淺談鋼鐵機(jī)械的環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)分析

孫 皓

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

1 提高鋼鐵機(jī)械行環(huán)保節(jié)能水平的重要性及迫切性

自上世紀(jì)90年代起，我國(guó)鋼鐵工業(yè)就已經(jīng)成功突破了高爐長(zhǎng)壽技術(shù)、連鑄技術(shù)等多種工業(yè)大關(guān)，為全面提高我國(guó)工業(yè)水平在國(guó)際中的地位提供了有利條件。但在鋼鐵機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗大量熱能等能源，且絕大多數(shù)機(jī)械鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)仍沿用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，這種工藝技術(shù)不僅整體投入較高、收益低，同時(shí)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的污染程度極大，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鋼鐵機(jī)械行業(yè)在生產(chǎn)中產(chǎn)生的能耗是全國(guó)各業(yè)總能耗的1/8，其污染氣體、污染物排放量站全國(guó)污染物總量的13.5%，不僅導(dǎo)致我國(guó)鋼鐵機(jī)械行業(yè)成本增加，同時(shí)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響也較大。

鋼鐵機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程具有高密集性、高耗能等特點(diǎn)，且其生產(chǎn)工藝極為繁瑣，因此近年來(lái)，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)，我國(guó)相關(guān)節(jié)能部門加大了對(duì)鋼鐵機(jī)械行業(yè)環(huán)保節(jié)能的重視，保證能夠提升鋼鐵機(jī)械行業(yè)可循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提升其節(jié)能環(huán)保水平，進(jìn)而達(dá)成我國(guó)堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展路線的戰(zhàn)略性目標(biāo)。就目前來(lái)看，距離實(shí)現(xiàn)我國(guó)鋼鐵機(jī)械行業(yè)環(huán)保節(jié)能目標(biāo)仍舊存在一定距離，且我國(guó)鋼鐵機(jī)械行業(yè)在循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面也處于剛起步模式，普及性較差，因此，必須結(jié)合我國(guó)鋼鐵機(jī)械行業(yè)實(shí)際提高其環(huán)保節(jié)能水平，進(jìn)而達(dá)到提升我國(guó)鋼鐵機(jī)械行業(yè)綜合水平的基本目標(biāo)。

2 鋼鐵機(jī)械環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的主要原則

2.1 節(jié)能環(huán)保原則

上述中提到，我國(guó)鋼鐵機(jī)械行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中仍舊沿用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝及設(shè)計(jì)方案，在設(shè)計(jì)中不僅增加了一部分能源損耗，生產(chǎn)過(guò)程中如一直沿用這種生產(chǎn)模式，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)大量報(bào)廢的機(jī)械產(chǎn)品，在某種程度上了增加了我國(guó)現(xiàn)有資源的消耗和浪費(fèi)，一方面這種方式產(chǎn)生的廢料等對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染和損害，對(duì)環(huán)保工作造成不利，另一方面這種大量消耗的方式導(dǎo)致我國(guó)大量資源被浪費(fèi)，對(duì)我國(guó)鋼鐵機(jī)械及國(guó)家未來(lái)發(fā)展都產(chǎn)生不利影響，因此，在針對(duì)鋼鐵機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)必須加大對(duì)環(huán)保、節(jié)能的重視程度，并將其作為設(shè)計(jì)的主要核心思想，按照該原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 經(jīng)濟(jì)原則

傳統(tǒng)鋼鐵機(jī)械設(shè)計(jì)中所涉及到的生產(chǎn)原料等都具有成本高的特點(diǎn)，且在生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)度消耗的能源和浪費(fèi)的鋼鐵廢料占據(jù)一定成本費(fèi)用，不僅增加了生產(chǎn)總成本，同時(shí)因傳統(tǒng)工藝本身存在的缺陷和弊端也導(dǎo)致部分隱性成本潛存，在生產(chǎn)過(guò)程中能夠回收的廢料且其能夠產(chǎn)生的再生性能耗量較小，導(dǎo)致該部分成本無(wú)法被收回或再利用，因此，在針對(duì)鋼鐵機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須及時(shí)考慮到其成本問(wèn)題，并堅(jiān)持以經(jīng)濟(jì)為設(shè)計(jì)原則，通過(guò)合理設(shè)計(jì)達(dá)到降低成本、提高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)，既能夠全面提高生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)效益，同時(shí)也能夠利用該設(shè)計(jì)提高企業(yè)在同等市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)地位，占領(lǐng)我國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有市場(chǎng)重要地位，進(jìn)一步提升我國(guó)鋼鐵機(jī)械制造水平。

3 鋼鐵機(jī)械節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)基本要點(diǎn)

3.1 提升鋼鐵機(jī)械的清潔性能

傳統(tǒng)工藝中鋼鐵機(jī)械多使用內(nèi)燃機(jī)作為其能源提供結(jié)構(gòu)，但傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)在使用過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)幾種問(wèn)題：第一，內(nèi)燃機(jī)主要以石油作為能源轉(zhuǎn)換資源，對(duì)于石油能源的損耗較大；第二，由于在能量裝換過(guò)程中，石油在燃燒后由排放口排放處大量廢氣，例如NOX、HC化合物等，對(duì)周邊空氣和環(huán)境產(chǎn)生的污染程度較高；第三，內(nèi)燃機(jī)由于自身結(jié)構(gòu)質(zhì)量有限，在使用過(guò)程中極易因質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)漏油等情況，危險(xiǎn)性較大。

基于以上幾點(diǎn)弊端，在針對(duì)鋼鐵機(jī)械進(jìn)行環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)需要主要考慮到對(duì)內(nèi)燃機(jī)能源的替換，一方面，可將其動(dòng)能提供單位便成電力發(fā)動(dòng)裝置，直接利用電力為鋼鐵機(jī)械提供動(dòng)能，并加速對(duì)太陽(yáng)能發(fā)動(dòng)機(jī)或天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)等的研發(fā)力度，將該部分加入到設(shè)計(jì)當(dāng)中，使用清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)石油能源，降低對(duì)廢氣等對(duì)環(huán)境不利的廢物的排泄，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的保護(hù)力度，提升環(huán)保性能，另一方面可將柴油進(jìn)行低硫化處理，或?qū)ζ湍湍バ缘慕档汀⒉裼蜐?rùn)滑性的提升進(jìn)一步研究，加大對(duì)汽油清潔劑、排放催化轉(zhuǎn)化等的研發(fā)，科學(xué)地降低對(duì)石油的使用量，加強(qiáng)對(duì)鋼鐵機(jī)械設(shè)備噪音等方面的優(yōu)化，提升鋼鐵機(jī)械的清潔水平，優(yōu)化其使用效率。

3.2 提升鋼鐵機(jī)械產(chǎn)品的可回收性

針對(duì)鋼鐵機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行回收是提升其應(yīng)用價(jià)值、提高企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵條件，而想要做到這一點(diǎn)，就需要在開展鋼鐵機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮到這一點(diǎn)，可針對(duì)鋼鐵機(jī)械結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過(guò)程加以優(yōu)化，例如對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)中的部分構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)化生產(chǎn)，保證其使用效率的同時(shí)加強(qiáng)對(duì)這些部件的回收，并通過(guò)綜合評(píng)估對(duì)回收價(jià)值、處理方式等進(jìn)行全面考慮，盡可能提升對(duì)鋼鐵機(jī)械的整體回收率，降低材料因廢氣造成的污染性，提升材料整體利用價(jià)值，使之成為鋼鐵機(jī)械的主要循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提升其環(huán)保水平的同時(shí)維護(hù)生產(chǎn)企業(yè)整體效益。

3.3 提高鋼鐵機(jī)械的可拆卸水平

確保鋼鐵機(jī)械便于拆卸是保證機(jī)械整體使用效率的重要基礎(chǔ)。鋼鐵機(jī)械在使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件損壞的情況，因此相關(guān)人員則需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)該部件進(jìn)行拆卸，通過(guò)維護(hù)或更換的方式保證鋼鐵機(jī)械的正常使用。而想要實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵機(jī)械進(jìn)行環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可接住模塊設(shè)計(jì)理念，針對(duì)不同功能、相同功能卻不同規(guī)格以及不同規(guī)格的構(gòu)件產(chǎn)品進(jìn)行全面分析，并針對(duì)各個(gè)構(gòu)件的使用特點(diǎn)進(jìn)行多種組合，確保不同構(gòu)件能夠在滿足不同鋼鐵機(jī)械使用需求的同時(shí)通過(guò)不同組合提升構(gòu)件的利用率。

一方面通過(guò)這種設(shè)計(jì)能夠確保產(chǎn)品在相同規(guī)格之間相互轉(zhuǎn)換，提升其使用價(jià)值，另一方面也能夠利用這種高組合形式緩解產(chǎn)品制造時(shí)間與成本之間存在的矛盾，同時(shí)也有效提高對(duì)構(gòu)件的回收率和再使用率，滿足環(huán)保技能理念的同時(shí)進(jìn)一步提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 科學(xué)選擇鋼鐵機(jī)械材料

第一，在針對(duì)鋼鐵機(jī)械材料進(jìn)行選擇時(shí)必須對(duì)材料的組成部分和性能都能夠進(jìn)行重點(diǎn)考慮，如材料中含有有毒、有害物質(zhì)以及貴重稀缺材料，則根據(jù)實(shí)際情況做好材料處理、回收等方面的設(shè)計(jì)，并加強(qiáng)對(duì)材料的把控，提升材料整體使用性能，保證鋼鐵機(jī)械質(zhì)量；第二日，在設(shè)計(jì)過(guò)程中做好對(duì)材料分類的設(shè)計(jì)，并充分考慮到材料邊角廢料的使用價(jià)值，通過(guò)回收等方式將邊角廢料重新利用，可將廢氣材料對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響最大程度的降低；第三，加大對(duì)環(huán)保材料的研究力度，爭(zhēng)取加快環(huán)保材料在鋼鐵機(jī)械中的使用速度，全面開發(fā)材料新功能，并加大對(duì)材料的回收力度，對(duì)材料的再利用渠道等進(jìn)行思考和研究，提升其環(huán)保節(jié)能水平。

4 提高鋼鐵機(jī)械環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)水平的有效措施

第一，加大各個(gè)部門對(duì)鋼鐵機(jī)械環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)的重視程度。鋼鐵機(jī)械作為我國(guó)工業(yè)等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中最為重要的輔助機(jī)械，針對(duì)該行業(yè)提升其環(huán)保節(jié)能水平不僅有利于提升我國(guó)各業(yè)經(jīng)濟(jì)水平，同時(shí)也有助于提高鋼鐵機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)的整體效益和國(guó)際地位，而我國(guó)相關(guān)部門也必須加強(qiáng)對(duì)該設(shè)計(jì)的重視與關(guān)注，加大各個(gè)部門對(duì)該設(shè)計(jì)的支持力度，加強(qiáng)對(duì)各方面的研究與研發(fā)，進(jìn)一步借助科技手段推動(dòng)并加速設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)，保證設(shè)計(jì)效率；第二，加大設(shè)計(jì)人員培養(yǎng)力度，通過(guò)外派等方式使人員能夠?qū)ο冗M(jìn)鋼鐵機(jī)械環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)理念和相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行充分學(xué)習(xí)，提升其自身專業(yè)設(shè)計(jì)水平的同時(shí)保證鋼鐵機(jī)械環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)容符合我國(guó)基本國(guó)情和未來(lái)發(fā)展方向，促使我國(guó)鋼鐵機(jī)械行業(yè)發(fā)展至最優(yōu)化。

5 鋼鐵機(jī)械設(shè)計(jì)中環(huán)保設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展前景展望

從經(jīng)濟(jì)學(xué)的意義層分析，環(huán)保設(shè)計(jì)時(shí)一種資源節(jié)約型優(yōu)化配置的相對(duì)增值的技術(shù)，即在運(yùn)用等量資源、能源的前提下，環(huán)保設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)力圖比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法獲得數(shù)量更多質(zhì)量更優(yōu)的產(chǎn)品、使生產(chǎn)過(guò)程由粗放型轉(zhuǎn)向集約型的先進(jìn)設(shè)計(jì)方式。自我國(guó)加入世界貿(mào)易組織一來(lái)，國(guó)際對(duì)我國(guó)鋼鐵機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)生的沖擊也逐漸增大，通過(guò)環(huán)保設(shè)計(jì)可有效提升我國(guó)在工業(yè)方面的有效競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，使之成為我國(guó)提升工業(yè)產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要武器。

而就目前來(lái)看，雖然環(huán)保設(shè)計(jì)在我國(guó)鋼鐵機(jī)械行業(yè)中還未完全推行，且其整體設(shè)計(jì)水平與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍舊較低，但就目前來(lái)看，我國(guó)科技水平發(fā)展速度較快，且人員配置也逐步完整化，在鋼鐵機(jī)械行業(yè)中使用的前景較為廣闊。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上，通過(guò)針對(duì)鋼鐵機(jī)械各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵機(jī)械產(chǎn)品的充分利用，提升其實(shí)用性、高效性的同時(shí)能夠提升對(duì)其材料等的回收率，是我國(guó)鋼鐵機(jī)械行業(yè)未來(lái)發(fā)展過(guò)程中不可或缺的設(shè)計(jì)方式，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)工業(yè)及綜合國(guó)力的提升。