基于TRIZ理论的高效防湿超净除尘器的研发

基于TRIZ理论的高效防湿超净除尘器的研发

胡,笳, 夏勇军, 张岳恒

安徽欣创节能环保科技股份有限公司

摘要：随着国家污染物排放标准进一步提高，新型袋式除尘器面临技术改进。本高效防湿超净除尘器的研发以TRIZ理论为指导，利用IFR和技术矛盾不断改进设备性能，以满足客户环保需求。

关键词：TRIZ；IFR；高效防湿超净除尘器；技术矛盾

Abstract: With the further improvement of the national standards for the discharge of pollutants, the new bag filter is facing technical improvements. The development of high efficiency, dampproofing  and super dust remover is guided by TRIZ theory. The performance of the  super dust remover is improved constantly with IFR and technical contradiction to meet customer's environmental needs.

Key Words: TRIZ；IFR；high efficiency, dampproofing and super dust remover；technical contradiction

0前言

随着我国污染物排放标准的提高，2015年1月1日起，选矿厂的矿石运输、转载、矿仓、破碎、筛分等工艺过程颗粒物排放标准提高到20mg/m3。国家超低排放的推行，很多矿山已将颗粒物排放标准按10mg/m3推行。相对于原标准（50mg/m3）[1]要求，新的排放标准更加严格，也要求矿山除尘系统进行新建和改造，以满足环保要求。

矿山除尘系统多采用湿法除尘器，按照目前排放标准，难以满足要求。传统袋式除尘器的滤袋是采用纺织滤布或非纺织毡，滤袋滤料采用棉纤维、毛纤维、合成纤维以及玻璃纤维等，虽然可以保证颗粒物达到排放标准，但因矿山颗粒物含水量高，滤袋普通存在结露、粘袋、清灰困难等现象，造成滤袋使用寿命短、运行费用高、现场吸尘效果差。为保证矿山除尘系统不受粉尘湿度等条件的影响，即使潮湿的粉尘也可正常工作。利用TRIZ理论为指导，研究开发一种新型过滤除尘器，满足矿山系统粉尘超低排放控制要求的同时进一步提高矿山除尘系统滤料使用寿命。

1 TRIZ理论

TRIZ理论的强大作用在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具。TRIZ理论中提供了如何系统分析问题的科学方法，如多屏幕法等；而对于复杂问题的分析，则包含了科学的问题分析建模方法—物-场分析法，它可以帮助快速确认核心问题，发现根本矛盾所在。并利用理论中40个创新原理，针对具体的技术矛盾，结合工程实际寻求具体的解决方案[2]。

2 IFR的应用

TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观限制条件，通过理想化来定义问题的最终理想解（IFR），以明确理想解所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解，从而避免了传统创新涉及方法中缺乏目标的弊端，提升了创新设计的效率[3]。本高效防湿超净除尘器研发首先考虑了传统袋式除尘器理想状态下，潮湿粉尘不会吸附在滤袋表面造成 “糊袋”情况发生，而烟气可以顺利通过滤袋达标排放。这要求设备过滤材料不能采用传统纺织滤布或非纺织毡，而是须选用拒水性能更强、透气率和抗拉等性能参数满足设备运行的要求。通过IFR发现了满足需求的滤料，滤料性能见表1。

表1：主要技术指标

3研发中的技术矛盾

3.1 滤料改变后的技术矛盾

为了使设备能满足高湿环境除尘要求，对滤料进行了改进。采用了微孔膜作为设备的核心过滤材料，其与性能类似滤料对比：复合纤维毡袋高温除尘材料由于净化率低，易堵网，其应用将会逐渐被衰减，目前国内公认的憎水性良好，可适用于高湿环境的滤料为聚四氟乙烯，但此种过滤材料由于成孔时的横向拉伸中的非均匀性，使其孔径差异大，过滤净化率无法保证，抗拉强度也受到很大影响，同时由于价格高昂，影响了它在烟尘过滤中的广泛应用。选用微孔膜后，防湿和过滤效果满足设备性能要求。但传统滤料成型方式对微孔膜并不适用，会造成微孔膜损坏，从而排放难以达标。为此，使微孔膜整体成型采用了胶粘方式，保证设备了使用要求。

3.2 滤料成型后的技术矛盾

传统滤料缝纫或热熔成型后变成成品滤袋，是袋式除尘器的核心部件之一。滤袋安装在花板上，并通过袋笼固定[4]。而高效防湿超净除尘器微孔膜按其特性难以作成圆形成品，传统的袋笼无法配套使用。故按照这个微孔膜成型技术矛盾研发出滤料框架一体化组件。膜除尘器滤料组件将滤料与框架集成一个整体，模块化制作安装，便于除尘器滤料部分的安装与更换；此外，个别过滤框架的损坏，不影响滤料组件的整体性能，更好地满足使用。考虑到通过复合过滤材料和过滤框架构成滤料组件，将复合过滤材料覆盖在板式的过滤元件上，具有过滤面积大，节省占地面积，除尘效率高的特点。见图1、图2。

图1：组合框架     图2：单片框架

3.3 设备清灰的技术矛盾

    除尘过程中，滤袋表面的粉尘不断增加，导致滤袋压差逐渐增加。在压差增加到一定值，需进行清灰。传统除尘器为压缩气体从气包释放出来，经脉冲阀和喷吹管上的喷嘴向滤袋内喷射，滤袋因此而急骤膨胀，滤袋壁受到强烈的冲击振动，附于袋外的粉尘因此而脱离滤袋，并落入灰斗由卸灰阀排出。高效防湿除尘器选用微孔膜后，传统压缩空气清灰方式难以实现粉尘剥离，改用高频振动电机清灰来解决设备清灰问题。当微孔膜表面粉尘聚集到一定厚度，由PLC定时控制的高频振打电机振打脱落，由于微孔膜过滤不同于普通滤袋，在潮湿环境下，经振打后即可脱落，达到良好的清灰目的，解决清灰难题。

4高效防湿除尘器技术优势

该高效防湿除尘器的研发解决了矿山、水泥等行业除尘难题。可有效降低产品损耗和因超标排放带来的经济损失，提高经济效益。同时又因清灰周期长、时间段、清灰强度低、大大降低电能消耗，节约投资费用。技术优势包括：（1）突破潮湿环境下袋式除尘器的发展瓶颈，解决矿山、水泥行业的环保处理难题。可实现良好的过滤效果，排放浓度可降到10mg/m3以下；（2）微孔膜滤袋憎水性好、孔隙率高、强度大；（3）模块式滤料组件有效的减轻了除尘器维护保养难度，安装与更换十分便捷，具有过滤面积大，节省占地面积的优势；（4）湿度量高达15%时除尘器仍可满足使用要求，滤袋易清灰，避免了糊袋现象，除尘器阻力小，大大延长了使用寿命。

5 结 语

TRIZ理论具有鲜明的特点和优势。它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，获得最终的理想解，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程。高效防湿超净除尘器研发实践证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程而且帮助我们开发富有竞争力的创新产品。

参考文献：

[1] 中华人民共和国环境保护部, 国家质量监督检验检疫总局. GB28661-2012铁矿采选工业污染物排放标准.

[2]TRIZ创新理论与应用原理. 科学出版社.2010.

[3]TRIZ理论机械创新设计工程训练教程. 北京大学出版社.2011.

[4]  杨建勋，张殿印.袋式除尘器设计指南. 机械工业出版社.2012