發布時間：2021-12-18所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要: 在分析不同創新方式的基礎上，指出消化吸收再創新和集成創新是當前工業鍋爐行業發展的創新方式，并在回顧我國建國以來工業鍋爐創新成果的基礎上，分別以燃煤電廠煙氣深度冷卻、分體管殼式余熱鍋爐、多熱源耦合供熱系統集成技術創新為例，著重介紹了新技術集成創
摘 要: 在分析不同創新方式的基礎上，指出消化吸收再創新和集成創新是當前工業鍋爐行業發展的創新方式，并在回顧我國建國以來工業鍋爐創新成果的基礎上，分別以燃煤電廠煙氣深度冷卻、分體管殼式余熱鍋爐、多熱源耦合供熱系統集成技術創新為例，著重介紹了新技術集成創新及消化吸收再創新的思路和方法; 同時，探討了火電靈活性改革等對工業鍋爐行業未來發展的深刻影響，這種影響決定傳統能源結構調整、耦合供熱及非水可再生能源的快速發展。指出企業參與并引領這一創新過程是目前迫在眉睫的創新需求。
關鍵詞: 工業鍋爐; 技術創新; 發展
0 前言
黨的十八大報告中明確指出: 科技創新是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐，必須擺在國家發展全局的核心位置。要堅持走中國特色自主創新道路，以全球視野謀劃和推動創新，提高原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新能力，更加注重協同創新。深化體制改革，加快建設國家創新體系，著力構建以企業為主體、市場為導向、產學研相結合的技術創新體系�？梢�，在我國進入經濟快速發展的新階段，實施創新驅動戰略，既是形勢所迫，也是面向未來的一項重大舉措。
然而，我國工業鍋爐企業發展中，一直存在著創新后勁不足和低層次競爭的問題。雖然行業之中的有識之士多次呼吁企業以科技創新作為企業發展的常備動力，擺脫行業中存在的低層次競爭模式和創新低迷態勢，但未能引起行業共鳴。多數企業認為工業鍋爐的創新難度較大而躊躇不前，但也有少數企業開始無意識和有意識地進行以創新增效為目的的創新活動，通過與高�；蚩蒲性核献饕约奥摵涎邪l的模式，助力工業鍋爐的技術成果轉化，同時也不斷地提升企業自身的創新能力，并且在很短的時間內享受到了創新成果為企業帶來的極大潛力提升，使企業發展活力大增，同行業中的競爭力也得到迅速提升。目前，在國內經濟發展呈現整體疲軟的態勢下，工業鍋爐的發展也勢必會遭受到較為嚴重的沖擊和影響，但在市場沖擊挑戰的背后，工業鍋爐企業也應看到這前所未有的機遇。外部經濟環境的疲軟狀態，可能會出現市場萎靡和資金趨緊的問題，從而影響創新投入以及創新產品市場開拓的深度和廣度，甚至創新風險也可能影響人們對創新技術成功的預期。但是技術創新本身應是一種著眼于未來的行動，加之國家推行節能減排戰略，只要堅持不懈地推進創新機制，工業鍋爐企業和行業就會在低迷中穩定生存，未來經濟發展活力一旦復蘇，科技創新勢必會成為助推工業鍋爐企業騰飛發展的又一次難得的重大機遇。
本文擬從對科技創新的相關認識、工業鍋爐科技的消化吸收再創新、燃煤電廠節能減排和超低排放及火電靈活性改革對工業鍋爐行業發展的影響和作者自身的創新體會等方面展開，希望給我國的工業鍋爐企業提供一點借鑒。
1 科技創新及實施條件
1. 1 科技創新的分類
目前，對于科技創新的分類大致分為: 原始科技創新、集成科技創新以及消化吸收再創新三類。原始創新指在一個學科群、知識體系中能滋生出新的交叉學科、新的概念，乃至形成新的知識體系的那一原支點，能對科學的發展起著一定的推動作用的理論、方法和技術等。其特點為具有深厚的結構理論作基礎，長期的學術積累，可謂厚積薄發，能得到大量而系統的結構類型，其中包括很復雜的結構。雖然科技創新的重點在原始科技創新，但是對企業而言要實現原始創新具有一定的難度，如原始科技創新需要具有專業素質基礎的高級研究人員、先進的從事科學研究的實驗儀器和設備、龐大的支持科學和技術研究的經費，這種條件只有國家級或省部級科學研究院、高等院校和國營大型企業才能具備這樣的條件。因此，一般企業可以先從技術創新開始，著眼于解決企業現實的技術問題，當企業發展到一定階段完成資本原始積累后，才能在資金、科研人員和儀器設備等方面創造條件，進入高級階段的科技創新過程，對工業鍋爐企業而言，科技創新可以簡化成技術創新，而科學創新由國家以舉國之力組織高等院校和研究院所來完成。
其次，科技創新的重點是消化吸收再創新和集成科技創新，這兩者往往很難區分，通�？梢苑旁谝黄鹩懻�，是一種較為通俗的表述方法，就其創新方式而言還可更具體，例如: 可采用組合法、缺點利用法、增加和減少法、結構變形法等實用創造技法。其特點是: 對生產實際需求的長期觀察與積累，綜合現有結構或產品的優缺點，以尋求簡潔、實用主義，不斷構造、優化結構，從而得到新的結構或產品，具有良好的實用價值。相比于原始創新，這兩種科技創新的創新含金量不高，但對企業甚至一個國家的科技發展和工業經濟需要來說，是十分必要且有重要意義的，特別對我國的工業鍋爐行業而言，尤其需要這樣的技術創新，并以此為出發點，開展這方面的研究，培養相應的技術創新人才隊伍。雖然技術創新的底蘊沒有科學創新的高端、大氣上檔次，但也足以秒殺那些只是消化吸收而不創新的企業。
1. 2 三種科技創新之間的關系
原始科技創新并不是從天才腦袋里一拍就產生的，它是長期的學術、經驗和閱讀力的積累，并以目前已有的技術、方法、理論等為基礎，當然絕不是這些已有技術、理論、方法的簡單疊加，而是一種“裂變”，一般來說原始科技創新很少，也是極少數人可以實現的; 社會以及市場大量需要的是集成創新和消化吸收再創新，或者能同時進行這兩種創新的大量人才。通過原始創新得到的結果可以包含集成創新或消化吸收再創新得到的結果，因為原始科技創新特別是通過系統理論得到的成果往往是系統的、全面的; 反之則不能，因為后二者主要靠人的直覺、經驗與部分知識，而人的直覺、經驗與知識是有限的，或者說只能在一定范圍內或一定層次上進行，這也是集成創新和消化吸收再創新的局限性。
一般可從創新的新穎性、實用性以及創新的方式來判斷區分三種創新，創新的結果( 結構、產品) 富有奇特，看了令人拍案叫絕的作品往往是由原始創新而得，其中的子元素或構成方式很難讓人們感覺是用組合、集成的方法而得; 而集成創新或消化吸再收創新的結果，明顯帶有集成、組合、移植性等特征，很容易讓人們感覺是現有產品、結果、技術、功能等的巧妙集成組合。表 1 給出了三種創新實現的方法或途徑、所需的條件或基礎、結果、創新的主題以及相應的特點。
1. 3 技術創新的條件
一般來說，企業在進行自主創新過程中需要考慮到以下幾個條件: 第一，企業技術人員的素養。這是企業進行自主創新的基石，因為企業創新歸根結底是人的創新，是技術從業人員在所從事的行業中對其工作經驗和理論基礎知識積累到一定程度后，根據企業或市場需求對產品產生的技術創新想法。這通常與本企業內技術人員的人格特征以及教育背景等息息相關，例如技術創新人員首先應具備抗壓力、毅力、反應能力等性格方面的表現和特征，此外，技術創新人員的教育背景對其創新能力也會造成影響，比如高等院校有非常好的科研氛圍和濃厚的探索精神，畢業于這種高校的技術人員長時間身處于優秀的校園文化中，其創新精神必然濃厚，創新意識必然加強。長此以往，技術創新人員在學生階段便會更好地掌握一些創新技術手段，例如熟練運用 ProE、ANSYS、FLUENT 等一些三維仿真和數值模擬的計算機軟件。第二，企業自主創新資金的來源。充足的自主創新基金，是企業獲得所需技術資源的前提保證，無論何種技術來源，或自主研發，或合作開發。因此，企業在自主創新過程中，必須制定合理可行的技術資金籌措戰略。第三，企業自主創新機構的建設。有效的技術創新機構是實現企業自主創新的主題。技術創新的孵化器就是企業進行自主創新的主要機構，包括各種技術創新中心，技術研發中心等�，F代化的一流實驗室是知識轉化成技術的重要保證。缺乏一流的實驗室和實驗設備，再優秀的技術人才也不可能創造出新技術。第四，企業自主創新力量的結合。企業在自主創新過程中，要考慮企業在自主創新過程中，將自己擁有的各種技術開發力量加以組合利用，用最經濟合理的成本獲得最大的效益。企業的研發隊伍要與外界保持著各種信息溝通和技術合作的聯系。企業的研發力量既包括企業內部的技術人員，也包括企業外部的一些科研人員，他們可能屬于政府科研機構、高等院�；蚱渌髽I。企業在進行技術研發時，要根據具體研發項目的特點選擇不同的技術力量組合戰略，充分利用各方面的技術研發力量。
1. 4 技術創新的途徑
對于企業來講，創新就是對現實問題經過科學合理的凝練之后提出局部或系統的解決方案，創造新的效益增長的過程。技術創新是一個從產生新產品或新工藝的設想到市場應用的完整過程，它包括新設想的產生、研究、開發、商業化生產到擴散這樣一系列活動，本質上是一個技術、經濟一體化的過程，具體包括技術開發和技術利用兩大環節; 技術創新不是單純技術行為，也不是單純經濟行為，是技術和經濟的結合體。
對于工業鍋爐企業而言，創新主要由 2 種途徑，其一，創新來源于企業內部知識的積累，知識的積累來源于理論知識和生產實踐，來源于對現實工程問題解決方法和途徑的探索。工業鍋爐企業應保證其內部的自主創新，不斷進行科研活動，根據市場的需求，制定科研的方向，并進行系統的、科學的規劃; 第二種方式是從外部吸收，借助于外部科技部門和技術人員實現創新，通過利用科研機構的力量來提高企業自身的科研能力，促進企業發展的需求。為此，建議工業鍋爐企業:
( 1) 工業鍋爐企業應該在宏觀上關注我國重大需求轉移和關鍵變革路線，以使企業技術創新緊跟經濟發展大勢，提升企業發展高度和廣度。
( 2) 工業鍋爐企業應維持內部基本的自主創新需要，至少跟蹤本行業科學技術發展前沿，根據市場信息反饋向企業領導提出企業的技術發展方向，并提出發展規劃和建議。
( 3) 在關注本行業技術發展的前提下，擴大視野，關注其他行業對本行業發展的引領作用，如智能制造、信息革命、互聯網、物聯網等未來信息革命基礎理念。
( 4) 通過戰略合作與高等院校、科研院所實行強強聯合，建立長期穩定的科學研究中心和研發基地，通過和創新團體的合作鍛煉企業自己的研發隊伍，提高自主創新能力。
( 5) 通過創新委托合作，利用外部人才資源，先進科研平臺資源，結合企業自身需要，委托外部力量進行合作技術開發，快速完成技術和產品升級需要。
( 6) 與高等院校、科研院所等科研機構聯合組織申報省、市、國家 863 高技術計劃、科技攻關等重大科技項目，借助國家資金、人才、實驗室優勢提升企業研發能力和科技創新能力，實現跨越式發展。
以下筆者通過案例分析的形式和大家分享一下工業鍋爐的創新和實踐。這些技術創新的案例曾經促進了我國工業鍋爐技術多元發展，并推動了我國工業鍋爐行業整體向前發展，如水冷爐膛、爐排、爐拱、二次風、對流強化、水循環強化技術; 還有的案例正在或將要通過技術創新的方式改變未來工業鍋爐發展的技術及市場格局，如以煙氣深度冷卻為核心的燃煤工業過程污染物協同治理技術，分體余熱及真空鍋爐技術，多熱源耦合供熱技術，煤電靈活性改造技術及其對工業鍋爐發展啟示。從這些案例分析中讀者應該領略到燃煤工業鍋爐的風光不再，亦即，不要再執拗于層燃、循環流化床和煤粉的孰優孰劣，不要再期待煤粉工業鍋爐未來占比總量 50% 的夢想; 從這些案例中讀者應該感受到未來多熱源耦合技術正撲面而來，以燃氣為核心建立的非水可再生能源、新能源和大型煤電蓄熱耦合供熱必將是未來供熱主力，結合非水可再生能源、煤電大型蓄熱供應和電力終端及其耦合供熱將橫掃我國城鎮供熱領域的每個角落，參與并引領這一嶄新過程是企業目前迫在眉睫的創新需求。
2 工業鍋爐技術創新及實踐
2. 1 建國以來工業過程技術創新及實踐回顧
解放前，我國僅有的一些工業鍋爐和小型電站鍋爐都是在 1949 年前建設的，解放后我國首先面臨的任務是改造和維護這些老舊工業鍋爐和小型電站鍋爐，深挖老舊工業鍋爐和電站鍋爐的節能改造潛力，增加其出力，為新中國經濟建設和社會發展服務; 另一方面，政府也深刻地意識到建設我國自己的發電裝備和工業鍋爐制造工業對發展國民經濟和改善群眾生活的重要性，希望通過自力更生，建設新中國的電力裝備和工業鍋爐制造基地。從現實的角度講，改造和維護老舊工業鍋爐和小型電站鍋爐必然是首當其沖，因此，建國后，我國相繼對舊社會遺留下來的老舊鍋爐( 包括發電、工業和生活鍋爐) 進行增加鍋爐出力、提高運行效率的增容和節能技術改造，此時，增加省煤器、空氣預熱器等輔助受熱面降低鍋爐的排煙溫度，提高鍋爐效率，節約燃料，增加鍋爐出力和火電廠的發電量是一種主要的改造手段，因此，可以毫不夸張地說，工業鍋爐和小型電站鍋爐改造伴隨著新中國的成長而不斷發展，在我國電力工業發展的各個階段都顯示出了這種技術和工程應用為國家創造的經濟效益和社會進步。這一過程的創新很顯然是消化吸收再創新和集成創新，消化的對象當然是從國外進口或按照國外進口鍋爐仿制的小型工業鍋爐和小型電站鍋爐，如蘭開夏、考克蘭型的老舊小鍋爐，這些鍋爐結構都是第一次工業革命的產物。
以下筆者以燃用散煤的層燃鏈條爐排鍋爐的發展歷程為例回顧一下我國該類型工業鍋爐的技術創新過程。1950 ～ 1960 年代，我國主要以消化吸收的層燃鏈條爐排火管鍋爐為主，最開始為 KZL 型，不僅鍋筒“燒肚皮”容易發生鼓包，而且因管板煙溫過高( 約 1 000 ℃ ) 致使管板開裂，導致此類鍋爐易發生鼓包和管板開裂事故; 1960 ～ 1980 年代，我國開始發展新型水火管結構，為 DZL 型，采用自然水循環回路，利用水管型的水冷壁吸收輻射熱，降低進入管板的煙氣溫度( 900 ℃ ) ，大大減少了管板裂紋，但仍有水冷壁爆管和管板裂紋類的事故發生; 1980 ～ 2000 年代，我國發展了新型自然水循環水火管結構，采用回水引射水循環，利用水管水冷壁和八字煙道對流管束雙重吸收輻射及對流熱，降低管板煙溫 ( 800 ℃ ) ，管板運行條件大為改善，但管板裂紋事故仍然存在。層燃鏈條爐排火管和水火管鍋爐消化吸收再創新的過程如圖 1 所示。
由于火管鍋爐和水火管鍋爐始終存在管板裂紋，人們自然就想起了水管鍋爐，但因為在當時改成水管鍋爐對水質要求提高了，水質跟不上發展，也出現了一些水冷壁爆管事故。因此，1950 ～ 1970 年代，水管鍋爐的發展一直滯后于火管和水火管鍋爐的發展，但是因火管和水火管鍋爐管板裂紋事故的不斷發生，最終才把視線轉移到水管鍋爐上; 1970 ～ 1980 年代，開始發展 6 ～ 10 t / h 的 SZL-D 型自然循環的水管鍋爐，特別是 1980 年代中后期，隨著工業和供熱采暖事業的發展，水管鍋爐發展進入顛峰時期; 1990 ～ 2000 年代，特別是 SZL-O 型長短鍋筒的鍋爐獲得了極大成功，同時 GEF 高效工業鍋爐項目積極推進以四方、常州引進丹麥 Volund 公司 6 ～ 20 t / h( 14 MW) 和杭州鍋爐廠引進 7 ～ 70 MW 組裝熱水鍋爐發展了水管鍋爐技術，2000 ～ 2005 年代以后，隨著我國集中供熱事業的發展，大容量水管熱水鍋爐獲得空前的發展機遇，2006 年之后水管鍋爐進入了充分發展階段。層燃鏈條爐排水管鍋爐消化吸收再創新的過程如圖 2 所示。——論文作者：趙欽新，陳曉露，邵懷爽，王云剛
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