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、粉塵及其它成分復雜的可燃氣體，如果燃燒不充分，會導致焚燒室溫度偏低，影響鍋爐產氣量，這里通過利用TRIZ方法對此問題進行深入地討論。

關鍵詞：TRIZ；炭化；燃燒

TRIZ不是單一的針對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科，它所強調的不是單一的某種理念的創新方法，而是重在培養我們學會如何舉一反三，如何學習、運用以及創新出一個方法。比如TRIZ中提到的40種創新原理，每個原理都是一個思考方向，只要能夠找出問題的關鍵詞，就能找出對應的發明原理，然后根據發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

原始描述：該設備由炭化爐、焚燒室、配風系統、余熱鍋爐及引風系統組成，采用燃燒的方式將炭化料尾氣中的粉塵、焦油及其它可燃氣體充分燃燒，高溫煙氣再與余熱鍋爐進行換熱，產生蒸汽。

工作原理：內熱式炭化爐產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，期間高溫氣體為爐體提供熱量，進而將炭化料中的氣體揮發出，揮發出的氣體（主要包括焦油、粉塵及其它可燃氣體）在焚燒爐內燃燒，高溫氣體再與余熱鍋爐進行換熱產生蒸汽，最后尾氣經引風系統排出。由于尾氣燃燒不充分，導致焚燒室溫度偏低，鍋爐產氣量偏低。

二、問題初始情境描述

SVOP描述

導料管輸送成型條；成型條揮發出可燃氣體；焚燒爐燃燒可燃氣體；焚燒爐產生高溫煙氣；配風系統提供配風為焚燒爐；高溫煙氣加熱余熱鍋爐；余熱鍋爐產生蒸汽；引風系統控制焚燒爐抽力；引風系統控制余熱鍋爐抽力；引風系統排出低溫煙氣。

三、主要缺點

成型條揮發出可燃氣體量過大；可燃氣體在焚燒爐內與空氣接觸面不夠；配風系統為焚燒爐提供配風不當；引風系統控制焚燒爐抽力不夠。

四、主要缺點在以下情況下出現

炭化爐瞬間加料量過大，導致尾氣量過多，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；引風抽力控制過低時。

五、解決方案論證

通過計量裝置控制炭化爐加料量，從而保持可燃氣體的穩定性；通過控制引風抽力，使得焦油、粉塵不沉淀，如果依靠引風抽力無法解決，需要另加設備不讓焦油、粉塵沉淀。

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

（二）因果鏈分析。按照因果關系可得出系統存在以下問題：1、成型條入爐前篩分不干凈；2、引風機抽力過小，使粉塵沉淀；3、焚燒爐配風方式不當；4、系統現有計量裝置不準確；5、入爐料無計量裝置。

（三）物場分析。通過詳細的物場分析法可以得出以下方案：方案2：通過增加一臺皮帶秤控制加料量。在成型條入爐前增加一臺皮帶秤，根據炭化爐的實際產量控制入爐量。方案3：在導料管前增加一臺振動給料機。在導料管前增加一臺振動給料機，根據炭化爐的實際產量控制入爐量。方案4：通過增加一臺直線振動篩先對成型條進行篩分。在成型條入爐前增加一臺直線振動篩先對成型條進行篩分，控制成型條入爐質量。方案5：改變焚燒爐的配風點。將焚燒爐的側面配風點移至積灰層，利用動力將積灰吹起，以增加積灰與空氣的接觸面積和接觸時間，使得積灰能夠充分燃燒。方案6：改變可燃氣體的運動方式。將可燃氣體由水平運動改成旋轉運動，阻止粉塵沉淀。即焚燒室前增加旋 轉裝置，增加粉塵在空中運行時間，以增加積灰與空氣的接觸面積和接觸時間 ，使得積灰能夠充分燃燒。

（四）技術矛盾。通過技術矛盾得出以下方案：方案7：往焚燒爐內通入外加熱源提高焚燒室溫度，同時在通入熱源時將底部積灰吹起，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，再通過其它方式進行再燃燒。方案9：現有余熱鍋爐為坐地式，當焚燒爐內燃燒不干凈影響鍋爐換熱效果時，需要在停爐情況下才能清理積灰，為保證生產正常又不允許經常停爐，如此長時間運行后積灰會堵死換熱管，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行清灰工作，改善鍋爐運行效果。方案10：現有爐體配風方式是在引風機抽力作用下，靠負壓往焚燒爐內配風，這種配風方式只能使得空氣與可燃氣體面接觸，應在現有配風口處加裝鼓風機往爐內配風，加大空氣與可燃氣體的接觸面。

（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如擦油布等對焚燒爐中沉積的粉塵進行焚燒，這樣就無需將引風抽力控制的太大，同時還可充分利用廢棄物質和粉塵的熱量。

六、方案評價

根據現場實際情況，本文作者最終認為通過對方案1、2、4三個方案的結合使用，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，同時生產現場需要改進的地方不大，較易產生效益。

參考文獻：

[1]劉訓濤，曹賀，陳國晶.TRIZ理論及應用.北京出版社，2011.

[2]郭亞中，鄭凱.TRIZ理論及應用簡介.科技創新導報，2010.

[3]陳宏宇.TRIZ創新方法的應用推廣對策研究.產業與科技論壇，2012.

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