運用TRIZ理論促進大型煤炭企業(yè)節(jié)能減排的思考

摘要：煤炭行業(yè)是一個高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè)，也是節(jié)能減排潛力較大的行業(yè)之一。煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新方法研究的重要意義之一就是促進企業(yè)充分利用循環(huán)經(jīng)濟節(jié)能減排。有鑒于此，將TRIZ理論引入煤炭企業(yè)節(jié)能減排，以便為煤炭企業(yè)節(jié)能減排提供依據(jù)和指導(dǎo)方法。

關(guān)鍵詞：煤炭；節(jié)能減排；節(jié)能減排；TRIZ

中圖分類號：F037 文獻標(biāo)志碼：Ａ文章編號：１６７３－２９１Ｘ（２０11）11－０028－02

中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長姜智敏在2010年“煤炭工業(yè)節(jié)能減排暨循環(huán)經(jīng)濟”會議上表示，加快推進煤炭循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展勢在必行，煤炭行業(yè)將探索行業(yè)的低碳運行模式，全面構(gòu)建資源節(jié)約和環(huán)境友好的新型煤炭工業(yè)體系。

國家能源局煤炭司司長方君實指出，“十一五”期間煤炭行業(yè)發(fā)展取得了一系列成績，同時也發(fā)現(xiàn)很多矛盾和問題，已形成清晰思路的煤炭“十二五”規(guī)劃將針對煤炭供需矛盾、煤炭行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能減排，以及推進煤炭企業(yè)兼并重組等一系列深層次問題提出具體發(fā)展規(guī)劃。

一、煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與節(jié)能減排的重要性

1.煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與節(jié)能減排。目前，我國煤炭企業(yè)基本上屬于粗放型管理的勞動密集型產(chǎn)業(yè)，大部分煤企的采煤裝備都沒有達到世界先進水平，技術(shù)力量薄弱，依靠科技提高回收率的空間還很大；在技術(shù)創(chuàng)新方面落后于國內(nèi)的家電、石化等行業(yè)，科技對經(jīng)濟效益的貢獻率僅為23%，低于全國工業(yè)企業(yè)的平均水平。“十二五”期間，煤炭行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展更為重要。煤炭的開采和利用必須走安全、高效、環(huán)保的科學(xué)發(fā)展道路，煤炭在能源消耗中的占比也應(yīng)盡可能逐步下降，到2050年可望減至40%甚至是35%左右，將煤炭由現(xiàn)在的支柱能源逐步調(diào)整為重要的基礎(chǔ)能源。

煤炭洗選加工、清潔燃燒和污染排放技術(shù)發(fā)展緩慢，全國原煤入洗率僅為30%左右，大量的煤炭被直接燃燒。煤礦抽放的瓦斯85%以上直接排空，再過幾年，瓦斯直接排空量每年將達到120億立方米，煤層氣與瓦斯所造成的溫室效應(yīng)是二氧化碳的20倍，對環(huán)境的污染相當(dāng)嚴(yán)重。由此可見，提高煤炭企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力，減少對環(huán)境的污染，促進煤炭企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提升顯得尤為重要。

2.煤炭企業(yè)節(jié)能減排推進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。煤炭行業(yè)是能源生產(chǎn)主力軍，又是國家確定的9個重點高耗能行業(yè)之一和污染排放嚴(yán)重的行業(yè)之一。2008年，我國煤炭消費27.4億噸，占能源消費總量的68.7%，這一比例高于世界平均水平1倍以上。以燃煤消耗為主的現(xiàn)有能源體系，使中國成為世界上排污最高的地區(qū)之一，對人居環(huán)境和全球氣候都有重大影響。由此可見，作為中國能源主體的煤炭企業(yè)在“十二五”期間如何實現(xiàn)“低碳”轉(zhuǎn)型，顯得緊迫而急切。

如何按照高效利用資源的要求，引入和推廣節(jié)約、替代、循環(huán)利用資源和治理污染的先進技術(shù)，減少污染排放，也是擺在我們面前的一個大課題。據(jù)統(tǒng)計，目前我國煤炭資源的平均回采率為40%，大大低于世界平均水平的60%～70%。煤炭資源綜合回收率僅為30%左右，其中大中型煤礦為40%～50%，小型煤礦只有10%～15%[1]。按照規(guī)范，大型煤炭企業(yè)采出率應(yīng)達到70%～75%，而目前我國平均采出率僅為30%～35%，其中大礦為40%～45%，地方煤礦為30%，小煤窯只有10%～15%，浪費極為嚴(yán)重。按照2007年全國產(chǎn)煤25億噸計算，扔在地下浪費的資源有近50億噸，煤炭資源浪費十分驚人。可以預(yù)見，煤炭行業(yè)節(jié)能減排領(lǐng)域具有廣闊的增長空間。

二、煤炭企業(yè)節(jié)能減排勢在必行

近年來，由于煤炭行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新水平提高，煤炭資源回收率有所上升，行業(yè)萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和噸煤能耗大幅度下降，礦區(qū)環(huán)境總體惡化局面開始得到遏制。煤炭企業(yè)在大力發(fā)展以煤炭為主的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)過程中，在推進行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和節(jié)能減排工作上取得了顯著成績，但仍遠低于先進產(chǎn)煤國。我國在提高煤炭回采率、提高原煤利用效率、加強伴生資源綜合利用上仍有較大空間。

由此可見，作為大型煤炭企業(yè)，企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的最終目的在于盡可能地提高資源回收率，應(yīng)用一切可利用的技術(shù)手段和方法，把有限的、不可再生的能源開采出來。從技術(shù)層面看，煤炭企業(yè)節(jié)能減排技術(shù)涉及到煤礦開采、發(fā)電、運輸?shù)雀鱾€方面，煤炭企業(yè)在抓節(jié)能減排的過程中，應(yīng)大力改進傳統(tǒng)技術(shù)，淘汰落后設(shè)備、工藝，積極利用資源節(jié)約新技術(shù)，努力促進企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級，完成節(jié)能減排新任務(wù)。

三、以TRIZ理論為指導(dǎo)促進煤炭經(jīng)濟循環(huán)發(fā)展

1.TRIZ理論簡介。TRIZ是前蘇聯(lián)偉大的發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒先生總結(jié)創(chuàng)造的一套完整的發(fā)明創(chuàng)新理論與方法集成，是到目前為止世界上最先進而實用的發(fā)明創(chuàng)新的方法學(xué)，被譽為解決發(fā)明問題的神奇的點金術(shù)，在美日被稱為超級發(fā)明術(shù)。TRIZ是從全世界200多萬件高水平的發(fā)明專利中總結(jié)提煉的一整套解決發(fā)明難題的分析方法、分析工具、發(fā)明原理、解題模型、標(biāo)準(zhǔn)解法等系統(tǒng)工具與方法，完全改變了過去研發(fā)工作中靠千百次的反復(fù)試驗，或靠專家的靈感突發(fā)而解決問題的方式。TRIZ提供給發(fā)明者一個清晰的發(fā)明創(chuàng)新路線圖。

具體而言，TRIZ理論主要包含以下創(chuàng)新設(shè)計問題解決工具：技術(shù)系統(tǒng)進化法則，物-場分析法，發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解法，發(fā)明問題解決算法ARIZ，技術(shù)矛盾解決矩陣，40個創(chuàng)新原理，39個工程技術(shù)特性，物理學(xué)、化學(xué)、幾何學(xué)等工程學(xué)原理知識庫等。這些工具為創(chuàng)新理論軟件化提供了基礎(chǔ)，從而為TRIZ的實際應(yīng)用提供了條件。

2.運用TRIZ理論對煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新問題求解。求解模式如圖所示，首先對煤炭企業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)創(chuàng)新問題進行分析，并將其抽象成ARIZ標(biāo)準(zhǔn)問題，在39個通用工程參數(shù)的輔助下，進行相關(guān)技術(shù)或物理矛盾定義，并運用TRIZ工具解決矛盾，進而獲得具體技術(shù)創(chuàng)新問題最優(yōu)解，最后，對解決方案進行評價。如果上述最后解決技術(shù)創(chuàng)新矛盾的流程無效，則返回到煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新問題分析階段。

3.運用TRIZ理論促進煤炭企業(yè)節(jié)能減排的思路。綜上所述，煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和節(jié)能減排需要以先進的創(chuàng)新方法為指導(dǎo)，TRIZ理論可以為煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新以及開發(fā)利用節(jié)能減排技術(shù)提供強有力的工具。

首先，充分利用TRIZ理論和方法，遵循工程領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的科學(xué)原理和法則，遵循系統(tǒng)進化定律，對我國大型煤炭企業(yè)開發(fā)和利用相關(guān)工藝環(huán)節(jié)中的能源消耗、廢棄物產(chǎn)生、相關(guān)節(jié)能減排技術(shù)進行梳理，針對煤炭企業(yè)節(jié)能減排工作實際，積極引進推廣應(yīng)用節(jié)能減排新技術(shù)、新工藝，同時加大科技研發(fā)力度，開展技術(shù)攻關(guān)，探索發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的新途徑[2]。應(yīng)用TRIZ理論加快生產(chǎn)工藝過程的創(chuàng)新，包括回采、掘進、運輸、通風(fēng)、排水、防塵、安全以及煤炭洗選加工等不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)計、布局與配套協(xié)作技術(shù)的創(chuàng)新[3]。

其次，通過研究國內(nèi)外節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，揭示現(xiàn)有的問題和矛盾，應(yīng)用TRIZ理論構(gòu)建煤炭加工利用中節(jié)能減排問題模型，進而利用TRIZ理論中相關(guān)工具，結(jié)合近年來在煤礦節(jié)能減排、煤轉(zhuǎn)化利用技術(shù)生命周期等方面的研究成果。例如，用生命周期法對是否低碳技術(shù)及產(chǎn)品進行低碳評估；應(yīng)用先進適用的鍋爐燃燒技術(shù)，節(jié)約煤炭資源和利用礦井水資源，減少環(huán)境污染；充分利用煤矸石、洗矸、中煤和煤泥等有價值資源，擴大煤矸石、粉煤灰在建材產(chǎn)品生產(chǎn)和在筑路、復(fù)墾、回填等方面的利用。

第三，利用計算機輔助創(chuàng)新系統(tǒng)，建立煤炭加工利用節(jié)能減排技術(shù)適應(yīng)性評價方法，實時監(jiān)測企業(yè)的電能消耗，控制高峰期用電負(fù)荷。通過開采過程中的電能消耗，既能促進節(jié)能減排，還能節(jié)省企業(yè)運營成本，因此潛力巨大[4]；通過降低開采過程中的煤炭開發(fā)、利用與節(jié)能減排技術(shù)路線圖，為煤炭企業(yè)走循環(huán)經(jīng)濟路線，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1] 霍丙杰，侯世占.關(guān)于提高回采率的思考[J].礦業(yè)工程，2006，（10）.

[2] 翟二安.對煤炭企業(yè)節(jié)能減排的思考[J].研究·探索，2008，（11）.

[3] 吳振德，王明杰.大型煤炭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新模式選擇及對策分析[J].煤炭技術(shù)，2009，（2）.