利用TRIZ方法提高炭化焚燒爐尾氣燃燒比率

馬典松+王麗

摘 要：由于炭化料尾氣中含有焦油、粉塵及其它成分復(fù)雜的可燃?xì)怏w，如果燃燒不充分，會(huì)導(dǎo)致焚燒室溫度偏低，影響鍋爐產(chǎn)氣量，這里通過利用TRIZ方法對(duì)此問題進(jìn)行深入地討論。

關(guān)鍵詞：TRIZ；炭化；燃燒

TRIZ不是單一的針對(duì)具體解決問題的方案，而是可提高人的邏輯思維能力的一門學(xué)科，它所強(qiáng)調(diào)的不是單一的某種理念的創(chuàng)新方法，而是重在培養(yǎng)我們學(xué)會(huì)如何舉一反三，如何學(xué)習(xí)、運(yùn)用以及創(chuàng)新出一個(gè)方法。比如TRIZ中提到的40種創(chuàng)新原理，每個(gè)原理都是一個(gè)思考方向，只要能夠找出問題的關(guān)鍵詞，就能找出對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理，然后根據(jù)發(fā)明原理再去深入的考慮解決方案，如此可以改變我們的思維模式。

一、定義系統(tǒng)

原始描述：該設(shè)備由炭化爐、焚燒室、配風(fēng)系統(tǒng)、余熱鍋爐及引風(fēng)系統(tǒng)組成，采用燃燒的方式將炭化料尾氣中的粉塵、焦油及其它可燃?xì)怏w充分燃燒，高溫?zé)煔庠倥c余熱鍋爐進(jìn)行換熱，產(chǎn)生蒸汽。

工作原理：內(nèi)熱式炭化爐產(chǎn)生的部分煙氣在爐頭處燃燒，燃燒后的氣體從爐頭向爐尾方向流動(dòng)，期間高溫氣體為爐體提供熱量，進(jìn)而將炭化料中的氣體揮發(fā)出，揮發(fā)出的氣體（主要包括焦油、粉塵及其它可燃?xì)怏w）在焚燒爐內(nèi)燃燒，高溫氣體再與余熱鍋爐進(jìn)行換熱產(chǎn)生蒸汽，最后尾氣經(jīng)引風(fēng)系統(tǒng)排出。由于尾氣燃燒不充分，導(dǎo)致焚燒室溫度偏低，鍋爐產(chǎn)氣量偏低。

二、問題初始情境描述

SVOP描述

導(dǎo)料管輸送成型條；成型條揮發(fā)出可燃?xì)怏w；焚燒爐燃燒可燃?xì)怏w；焚燒爐產(chǎn)生高溫?zé)煔?；配風(fēng)系統(tǒng)提供配風(fēng)為焚燒爐；高溫?zé)煔饧訜嵊酂徨仩t；余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽；引風(fēng)系統(tǒng)控制焚燒爐抽力；引風(fēng)系統(tǒng)控制余熱鍋爐抽力；引風(fēng)系統(tǒng)排出低溫?zé)煔狻?/p>

三、主要缺點(diǎn)

成型條揮發(fā)出可燃?xì)怏w量過大；可燃?xì)怏w在焚燒爐內(nèi)與空氣接觸面不夠；配風(fēng)系統(tǒng)為焚燒爐提供配風(fēng)不當(dāng)；引風(fēng)系統(tǒng)控制焚燒爐抽力不夠。

四、主要缺點(diǎn)在以下情況下出現(xiàn)

炭化爐瞬間加料量過大，導(dǎo)致尾氣量過多，不能充分燃燒；焦油、粉塵較重，易沉淀，與空氣接觸面不夠，從而不能充分燃燒；引風(fēng)抽力控制過低時(shí)。

五、解決方案論證

通過計(jì)量裝置控制炭化爐加料量，從而保持可燃?xì)怏w的穩(wěn)定性；通過控制引風(fēng)抽力，使得焦油、粉塵不沉淀，如果依靠引風(fēng)抽力無法解決，需要另加設(shè)備不讓焦油、粉塵沉淀。

（一）功能分析。通過增加底部配風(fēng)裝置，改變配風(fēng)方向得出：方案1：爐墻體側(cè)面配風(fēng)，改為爐底配風(fēng)，同時(shí)配風(fēng)管上焊接向上風(fēng)管，運(yùn)行中將積灰吹起，增加積灰與空氣的接觸面積。

（二）因果鏈分析。按照因果關(guān)系可得出系統(tǒng)存在以下問題：1、成型條入爐前篩分不干凈；2、引風(fēng)機(jī)抽力過小，使粉塵沉淀；3、焚燒爐配風(fēng)方式不當(dāng)；4、系統(tǒng)現(xiàn)有計(jì)量裝置不準(zhǔn)確；5、入爐料無計(jì)量裝置。

（三）物場分析。通過詳細(xì)的物場分析法可以得出以下方案：方案2：通過增加一臺(tái)皮帶秤控制加料量。在成型條入爐前增加一臺(tái)皮帶秤，根據(jù)炭化爐的實(shí)際產(chǎn)量控制入爐量。方案3：在導(dǎo)料管前增加一臺(tái)振動(dòng)給料機(jī)。在導(dǎo)料管前增加一臺(tái)振動(dòng)給料機(jī)，根據(jù)炭化爐的實(shí)際產(chǎn)量控制入爐量。方案4：通過增加一臺(tái)直線振動(dòng)篩先對(duì)成型條進(jìn)行篩分。在成型條入爐前增加一臺(tái)直線振動(dòng)篩先對(duì)成型條進(jìn)行篩分，控制成型條入爐質(zhì)量。方案5：改變焚燒爐的配風(fēng)點(diǎn)。將焚燒爐的側(cè)面配風(fēng)點(diǎn)移至積灰層，利用動(dòng)力將積灰吹起，以增加積灰與空氣的接觸面積和接觸時(shí)間，使得積灰能夠充分燃燒。方案6：改變可燃?xì)怏w的運(yùn)動(dòng)方式。將可燃?xì)怏w由水平運(yùn)動(dòng)改成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，阻止粉塵沉淀。即焚燒室前增加旋 轉(zhuǎn)裝置，增加粉塵在空中運(yùn)行時(shí)間，以增加積灰與空氣的接觸面積和接觸時(shí)間 ，使得積灰能夠充分燃燒。

（四）技術(shù)矛盾。通過技術(shù)矛盾得出以下方案：方案7：往焚燒爐內(nèi)通入外加熱源提高焚燒室溫度，同時(shí)在通入熱源時(shí)將底部積灰吹起，從而將積灰燃燒。方案8：將焚燒爐中未燃燒的積灰從沉降室分離出，再通過其它方式進(jìn)行再燃燒。方案9：現(xiàn)有余熱鍋爐為坐地式，當(dāng)焚燒爐內(nèi)燃燒不干凈影響鍋爐換熱效果時(shí)，需要在停爐情況下才能清理積灰，為保證生產(chǎn)正常又不允許經(jīng)常停爐，如此長時(shí)間運(yùn)行后積灰會(huì)堵死換熱管，影響鍋爐換熱效果。將鍋爐改為快裝式鍋爐，可在不停爐情況下進(jìn)行清灰工作，改善鍋爐運(yùn)行效果。方案10：現(xiàn)有爐體配風(fēng)方式是在引風(fēng)機(jī)抽力作用下，靠負(fù)壓往焚燒爐內(nèi)配風(fēng)，這種配風(fēng)方式只能使得空氣與可燃?xì)怏w面接觸，應(yīng)在現(xiàn)有配風(fēng)口處加裝鼓風(fēng)機(jī)往爐內(nèi)配風(fēng)，加大空氣與可燃?xì)怏w的接觸面。

（五）物理矛盾。通過物理矛盾得出以下方案：方案11：在滿足工藝需求的抽力條件下，利用車間的廢棄物質(zhì)如擦油布等對(duì)焚燒爐中沉積的粉塵進(jìn)行焚燒，這樣就無需將引風(fēng)抽力控制的太大，同時(shí)還可充分利用廢棄物質(zhì)和粉塵的熱量。

六、方案評(píng)價(jià)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，本文作者最終認(rèn)為通過對(duì)方案1、2、4三個(gè)方案的結(jié)合使用，可以大幅改善焚燒爐尾氣燃燒比率，提高余熱鍋爐鍋爐換熱效率，同時(shí)生產(chǎn)現(xiàn)場需要改進(jìn)的地方不大，較易產(chǎn)生效益。

參考文獻(xiàn)：

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[2]郭亞中，鄭凱.TRIZ理論及應(yīng)用簡介.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010.

[3]陳宏宇.TRIZ創(chuàng)新方法的應(yīng)用推廣對(duì)策研究.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2012.

作者簡介：馬典松（1983-），男，安徽人，2008年7月畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，本科，現(xiàn)工作于神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)太西洗煤廠活性炭車間，主要從事活性炭生產(chǎn)技術(shù)研究、脫硫脫硝炭、尾氣回收利用等研究管理。