物出口位于反应器本体上，且适于将含有氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳和含碳微粒的气固混合物排出炉腔；排渣口，排渣口位于反应器本体上，且适于将灰渣排出炉腔。采用该反应器可以大幅提高含碳物质中碳组分的气化效率。

Description

用于含碳物质气化的反应器

技术领域

本发明属于石化技术领域，具体而言，本发明涉及一种用于含碳物质气化的反应器。

背景技术

传统气固两相反应技术对于转化低活性的含碳固体物料具有一定的难度。一般做法是提高反应器操作温度，但是增加了化学反应能耗且降低了反应器生产效率。对于一些反应活性很低的固体物料，如焦粉或已经过一次反应后的半焦颗粒，由于传统反应器的材料结构限制其最高操作温度，导致含碳组份无法充分反应，造成物料转化率低。

气固两相反应器一般按气体和固体的相对速度分为三类：气流床反应器、固定床反应器和流化床反应器。由于气固两相的传质和反应特性，这三类反应器中均存在明显的氧化区和还原区。含碳颗粒的氧化反应，如碳和氧气的反应生成一氧化碳或二氧化碳，是放热反应，氧化区的温度取决于反应物(如碳元素和氧气等)在局部区域的浓度比，提高氧化反应温度，能加快反应速度。含碳颗粒的还原反应，如碳和水蒸汽或二氧化碳的反应，是吸热反应。还原区的温度降低，反应速率慢，不利于含碳物料的转换，特别是活性较低的含碳颗粒。传统气流床反应器的主给料口和主反应气进口一般一起通过一个或多个喷嘴将物料(如煤粉、焦粉等)和反应气(如氧气、蒸汽等)喷入气流床反应器的炉腔内，氧化区域位于喷嘴出口位置，物料在此区域的停留时间短，而且氧化反应中各反应物浓度分布不合理不能有效形成高温区。固定床反应器的主给料口一般位于反应器顶部，主反应气进口位于反应器侧壁，与气流床反应器类似，该氧化区位于主反应气进入反应器后的有限空间内，不利于低活性含碳物料的转化。流化床反应器的氧化区位于分布板上方，对于底部有主氧气喷嘴的流化床反应器，其氧化区位于主氧气喷嘴的出口位置，其局部的氧气和碳元素的浓度比也不能有效形成高温区，从而无法加快含碳物质的反应和转化。

因此，如何有效提高含碳物质的气化效率亟待进一步探索。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于含碳物质气化的反应器，采用该反应器可以大幅提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于含碳物质气化的反应器。根据本发明的实施例，该反应器包括：

反应器本体，所述反应器本体内限定出炉腔；

至少一个反应物进口，所述反应物进口位于所述反应器本体上，且适于向所述炉腔中供给含碳物质和反应气，以便在所述炉腔中形成氧化区和还原区；

至少一个含碳微粒喷嘴，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体上且靠近所述氧化区，且适于通过输送气将含碳微粒喷射到所述氧化区，以便在所述氧化区中形成高温区且强化氧化反应；所述含碳微粒喷嘴是通过输送管道和输送气把含碳微粒送入所述反应器内氧化区的指定位置；

气固混合物出口，所述气固混合物出口位于所述反应器本体上，且适于将含有氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳和含碳微粒的气固混合物排出所述炉腔；以及

排渣口，所述排渣口位于所述反应器本体上，且适于将灰渣排出所述炉腔。

由此，采用根据本发明实施例的用于含碳物质气化的反应器可以大幅提高含碳物质中碳组分的气化效率，并且该反应器操作灵活、调节方便、能量利用率高。

另外，根据本发明上述实施例的用于含碳物质气化的反应器还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述反应物进口包括碳物质进口和反应气进口。

在本发明的一些实施例中，所述用于含碳物质气化的反应器进一步包括：含碳微粒供给装置，所述含碳微粒供给装置与所述含碳微粒喷嘴相连。

在本发明的一些实施例中，所述含碳微粒供给装置为选自料仓、分离器、过滤器和除尘器中的至少一种。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述含碳微粒喷嘴是通过输送管道和输送气将所述含碳微粒送入所述氧化区的指定位置。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述反应器为气流床反应器、固定床反应器或流化床反应器。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述反应器为气流床反应器，所述反应本体内壁设有水冷壁，所述输送管道依次穿过所述反应器本体的外壳和所述水冷壁，以便将所述含碳微粒送入所述氧化区的指定位置。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述反应器为固定床反应器，所述反应器本体内壁设有耐磨和绝热的衬里，所述输送管道依次穿过所述反应器本体的外壳和所述衬里，以便将所述含碳微粒送入所述氧化区的指定位置。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述反应器为流化床反应器，所述反应器本体内壁设有耐磨和绝热的衬里，所述炉腔中设有气体分布板，所述气体分布板将所述炉腔分为位于气体分布板上部的上炉腔和位于气体分布板下部的下炉腔，所述输送管道依次穿过所述反应器本体的外壳和所述衬里以及所述气体分布板，以便将所述含碳微粒送入所述氧化区的指定位置。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述反应器为气流床反应器，所述反应物进口位于所述反应器本体的顶部，所述气固混合物出口和排渣口位于所述反应器本体的底部，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上的靠近所述氧化区的位置。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述反应器为气流床反应器，所述反应物进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述气固混合物出口位于所述反应器本体的顶部，所述排渣口位于所述反应器本体的底部，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上的靠近所述氧化区的位置。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述反应器为固定床反应器，所述反应气进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述含碳物质进口位于所述反应器本体的顶部，所述排渣口位于所述反应器本体的底部，所述气固混合物出口位于所述反应器本体的顶部，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上或底部靠近所述氧化区的位置。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述反应器为固定床反应器，所述反应气进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述含碳物质进口位于所述反应器本体的顶部，所述排渣口位于所述反应器本体的底部，所述气固混合物出口位于所述反应器本体的底部，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上或底部靠近所述氧化区的位置。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述反应器为流化床反应器，位于所述反应器本体下部的所述反应气进口与所述下炉腔相连通，位于所述反应器本体的底部的另一所述反应气进口与所述上炉腔相连通，所述含碳物质进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述气固混合物出口位于所述反应器本体的顶部，所述排渣进口位于所述反应器本体的底部，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上或穿过所述气体分布板靠近所述氧化区的位置。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述反应器为流化床反应器，位于所述反应器本体下部的所述反应气进口与所述下炉腔相连通，位于所述反应器本体的底部的另一所述反应气进口与所述上炉腔相连通，所述含碳物质进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述气固混合物出口位于所述反应器本体的顶部，所述排渣进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上或穿过所述气体分布板靠近所述氧化区的位置。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述含碳微粒为选自煤炭、石油焦、焦炭、炭黑、煤矸石和含碳生物质中的至少一种。由此，可以使得低活性的含碳固体物料得以利用，从而拓宽碳的来源。

在本发明的一些实施例中，所述含碳微粒的平均粒径低于1毫米。由此，可以进一步提高含碳物质中碳组分的气化效率。

在本发明的一些实施例中，所述输送气不参与或有限参与所述高温区的氧化反应。

在本发明的一些实施例中，所述输送气为选自不含氧气的蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气、天然气、石油气和合成气体中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述含碳物质为选自煤炭、焦炭、石油焦、煤矸石、天然气、煤气、油和含碳生物质中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述反应气为选自氧气、水蒸汽、二氧化碳、氢气、空气中的至少一种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的用于含碳物质气化的反应器的结构示意图；

图2是根据本发明又一个实施例的用于含碳物质气化的反应器的结构示意图；

图3是根据本发明再一个实施例的用于含碳物质气化的反应器的结构示意图；

图4是根据本发明再一个实施例的用于含碳物质气化的反应器的结构示意图；

图5是根据本发明再一个实施例的用于含碳物质气化的反应器的结构示意图；

图6是根据本发明再一个实施例的用于含碳物质气化的反应器的结构示意图；

图7是根据本发明再一个实施例的用于含碳物质气化的反应器的结构示意图；

图8是根据本发明再一个实施例的用于含碳物质气化的反应器的结构示意图；

图9是根据本发明再一个实施例的用于含碳物质气化的反应器的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于含碳物质气化的反应器。参考图1，根据本发明的实施例，该反应器包括反应器本体100，该反应器本体100内限定出炉腔10，该反应器本体100上具有至少一个反应物进口11、至少一个含碳微粒喷嘴12、气固混合物出口13和排渣口14，其中，反应物进口11适于向炉腔10中供给含碳物质和反应气，以便在炉腔10中形成氧化区和还原区；含碳微粒喷嘴12靠近氧化区，且适于通过输送气将含碳微粒喷射到氧化区，以便在氧化区中形成高温区且强化氧化反应；气固混合物出口13适于将含有氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳和含碳微粒的气固混合物排出炉腔10；排渣口14适于将灰渣排出炉腔10。发明人发现，通过在反应器本体上设置含碳微粒喷嘴，采用输送气将含碳微粒经含碳微粒喷嘴喷射到氧化区形成局部高温区，使得含碳微粒中的碳组分在该高温区的氧化反应得以强化，从而使得该含碳微粒中的低活性的碳组分发生氧化反应生成合成气体且释放出热量，较现有技术中的通过提高炉腔温度来提高碳组分的转化率相比，本发明仅通过设置含碳微粒喷嘴即可达到强化氧化反应的目的，并且设计巧妙，操作简单，不会额外产生能耗，同时该含碳微粒中的灰粒在该高温区得以软化或熔融互粘变大变重，从而可以实现含碳微粒中含碳可燃物与惰性灰渣分离的目的，另外，含碳微粒在氧化区内的强化反应可以有效改善炉腔中的温度场、气体及颗粒浓度场和速度场的分布，从而大幅提高含碳物质的气化效率且降低合成气夹带的固体颗粒，进而提高反应器的生产效率。

具体的，将含碳物质和反应气经反应物进口供给至炉腔中，含碳物质与反应气在炉腔中混合发生反应形成明显的氧化区(如火焰中心)和还原区(如远离火焰的位置)，其中，在氧化区碳与氧气反应生成一氧化碳和/或二氧化碳并伴随着放热，在还原区碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，在氧化区和还原区中非碳组分变成灰渣，同时利用输送气将含碳微粒经含碳微粒喷嘴喷射到氧化区，由于氧化区中的局部区域的反应物浓度比发生变化，从而使得在氧化区局部形成温度高于氧化区的高温区，因此可以使得含碳微粒中低活性的碳组分发生氧化反应生成合成气，并且由于高温区的温度接近或高于含碳微粒软化或熔融温度，从而可以使得该含碳微粒中的灰粒在该高温区可以得以软化或熔融互粘变大变重下落，进而实现含碳微粒中含碳可燃物与惰性灰渣分离的目的，生成的合成气经气固混合物出口排出炉腔，而生成的灰渣经排渣口排出炉腔。

根据本发明的实施例，反应物进口11可以包括含碳物质进口15和反应物进口16。根据本发明的实施例，含碳物质的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个实施例，含碳物质可以为选自煤炭、焦炭、石油焦、煤矸石、天然气、煤气、油和含碳生物质中的至少一种。根据本发明的实施例，反应气的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个实施例，反应气可以为选自氧气、水蒸汽、二氧化碳、氢气、空气中的至少一种。

根据本发明的实施例，含碳微粒的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个实施例，含碳微粒可以为不同活性的含碳物料，例如可以为选自煤炭、石油焦、焦炭、炭黑、煤矸石和含碳生物质中的至少一种或来自本发明的用于含碳物质气化的反应器的气固混合物出口排出的气固混合物经分离、过滤或除尘装置分离出的含碳微粒。由此，可以显著拓展含碳物质的来源，并提高资源利用率。根据本发明的实施例，含碳微粒的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的一个实施例，含碳微粒的平均粒径低于1毫米，例如固定床反应器用煤为被筛分下来的粉煤、气流床或流化床反应器用煤为原料气化时被带出反应器的细粉或其他来源的含碳微粒。发明人发现，含碳微粒的粒径越小，越有利于强化氧化反应，从而提高氧化区局部温度，进而提高碳组分的气化效率。

根据本发明的实施例，输送含碳微粒的输送气可以不参与或有限参与高温区的氧化反应，根据本发明的具体是实施例，输送气的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个实施例，输送气可以为选自不含氧气的蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气、天然气、石油气和合成气体中的至少一种。需要说明的是，“合成气体”可以为现有技术中的任何可以用于输送含碳微粒的合成气。

根据本发明的实施例，参考图2，用于含碳物质气化的反应器进一步包括含碳微粒供给装置200，该含碳微粒供给装置200与含碳微粒喷嘴12相连，且适于将储存在含碳微粒供给装置200中的含碳微粒供给至炉腔10中。根据本发明的实施例，含碳微粒供给装置200的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个实施例，含碳微粒供给装置200为选自料仓、分离器、过滤器和除尘器中的至少一种，例如可以为料仓、分离器、过滤器和除尘器中任何一个或组合，需要说明的是，如无特殊说明，本文中的“料仓、分离器、过滤器和除尘器”可以为现有的各式料仓、各式分离器、各式过滤器和各式除尘器，具体的，料仓可以用于存储含碳微粒，分离器、过滤器和除尘器可以用于通过处理含碳混合物而得到含碳微粒，例如，分离器、过滤器和除尘器可以用于处理从本发明反应器的气固混合物出口排出的含有氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳和含碳微粒的气固混合物，从而将分离得到的含碳微粒供给至炉腔中。

根据本发明的实施例，参考图3，含碳微粒喷嘴12可以通过输送管道17和输送气将含碳微粒送入氧化区的指定位置。需要说明的是，本文中的“指定位置”可以理解为根据需要在氧化区中形成的高温区的位置。

根据本发明的实施例，用于含碳物质气化的反应器可以为气流床反应器、固定床反应器和流化床反应器。

根据本发明的实施例，反应器本体100内可以设有耐磨和绝热的衬里、蒸汽管道或水冷壁。由此，通过反应器本体内含碳物料的强化反应可以优化反应器本体内的温度场分布，从而提高蒸汽管道或水冷壁与反应器本体内气体换热效率。

下面参考图4-9对本发明实施例的用于含碳物质气化的反应器进行详细描述。

参考图4，根据本发明的实施例，用于含碳物质气化的反应器为气流床反应器，反应器本体100内壁设有水冷壁18，输送管道17依次穿过反应器本体100的外壳和水冷壁18，以便将含碳微粒送入氧化区的指定位置。需要说明的是，输送管道17可以穿过反应器本体100的外壳的任何部位，例如直筒段、变径锥段或上下封头等，根据本发明的一个实施例，如图3所示，反应物进口11位于反应器本体100的顶部，气固混合物出口13和排渣口14分别位于反应器本体100的底部，含碳微粒喷嘴12位于反应器本体100侧壁上的靠近氧化区的位置。具体的，排渣口14可以套设在气固混合物出口13上。

参考图5，根据本发明的另一个实施例，用于含碳物质气化的反应器为气流床反应器，多个反应物进口11位于反应器本体100的侧壁上，气固混合物出口13位于反应器本体100的顶部，排渣口14位于反应器本体100的底部，含碳微粒喷嘴12位于反应器本体100侧壁上的靠近氧化区的位置。

参考图6，根据本发明的实施例，用于含碳物质气化的反应器为固定床反应器时，反应器本体100内壁设有耐磨和绝热的衬里19，输送管道17依次穿过反应器本体100的外壳和衬里19，以便将含碳微粒送入氧化区的指定位置，需要说明的是，输送管道17可以穿过反应器本体100的外壳的任何部位，例如直筒段、变径锥段或上下封头等，根据本发明的一个实施例，如图6所示，反应气进口16位于反应器本体100的侧壁上，含碳物质进口15位于反应器本体100的顶部，排渣口14位于反应器本体100的底部，气固混合物出口13位于反应器本体100的顶部，含碳微粒喷嘴12位于反应器本体100侧壁上或底部靠近氧化区的位置。具体的，含碳物质进口15可以套设在气固混合物出口13上。

参考图7，根据本发明的另一个实施例，用于含碳物质气化的反应器为固定床反应器，反应气进口16位于反应器本体100的侧壁上，含碳物质进口15位于反应器本体100的顶部，排渣口14位于反应器本体100的底部，气固混合物13出口位于反应器本体100的底部，含碳微粒喷嘴12位于反应器本体100侧壁上或底部靠近氧化区的位置。具体的，排渣口14可以套设在气固混合物出口13上。

参考图8，根据本发明的实施例，用于含碳物质气化的反应器为流化床反应器，反应器本体100内壁设有耐磨和绝热的衬里20，炉腔10中设有气体分布板21，气体分布板21将炉腔10分为位于气体分布板上部的上炉腔22和位于气体分布板下部的下炉腔23，输送管道17依次穿过反应器本体100的外壳和衬里20以及气体分布板21，以便将含碳微粒送入氧化区的指定位置。需要说明的是，输送管道17可以穿过反应器本体100的外壳的任何部位，例如直筒段、变径锥段或上下封头等，气体分布板21可以为水平板、上凸板或下锥板等，根据本发明的一个实施例，如图8所示，位于反应器本体100下部的反应气进口16中与下炉腔23相连通，位于反应器本体底部的另一反应气进口16与上炉腔22相连通，含碳物质进口15位于反应器本体100的侧壁上，气固混合物出口13位于反应器本体100的顶部，排渣口14位于反应器本体100的底部，含碳微粒喷嘴12位于反应器本体100侧壁上或穿过气体分布板21靠近氧化区的位置。具体的，排渣口14可以套设在反应气进口16上。

参考图9，根据本发明的另一个实施例，用于含碳物质气化的反应器为流化床反应器，位于反应器本体100下部的反应气进口16与下炉腔23相连通，位于反应器本体100底部的另一反应气进口16与上炉腔22相连通，含碳物质进口15位于反应器本体100的侧壁上，气固混合物出口13位于反应器本体100的顶部，排渣口14位于反应器本体100的侧壁上，含碳微粒喷嘴12位于反应器本体100侧壁上或穿过气体分布板21靠近氧化区的位置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (21)

1.一种用于含碳物质气化的反应器，其特征在于，包括：

反应器本体，所述反应器本体内限定出炉腔；

至少一个反应物进口，所述反应物进口位于所述反应器本体上，且适于向所述炉腔中供给含碳物质和反应气，以便在所述炉腔中形成氧化区和还原区；

至少一个含碳微粒喷嘴，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体上且靠近所述氧化区，且适于通过输送气将含碳微粒喷射到所述氧化区，以便在所述氧化区中形成高温区且强化氧化反应；

气固混合物出口，所述气固混合物出口位于所述反应器本体上，且适于将含有氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳和含碳微粒的气固混合物排出所述炉腔；以及

排渣口，所述排渣口位于所述反应器本体上，且适于将灰渣排出所述炉腔。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应物进口包括含碳物质进口和反应气进口。

3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，进一步包括：含碳微粒供给装置，所述含碳微粒供给装置与所述含碳微粒喷嘴相连。

4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述含碳微粒供给装置为选自料仓、分离器、过滤器和除尘器中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述含碳微粒喷嘴是通过输送管道和输送气将所述含碳微粒送入所述氧化区的指定位置。

6.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述反应器为气流床反应器、固定床反应器或流化床反应器。

7.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述反应器为气流床反应器，所述反应器本体内壁设有水冷壁，所述输送管道依次穿过所述反应器本体的外壳和所述水冷壁，以便将所述含碳微粒送入所述氧化区的指定位置。

8.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述反应器为固定床反应器，所述反应器本体内壁设有耐磨和绝热的衬里，所述输送管道依次穿过所述反应器本体的外壳和所述衬里，以便将所述含碳微粒送入所述氧化区的指定位置。

9.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述反应器为流化床反应器，所述反应器本体内壁设有耐磨和绝热的衬里，所述炉腔中设有气体分布板，所述气体分布板将所述炉腔分为位于气体分布板上部的上炉腔和位于气体分布板下部的下炉腔，所述输送管道依次穿过所述反应器本体的外壳和所述衬里以及所述气体分布板，以便将所述含碳微粒送入所述氧化区的指定位置。

10.根据权利要求7所述的反应器，其特征在于，所述反应器为气流床反应器，所述反应物进口位于所述反应器本体的顶部，所述气固混合物出口和排渣口位于所述反应器本体的底部，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上的靠近所述氧化区的位置。

11.根据权利要求7所述的反应器，其特征在于，所述反应器为气流床反应器，所述反应物进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述气固混合物出口位于所述反应器本体的顶部，所述排渣口位于所述反应器本体的底部，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上的靠近所述氧化区的位置。

12.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述反应器为固定床反应器，所述反应气进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述含碳物质进口位于所述反应器本体的顶部，所述排渣口位于所述反应器本体的底部，所述气固混合物出口位于所述反应器本体的顶部，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上或底部靠近所述氧化区的位置。

13.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述反应器为固定床反应器，所述反应气进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述含碳物质进口位于所述反应器本体的顶部，所述排渣口位于所述反应器本体的底部，所述气固混合物出口位于所述反应器本体的底部，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上或底部靠近所述氧化区的位置。

14.根据权利要求9所述的反应器，其特征在于，所述反应器为流化床反应器，位于所述反应器本体下部的所述反应气进口与所述下炉腔相连通，位于所述反应器本体的底部的另一所述反应气进口与所述上炉腔相连通，所述含碳物质进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述气固混合物出口位于所述反应器本体的顶部，所述排渣口位于所述反应器本体的底部，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上或穿过所述气体分布板靠近所述氧化区的位置。

15.根据权利要求9所述的反应器，其特征在于，所述反应器为流化床反应器，位于所述反应器本体下部的所述反应气进口与所述下炉腔相连通，位于所述反应器本体的底部的另一所述反应气进口与所述上炉腔相连通，所述含碳物质进口位于所述反应器本体的侧壁上，所述气固混合物出口位于所述反应器本体的顶部，所述排渣口位于所述反应器本体的侧壁上，所述含碳微粒喷嘴位于所述反应器本体侧壁上或穿过所述气体分布板靠近所述氧化区的位置。

16.根据权利要求1-15任一项所述的反应器，其特征在于，所述含碳微粒为选自煤炭、石油焦、焦炭、炭黑、煤矸石和含碳生物质中的至少一种。

17.根据权利要求16所述的反应器，其特征在于，所述含碳微粒的平均粒径低于1毫米。

18.根据权利要求1-15任一项所述的反应器，其特征在于，所述输送气不参与或有限参与所述高温区的氧化反应。

19.根据权利要求18所述的反应器，其特征在于，所述输送气为选自不含氧气的蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气、天然气、石油气和合成气体中的至少一种。

20.根据权利要求1-15任一项所述的反应器，其特征在于，所述含碳物质为选自煤炭、焦炭、石油焦、煤矸石、天然气、煤气、油和含碳生物质中的至少一种。

21.根据权利要求1-15任一项所述的反应器，其特征在于，所述反应气为选自氧气、水蒸汽、二氧化碳、氢气、空气中的至少一种。