T RIZ理论在锅炉节能技术中的应用

詹叶玉生，，姚立纲（ 福州大学机械工程及自动化学院，福建 福州 35008）（ 厦门市特种设备检验检测院，福建 厦门 36004）

T RIZ理论在锅炉节能技术中的应用

詹叶玉生1，2，姚立纲1
（1 福州大学机械工程及自动化学院，福建 福州 350108）
（2 厦门市特种设备检验检测院，福建 厦门 361004）

开展锅炉节能技术创新方法研究促进了企业充分利用循环经济方法进行节能减排。文中将TRIZ理论应用到锅炉节能工作中，阐述了其应用过程，为企业节能提供了技术指导。

TRIZ理论；锅炉节能；应用

1 引言

目前，我国现有的20t/h以下的燃煤工业锅炉运行平均热效率不足70%，锅炉被公认为最为重要的高耗能特种设备，有较大的节能空间[1]。对于大量在用的热效率普遍较低下的锅炉，开展锅炉的节能技术改造意义重大。文中概述了TRIZ理论，分析了借助TRIZ理论如何解决锅炉的节能改造问题，对从事锅炉管理尤其是锅炉节能改造的人员，有一定的启发借鉴作用。

2 TRIZ理论概述

“TRIZ”是俄文“发明问题解决理论”的词语的首字母缩写，是由前苏联发明家根里奇•阿奇舒勒（G. S. Altschuller）在1946年首创的、完整体系化的、适用有效的发明问题解决理论，即TRIZ理论[2]。

TRIZ理论的功劳在于发现了其发明创新的内在规律，着重厘清了系统中的矛盾，处理好矛盾，使用技术系统进化规律钻研开发工程求解理想途径。TRIZ理论普遍应用于工程技术领域，可以大大缩短发明创新新产品的周期。目前，许多世界著名企业利用TRIZ理论服务于企业创新，获得了巨大的利益[3]。

表1 TRIZ的基本思想

表2 TRIZ的主要工具

3 TRIZ理论在锅炉节能中的应用

3.1 优化SZL型热水锅炉水循环

在众多的锅炉类型当中，热水自然循环锅炉水循环结构简单，水流的动力靠介质密度差实现，因此水速较低，水质适应性差，锅炉容易爆管。

针对上述矛盾，应用TRIZ理论分析原因，改善的因素为（32）可制造性，恶化的因素为（30）物体外部有害因素作用的敏感性。通过矛盾矩阵可以找到解决矛盾的发明原理No.24中介物和原理No.2抽取。

根据受热面水速不低于最低安全水速的原则，将中介物隔板（结构简单、易制造安装的钢板）抽取先安装在锅炉本体内，限制水的流动方向。将水循环改为强制循环，锅炉循环仅靠水泵推动，按既定路线流动，保证每根管子内水速在安全范围之内，矛盾得到了有效解决。

通过该理论方法，轻易找到解决实际问题的方法，省时、省力。改型后的热水锅炉水循环良好，安全可靠。

3.2 优化SHL型热水锅炉水循环

目前，多数SHL型热水锅炉用户水质不达标、水处理能力不足，需要研制新强制循环方式以适应各种水质条件。

利用TRIZ理论，提取标准矛盾。传统强制循环热水锅炉，依水流程顺序在上下锅筒内加装横向隔板，纵向封板。提高了水速，保证安全运行，但受热负荷较高的后拱管处于隔板封闭内，不能冲洗而进一步保证安全，并且在某些不确定因素导致水速低时，此处可能积垢，很难进行维修冲洗。

分析矛盾，改善的因素是（9）速度，恶化的因素是（34）可维修性，通过矛盾矩阵可找到解决矛盾的发明原理No.34抛弃或再生、原理No.2抽取、原理No.28机械系统替换、原理No.27廉价替代品。

应用原理No.2和原理No.28，从传统强制循环结构中提取带来负面影响的因素，将其用新结构替代。措施是在上锅筒内用上下封板隔开，将锅筒分隔为上、中、下三部分，将其需要维修的后拱管等部分置于中间开阔部分，便于维修和冲洗，改进为强制循环锅炉[4]。

改进后锅炉水循环流合理，压头损失很小，水速合理，大于过冷沸腾水速，不仅保证安全运行，而且保证热负荷高的管子可以定期冲洗和维修。

3.3 优化DZL型锅炉前烟箱

DZL型锅炉前烟箱壁过热。由于烟气温度在750℃以上，为使烟箱外表面温度不大于40℃，烟箱壁不能太厚，因此烟箱的绝热层相当重要。绝热材料采用耐高温的硅酸铝耐火纤维毡，烟气进入前烟箱的烟速不能太高，以防止局部阻力增大和引起的灰尘浓度偏析，造成螺纹烟管进口段磨损。

分析矛盾，改善的因素为（8）静止物体体积，恶化的因素为（17）温度。通过矛盾矩阵找到发明原理No.35参数变化、原理No.6普通性和原理No.4非对称，最后采用了原理No.4非对称。

增加其不对称性是指在烟箱外侧绝热层单面加厚来降低其表面温度，同时转向室底面绝热层加厚布置，降低烟箱面积，减轻重量，同时有足够的烟气流通截面。

通过TRIZ理论轻易地找到了解决实际问题的方法，省时、省力，效果好。

3.4 优化空气预热器漏风控制系统

回转空预器的导向轴承采用套管、导向端轴固定于导向轴承座中。锥形套管与锥形导向端紧密配合，依靠其摩擦力来传动，但其元件制造精度高、制造难度大，较易产生摩擦力不够、传动失效等导致装备损伤等现象。

分析矛盾，改善的因素为（32）可制造性，恶化的因素为（30）物体外部有害因素作用的敏感性。通过矛盾矩阵，找到了解决矛盾的发明原理No.24中介物和原理No.2提取。

在端轴、套管中间加进去1个中介物（涨紧联结套），通过高强度螺栓的作用，使内环与轴之间、外环与轮廓获得很大的向心力，运转时依靠该中介物与机件的结合力及摩擦引起的摩擦力传递扭矩轴向力或两者的合力，因此制造精度要求较低[5]。制造便利，省时省力，运行稳定安全，维修维护费用低。

3.5 循环流化床锅炉水冷壁管磨损防护

在FCB锅炉中，在空气的作用下流态的煤颗粒冲刷、撞击炉膛水冷壁管产生磨损，严重时需要停机维修，造成较大的安全隐患和经济损失。

分析矛盾，改善的因素是（9）速度、（39）生产率；恶化的因素是（23）物质损失、（30）物体外部有害因素作用的敏感性，通过矛盾矩阵可以找到解决矛盾的发明原理No.1分割、No.10预先作用、No.13倒置、No.22变害为益、No.23反馈、No.24中介物、No.28机械系统替换、No.35参数变化、No.38加速强氧化，选用发明原理是原理No.10、No.24、No.28、No.35。依据选定的发明原理可以确定解决技术冲突的不同方案，从中选取最优方案：在水冷壁管上涂上防磨涂层。保护水冷壁管，消除水冷壁管磨损问题，锅炉运行安全可靠、经济，维修维护费用低。

4 结束语

TRIZ理论可为锅炉节能技术提供法宝。充分利用TRIZ理论，对锅炉节能技术进行梳理，能更好应用节能新技术、新工艺，做到节能减排、造福社会。利用计算机新技术构建锅炉节能技术适应性评价方法系统，实时监测锅炉能耗，节省锅炉运行成本。TRIZ还能快速解决节能环保难题，用稻壳替代燃煤，节约不可再生燃煤能源，节能环保［6］。

[1]王旭东.大连市工业锅炉节能减排工作现状及建议 [J].工业锅炉, 2010, 23(2): 30-33.

[2]王亮申.TRIZ创新理论与应用原理[M].北京:科学出版社,2010.

[3]高伟，张洁.TRIZ理论的起源发展及应用[J].中国科技纵横, 2011(12):13.

[4]张际宏.TRIZ理论在SWL锅炉水循环系统技改中的应用[J]. 装备制造, 2010,(1):238，224.

[5]王勇.TRIZ在产品创新设计中的应用[J].锅炉技术, 2011(5):12-15.

[6]耿大恒，付娉娉，张晓天.运用TRIZ理论促进大型煤炭企业节能减排的思考[J]. 经济研究导刊, 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

詹叶玉生，男，厦门市特种设备检验检测院，高级工程师姚立纲，男，福州大学，教授，博士生导师