自動(dòng)化冶金機(jī)械制造中的節(jié)能設(shè)計(jì)及應(yīng)用

郭連杰

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司，河北 張家口 075100）

冶金機(jī)械作為將自然界中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為對(duì)人們有用的物質(zhì)的重要機(jī)械，在人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展中起著非常重要的作用。但是傳統(tǒng)的冶金機(jī)械存在工作噪音大、排放污染氣體、熱輻射等問(wèn)題，因此加強(qiáng)對(duì)其綠色設(shè)計(jì)新理念和高端制造新技術(shù)的研究是非常有必要的。隨著社會(huì)的發(fā)展，綠色制造的理念逐漸深入人心，經(jīng)濟(jì)發(fā)展不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)，要密切關(guān)注環(huán)境的保護(hù)，逐步提升冶金機(jī)械的工作效能，達(dá)到保護(hù)環(huán)境，綠色發(fā)展的目的[1-3]。

1 自動(dòng)化冶金機(jī)械制造節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性及特征

1.1 自動(dòng)化冶金機(jī)械制造節(jié)能的重要性

冶金行業(yè)是支撐國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，它直接關(guān)系著一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力。在現(xiàn)階段冶金自動(dòng)化機(jī)械的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，大大促進(jìn)了冶金行業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的提高，然而在具體的機(jī)械制造生產(chǎn)中，自動(dòng)化機(jī)械的能耗相對(duì)較高，并且污染產(chǎn)量也相對(duì)較大，這就會(huì)嚴(yán)重影響了冶金機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，所以在當(dāng)下必須做好自動(dòng)化冶金機(jī)械的節(jié)能設(shè)計(jì)，積極進(jìn)行相關(guān)節(jié)能理念和節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。首先，節(jié)能技術(shù)能夠有效降低自動(dòng)化冶金機(jī)械制造中的能耗，增強(qiáng)資源利用率；其次，節(jié)能技術(shù)能夠減少制造污染，降低對(duì)自然環(huán)境的破壞，有效保證生態(tài)環(huán)境健康[4]。

1.2 自動(dòng)化冶金機(jī)械制造節(jié)能設(shè)計(jì)的特征

與以往的冶金機(jī)械相比，在當(dāng)下自動(dòng)化冶金機(jī)械制造設(shè)計(jì)中的節(jié)能特征主要從環(huán)境、生態(tài)保護(hù)、資源利用率等方面入手來(lái)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中，需要圍繞對(duì)資源的可持續(xù)利用，不斷提高對(duì)資源的利用率，降低生產(chǎn)制造中的污染，有效保證生態(tài)環(huán)境。節(jié)能設(shè)計(jì)的最重要體現(xiàn)就是在于降低能源消耗方面，因此在現(xiàn)階段機(jī)械制造行業(yè)內(nèi)部非常重視對(duì)相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)的研究和應(yīng)用，特別是在當(dāng)下資源匱乏情況嚴(yán)重，冶金機(jī)械制造行業(yè)作為能源高消耗行業(yè)，更應(yīng)該強(qiáng)化在節(jié)能設(shè)計(jì)方面的研究和應(yīng)用，不斷提高冶金機(jī)械制造的節(jié)能水平，這樣才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化冶金機(jī)械制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 自動(dòng)化冶金機(jī)械制造中節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2.1 優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)

在機(jī)械設(shè)計(jì)中采用節(jié)能設(shè)計(jì)的理念主要在于提高生產(chǎn)效率、節(jié)約資源和降低污染排放等方面，可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：第一，使用環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)作為機(jī)械制造中重要的設(shè)備，其能耗和污染對(duì)外部環(huán)境有巨大的影響，因此，選用環(huán)保無(wú)公害的發(fā)動(dòng)機(jī)可以有效降低油耗，對(duì)于減少噪聲污染和環(huán)境污染有重要的幫助。第二，液壓系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)是確保機(jī)械系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保障，因此，要在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中融入節(jié)能設(shè)計(jì)來(lái)延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)的使用壽命和工作效率。一方面在油液的選擇上要有嚴(yán)格的要求，不能含有絲毫雜質(zhì)，確保液壓系統(tǒng)的整體清潔，從而降低液壓元件的磨損，另一方面對(duì)液壓系統(tǒng)的管線設(shè)計(jì)要注重選材，優(yōu)先選擇密封性能和不易老化的材料，這樣不僅能夠提高液壓系統(tǒng)的使用壽命，也可以減少連接管線的破壞導(dǎo)致油液溢出造成環(huán)境污染。第三，自動(dòng)加脂裝置的節(jié)能設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)手動(dòng)加脂存在一些問(wèn)題，比如加脂效率低下，耗費(fèi)大量時(shí)間和人力，在加脂的過(guò)程中還有可能造成油液的溢出污染環(huán)境，因此，要設(shè)計(jì)自動(dòng)加脂裝置來(lái)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)設(shè)備定時(shí)自動(dòng)加脂。第四，駕駛室的節(jié)能設(shè)計(jì)。對(duì)駕駛室進(jìn)行人體工學(xué)改造有利于保持駕駛員的工作狀態(tài)，降低勞動(dòng)辛苦程度，從而實(shí)現(xiàn)工作效率的提升[5]。

2.2 改善生產(chǎn)工藝

機(jī)械加工生產(chǎn)工藝也直接影響著自動(dòng)化冶金機(jī)械在生產(chǎn)中的能耗和污染產(chǎn)生情況，所以在當(dāng)下必須做好對(duì)相關(guān)生產(chǎn)工藝的改善優(yōu)化。首先，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的精簡(jiǎn)和優(yōu)化。在不影響自動(dòng)化冶金機(jī)械產(chǎn)品功能和性能的基礎(chǔ)上，精簡(jiǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)和加工方法，降低生產(chǎn)能耗和生產(chǎn)中的污染。其次，結(jié)合具體材料材質(zhì)的性能來(lái)進(jìn)行加工工藝的設(shè)計(jì)。不同材料對(duì)于加工工藝也有著不同的要求，在具體的自動(dòng)化冶金機(jī)械生產(chǎn)中，制造企業(yè)需要結(jié)合自身實(shí)際情況和材料選擇工藝性?xún)r(jià)比最高的加工工藝。比如，在當(dāng)下鍛壓中一般會(huì)采用冷、溫和熱鍛壓幾種，熱鍛壓的能耗消耗最大，冷鍛壓的污染較多，所以在當(dāng)下如果材料性能適宜，盡可能采用溫鍛壓工藝。再者，優(yōu)化加工順序。通過(guò)優(yōu)化加工順序，能夠降低機(jī)械制造中所需的時(shí)間，避免不必要的能耗，提高生產(chǎn)效率。

2.3 廢棄物處理

冶金機(jī)械生產(chǎn)時(shí)，廢棄物難以避免，如廢水、廢物、廢氣均屬于常見(jiàn)冶金機(jī)械生產(chǎn)廢棄物，如以上廢棄物不進(jìn)行處理直接進(jìn)行排放，會(huì)給環(huán)境造成巨大負(fù)擔(dān)。其中，廢水排放可能逐步滲透到地下，造成地下水污染，影響人類(lèi)正常飲水安全性，給人類(lèi)身體健康造成巨大威脅，另外，廢水排放還會(huì)造成土壤危害，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失。廢氣排放會(huì)造成大氣污染，人們長(zhǎng)期呼吸污染空氣，可能引起呼吸道疾病，且大氣污染還可能造成酸雨，天氣變暖等情況，因此，在冶金機(jī)械生產(chǎn)時(shí)必須注意廢棄物處理，具體可從以下方面進(jìn)行：

（1）可回收利用的廢棄物需重新循環(huán)使用，減少能源消耗；如已不能再次利用的廢棄物，則需采取綠色處理措施進(jìn)行處理。

（2）在廢水排放前，必須對(duì)廢水進(jìn)行過(guò)濾及凈化處理，將有毒、有害物質(zhì)過(guò)濾、凈化后方可排除，以免造成地下水及土壤污染。

（3）廢棄物應(yīng)集中進(jìn)行處理，盡量減少處理時(shí)對(duì)周?chē)h(huán)境造成負(fù)擔(dān)。

（4）在廢氣排放前，同樣需對(duì)其進(jìn)行綠色過(guò)濾操作后方可排除，以免有害化學(xué)物質(zhì)造成空氣污染[6]。

2.4 煤氣平衡

（1）由于煤氣的氣源、用戶的產(chǎn)供量的動(dòng)態(tài)變化，需要隨時(shí)做出正確判斷。通過(guò)對(duì)煤氣平衡趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、靜態(tài)數(shù)據(jù)的分析，不斷對(duì)煤氣運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而抵消、修正、彌補(bǔ)、應(yīng)對(duì)各種煤氣平衡的動(dòng)態(tài)變化。

（2）優(yōu)化調(diào)整煤氣系統(tǒng)管網(wǎng)壓力，加強(qiáng)煤氣動(dòng)態(tài)平衡調(diào)控力度。煤氣調(diào)度根據(jù)能源管控中心在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)監(jiān)控高焦?fàn)t煤氣放散量、各加壓站出口煤氣流量和壓力、各混合站煤氣加壓機(jī)前煤氣壓力、末端煤氣用戶壓力等參數(shù)。在保證用戶正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整各區(qū)域間煤氣加壓機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)、頻率等參數(shù)，及時(shí)調(diào)整煤氣管網(wǎng)壓力，以適應(yīng)軋鋼用戶因鋼種變化、熱涼料比例變化、短時(shí)停產(chǎn)消缺、計(jì)劃?rùn)z修等因素帶來(lái)的階段性影響。

（3）優(yōu)化燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)的定修及運(yùn)行模式，做到燃電機(jī)組檢修與煤氣供應(yīng)情況協(xié)調(diào)統(tǒng)一。充分發(fā)揮發(fā)電機(jī)組、鍋爐的緩沖能力，通過(guò)及時(shí)調(diào)整燃機(jī)、鍋爐負(fù)荷，消化系統(tǒng)中的富余煤氣，減少階段性煤氣放散，實(shí)現(xiàn)煤氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）以高爐正常生產(chǎn)風(fēng)量值為依據(jù)，建立高爐短期休風(fēng)期間的煤氣平衡點(diǎn)，積極應(yīng)對(duì)高爐短期休風(fēng)給煤氣系統(tǒng)帶來(lái)的影響。同時(shí)加強(qiáng)與煉鐵廠調(diào)度、高爐主控室的聯(lián)系溝通，及時(shí)掌握高爐的運(yùn)行狀況，根據(jù)高爐風(fēng)量變化情況，及時(shí)做好相應(yīng)的調(diào)整工作。緊急情況下，及時(shí)協(xié)調(diào)高爐熱風(fēng)爐緩燒、減量等措施，配合氣柜緩沖穩(wěn)定壓力，為后續(xù)調(diào)整贏得時(shí)間。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，冶金自動(dòng)化機(jī)械直接關(guān)系著冶金行業(yè)的發(fā)展，但是在冶金自動(dòng)化機(jī)械制造中會(huì)產(chǎn)生較大的能耗和污染，這就會(huì)影響機(jī)械制造行業(yè)和冶金行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，違背發(fā)展節(jié)約環(huán)保社會(huì)的目的。因此在當(dāng)下必須重視對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)理念的研究和應(yīng)用，不斷降低冶金自動(dòng)化機(jī)械制造中的能耗和污染[7]。