詹葉玉生，，姚立綱（ 福州大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，福建 福州 35008）（ 廈門(mén)市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院，福建 廈門(mén) 36004）

T RIZ理論在鍋爐節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用

詹葉玉生1，2，姚立綱1
（1 福州大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，福建 福州 350108）
（2 廈門(mén)市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院，福建 廈門(mén) 361004）

開(kāi)展鍋爐節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新方法研究促進(jìn)了企業(yè)充分利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)方法進(jìn)行節(jié)能減排。文中將TRIZ理論應(yīng)用到鍋爐節(jié)能工作中，闡述了其應(yīng)用過(guò)程，為企業(yè)節(jié)能提供了技術(shù)指導(dǎo)。

TRIZ理論；鍋爐節(jié)能；應(yīng)用

1 引言

目前，我國(guó)現(xiàn)有的20t/h以下的燃煤工業(yè)鍋爐運(yùn)行平均熱效率不足70%，鍋爐被公認(rèn)為最為重要的高耗能特種設(shè)備，有較大的節(jié)能空間[1]。對(duì)于大量在用的熱效率普遍較低下的鍋爐，開(kāi)展鍋爐的節(jié)能技術(shù)改造意義重大。文中概述了TRIZ理論，分析了借助TRIZ理論如何解決鍋爐的節(jié)能改造問(wèn)題，對(duì)從事鍋爐管理尤其是鍋爐節(jié)能改造的人員，有一定的啟發(fā)借鑒作用。

2 TRIZ理論概述

“TRIZ”是俄文“發(fā)明問(wèn)題解決理論”的詞語(yǔ)的首字母縮寫(xiě)，是由前蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇?阿奇舒勒（G. S. Altschuller）在1946年首創(chuàng)的、完整體系化的、適用有效的發(fā)明問(wèn)題解決理論，即TRIZ理論[2]。

TRIZ理論的功勞在于發(fā)現(xiàn)了其發(fā)明創(chuàng)新的內(nèi)在規(guī)律，著重厘清了系統(tǒng)中的矛盾，處理好矛盾，使用技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化規(guī)律鉆研開(kāi)發(fā)工程求解理想途徑。TRIZ理論普遍應(yīng)用于工程技術(shù)領(lǐng)域，可以大大縮短發(fā)明創(chuàng)新新產(chǎn)品的周期。目前，許多世界著名企業(yè)利用TRIZ理論服務(wù)于企業(yè)創(chuàng)新，獲得了巨大的利益[3]。

表1 TRIZ的基本思想

表2 TRIZ的主要工具

3 TRIZ理論在鍋爐節(jié)能中的應(yīng)用

3.1 優(yōu)化SZL型熱水鍋爐水循環(huán)

在眾多的鍋爐類型當(dāng)中，熱水自然循環(huán)鍋爐水循環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水流的動(dòng)力靠介質(zhì)密度差實(shí)現(xiàn)，因此水速較低，水質(zhì)適應(yīng)性差，鍋爐容易爆管。

針對(duì)上述矛盾，應(yīng)用TRIZ理論分析原因，改善的因素為（32）可制造性，惡化的因素為（30）物體外部有害因素作用的敏感性。通過(guò)矛盾矩陣可以找到解決矛盾的發(fā)明原理No.24中介物和原理No.2抽取。

根據(jù)受熱面水速不低于最低安全水速的原則，將中介物隔板（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易制造安裝的鋼板）抽取先安裝在鍋爐本體內(nèi)，限制水的流動(dòng)方向。將水循環(huán)改為強(qiáng)制循環(huán)，鍋爐循環(huán)僅靠水泵推動(dòng)，按既定路線流動(dòng)，保證每根管子內(nèi)水速在安全范圍之內(nèi)，矛盾得到了有效解決。

通過(guò)該理論方法，輕易找到解決實(shí)際問(wèn)題的方法，省時(shí)、省力。改型后的熱水鍋爐水循環(huán)良好，安全可靠。

3.2 優(yōu)化SHL型熱水鍋爐水循環(huán)

目前，多數(shù)SHL型熱水鍋爐用戶水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、水處理能力不足，需要研制新強(qiáng)制循環(huán)方式以適應(yīng)各種水質(zhì)條件。

利用TRIZ理論，提取標(biāo)準(zhǔn)矛盾。傳統(tǒng)強(qiáng)制循環(huán)熱水鍋爐，依水流程順序在上下鍋筒內(nèi)加裝橫向隔板，縱向封板。提高了水速，保證安全運(yùn)行，但受熱負(fù)荷較高的后拱管處于隔板封閉內(nèi)，不能沖洗而進(jìn)一步保證安全，并且在某些不確定因素導(dǎo)致水速低時(shí)，此處可能積垢，很難進(jìn)行維修沖洗。

分析矛盾，改善的因素是（9）速度，惡化的因素是（34）可維修性，通過(guò)矛盾矩陣可找到解決矛盾的發(fā)明原理No.34拋棄或再生、原理No.2抽取、原理No.28機(jī)械系統(tǒng)替換、原理No.27廉價(jià)替代品。

應(yīng)用原理No.2和原理No.28，從傳統(tǒng)強(qiáng)制循環(huán)結(jié)構(gòu)中提取帶來(lái)負(fù)面影響的因素，將其用新結(jié)構(gòu)替代。措施是在上鍋筒內(nèi)用上下封板隔開(kāi)，將鍋筒分隔為上、中、下三部分，將其需要維修的后拱管等部分置于中間開(kāi)闊部分，便于維修和沖洗，改進(jìn)為強(qiáng)制循環(huán)鍋爐[4]。

改進(jìn)后鍋爐水循環(huán)流合理，壓頭損失很小，水速合理，大于過(guò)冷沸騰水速，不僅保證安全運(yùn)行，而且保證熱負(fù)荷高的管子可以定期沖洗和維修。

3.3 優(yōu)化DZL型鍋爐前煙箱

DZL型鍋爐前煙箱壁過(guò)熱。由于煙氣溫度在750℃以上，為使煙箱外表面溫度不大于40℃，煙箱壁不能太厚，因此煙箱的絕熱層相當(dāng)重要。絕熱材料采用耐高溫的硅酸鋁耐火纖維氈，煙氣進(jìn)入前煙箱的煙速不能太高，以防止局部阻力增大和引起的灰塵濃度偏析，造成螺紋煙管進(jìn)口段磨損。

分析矛盾，改善的因素為（8）靜止物體體積，惡化的因素為（17）溫度。通過(guò)矛盾矩陣找到發(fā)明原理No.35參數(shù)變化、原理No.6普通性和原理No.4非對(duì)稱，最后采用了原理No.4非對(duì)稱。

增加其不對(duì)稱性是指在煙箱外側(cè)絕熱層單面加厚來(lái)降低其表面溫度，同時(shí)轉(zhuǎn)向室底面絕熱層加厚布置，降低煙箱面積，減輕重量，同時(shí)有足夠的煙氣流通截面。

通過(guò)TRIZ理論輕易地找到了解決實(shí)際問(wèn)題的方法，省時(shí)、省力，效果好。

3.4 優(yōu)化空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)空預(yù)器的導(dǎo)向軸承采用套管、導(dǎo)向端軸固定于導(dǎo)向軸承座中。錐形套管與錐形導(dǎo)向端緊密配合，依靠其摩擦力來(lái)傳動(dòng)，但其元件制造精度高、制造難度大，較易產(chǎn)生摩擦力不夠、傳動(dòng)失效等導(dǎo)致裝備損傷等現(xiàn)象。

分析矛盾，改善的因素為（32）可制造性，惡化的因素為（30）物體外部有害因素作用的敏感性。通過(guò)矛盾矩陣，找到了解決矛盾的發(fā)明原理No.24中介物和原理No.2提取。

在端軸、套管中間加進(jìn)去1個(gè)中介物（漲緊聯(lián)結(jié)套），通過(guò)高強(qiáng)度螺栓的作用，使內(nèi)環(huán)與軸之間、外環(huán)與輪廓獲得很大的向心力，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)依靠該中介物與機(jī)件的結(jié)合力及摩擦引起的摩擦力傳遞扭矩軸向力或兩者的合力，因此制造精度要求較低[5]。制造便利，省時(shí)省力，運(yùn)行穩(wěn)定安全，維修維護(hù)費(fèi)用低。

3.5 循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損防護(hù)

在FCB鍋爐中，在空氣的作用下流態(tài)的煤顆粒沖刷、撞擊爐膛水冷壁管產(chǎn)生磨損，嚴(yán)重時(shí)需要停機(jī)維修，造成較大的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。

分析矛盾，改善的因素是（9）速度、（39）生產(chǎn)率；惡化的因素是（23）物質(zhì)損失、（30）物體外部有害因素作用的敏感性，通過(guò)矛盾矩陣可以找到解決矛盾的發(fā)明原理No.1分割、No.10預(yù)先作用、No.13倒置、No.22變害為益、No.23反饋、No.24中介物、No.28機(jī)械系統(tǒng)替換、No.35參數(shù)變化、No.38加速?gòu)?qiáng)氧化，選用發(fā)明原理是原理No.10、No.24、No.28、No.35。依據(jù)選定的發(fā)明原理可以確定解決技術(shù)沖突的不同方案，從中選取最優(yōu)方案：在水冷壁管上涂上防磨涂層。保護(hù)水冷壁管，消除水冷壁管磨損問(wèn)題，鍋爐運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)，維修維護(hù)費(fèi)用低。

4 結(jié)束語(yǔ)

TRIZ理論可為鍋爐節(jié)能技術(shù)提供法寶。充分利用TRIZ理論，對(duì)鍋爐節(jié)能技術(shù)進(jìn)行梳理，能更好應(yīng)用節(jié)能新技術(shù)、新工藝，做到節(jié)能減排、造福社會(huì)。利用計(jì)算機(jī)新技術(shù)構(gòu)建鍋爐節(jié)能技術(shù)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍋爐能耗，節(jié)省鍋爐運(yùn)行成本。TRIZ還能快速解決節(jié)能環(huán)保難題，用稻殼替代燃煤，節(jié)約不可再生燃煤能源，節(jié)能環(huán)保［6］。

[1]王旭東.大連市工業(yè)鍋爐節(jié)能減排工作現(xiàn)狀及建議 [J].工業(yè)鍋爐, 2010, 23(2): 30-33.

[2]王亮申.TRIZ創(chuàng)新理論與應(yīng)用原理[M].北京:科學(xué)出版社,2010.

[3]高偉，張潔.TRIZ理論的起源發(fā)展及應(yīng)用[J].中國(guó)科技縱橫, 2011(12):13.

[4]張際宏.TRIZ理論在SWL鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)技改中的應(yīng)用[J]. 裝備制造, 2010,(1):238，224.

[5]王勇.TRIZ在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].鍋爐技術(shù), 2011(5):12-15.

[6]耿大恒，付娉娉，張曉天.運(yùn)用TRIZ理論促進(jìn)大型煤炭企業(yè)節(jié)能減排的思考[J]. 經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊, 2011(11):28-29.

Application of TRIZ Theory in Boiler Energy-saving Technology

ZHAN YE Yu-Sheng1, 2, YAO Li-Gang1
(1 School of Mechanical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China)
(2 Xiamen Special Equipment Inspection Institute, Xiamen 361004, China)

Research innovative ways to promote energy-saving technology exhibition boiler businesses takes advantage of the circular economy energy conservation methods. This paper described the application of TRIZ to the boiler energy conservation, and described its application process for enterprise energy saving provided technical guidance.

TRIZ theory; Boiler energy conservation; Application

2014-12-22

詹葉玉生，男，廈門(mén)市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院，高級(jí)工程師姚立綱，男，福州大學(xué)，教授，博士生導(dǎo)師