近日,2019年中国创新方法大赛总决赛在湖南长沙落下帷幕,阳煤集团入围项目最终获得大赛三等奖1个、优秀奖2个。阳煤集团的“基于TRIZ理论制取高纯氢氰酸”项目获得三等奖,“基于TRIZ理论的‘三下’压煤开采减沉技术研究”“基于TRIZ理论针对薄煤层智能化综采技术研究”2个项目获得优秀奖。
3个获奖项目均基于TRIZ理论,那到底什么是TRIZ理论,它又是如何指导煤炭生产的呢?
TRIZ英文译文为“Theory of inventive problem solving”,中文称为发明问题的解决理论。它是由前苏联发明家Ahshuller GS 与一批研究人员在1946—1985年间,通过分析世界各国近250万份专利并综合多学科领域的原理和法则而建立起来的理论体系。TRIZ理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理,着力于澄清和强调系统中存在的矛盾,其目标是完全解决矛盾,获得最终的理解。它不是采取折中或者妥协的做法,而是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程,而不是随机的行为。实践证明,运用TRIZ理论,可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。
TRIZ 理论主要被应用于技术创新领域。湖北省科技信息研究院石恋运用TRIZ理论解决了火力发电厂上煤系统破拱装置中煤的粘结问题。
破拱装置是火力发电厂上煤系统极为重要的构件,原煤颗粒在管体内不滞留和堵塞,能够有效保证燃煤的供给。由于煤在管体中储存的时间长以及外部环境的影响容易产生煤的团聚结块,使煤停止流动影响传送和煤的充分燃烧,严重影响发电,同时煤对管壁造成磨损,击打锤敲击管体时振动产生较大噪音污染。
根据问题描述,可以明确要解决的问题是如何改善低温及潮湿环境的影响,如何有效消除煤的粘结,如何降低管壁的损耗及减少噪音。通过九屏幕法进行资源分析,找出系统中可利用的资源有哪些,并尝试找出解决方案。
TRIZ理论中的资源分析的实质就是从系统的高度研究分析资源,挖掘系统的派生资源,关注系统资源间的有机联系,合理地组合、配置、优化资源结构,提升系统资源的应用价值或理想度通过资源分析。这里的资源是指系统及其环境中的各种要素。通过借助资源分析,可以找到破拱装置中产生的热能资源和燃烧产生的煤渣资源,这两种资源分别加以利用,可以得到解决方案。
(1)利用系统中产生的热能资源,通过对管体增加一定程度的保温材料成分,提高管体对碰撞产生的热能的保温作用,从而提高管体内空气温度,减少煤的粘结。
(2)利用煤渣资源,通过将煤渣和煤进行一定程度混合,传送进入管体,减少煤的粘结。TRIZ中常用到因果分析,在于找出问题存在的根本原因,从而找到问题解决的突破点。在这个实际问题中,通过因果分析,可以得到导致煤粘接的原因:①管体的存储过度;②管体对煤的分离不足;③环境对煤的有害作用:④煤自身的粘结特性。分别以这几个原因为入手点,查询TRIZ矛盾矩阵得出可以运用的几个原理,分别有:35、物理或化学参数改变原理,23、反馈原理,24、借助中介物原理,40、复合材料原理。根据这些原理分别可以找出以下几种新的方案:
(1)利用反馈原理,用超声波检测煤的粘接情况,并反馈给控制系统,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,进行输送安排,控制中心远程控制打开闸门然后驱动破拱机运作。
(2)利用借助中介物原理,通过在管内壁增加一个陶瓷层,降低煤对管壁的粘结及摩擦损耗。
(3)利用借助复合材料原理,通过在管内壁增加干燥材料,降低了管体内空气中水分含量,降低煤的粘结性。
研究人员从成本、安全性、可操作性等综合比较表中方案,并对方案进行组合,得到一个最优方案,即充分利用系统中的热能资源和煤渣资源,管体添加保温材料和陶瓷成分,煤渣与煤混合,同时还可以将管体内设置多个小棱锥,有助于减少煤的粘结。