摘 要: 在分析不同创新方式的基础上，指出消化吸收再创新和集成创新是当前工业锅炉行业发展的创新方式，并在回顾我国建国以来工业锅炉创新成果的基础上，分别以燃煤电厂烟气深度冷却、分体管壳式余热锅炉、多热源耦合供热系统集成技术创新为例，着重介绍了新技术集成创新及消化吸收再创新的思路和方法; 同时，探讨了火电灵活性改革等对工业锅炉行业未来发展的深刻影响，这种影响决定传统能源结构调整、耦合供热及非水可再生能源的快速发展。指出企业参与并引领这一创新过程是目前迫在眉睫的创新需求。
关键词: 工业锅炉; 技术创新; 发展
0 前言
党的十八大报告中明确指出: 科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。要坚持走中国特色自主创新道路，以全球视野谋划和推动创新，提高原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力，更加注重协同创新。深化体制改革，加快建设国家创新体系，着力构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。可见，在我国进入经济快速发展的新阶段，实施创新驱动战略，既是形势所迫，也是面向未来的一项重大举措。
然而，我国工业锅炉企业发展中，一直存在着创新后劲不足和低层次竞争的问题。虽然行业之中的有识之士多次呼吁企业以科技创新作为企业发展的常备动力，摆脱行业中存在的低层次竞争模式和创新低迷态势，但未能引起行业共鸣。多数企业认为工业锅炉的创新难度较大而踌躇不前，但也有少数企业开始无意识和有意识地进行以创新增效为目的的创新活动，通过与高校或科研院所合作以及联合研发的模式，助力工业锅炉的技术成果转化，同时也不断地提升企业自身的创新能力，并且在很短的时间内享受到了创新成果为企业带来的极大潜力提升，使企业发展活力大增，同行业中的竞争力也得到迅速提升。目前，在国内经济发展呈现整体疲软的态势下，工业锅炉的发展也势必会遭受到较为严重的冲击和影响，但在市场冲击挑战的背后，工业锅炉企业也应看到这前所未有的机遇。外部经济环境的疲软状态，可能会出现市场萎靡和资金趋紧的问题，从而影响创新投入以及创新产品市场开拓的深度和广度，甚至创新风险也可能影响人们对创新技术成功的预期。但是技术创新本身应是一种着眼于未来的行动，加之国家推行节能减排战略，只要坚持不懈地推进创新机制，工业锅炉企业和行业就会在低迷中稳定生存，未来经济发展活力一旦复苏，科技创新势必会成为助推工业锅炉企业腾飞发展的又一次难得的重大机遇。
本文拟从对科技创新的相关认识、工业锅炉科技的消化吸收再创新、燃煤电厂节能减排和超低排放及火电灵活性改革对工业锅炉行业发展的影响和作者自身的创新体会等方面展开，希望给我国的工业锅炉企业提供一点借鉴。
1 科技创新及实施条件
1. 1 科技创新的分类
目前，对于科技创新的分类大致分为: 原始科技创新、集成科技创新以及消化吸收再创新三类。原始创新指在一个学科群、知识体系中能滋生出新的交叉学科、新的概念，乃至形成新的知识体系的那一原支点，能对科学的发展起着一定的推动作用的理论、方法和技术等。其特点为具有深厚的结构理论作基础，长期的学术积累，可谓厚积薄发，能得到大量而系统的结构类型，其中包括很复杂的结构。虽然科技创新的重点在原始科技创新，但是对企业而言要实现原始创新具有一定的难度，如原始科技创新需要具有专业素质基础的高级研究人员、先进的从事科学研究的实验仪器和设备、庞大的支持科学和技术研究的经费，这种条件只有国家级或省部级科学研究院、高等院校和国营大型企业才能具备这样的条件。因此，一般企业可以先从技术创新开始，着眼于解决企业现实的技术问题，当企业发展到一定阶段完成资本原始积累后，才能在资金、科研人员和仪器设备等方面创造条件，进入高级阶段的科技创新过程，对工业锅炉企业而言，科技创新可以简化成技术创新，而科学创新由国家以举国之力组织高等院校和研究院所来完成。
其次，科技创新的重点是消化吸收再创新和集成科技创新，这两者往往很难区分，通常可以放在一起讨论，是一种较为通俗的表述方法，就其创新方式而言还可更具体，例如: 可采用组合法、缺点利用法、增加和减少法、结构变形法等实用创造技法。其特点是: 对生产实际需求的长期观察与积累，综合现有结构或产品的优缺点，以寻求简洁、实用主义，不断构造、优化结构，从而得到新的结构或产品，具有良好的实用价值。相比于原始创新，这两种科技创新的创新含金量不高，但对企业甚至一个国家的科技发展和工业经济需要来说，是十分必要且有重要意义的，特别对我国的工业锅炉行业而言，尤其需要这样的技术创新，并以此为出发点，开展这方面的研究，培养相应的技术创新人才队伍。虽然技术创新的底蕴没有科学创新的高端、大气上档次，但也足以秒杀那些只是消化吸收而不创新的企业。
1. 2 三种科技创新之间的关系
原始科技创新并不是从天才脑袋里一拍就产生的，它是长期的学术、经验和阅读力的积累，并以目前已有的技术、方法、理论等为基础，当然绝不是这些已有技术、理论、方法的简单叠加，而是一种“裂变”，一般来说原始科技创新很少，也是极少数人可以实现的; 社会以及市场大量需要的是集成创新和消化吸收再创新，或者能同时进行这两种创新的大量人才。通过原始创新得到的结果可以包含集成创新或消化吸收再创新得到的结果，因为原始科技创新特别是通过系统理论得到的成果往往是系统的、全面的; 反之则不能，因为后二者主要靠人的直觉、经验与部分知识，而人的直觉、经验与知识是有限的，或者说只能在一定范围内或一定层次上进行，这也是集成创新和消化吸收再创新的局限性。
一般可从创新的新颖性、实用性以及创新的方式来判断区分三种创新，创新的结果( 结构、产品) 富有奇特，看了令人拍案叫绝的作品往往是由原始创新而得，其中的子元素或构成方式很难让人们感觉是用组合、集成的方法而得; 而集成创新或消化吸再收创新的结果，明显带有集成、组合、移植性等特征，很容易让人们感觉是现有产品、结果、技术、功能等的巧妙集成组合。表 1 给出了三种创新实现的方法或途径、所需的条件或基础、结果、创新的主题以及相应的特点。
1. 3 技术创新的条件
一般来说，企业在进行自主创新过程中需要考虑到以下几个条件: 第一，企业技术人员的素养。这是企业进行自主创新的基石，因为企业创新归根结底是人的创新，是技术从业人员在所从事的行业中对其工作经验和理论基础知识积累到一定程度后，根据企业或市场需求对产品产生的技术创新想法。这通常与本企业内技术人员的人格特征以及教育背景等息息相关，例如技术创新人员首先应具备抗压力、毅力、反应能力等性格方面的表现和特征，此外，技术创新人员的教育背景对其创新能力也会造成影响，比如高等院校有非常好的科研氛围和浓厚的探索精神，毕业于这种高校的技术人员长时间身处于优秀的校园文化中，其创新精神必然浓厚，创新意识必然加强。长此以往，技术创新人员在学生阶段便会更好地掌握一些创新技术手段，例如熟练运用 ProE、ANSYS、FLUENT 等一些三维仿真和数值模拟的计算机软件。第二，企业自主创新资金的来源。充足的自主创新基金，是企业获得所需技术资源的前提保证，无论何种技术来源，或自主研发，或合作开发。因此，企业在自主创新过程中，必须制定合理可行的技术资金筹措战略。第三，企业自主创新机构的建设。有效的技术创新机构是实现企业自主创新的主题。技术创新的孵化器就是企业进行自主创新的主要机构，包括各种技术创新中心，技术研发中心等。现代化的一流实验室是知识转化成技术的重要保证。缺乏一流的实验室和实验设备，再优秀的技术人才也不可能创造出新技术。第四，企业自主创新力量的结合。企业在自主创新过程中，要考虑企业在自主创新过程中，将自己拥有的各种技术开发力量加以组合利用，用最经济合理的成本获得最大的效益。企业的研发队伍要与外界保持着各种信息沟通和技术合作的联系。企业的研发力量既包括企业内部的技术人员，也包括企业外部的一些科研人员，他们可能属于政府科研机构、高等院校或其他企业。企业在进行技术研发时，要根据具体研发项目的特点选择不同的技术力量组合战略，充分利用各方面的技术研发力量。
1. 4 技术创新的途径
对于企业来讲，创新就是对现实问题经过科学合理的凝练之后提出局部或系统的解决方案，创造新的效益增长的过程。技术创新是一个从产生新产品或新工艺的设想到市场应用的完整过程，它包括新设想的产生、研究、开发、商业化生产到扩散这样一系列活动，本质上是一个技术、经济一体化的过程，具体包括技术开发和技术利用两大环节; 技术创新不是单纯技术行为，也不是单纯经济行为，是技术和经济的结合体。
对于工业锅炉企业而言，创新主要由 2 种途径，其一，创新来源于企业内部知识的积累，知识的积累来源于理论知识和生产实践，来源于对现实工程问题解决方法和途径的探索。工业锅炉企业应保证其内部的自主创新，不断进行科研活动，根据市场的需求，制定科研的方向，并进行系统的、科学的规划; 第二种方式是从外部吸收，借助于外部科技部门和技术人员实现创新，通过利用科研机构的力量来提高企业自身的科研能力，促进企业发展的需求。为此，建议工业锅炉企业:
( 1) 工业锅炉企业应该在宏观上关注我国重大需求转移和关键变革路线，以使企业技术创新紧跟经济发展大势，提升企业发展高度和广度。
( 2) 工业锅炉企业应维持内部基本的自主创新需要，至少跟踪本行业科学技术发展前沿，根据市场信息反馈向企业领导提出企业的技术发展方向，并提出发展规划和建议。
( 3) 在关注本行业技术发展的前提下，扩大视野，关注其他行业对本行业发展的引领作用，如智能制造、信息革命、互联网、物联网等未来信息革命基础理念。
( 4) 通过战略合作与高等院校、科研院所实行强强联合，建立长期稳定的科学研究中心和研发基地，通过和创新团体的合作锻炼企业自己的研发队伍，提高自主创新能力。
( 5) 通过创新委托合作，利用外部人才资源，先进科研平台资源，结合企业自身需要，委托外部力量进行合作技术开发，快速完成技术和产品升级需要。
( 6) 与高等院校、科研院所等科研机构联合组织申报省、市、国家 863 高技术计划、科技攻关等重大科技项目，借助国家资金、人才、实验室优势提升企业研发能力和科技创新能力，实现跨越式发展。
以下笔者通过案例分析的形式和大家分享一下工业锅炉的创新和实践。这些技术创新的案例曾经促进了我国工业锅炉技术多元发展，并推动了我国工业锅炉行业整体向前发展，如水冷炉膛、炉排、炉拱、二次风、对流强化、水循环强化技术; 还有的案例正在或将要通过技术创新的方式改变未来工业锅炉发展的技术及市场格局，如以烟气深度冷却为核心的燃煤工业过程污染物协同治理技术，分体余热及真空锅炉技术，多热源耦合供热技术，煤电灵活性改造技术及其对工业锅炉发展启示。从这些案例分析中读者应该领略到燃煤工业锅炉的风光不再，亦即，不要再执拗于层燃、循环流化床和煤粉的孰优孰劣，不要再期待煤粉工业锅炉未来占比总量 50% 的梦想; 从这些案例中读者应该感受到未来多热源耦合技术正扑面而来，以燃气为核心建立的非水可再生能源、新能源和大型煤电蓄热耦合供热必将是未来供热主力，结合非水可再生能源、煤电大型蓄热供应和电力终端及其耦合供热将横扫我国城镇供热领域的每个角落，参与并引领这一崭新过程是企业目前迫在眉睫的创新需求。
2 工业锅炉技术创新及实践
2. 1 建国以来工业过程技术创新及实践回顾
解放前，我国仅有的一些工业锅炉和小型电站锅炉都是在 1949 年前建设的，解放后我国首先面临的任务是改造和维护这些老旧工业锅炉和小型电站锅炉，深挖老旧工业锅炉和电站锅炉的节能改造潜力，增加其出力，为新中国经济建设和社会发展服务; 另一方面，政府也深刻地意识到建设我国自己的发电装备和工业锅炉制造工业对发展国民经济和改善群众生活的重要性，希望通过自力更生，建设新中国的电力装备和工业锅炉制造基地。从现实的角度讲，改造和维护老旧工业锅炉和小型电站锅炉必然是首当其冲，因此，建国后，我国相继对旧社会遗留下来的老旧锅炉( 包括发电、工业和生活锅炉) 进行增加锅炉出力、提高运行效率的增容和节能技术改造，此时，增加省煤器、空气预热器等辅助受热面降低锅炉的排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料，增加锅炉出力和火电厂的发电量是一种主要的改造手段，因此，可以毫不夸张地说，工业锅炉和小型电站锅炉改造伴随着新中国的成长而不断发展，在我国电力工业发展的各个阶段都显示出了这种技术和工程应用为国家创造的经济效益和社会进步。这一过程的创新很显然是消化吸收再创新和集成创新，消化的对象当然是从国外进口或按照国外进口锅炉仿制的小型工业锅炉和小型电站锅炉，如兰开夏、考克兰型的老旧小锅炉，这些锅炉结构都是第一次工业革命的产物。
以下笔者以燃用散煤的层燃链条炉排锅炉的发展历程为例回顾一下我国该类型工业锅炉的技术创新过程。1950 ～ 1960 年代，我国主要以消化吸收的层燃链条炉排火管锅炉为主，最开始为 KZL 型，不仅锅筒“烧肚皮”容易发生鼓包，而且因管板烟温过高( 约 1 000 ℃ ) 致使管板开裂，导致此类锅炉易发生鼓包和管板开裂事故; 1960 ～ 1980 年代，我国开始发展新型水火管结构，为 DZL 型，采用自然水循环回路，利用水管型的水冷壁吸收辐射热，降低进入管板的烟气温度( 900 ℃ ) ，大大减少了管板裂纹，但仍有水冷壁爆管和管板裂纹类的事故发生; 1980 ～ 2000 年代，我国发展了新型自然水循环水火管结构，采用回水引射水循环，利用水管水冷壁和八字烟道对流管束双重吸收辐射及对流热，降低管板烟温 ( 800 ℃ ) ，管板运行条件大为改善，但管板裂纹事故仍然存在。层燃链条炉排火管和水火管锅炉消化吸收再创新的过程如图 1 所示。
由于火管锅炉和水火管锅炉始终存在管板裂纹，人们自然就想起了水管锅炉，但因为在当时改成水管锅炉对水质要求提高了，水质跟不上发展，也出现了一些水冷壁爆管事故。因此，1950 ～ 1970 年代，水管锅炉的发展一直滞后于火管和水火管锅炉的发展，但是因火管和水火管锅炉管板裂纹事故的不断发生，最终才把视线转移到水管锅炉上; 1970 ～ 1980 年代，开始发展 6 ～ 10 t / h 的 SZL-D 型自然循环的水管锅炉，特别是 1980 年代中后期，随着工业和供热采暖事业的发展，水管锅炉发展进入颠峰时期; 1990 ～ 2000 年代，特别是 SZL-O 型长短锅筒的锅炉获得了极大成功，同时 GEF 高效工业锅炉项目积极推进以四方、常州引进丹麦 Volund 公司 6 ～ 20 t / h( 14 MW) 和杭州锅炉厂引进 7 ～ 70 MW 组装热水锅炉发展了水管锅炉技术，2000 ～ 2005 年代以后，随着我国集中供热事业的发展，大容量水管热水锅炉获得空前的发展机遇，2006 年之后水管锅炉进入了充分发展阶段。层燃链条炉排水管锅炉消化吸收再创新的过程如图 2 所示。——论文作者：赵钦新，陈晓露，邵怀爽，王云刚
