基于TRIZ的工程应用案例分析

李尹

摘 要：TRIZ是重要的问题解决创新方法，以烧结脱硫废水处理和煤气输送系统中出现的问题为例，采用TRIZ中的多种分析方法，结合现场实际情况，形成方案并获得成功应用。

关键词：TRIZ；创新；案例

1引言

TRIZ（发明问题的解决理论）是创新思维、创新方法、创新工具和哲学的综合体，作为一套成熟的理论和方法体系，已在全世界范围内广泛应用，取得了巨大的经济效益和社会效益[1]。

TRIZ对问题进行系统分析，能全面地发现问题本质，打破思维定势，形成了容易被掌握的发明问题解决理论[2]。本课题借助TRIZ工具，解决了烧结脱硫废水处理和煤气输送系统运行中的实际问题。

2 案例一 优化烧结脱硫废水处理效能

2.1问题描述

湿法脱硫技术以其高效脱硫率得到广泛应用，但产生的脱硫废水是其中的一个难点。烧结脱硫废水成分复杂，在行业内尚无有效的直接处理方式，基本以综合排放为主。面对越来越严格的废水排放标准，必须加紧研究经济可靠的处理方式和综合利用技术。

目前系统采用“絮凝沉淀+冲渣”方式处理。脱硫废水经絮凝沉淀预处理后，出水仍含有大量COD、SS、氯离子，氨氮，以及微量重金属离子，后续进入高炉渣池消纳。考虑到后期会新建脱硫设施，而目前的冲渣点已经饱和，不能消纳更多的废水，当前的处理方式急待改进。

2.2 TRIZ分析方法

2.2.1 物场分析

物场分析是从物质和场的角度来分析与构造最小技术系统。废水处理装置对废水中有害因子处理能力不足，考虑再引入化学场，加强对有害因子处理。脱硫废水中的主要表现为还原性物质，可加入次氯酸钠等，通过氧化作用降低COD ；通过吹脱或化学氧化法进一步去除氨氮；加入氢氧化物和有机硫化物，降低重金属含量；加入絮凝剂和助剂，沉降悬浮物。

通过水质的进一步提高，找寻综合利用途径。

2.2.2 进化分析

采用“向超系统进化路线：单系统→双系统→多系统→扩大系统→去掉一些组件→系统部分简化→完全简化”。

当前脱硫废水采用絮凝沉淀单系统处理方法，可进化为多系统（增加曝气氧化和硫化物沉淀处理）；后还可进化到系统完全简化，采用盐水浓缩结晶处理装置，直接对脱硫废水进行处理。废水经浓缩、蒸发，形成相当稠重的结晶浆液和母液，再进行雾化干燥，得到盐粉，填埋处理。此方法可实现脱硫废水的零排放，可作为应对越来越严格排放标准的储备技术。

2.3 最终方案

经验证后采用“中和沉淀+硫化物沉淀+絮凝沉淀+澄清浓缩”的处理方式，提高出水水质，扩大利用范围。出水可用到现有的半干法脱硫工藝的冷却水系统，代替氯化钙用于烧结矿喷淋，渣线中和强碱性渣池水，电除尘器入口烟道或其他处置系统，进行多渠道综合消纳[3]。此方案可实现资源最大化利用，经济合理，可实施性强。

3 案例二 改善煤气输送系统运行效率

3.1 问题描述

当前氢站煤气流量为15，000Nm3/Hr，由于管网焦炉煤气含有100mg/m3以上的焦油、大量的萘和硫化物，造成罗茨风机在短时间停运后无法再次启动，必须解体清洗后才能重新运行。

焦炉煤气中含有多种有机物和无机物杂质，如粉尘、焦油、萘、HCN、氨、H2S、水等，易在输送系统或设备内造成沉积和腐蚀问题，造成设备使用寿命缩短，维修和备件成本增加，影响生产的安全稳定运行[3]。国内一般采用高压水冲洗或机械清除，但清除效果不理想，同时需要生产停机，劳动强度大，效率低。

3.2 TRIZ分析方法

3.2.1 物场分析

对堵塞风机或管道进行人工机械清洗时，由于历史沉积物和杂质粘附作用较大，操作起来费时耗力，可考虑引入化学场，采用能溶解附着物的化学药剂，松动管道内沉积的焦油、萘等有机物和无机物，使之易于清除。

机械场机械场 化学场

3.2.2 因果分析

造成系统堵塞和腐蚀的原因有煤气中携带的焦油、大量的萘和硫化物，结合资源分析，可在煤气净化系统中脱硫、脱氰工段，提高脱除效率，尽量降低煤气中H2S，HCN含量；提高电捕焦油器开工率及捕集效率；合理控制洗苯塔操作温度，尽量减少净煤气含油。

3.3 最终方案

经多次试验验证，形成了以下方案：采用含有独特的有机分散剂和成膜缓蚀剂的化学药剂，在风机前连续投加，防止有机污垢的沉积和管道堵塞，同时松动历史沉积物；通过特制设备将药剂直接注入需要处理的管道和设备内。

添加装置主要包括添加泵、安全阀、量筒计量器、储液罐、过滤器、喷嘴等部件。

3.4 创新点

煤气系统化学处理集成技术填补了国内空白。

采用自动控制加药设备和专利化学品，添加剂以分散雾化形式进入煤气管道或需要处理的设备处，渗透并液化萘、焦油等有机物沉积；同时松动坚硬的沉积物，改善历史沉积问题，减少管道及设备的腐蚀，减少风机震动。

操作简便，可连续或停机运行；酸性和碱性条件下均稳定有效；减少煤气管道清理工作，降低设备维修或更换费用。

4 结论

以工程实际问题为例，演示了应用TRIZ中物场，因果和进化分析等分析方法解决实际问题的步骤，最终得到成功应用。烧结脱硫废水通过综合利用得到有效处置，煤气输送系统堵塞、腐蚀问题得到有效解决。

应用案例证实了TRIZ在技术工艺问题解决中的可行性，并为其他类似的工艺改进提供了参考。

参考文献：

[1].覃方.技术创新方法TRIZ的推广应用研究[D].广东：广东省社会科学院，2014

[2].檀润华，王庆禹.发明问题解决理论：TRIZ[J].机械设计，2001，7（7）：7-11