运用TRIZ理论促进大型煤炭企业节能减排的思考
时间：2021-02-11 04:03:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：煤炭行业是一个高耗能、高污染的产业，也是节能减排潜力较大的行业之一。煤炭企业技术创新方法研究的重要意义之一就是促进企业充分利用循环经济节能减排。有鉴于此，将TRIZ理论引入煤炭企业节能减排，以便为煤炭企业节能减排提供依据和指导方法。
关键词：煤炭；节能减排；节能减排；TRIZ
中图分类号：F037 文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－２９１Ｘ（２０11）11－０028－02
中国煤炭工业协会副会长姜智敏在2010年“煤炭工业节能减排暨循环经济”会议上表示，加快推进煤炭循环经济发展势在必行，煤炭行业将探索行业的低碳运行模式，全面构建资源节约和环境友好的新型煤炭工业体系。
国家能源局煤炭司司长方君实指出，“十一五”期间煤炭行业发展取得了一系列成绩，同时也发现很多矛盾和问题，已形成清晰思路的煤炭“十二五”规划将针对煤炭供需矛盾、煤炭行业结构调整、节能减排，以及推进煤炭企业兼并重组等一系列深层次问题提出具体发展规划。
一、煤炭企业技术创新与节能减排的重要性
1.煤炭企业技术创新与节能减排。目前，我国煤炭企业基本上属于粗放型管理的劳动密集型产业，大部分煤企的采煤装备都没有达到世界先进水平，技术力量薄弱，依靠科技提高回收率的空间还很大；在技术创新方面落后于国内的家电、石化等行业，科技对经济效益的贡献率仅为23%，低于全国工业企业的平均水平。“十二五”期间，煤炭行业的健康可持续发展更为重要。煤炭的开采和利用必须走安全、高效、环保的科学发展道路，煤炭在能源消耗中的占比也应尽可能逐步下降，到2050年可望减至40%甚至是35%左右，将煤炭由现在的支柱能源逐步调整为重要的基础能源。
煤炭洗选加工、清洁燃烧和污染排放技术发展缓慢，全国原煤入洗率仅为30%左右，大量的煤炭被直接燃烧。煤矿抽放的瓦斯85%以上直接排空，再过几年，瓦斯直接排空量每年将达到120亿立方米，煤层气与瓦斯所造成的温室效应是二氧化碳的20倍，对环境的污染相当严重。由此可见，提高煤炭企业的技术创新能力，减少对环境的污染，促进煤炭企业的技术创新能力的培养与提升显得尤为重要。
2.煤炭企业节能减排推进循环经济发展。煤炭行业是能源生产主力军，又是国家确定的9个重点高耗能行业之一和污染排放严重的行业之一。2008年，我国煤炭消费27.4亿吨，占能源消费总量的68.7%，这一比例高于世界平均水平1倍以上。以燃煤消耗为主的现有能源体系，使中国成为世界上排污最高的地区之一，对人居环境和全球气候都有重大影响。由此可见，作为中国能源主体的煤炭企业在“十二五”期间如何实现“低碳”转型，显得紧迫而急切。
如何按照高效利用资源的要求，引入和推广节约、替代、循环利用资源和治理污染的先进技术，减少污染排放，也是摆在我们面前的一个大课题。据统计，目前我国煤炭资源的平均回采率为40%，大大低于世界平均水平的60%～70%。煤炭资源综合回收率仅为30%左右，其中大中型煤矿为40%～50%，小型煤矿只有10%～15%[1]。按照规范，大型煤炭企业采出率应达到70%～75%，而目前我国平均采出率仅为30%～35%，其中大矿为40%～45%，地方煤矿为30%，小煤窑只有10%～15%，浪费极为严重。按照2007年全国产煤25亿吨计算，扔在地下浪费的资源有近50亿吨，煤炭资源浪费十分惊人。可以预见，煤炭行业节能减排领域具有广阔的增长空间。
二、煤炭企业节能减排势在必行
近年来，由于煤炭行业技术创新水平提高，煤炭资源回收率有所上升，行业万元国内生产总值能耗和吨煤能耗大幅度下降，矿区环境总体恶化局面开始得到遏制。煤炭企业在大力发展以煤炭为主的循环经济产业过程中，在推进行业技术创新和节能减排工作上取得了显著成绩，但仍远低于先进产煤国。我国在提高煤炭回采率、提高原煤利用效率、加强伴生资源综合利用上仍有较大空间。
由此可见，作为大型煤炭企业，企业技术创新的最终目的在于尽可能地提高资源回收率，应用一切可利用的技术手段和方法，把有限的、不可再生的能源开采出来。从技术层面看，煤炭企业节能减排技术涉及到煤矿开采、发电、运输等各个方面，煤炭企业在抓节能减排的过程中，应大力改进传统技术，淘汰落后设备、工艺，积极利用资源节约新技术，努力促进企业产业升级，完成节能减排新任务。
三、以TRIZ理论为指导促进煤炭经济循环发展
1.TRIZ理论简介。TRIZ是前苏联伟大的发明家根里奇·阿奇舒勒先生总结创造的一套完整的发明创新理论与方法集成，是到目前为止世界上最先进而实用的发明创新的方法学，被誉为解决发明问题的神奇的点金术，在美日被称为超级发明术。TRIZ是从全世界200多万件高水平的发明专利中总结提炼的一整套解决发明难题的分析方法、分析工具、发明原理、解题模型、标准解法等系统工具与方法，完全改变了过去研发工作中靠千百次的反复试验，或靠专家的灵感突发而解决问题的方式。TRIZ提供给发明者一个清晰的发明创新路线图。
具体而言，TRIZ理论主要包含以下创新设计问题解决工具：技术系统进化法则，物-场分析法，发明问题标准解法，发明问题解决算法ARIZ，技术矛盾解决矩阵，40个创新原理，39个工程技术特性，物理学、化学、几何学等工程学原理知识库等。这些工具为创新理论软件化提供了基础，从而为TRIZ的实际应用提供了条件。
2.运用TRIZ理论对煤炭企业技术创新问题求解。求解模式如图所示，首先对煤炭企业现有的技术创新问题进行分析，并将其抽象成ARIZ标准问题，在39个通用工程参数的辅助下，进行相关技术或物理矛盾定义，并运用TRIZ工具解决矛盾，进而获得具体技术创新问题最优解，最后，对解决方案进行评价。如果上述最后解决技术创新矛盾的流程无效，则返回到煤炭企业技术创新问题分析阶段。
3.运用TRIZ理论促进煤炭企业节能减排的思路。综上所述，煤炭企业技术创新和节能减排需要以先进的创新方法为指导，TRIZ理论可以为煤炭企业技术创新以及开发利用节能减排技术提供强有力的工具。
首先，充分利用TRIZ理论和方法，遵循工程领域技术创新的科学原理和法则，遵循系统进化定律，对我国大型煤炭企业开发和利用相关工艺环节中的能源消耗、废弃物产生、相关节能减排技术进行梳理，针对煤炭企业节能减排工作实际，积极引进推广应用节能减排新技术、新工艺，同时加大科技研发力度，开展技术攻关，探索发展循环经济的新途径[2]。应用TRIZ理论加快生产工艺过程的创新，包括回采、掘进、运输、通风、排水、防尘、安全以及煤炭洗选加工等不同生产环节的设计、布局与配套协作技术的创新[3]。
其次，通过研究国内外节能减排技术的应用现状，揭示现有的问题和矛盾，应用TRIZ理论构建煤炭加工利用中节能减排问题模型，进而利用TRIZ理论中相关工具，结合近年来在煤矿节能减排、煤转化利用技术生命周期等方面的研究成果。例如，用生命周期法对是否低碳技术及产品进行低碳评估；应用先进适用的锅炉燃烧技术，节约煤炭资源和利用矿井水资源，减少环境污染；充分利用煤矸石、洗矸、中煤和煤泥等有价值资源，扩大煤矸石、粉煤灰在建材产品生产和在筑路、复垦、回填等方面的利用。
第三，利用计算机辅助创新系统，建立煤炭加工利用节能减排技术适应性评价方法，实时监测企业的电能消耗，控制高峰期用电负荷。通过开采过程中的电能消耗，既能促进节能减排，还能节省企业运营成本，因此潜力巨大[4]；通过降低开采过程中的煤炭开发、利用与节能减排技术路线图，为煤炭企业走循环经济路线，实现可持续发展奠定良好的基础。
参考文献：
[1] 霍丙杰，侯世占.关于提高回采率的思考[J].矿业工程，2006，（10）.
[2] 翟二安.对煤炭企业节能减排的思考[J].研究·探索，2008，（11）.
[3] 吴振德，王明杰.大型煤炭企业技术创新模式选择及对策分析[J].煤炭技术，2009，（2）.
