CN103897739B - 煤炭共气化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤炭气化领域，尤其涉及一种煤炭共气化方法。包括如下步骤：步骤1、向气化炉中注入燃料和第一压力含氧气体，并引燃所述燃料以对所述气化炉内部进行升温；步骤2、在所述升温达到能点燃待注入煤粉的温度时，停止注入所述燃料，保持所述第一压力含氧气体的注入，并将携带有所述待注入煤粉的压力二氧化碳气体注入所述气化炉中以进行粉煤气化；步骤3、待所述粉煤气化稳定后，向所述气化炉注入水煤浆和第二压力含氧气体以进行共气化。本发明提供了一种运行稳定的煤炭共气化方法，该煤炭共气化方法，在保证粉煤气化的稳定后构建共气化，从而保证了共气化过程中的运行稳定，而无需面临现有技术中繁琐、费时、难度大的调节步骤。

Description

煤炭共气化方法
技术领域
本发明涉及煤炭气化领域，尤其涉及一种煤炭共气化方法。
背景技术
煤炭气化是指在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（例如氧气）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程目前常见的煤炭气化技术主要包括水煤浆气化技术、粉煤气化技术、生物质气化、以及近期仍处于技术完善状态的多元浆料气化技术，其中，不同相态的气化原料的气化方法存在明显不同。不同相态原料的共气化，如粉煤与水煤浆的共气化，气化方法更为复杂，具体步骤明显不同于单独的水煤浆气化、粉煤气化和多元浆料气化。
CN101760244A公开了一种三相态多原料加压煤气化装置及其工艺。气化工艺包括将破碎后的原料煤、水及添加剂研磨成水煤浆，水煤浆通过混合喷嘴进入燃烧室；将破碎后的干煤粉用高压二氧化碳气体输送通过混合喷嘴进入燃烧室，再向燃烧室注入高压压力氧气。在高温作用下，高压压力氧气与水煤浆和煤粉发生化学反应，生成以一氧化碳及氢气为主的合成气（工业煤气）。这种将多相态原料同时加入气化炉中混合燃烧，燃烧过程极易出现不稳定的现象，由此可能导致合成气的组分不稳定，或者导致合成气品质较低。而在出现上述不稳定的现象的时候，需要尝试对多种原料逐一进行调整以获得较为稳定的共气化过程，该调节步骤繁琐、费时、难度大。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种运行稳定的煤炭共气化方法。
为实现上述目的，本发明提供一种煤炭共气化方法，包括如下步骤：步骤1、向气化炉中注入燃料和第一压力含氧气体，并引燃燃料以对气化炉内部进行升温；步骤2、在升温达到能点燃待注入煤粉的温度时，停止注入燃料，保持第一压力含氧气体的注入，并将携带有待注入煤粉的压力二氧化碳气体注入气化炉中以进行粉煤气化；步骤3、待粉煤气化稳定后，向气化炉注入水煤浆和第二压力含氧气体以进行共气化。
同样的压力含氧气体当“开始注入的时间”不同时，用“第一、第二压力含氧气体”区分。换言之，第一和第二压力含氧气体为相同的压力含氧气体，“第一和第二”仅是对上述两个压力含氧气体具有不同的“开始注入的时间”的限定，而不是对其压力或自身参数构成的限定。第一和第二压力含氧气体的注入位置可以相同，也可以不同。
根据本发明，在步骤2中：注入的第一压力含氧气体与待注入煤粉的氧煤比，位于0.49-0.65Nm3/kg的范围内。
根据本发明，在步骤3中：注入的第二压力含氧气体与水煤浆的氧煤比，位于0.54-0.70Nm3/kg的范围内。
氧煤比为单位时间通过有效截面的氧气的体积与煤炭的质量之比，即氧气的体积流量与煤炭的质量流量的比，单位：Nm3/kg，上述煤炭是指压力二氧化碳气体所携带的煤粉或水煤浆中的煤炭，上述煤炭的质量是指压力二氧化碳气体所携带的煤粉的质量或水煤浆中的煤炭的质量，而不计载气或水及添加剂的质量。
根据本发明，在步骤3中：水煤浆和第二压力含氧气体由设置于气化炉侧壁的第一烧嘴注入；其中，水煤浆的质量流量大于或等于第一烧嘴的负荷的70%。
根据本发明，在步骤3中还包括如下步骤：通过在0.49-0.65Nm3/kg的范围内调节第一压力含氧气体与待注入煤粉的氧煤比，和/或通过在0.54-0.70Nm3/kg的范围内调节第二压力含氧气体与水煤浆的氧煤比，控制气化炉的运行温度。
根据本发明，当气化炉内衬为水冷壁时，控制气化炉的运行温度在1400-1600℃的范围内；当气化炉内衬为耐火砖时，控制气化炉的运行温度在1300-1400℃的范围内。
根据本发明，在步骤3中还包括如下步骤：通过等比例的增加或降低第一压力含氧气体中氧气的体积流量、待注入煤粉的质量流量、第二压力含氧气体中氧气的体积流量和水煤浆中煤炭的质量流量，控制气化炉的运行压力。
根据本发明，当气化炉内衬为水冷壁时，控制气化炉的运行压力在4.5-7.0MPa的范围内；当气化炉内衬为耐火砖时，控制气化炉的运行压力在4.5-7.0MPa的范围内。
根据本发明，在步骤1中：通过调节燃料和第一压力含氧气体的注入流量，控制升温的速率小于或等于50℃/h。
根据本发明，能点燃待注入煤粉的温度大于或等于400℃。
根据本发明，在步骤1中：第一压力含氧气体和燃料分别由设置于气化炉顶部的第二烧嘴的相互隔离的通道注入气化炉；在步骤2中：携带有煤粉的压力二氧化碳气体和第一压力含氧气体分别由第二烧嘴的相互隔离的通道注入气化炉。
根据本发明，在进行步骤2的粉煤气化时，开启气化炉的黑水循环系统。
根据本发明，燃料为燃料油或燃料气，第一压力含氧气体和第二压力含氧气体均为压力氧气；其中，当燃料为燃料油时，燃料油经雾化后注入气化炉。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明的煤炭共气化方法，首先通过向气化炉中注入燃料和第一压力含氧气体并引燃燃料以对气化炉内部进行升温。然后，在升温达到能点燃待注入煤粉的温度时，停止注入燃料，保持第一压力含氧气体的注入，并将携带有待注入煤粉的压力二氧化碳气体注入气化炉中以进行粉煤气化，即在气化炉中煤粉和第一压力含氧气体中的氧气反应生成合成气。待粉煤气化稳定后，向气化炉注入水煤浆和第二压力含氧气体以进行共气化，即此时，在气化炉中时进行对煤粉的气化以及对水煤浆的气化，由此构成了煤炭的共气化。该煤炭共气化方法，在保证粉煤气化的稳定后构建共气化，保证了共气化过程中的运行稳定，无需面临现有技术中繁琐、费时、难度大的调节步骤。
附图说明
图1本发明的煤炭共气化方法的一个实施例在应用过程中的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式进行描述。
参照图1，示意出应用本发明的煤炭共气化方法的一个实施例的气化炉。其中，本实施例中，气化炉的内衬为水冷壁。在气化炉的侧壁设置第一烧嘴1，在气化炉的顶部设置第二烧嘴2。第一压力含氧气体注入管线3和第一管路4与第二烧嘴2连通，第二压力含氧气体注入管线5和第二管路6与第一烧嘴1连通。并且在本实施例中，气化炉具有第一腔室8和与第一腔室8连通的第二腔室9，第一腔室8相对于第二腔室9靠近气化炉的顶部，并且第一烧嘴1设置在气化炉的第一腔室8的侧壁上与第一腔室8连通。在利用此气化炉进行煤炭共气化的时候，在第一腔室8进行煤炭的共气化，气化过程中产生的气体由设置于气化炉的第一腔室8的侧壁上的第三管路7排出，气化产生的煤灰进入第二腔室9。在本实施例中，在第二腔室9的侧壁上连通有第四管路10和第五管路11，该两个管路的一端均与第二腔室9的内部连通，另一端均与气化炉的黑水循环系统连通。
继续参照图1，将本发明的煤炭共气化方法应用于上述气化炉的步骤包括：步骤1、向气化炉中注入燃料和第一压力含氧气体，并引燃燃料以对气化炉内部进行升温；步骤2、在升温达到能点燃待注入煤粉的温度时，停止注入燃料，保持第一压力含氧气体的注入，并将携带有待注入煤粉的压力二氧化碳气体注入气化炉中以进行粉煤气化；步骤3、待粉煤气化稳定后，向气化炉注入水煤浆和第二压力含氧气体以进行共气化。
上述煤炭共气化方法，先在气化炉中建立稳定的粉煤气化后再进行共气化，保证了共气化过程中的气化炉的运行稳定，并无需面临现有技术中繁琐、费时、难度大的调节步骤。
进一步参照图1，在本实施例中，上述步骤1具体实施为：
在气化炉顶部设置第二烧嘴2，通过第二烧嘴2同时注入第一压力含氧气体和燃料，并且第一压力含氧气体和燃料分别由第二烧嘴的相互隔离的通道注入气化炉，即第一压力含氧气体和燃料在注入到气化炉内部之前并不混合。在电火花或明火的引燃下，燃料在气化炉中被点燃并燃烧，从而对气化炉进行升温。在本实施例中第一压力含氧气体为压力氧气，并且该压力氧气的压力位于6.5-7.5MPa的范围内，燃料为液化石油气。当然，第一压力含氧气体可为加压的其它含有氧气的气体，如加压的水蒸气氧气混合气体或者加压的二氧化碳气氧气混合气体，其中，“加压的”意为大于相应的气体在常压状态下的压力。而燃料可为本领域技术人员公知的燃料油或燃料气。并且，经过第二烧嘴2，燃料油雾化后进入气化炉。
此外，在步骤1中的升温过程中，通过调节燃料和第一压力含氧气体的注入流量，控制升温的速率小于或等于50℃/h。可理解，当升温的速率大于50℃/h时，减小燃料和第一压力含氧气体的注入流量，以使单位时间内在气化炉中燃烧的燃料变少，从而降低了单位时间燃烧的放热，进而减慢气化炉的升温速率。其中，第一压力含氧气体和燃料的注入流量可选地为其注入时的体积流量。当然，根据在实际生产中所使用的燃料的不同，可选择以质量流量或体积流量进行操作。
另外，在为气化炉升温的过程中，气化炉中燃料燃烧产生的烟气由第三管路7排放至火炬，其中本发明使用的火炬是本领域技术人员公知的火炬，其是化工厂重要的安全和环保设施，主要用于处理生产装置开停工、非正常生产及紧急状态下无法进行有效回收的可燃气体。
在本实施例中，上述步骤2具体实施为：
在气化炉的升温达到能点燃待注入煤粉的温度（在本实施例中，该能点燃待注入煤粉的温度大于或等于400℃）时，停止由第二烧嘴2注入燃料，同时保持第一压力含氧气体由第二烧嘴2持续注入，并将携带有待注入煤粉的压力二氧化碳气体由第二烧嘴2注入气化炉中。即将由第二烧嘴2注入的燃料替换为携带有待注入煤粉的压力二氧化碳气体。可理解，本领域技术人员可根据使用的煤粉的特性，在大于或等于400℃的温度范围内确定能点燃该煤粉的温度，也可理解，气化炉的升温目的为将气化炉内部的温度提升至能够燃烧待注入的煤粉的温度，即提升至能够确保煤粉燃烧的温度而无需提高至过高的温度。其中，压力二氧化碳气体的压力大于6MPa。此外，注入到气化炉内部之前的煤粉理解为待注入煤粉，本发明所提及的“煤粉”若为尚未注入到气化炉中，并且在后续步骤中将要注入到气化炉中，则为“待注入煤粉”。
进一步，当将上述燃料切换为携带有待注入煤粉的压力二氧化碳气体时，其中注入的第一压力含氧气体与待注入煤粉的氧煤比位于0.49-0.65Nm3/kg的范围内。即，注入的第一压力含氧气体中的氧气的体积流量（体积单位为Nm3）与同时注入的待注入煤粉的质量流量（质量单位为kg）的比，位于0.49-0.65Nm3/kg的范围内。在本实施例中，第一压力含氧气体为压力氧气，故，第一压力含氧气体中的氧气的体积流量即为压力氧气的体积流量。当然，在其它可选的实施例中，例如第一压力含氧气体为加压的水蒸气和纯氧的混合气体时，第一压力含氧气体中的氧气的体积流量即为加压混合气体中的氧气的体积流量。
通过步骤2的上述步骤，煤粉在气化炉内部发生粉煤气化反应。可选地，气化炉内部开始发生粉煤气化反应时，开启黑水循环系统。具体地，在第一腔室8中进行粉煤气化的过程中，会有气化后的煤灰进入第二腔室9中，通过由第四管路10向第二腔室9内输送水，该输送入第二腔室9内的水与煤灰混合（即形成了“黑水”），并由第五管路11排出带有煤灰的水，从而实现了将第二腔室9中的煤灰带出。而通过第五管路11排出的带有煤灰的水经过黑水循环系统，将煤灰滤除并循环使用上述水。此外，在粉煤气化的过程中，将产生的合成气由第三管路7排出。并且，检测排出的合成气是否合格，若合格，将合成气输送至下游净化程序，若不合格，将合成气经引至火炬。例如，利用气化炉内部和外部的压差，将合成气抽出。当然，根据实际生产的不同需求，判断合成气是否合格的标准略有差异。本领域技术人员可根据实际生产的需要，检测并判断合成气是否合格。
可选地，在进行粉煤气化的过程中，通过在0.49-0.65Nm3/kg的范围内调节第一压力含氧气体与待注入煤粉的氧煤比，调节粉煤气化产生的合成气的组分以及气化炉内的运行温度，同时，在维持上述氧煤比恒定的情况下，通过调节第一压力含氧气体中氧气的体积流量和待注入煤粉的质量流量来调节气化炉内的运行压力，从而使得粉煤气化逐渐稳定。其中，调节第一压力含氧气体中氧气的体积流量和待注入煤粉的质量流量的方法会在下面详述。
此外，在实际生产过程中，判断粉煤气化是否稳定的标准根据实际的生产需要各有不同，本领域技术人员可以根据实际生产需要判断粉煤气化是否稳定，例如，检测由第三管路7排出的合成气的组分，若合成气的有效组分（CO、H2、CH4）稳定，或合成气中某一个（CO或H2）或某几个组分（CO和H2）的含量符合要求，则为粉煤气化稳定。可选地，当合成气中氢气、一氧化碳和甲烷的总体积百分含量（即三者的总体积占产生的合成气的体积的百分比）在75%～95%的范围内变化，或当合成气中氢气、一氧化碳或甲烷的体积百分含量（即三者各自的体积占合成气体积的百分比）波动幅度在20%以下，则为合成气的有效组分（CO、H2、CH4）稳定，也即粉煤气化稳定。此外可选地，H2的体积含量（即H2的体积占合成气体积的百分比）大于或等于20%、和/或CO的体积含量（即CO的体积占合成气体积的百分比）大于或等于50%时，则为合成气中某一个（CO或H2）或某几个组分（CO和H2）的含量符合要求，也即粉煤气化稳定。当然，上述仅为实例，其中的数值可根据具体的生产需要设定，本发明不局限于此。
另外，在本实施例中，优选地，第二烧嘴2的结构为一种组合式多喷嘴可燃粉体燃烧器。该燃烧器包括：位于中心的点火烧嘴，和沿圆周方向均匀设置在点火烧嘴外围的多个工艺烧嘴。
其中，点火烧嘴包括：位于点火烧嘴中心的燃料气通道，以及设置在燃料气通道前端的点火装置（点火棒），设置在燃料气通道外侧的环形的第一氧气通道，燃料气通道和氧气通道之间还设有第一冷却夹套，氧气通道外设有第二冷却夹套。第一压力含氧气体注入管线3与第一氧气通道连通，由此第一压力含氧气体通过第一压力含氧气体注入管线3和第一氧气通道注入气化炉中，燃料通过燃料气通道注入到气化炉中，以实现第一压力含氧气体和燃料分别由第二烧嘴的相互隔离的通道注入气化炉。
其中，每个工艺烧嘴包括：位于工艺烧嘴中心的煤粉通道，设置在煤粉通道外侧的环形第二氧气通道，在第二氧气通道外设置第三冷却夹套。第一压力含氧气体注入管线3与第二氧气通道连通。第一管路4与煤粉通道连通，在步骤2中，第一压力含氧气体由第一压力含氧气体注入管线3和第二氧气通道注入到气化炉中，携带有待注入煤粉的压力二氧化碳气体由第一管路4和煤粉通道注入到气化炉中，由此实现携带有煤粉的压力二氧化碳气体和第一压力含氧气体分别由第二烧嘴的相互隔离的通道注入气化炉。
上述第一、第二和第三冷却夹套结尾双层结构，包括内层和外层，冷却介质从内层进入并从外层排出。优选点火装置是可移动的，再点燃煤粉后可以撤出，燃料气通道在完成点火后可以通入煤粉，即将燃料气通道用作煤粉通道。在应用具有上述结构的第二烧嘴时，当将停止燃料注入的时候，将第一压力含氧气体的注入由第一氧气通道转化为第二氧气通道。当然，若在第一氧气通道和第二氧气通道为同一通道的其他可选的实施例中，不做上述转化。并且可理解，在本发明步骤2中的“保持第一压力含氧气体的注入”，既可以为严格意义上的保持第一压力含氧气体在时间上不间断地持续注入气化炉，也可具有短暂的间隔，只要保证携带有待注入煤粉的压力二氧化碳气体在注入到气化炉中时，气化炉的运行温度能够达到煤粉的燃点并且具有足够的使煤粉燃烧的氧气即可。而在燃料气通道和煤粉通道为同一通道的其他实施例中，燃料和携带有煤粉的压力二氧化碳气体均有第一管路4和该同一通道注入。
此外，上述结构可参照现有技术CN101446413A公开的结构，但不局限于此。当然，第二烧嘴2也可仅为上述点火烧嘴或上述工艺烧嘴。
另外，第二烧嘴与气化炉炉体通过法兰盘固定。
在本实施例中，上述步骤3具体实施为：
粉煤气化稳定后，通过第一烧嘴1注入第二压力含氧气体和水煤浆。具体地，第一烧嘴1设置于气化炉的侧壁。可选地，第一烧嘴1的结构为一系列同心管喷头，内喷头为中心氧流道，内喷头的外壁与中喷头的内壁形成环隙通道为水煤浆流道，内喷头的端面与中喷头的端面错开一段距离形成预混合腔，使得氧气和水煤浆在此可以混合，中喷头的外壁与外喷头的内壁构成的环隙通道为外氧流道，中喷头的端面与外喷头的端面基本平齐，外喷头的外表面有冷却水盘管给整个烧嘴降温。第二压力含氧气体注入管线5与中心氧流道和外氧流道连通，第二管路6与水煤浆流道连通，水煤浆经第二管路6注入到水煤浆流道。上述结构可参照现有技术CN103013574A公开的结构，但不局限于此。在可选地其他实施例中，也可仅具有一个用于注入第二压力含氧气体的通道，和一个用于注入水煤浆的通道。此外，第一烧嘴与气化炉炉体通过法兰盘固定。
在本实施例中，第二压力含氧气体与第一压力含氧气体是相同的压力含氧气体，即为压力氧气。
此外，在粉煤气化稳定后，开始注入水煤浆和第二压力含氧气体时，第二压力含氧气体与水煤浆的氧煤比位于0.54-0.70Nm3/kg的范围内。换言之，在粉煤气化稳定后，开始同时注入的水煤浆和第二压力含氧气体，此时注入的第二压力含氧气体中的氧气的体积流量（体积单位为Nm3）与水煤浆中的煤炭的质量流量（质量单位为kg）的比，位于0.54-0.70Nm3/kg的范围内。
在本发明的优选实施例中，同样的压力含氧气体，当“开始注入的时间”不同时用“第一和第二压力含氧气体”区分。换言之，第一压力含氧气体和第二压力含氧气体为相同的压力含氧气体，“第一和第二”仅是对上述两个压力含氧气体具有不同的“开始注入的时间”的限定，而不是对其压力或自身参数构成的限定。第一压力含氧气体和第二压力含氧气体的注入位置优选地可以不同，而且同一注入位置可以采用相同或不同注入设备。
此外，在水煤浆的注入过程中，保证水煤浆的质量流量大于或等于第一烧嘴1的负荷的70%。其中，第一烧嘴1的负荷为该烧嘴中流过液体的最佳流量值，而该最佳流量值为烧嘴在出厂时已知的。
至此，煤粉、水煤浆经第一压力含氧气体和第二压力含氧气体的供氧以及与压力二氧化碳的反应，在气化炉中进行共气化，生成以一氧化碳和氢气为主的合成气。该合成气由第三管路7排出。
在上述共气化的过程中，通过在0.49-0.65Nm3/kg的范围内调节第一压力含氧气体与待注入煤粉的氧煤比，和/或通过在0.54-0.70Nm3/kg的范围内调节第二压力含氧气体与水煤浆的氧煤比，控制气化炉的运行温度在1400-1600℃的范围内。
具体地，若气化炉的运行温度（即气化炉的第一腔室8内的温度）低于1400℃时，通过提高第一压力含氧气体与待注入煤粉的氧煤比（例如，增加第一压力含氧气体中氧气的体积流量和/或减少待注入煤粉的质量流量），和/或提高第二压力含氧气体与水煤浆的氧煤比（例如，增加第二压力含氧气体中氧气的体积流量和/或减少水煤浆中煤炭的质量流量），促进气化炉内的煤粉和水煤浆的燃烧，从而提高气化炉的运行温度。若气化炉的运行温度高于1600℃时，通过降低第一压力含氧气体与待注入煤粉的氧煤比（例如，减小第一压力含氧气体中氧气的体积流量和/或增加煤粉的质量流量），和/或第二压力含氧气体与水煤浆的氧煤比（例如，减小第二压力含氧气体中氧气的体积流量和/或增加水煤浆中煤炭的质量流量），减弱气化炉内的煤粉和水煤浆的燃烧，并且水煤浆中的水相对具有降温作用，进而降低气化炉的运行温度。
此外，在本实施例的步骤3中还包括如下对气化炉的运行压力进行调节的步骤，并优选地，控制气化炉的运行压力在4.5-7.0MPa的范围内。
通过等比例的增加或降低第一压力含氧气体中氧气的体积流量、待注入煤粉的质量流量、第二压力含氧气体中氧气的体积流量和水煤浆中煤炭的质量流量，控制气化炉的运行压力。
其中，可理解，改变第一压力含氧气体和第二压力含氧气体中氧气的体积流量的方法至少有如下三种：第一种，维持压力含氧气体的体积流量恒定，而改变其中的氧气的体积含量，从而改变氧气的体积流量。第二种，维持压力含氧气体中的氧气的体积含量不变，而改变压力含氧气体的体积流量，从而改变氧气的体积流量。第三种为前两种的组合。同理，改变待注入煤粉的质量流量的方法至少有如下三种：第一种，维持携带待注入煤粉的压力二氧化碳气体的体积流量恒定，而改变其中的待注入的煤粉的含量（单位体积内的压力二氧化碳气体所携带的煤粉的质量），从而改变注入到气化炉中的待注入的煤粉的质量流量。第二种，维持压力二氧化碳气体中的煤粉的含量不变，而改变压力二氧化碳注入到气化炉中的体积流量，从而煤粉的质量流量。第三种为前两种的组合。当然，改变水煤浆中煤炭的质量流量的方法至少有如下三种：第一种，维持水煤浆的体积流量恒定，而改变其中的煤炭的含量（单位体积内的水煤浆所携带的煤炭的质量），从而改变注入到气化炉中的煤炭的质量流量。第二种，维持水煤浆中的煤炭的含量不变，而改变水煤浆注入到气化炉中的体积流量，从而煤炭的质量流量。第三种为前两种的组合。而无论选择上述哪种方式进行调节，只要可以实现同时注入到气化炉中的第一压力含氧气体中氧气的体积流量、待注入煤粉的质量流量、第二压力含氧气体中氧气的体积流量和水煤浆中煤炭的质量流量是等比例增大或减少的即可。上述描述的调节方法，同样适用于上述粉煤气化的过程中调节气化炉的运行温度和压力，以及上述在步骤3中调节气化炉的运行温度的步骤。
具体地，在本实施例中，当气化炉的运行压力（第一腔室8内的压力）低于4.5MPa时，等比例地增大第一压力含氧气体中的氧气的体积流量、待注入煤粉的质量流量、第二压力含氧气体中氧气的体积流量以及水煤浆中煤炭的质量流量。例如，由第二烧嘴注入的第一压力含氧气体中氧气的体积流量和煤粉的质量流量均提高5%，由第一烧嘴注入的第二压力含氧气体中的氧气和水煤浆中的煤炭的质量流量也都提高5%，使得增大了注入到气化炉中的氧气和煤（煤粉和煤炭）的注入量（体积流量或质量流量），气化炉中的合成气的产量增加，由此增大了气化炉的运行压力。并且，在上述调节过程中，第一压力含氧气体中的氧气的体积流量与待注入的煤粉的质量流量的比（即氧煤比）是恒定的，同时第二压力含氧气体中的氧气的体积流量与水煤浆中的煤炭的质量流量的比（即氧煤比）是恒定的。从而在调节气化炉运行压力的过程中，降低了对气化炉的运行温度的影响。
反之，当气化炉的运行压力高于7.0MPa时，等比例地减小第一压力含氧气体中氧气的体积流量、待注入煤粉的质量流量、第二压力含氧气体中氧气的体积流量以及水煤浆中煤炭的质量流量，从而减少合成气的产量，进而降低气化炉的运行压力。
可理解，在上述实施例中，在单位体积的第一、第二压力含氧气体中的氧气的含量不变的情况下，增加第一、第二压力含氧气体中氧气的体积流量可通过增加第一、第二压力含氧气体的体积流量实现，反之亦然。而在单位体积的携带有煤粉的压力二氧化碳中的煤粉的质量含量不变时，减少煤粉的质量流量可通过减少携带有煤粉的压力二氧化碳的体积流量实现，反之亦然。在单位体积的水煤浆中的煤炭的质量含量不变的情况下，增大水煤浆中的煤炭的质量流量可通过增大水煤浆的体积流量实现，反之亦然。当然，本领域技术人员可同时实现上述压力和温度的控制。即，交替地通过调节氧煤比和等比例的调节上述注入量，来实现相应地温度和压力的控制。
可选地，也可通过关小第三管路7的过气量，进而提高气化炉的运行压力。反之，通过开大第三管路7的过气量，进而减小气化炉的运行压力
进一步，在本实施例中使用压力二氧化碳气体携带煤粉注入，一方面二氧化碳参与共气化反应可提高合成气有效组分的含量，另一方面避免合成气中具有杂质气体而使后续工艺复杂化。
另外，第一烧嘴1和第二烧嘴2的位置不局限于上述实施例，二者可位于气化炉的任意位置，只要不影响在气化炉内建立共气化即可。而在本实施例中，通过第二烧嘴2的自动点火方式（通过电极发出高压点燃可燃气体）或人工点火方式（用明火点燃可燃气体）点燃燃料。当然，不局限于此，可通过在炉顶设置的喷嘴将第一压力含氧气体和燃料引入，而通过其它本领域技术人员公知的方法点燃气化炉中的燃料。此外，燃料、第一压力含氧气体和后续煤粉的注入可通过不同的装置，不限于上述仅通过同一烧嘴或喷嘴。同样，水煤浆和第二压力含氧气体也可通过喷嘴注入，区别于本实施例中的烧嘴，并且水煤浆和第二压力含氧气体的注入可通过不同的装置，不限于上述仅通过同一烧嘴或喷嘴。此外，可设置多个粉煤烧嘴和炉侧烧嘴，而上述涉及的体积流量和质量流量为各烧嘴进入的相应物质的体积流量或质量流量之和。例如，当设置有两个炉侧烧嘴时，第二压力含氧气体中氧气的体积流量为由两个炉侧烧嘴进入的第二压力含氧气体中的氧气的体积流量之和。
在本发明的煤炭共气化的第二个实施例中，气化炉内衬为耐火砖，在步骤3中，通过在0.49-0.65Nm3/kg的范围内调节第一压力含氧气体与待注入煤粉的氧煤比，和/或通过在0.54-0.70Nm3/kg的范围内调节第二压力含氧气体与水煤浆的氧煤比，控制气化炉的运行温度在1300-1400℃的范围内。此外，控制气化炉的运行压力在4.5-7.0MPa的范围内（方法与第一个实施例相同）。其余步骤与上述第一个实施例相同，不再赘述。
综上，本发明公开的上述步骤，更有利于气化炉的温度和压力的控制，操作过程简单、运行稳定、投产快、安全性高。
以上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 (11)

1.一种煤炭共气化方法，包括如下步骤：
步骤1、向气化炉中注入燃料和第一压力含氧气体，并引燃所述燃料以对所述气化炉内部进行升温；
步骤2、在所述升温达到能点燃待注入煤粉的温度时，停止注入所述燃料，保持所述第一压力含氧气体的注入，并将携带有所述待注入煤粉的压力二氧化碳气体注入所述气化炉中以进行粉煤气化；
步骤3、待所述粉煤气化稳定后，向所述气化炉注入水煤浆和第二压力含氧气体以进行共气化，
在所述步骤1中：所述第一压力含氧气体和所述燃料分别由设置于所述气化炉顶部的第二烧嘴的相互隔离的通道注入所述气化炉，
在所述步骤2中：所述携带有煤粉的压力二氧化碳气体和所述第一压力含氧气体分别由所述第二烧嘴的相互隔离的通道注入所述气化炉，
在所述步骤3中：所述水煤浆和所述第二压力含氧气体由设置于所述气化炉侧壁的第一烧嘴注入，
其中，所述水煤浆的质量流量大于或等于所述第一烧嘴的负荷的70％。
2.根据权利要求1所述的煤炭共气化方法，其特征在于，
在所述步骤2中：注入的所述第一压力含氧气体与所述待注入煤粉的氧煤比，位于0.49-0.65Nm3/kg的范围内。
3.根据权利要求1所述的煤炭共气化方法，其特征在于，
在所述步骤3中：注入的所述第二压力含氧气体与所述水煤浆的氧煤比，位于0.54-0.70Nm3/kg的范围内。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的煤炭共气化方法，其特征在于，
在所述步骤3中还包括如下步骤：
通过在0.49-0.65Nm3/kg的范围内调节所述第一压力含氧气体与所述待注入煤粉的氧煤比，和/或通过在0.54-0.70Nm3/kg的范围内调节所述第二压力含氧气体与所述水煤浆的氧煤比，控制所述气化炉的运行温度。
5.根据权利要求4所述的煤炭共气化方法，其特征在于，
当所述气化炉内衬为水冷壁时，控制所述气化炉的运行温度在1400-1600℃的范围内；
当所述气化炉内衬为耐火砖时，控制所述气化炉的运行温度在1300-1400℃的范围内。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的煤炭共气化方法，其特征在于，
在所述步骤3中还包括如下步骤：
通过等比例的增加或降低所述第一压力含氧气体中氧气的体积流量、所述待注入煤粉的质量流量、所述第二压力含氧气体中氧气的体积流量和所述水煤浆中煤炭的质量流量，控制所述气化炉的运行压力。
7.根据权利要求6所述的煤炭共气化方法，其特征在于，
当所述气化炉内衬为水冷壁时，控制所述气化炉的运行压力在4.5-7.0MPa的范围内；
当所述气化炉内衬为耐火砖时，控制气化炉的运行压力在4.5-7.0MPa的范围内。
8.根据权利要求1所述的煤炭共气化方法，其特征在于，
在所述步骤1中：
通过调节所述燃料和所述第一压力含氧气体的注入流量，控制所述升温的速率小于或等于50℃/h。
9.根据权利要求1所述的煤炭共气化方法，其特征在于，
所述能点燃待注入煤粉的温度大于或等于400℃。
10.根据权利要求1所述的煤炭共气化方法，其特征在于，
在进行所述步骤2的所述粉煤气化时，开启所述气化炉的黑水循环系统。
11.根据权利要求1所述的煤炭共气化方法，其特征在于，
所述燃料为燃料油或燃料气，所述第一压力含氧气体和所述第二压力含氧气体均为压力氧气；
其中，当所述燃料为燃料油时，所述燃料油经雾化后注入所述气化炉。
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