孙长庆
吉林省辽源市大唐辽源发电厂 吉林省辽源市 136200
摘要：近年来，我国能源领域碳减排方面取得了较快进展。一是能效明显提高。但也必须看到，我国煤炭在能源结构中的比重偏大，第二产业特别是高耗能产业结构偏重、综合能源效率偏低等现状仍未根本改变，能源消费碳排放强度是世界平均水平的1.5倍左右，控制碳排放强度，减少碳放总量任务艰巨。更为现实的是，我国能源消费结构中煤炭依然占57%左右，并且在今后较长时期内，煤炭作为我国兜底保障能源的地位和作用难以改变。做好煤炭这篇大文章，构建煤炭产业链、供应链发展新格局，从煤炭全生命周期研究碳排放总量、排放结构和减排实施路径尤为关键。基于此，本篇文章对构建煤炭产业发展新格局与炭减排行动路径的思考进行研究，以供参考。
关键词：煤炭产业发展；新格局；炭减排行动路径；构建思考
引言
国内燃气锅炉低氮改造正如火如荼地进行，低氮改造工作质量的好坏，特别是燃烧器质量的好坏直接关系到锅炉是否能安全经济运行。目前不少地方对燃气锅炉低氮改造燃烧器监管的要求不是很明确，本从监管的角度，在大量相关规范性文件、安全技术规范以及技术标准的基础上，总结提炼了我国现行燃气炉低氮改造中燃烧器安全监管的有关要求。
1燃烧器的高效和降氮原理
燃烧器通道排布从外至内，依次为轴流风通道、旋流风通道、转炉煤气通道、煤风通道、中心风通道。将转炉煤气通道布置在轴流风、旋流风以内，从而使火焰中心的燃料富集，燃烧主要集中在火焰中心区域，形成燃料密集型燃烧，在氧浓度较低的环境下低氮燃烧。轴流风、旋流风出口截面积可调。燃烧器设计有中心风，中心风不但起到控制火焰内回流区的远近和大小及稳定火焰的作用，同时防止高温粉尘粘结在燃烧器头部堵塞燃烧器出口而影响火焰形状。燃烧器头部设计拢焰罩，拢焰罩长度适当加长，使火焰一开始形成碗状效应，没有强涡流，火焰温度分布更加均匀平缓，避免高温峰值的形成，有利于降低热力型氮氧化物。轴、旋流风波纹补偿器采用最新的棘轮调节装置，单手即可操作，可实现在线轻松调整，方便快捷。在目前燃料型氮氧化物不可控情况下，为进一步稳定降低热力型NOx的生成需要采取如下主要措施:1)降低燃烧温度，避免局部高温;2)降低氧气浓度;3)降低燃烧器出口部分燃烧中心的氧气浓度，加强局部还原气氛将已经生成的NOx再还原成N2。如此则需要针对性地通过以下方式来实现降低热力型氮氧化物的方式实现降氮:1)通过各通道内外出口的锥度和速度合理设计，延缓燃料与助燃风的混合，组织燃料与助燃风的混合燃烧均匀平和，不产生剧烈燃烧现象和过高的热力集中点，从而形成细长规则有刚度的火焰形状，控制燃烧温度在1500℃以下，避免局部高温。2)减小一次助燃风配比，采用12%～15%低比例的一次助燃风比例，有时生产使用时甚至会达到10%的低比例，使在火焰最大直径处的高温区处氧气浓度很低或处于微还原气氛，通过抑制NOx生成和再还原回N2的方式，有效降低热力型NOx的生成。3)合理的较快速度的轴流风和旋流风的大推力推送以及中心风的回流外推作用，可有效缩短高温烟气在高温区内的停留时间，减少烟气中N2的参与氧化的机会，从而降低热力型NOx的生成。4)为进一步降低窑头燃烧温度，可考虑增加使用链箅机辅烧，从而不影响产质量和低耗情况下有效再降低部分氮氧化物生成。
2燃烧器摆动影响和对策分析
对于锅炉来说，比较理想的流动状态是在炉膛中心形成一个不贴墙且不偏斜的圆形火焰，这样火焰充满度好，壁面处的热负荷分布也比较均匀。较大的切圆直径使气流扰动大，炉内气流旋转强烈煤粉更容易着火，且煤粉后期的燃尽性好。若切圆直径过大，会导致火焰贴墙、水冷壁结渣，而且在炉膛出口处高温烟气还存在较大的残余旋转。再热蒸汽温度两侧偏差也有所增加，在此情况下，将不利于蒸汽温度的提升;同时，再热蒸汽温度平均值几乎无变化，通过燃烧器整体的摆动来改善两侧再热汽温和壁温偏差和提升再热蒸汽温度的潜力有限。通过多台机组冷热态试验发现，若炉内燃烧器摆角不在同一位置，将会导致切圆的偏斜，炉膛出口残余旋转的增大，两侧汽温和壁温偏差增大。以某电厂600MW超临界机组锅炉为例，在其前屏过热器出口蒸汽温度偏差调整试验中出现了四个角的摆角不在同一位置的情况，冷态下刚进行过燃烧器摆角炉内检查并校验后，热态试验过程中主燃烧器四个角的摆角由于气动机构卡涩导致不一致时，引起了汽温的偏差。将燃烧器摆角同步摆动后，无论是前屏过热器还是一级再热器的蒸汽温度偏差均有所改善，运行氧量偏差也明显改善，充分说明燃烧器摆角同步性的重要性。
3大力推广煤炭清洁高效燃烧技术
燃烧测试表明，如果窑炉能够优化燃烧方式，不但能够显著提升燃烧效率，对环境的损害也有所减轻。而新型与低NOx是现阶段2种既清洁又高效的主流燃烧技术。改善煤的燃烧方式，可减少燃煤后产生的主要污染物。因为优质的燃烧方式能够使煤炭的燃烧更合理，能够少生成氮氧化物，其排放量自然也会相应减少。因此，大力推广使用低NOx燃烧技术是有必要的。当前比较先进的主流燃烧技术涵括整体煤气化联合循环、增压式流化床、循环式流化床等。在1980年前后，中科院就开始着手研究后2项技术，因为它们具备极高的清洁度与燃烧效率，对环境损害也相对较小。燃烧时可以经由添加脱硫剂来减少SO2的生成量，通过使原煤更为充分地燃烧，有减少副产品NOx的产生。经过多年来的大力推广，现阶段在我国诸多大型锅炉都已经或计划将循环流化床作为自身的原煤燃烧方式增压流化床燃烧技术，除拥有循环流化床类似的优势外，还能通过对燃料增压燃烧，使得脱硫效率和燃烧效率获得更多的提升。整体煤气化联合循环系统指通过有效融合高效联合循环与煤气化2项技术所发展而成的。该技术系统的工作过程为:首先经由气化使固体煤炭成为低热气体，再对所生成的气体进行净化处理，能够效剔除附着于其中的SO2、粉尘、NOx等杂质。此时煤气将变成洁净度极高的燃料气体，再利用其作材料来发电，所释放出的杂质气体通过引导流进余热锅炉生成高热蒸汽，然后流进汽轮机进行发电。由此可见，该技术系统的优势在于煤炭的高利用率与低排放率。因此，大力推进煤炭清洁高效燃烧技术的发展，对我国节约能源、保护环境方面有重要的影响与意义。
结束语
综上所述，通过多台机组的冷热态试验发现，燃烧器摆角同步上摆在实际运行中由于多重因素的影响对偏差的改善效果不佳，尤其是炉内摆动的不同步，造成了更大的汽温和壁温偏差。对于四角切圆燃烧方式锅炉而言，燃烧器摆角的同步性，尤其是炉内外摆角的同步性对解决偏差尤其重要，建议电厂停炉期间加强炉内外燃烧器摆角同步性的检查并及时消缺，同时加强气动机构的日常维护工作确保燃烧器摆角的同步性。
参考文献
[1]程晓磊.双锥燃烧器燃用污泥水煤浆的燃烧特性和数值模拟[J].洁净煤技术,2019,25(04):87-93.
[2]曾亮.高效环保喷嘴可调式燃烧器在水泥厂的应用[J].水泥工程,2019(03):44-45+52.
[3]东杨.新型低NO_x燃烧器结构优化及数值模拟研究[D].辽宁工程技术大学,2019.
[4]朱书骏.煤/半焦富氧预热燃烧特性及NO_x排放特性试验研究[D].中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所),2019.
[5]刘涛.燃烧器叶片角度对29MW煤粉炉流场及燃烧特性影响的研究[D].哈尔滨工业大学,2019.