黄 亮
（武汉新华源电力设备有限公司 湖北 武汉）
摘 要：针对电力行业中原煤颗粒在仓中容易发生滞流堵塞的现状，找出导致破拱设备工作状态不够理想的原因。利用ＴＲＩＺ创新方法对问题进行描述及分析，最终得出一种解决原煤仓堵煤的问题的设备改进方案。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：煤；原煤仓；堵塞；破拱设备
中图分类号：TD451 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．09．０51
收稿日期：２０１5－02－15
原煤仓是火力发电厂上煤系统极为重要的构件，其主要功能是装储，保护煤的质量，调剂产运不平衡状态及保障输送的持续、稳定等。近年来，随着燃运能力的不断提高，煤仓的作用日益突显并受到广泛的重视。
１ 上煤系统的主要原理
火力发电厂上煤系统工作流程：煤通过外部皮带输送至圆型筒仓及翻车机卸车系统，通过管路等转运设备对煤储存和引导，通过给煤设备控制管路内煤的流量，依靠皮带机传送煤至锅炉进行燃烧。利用煤的热值，把热能转变为电能。
原煤仓防堵是原煤转运系统中的一项重要的保护措施及手段。为解决原煤仓堵煤，市场上的防堵措施种类繁多，如变截面原煤仓和半椭圆原煤仓的设计使用。清堵助流装置如仓壁振打器、疏松机、空气炮等。虽然解决堵煤的措施较多，但使用效果却不理想，未能根本的解决堵煤问题。结果容易造成屏式过热器壁温难以控制，经常发生超温、增加锅炉稳燃用油、机组降负荷，严重时造成锅炉灭火、机组非停等不安全事件的发生。
2 ＴＲＩＺ理论在解决原煤仓清堵技术的应用
2．１ ＴＲＩＺ应用理论分析
ＴＲＩＺ理论在工程问题中应用时，首先分析当前所在系统内的资源，将系统内部的相关元件建立功能作用关系的组件模型。针对系统中存在的问题作用关系，分析其相关作用参数。然后根据矛盾矩阵及物场分析，分别寻找解决原理或建立与已知存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型，在问题的解决过程中，可以根据模型所描述的问题，来查找相对应的解。
2．２ 问题描述
通过运用ＴＲＩＺ理论的三轴分析对原煤仓的输送系统进行分析：煤主要是通过外部皮带输送到管路，管路对煤储存和引导，通过外部闸门控制管路内煤的流量，依靠给煤机传送煤。
2．３ 问题的分析
从组件模型中，针对问题作用关系，发现导致堵煤问题现状的原因：由于操作人员无法了解煤在管体内的储存情况导致操作时间的准确性不足；管体自身结构形状导致引导煤的流速不足；管体自身对煤的破拱效果不足；环境湿度大；煤自身的物理特性。
针对问题描述中所出现的因素，我们通过ＴＲＩＺ专业术语的转变，将问题清晰的展现在我们面前。由此可将以上问题总结为需要解决的问题点：①如何消除管体的储存过度；②如何消除管体对煤的引导不足；③如何消除管体对煤的分离不足。
2．４ 由ＴＲＩＺ方法得到的解决方案
2．４．１ 针对ＴＲＩＺ转化的问题“如何消除管体的储存过度”以煤的存储时间的问题
我们初步构思：降低煤在管体内储存过程中所产生的粘结现象。然后通过运用矛盾矩阵表，将所需改善的问题转换为３９个工程参数中的参数项目，结合矛盾矩阵表查找对应的发明原理寻求解决方法。而此方案所需改善的参数是“稳定性”，但同时定义的恶化参数是“控制和测量的复杂性”，即产生了技术矛盾。利用矛盾矩阵查找创新原理，得到以下方案。
从反馈原理中得到启发，原煤仓采用超声波检测装置，检测煤的粘接情况，并反馈给控制系统。当原煤仓内的煤一旦粘接到一定的程度可能产生危害时，将信息反馈给控制中心，提前做好输送安排，控制中心按时进行远程控制打开闸门然后驱动破拱机运作。保障煤在原煤仓内不发生堵塞。
2．４．２ 针对转化问题“如何消除管体对煤的引导不足”
我们初步构思：提高煤流动速度，更改管体的形状。同样运用参数转化，通过查找创新原理寻找解决办法。此方案改善的参数是“速度”，但同时定义的恶化参数是“物体产生的有害因素”；改善的参数是“力”，但同时定义的恶化参数是“可制造性”；即产生了技术矛盾。利用矛盾矩阵查找创新原理，得到以下方案。
（１）采用机械振动原理
对设备增加振动电机，采用双质体振动形式；将管体上下连接位为柔性的密封；悬挂装置采用铰接结构。在共同作用的条件下增大振动效果，通过管体振动加速煤的流动。
（２）利用动态特性原理
通过改变管路的形状，将管路的倾角由原先的不可变变为可变。利用双曲面结构的特性及流体涡旋效应，将倾角随煤的高度降低逐渐增大，这样改变了管内不同截面的收缩率，以此达到管体不动，煤的速度增大的效果。
（３）利用借助中介物原理
通过在管内壁增加一个陶瓷层，降低了煤对管壁的粘结及摩擦产生的速度损耗。
2．４．３ 针对转化问题“如何改善管体对煤的分离不足”
我们初步构思：提高破拱力，更改合适破拱装置。此方案改善的参数是“力”，但同时定义的恶化参数是“可靠性”，即产生了技术矛盾。利用矛盾矩阵查找创新原理，得到以下方案。
利用物理或化学参数改变原理可以找煤的其他化合成分去与煤混合储存。煤的化合物需要满足与煤的粘结较低的特点。通过对系统内资源的挖掘我们得到了煤燃烧后的煤渣，煤渣能够满足要求并且能够增加燃烧的利用率。这样我们可以对煤以及燃烧后的煤渣进行配比存放，来解决煤的粘接同时对资源的循环利用。
通过建立物场模型我们初步构思：引入一个物质或一个场增加分离效果。利用标准解，得到以下方案。通过引入Ｆ２来抵消有害作用。
增加一个超声波场，来消除煤的粘结。
3 运用ＴＲＩＺ理论后设备改进总结
通过ＴＲＩＺ理论帮助我们得到了不同的解决方法，从不同的角度对设备的改型，布局及发展的方向去改进。
现有设备改进方案中：化学混合配比降低粘接方案虽然可以解决以上技术难题。但此方案不仅需要对不同化学物质间的作用关系进行分析，同时配比也会改变电厂锅炉的发热值，间接影响供电量，对锅炉燃烧值的利用率提出更高的要求。
加装超声波系统，确保煤的分离效果。目前此超声波破拱现处于理论阶段，具体实施有待工程验证。
利用动态特性改变管路的形状，设备增加振动电机，内壁附陶瓷衬板，对现有设备改进有实质作用，引入超声波检查反馈系统增强控制管理和利用流体涡旋效应，确保煤流动效果方案代表了当代较为先进的技术，并可实施至设备改进中。
4 结束语
通过ＴＲＩＺ对问题进行描述分析，运用发现问题、分析问题、解决问题、方案验证四个阶段的创新流程，对解决原煤仓堵煤的根源有了更深层的了解与挖掘，对破拱设备的创新设计提供了重要的思路。提升了企业技术创新的能力，完成了企业技术战略规划和专利布局。同时，也为利用创新方法提升产品设计水平，加快产品研发进程开拓了一条行之有效的，立足企业自主创新和便于组织实施新路子。对研究和应用ＴＲＩＺ理论对我国火力发电的创新设计具有重要的理论和现实意义。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
１ 刘训涛，曹贺，陈国晶．ＴＲＪＺ理论及应用［Ｍ］．北京：北京大学出版社，２０１１
２ 赵敏，史晓凌，段海波．ＴＲＩｚ入门及实践［Ｍ］．北京：科学出版社，２００９
３ 宋卫，李习臣.煤仓堵煤的影响因素分析和处理方案［Ｊ］.中国图鉴社，２００９
４ 刘一凡，李翔龙，刘南，宋宏伟.基于ＴＲＩＺ理论的微纳空心镍球的制备方法［Ｊ］．现代制造工程，２０１３
（责任编辑 亢婷婷）