環(huán)境保護(hù)視角下改善機(jī)械設(shè)備環(huán)保性能的方法研究

曹小鵬，韓飛飛

（中國天楹股份有限公司，南通 226000）

1 環(huán)境保護(hù)視角下改善機(jī)械設(shè)備環(huán)保性能的影響

改善機(jī)械設(shè)備環(huán)保性能對(duì)生產(chǎn)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)均具有積極影響。一方面，從生產(chǎn)發(fā)展角度來講，現(xiàn)代物質(zhì)文明高度發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)中機(jī)械設(shè)備的功能、性能有了更高要求，且機(jī)械設(shè)備是助力生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，無論是提高生產(chǎn)效率，還是促進(jìn)企業(yè)長足發(fā)展，機(jī)械設(shè)備都發(fā)揮著重要價(jià)值。而提高機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性能，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，應(yīng)轉(zhuǎn)變生產(chǎn)發(fā)展方式，加速企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高產(chǎn)品技術(shù)含量，持續(xù)提高經(jīng)濟(jì)收益。另一方面，從環(huán)境保護(hù)角度來講，改善機(jī)械設(shè)備環(huán)保性能后，可以降低設(shè)備能耗，減少電、煤等不可再生資源的消耗；引進(jìn)清潔技術(shù)、后處理設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生污染物進(jìn)行處理，可以保證在合規(guī)、達(dá)標(biāo)后排放廢氣、廢水、固體廢物，減少污染源，降低對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，也緩解生態(tài)環(huán)境負(fù)擔(dān)。

2 環(huán)境保護(hù)視角下改善機(jī)械設(shè)備環(huán)保性能的原則

2.1 綠色環(huán)保

機(jī)械設(shè)備環(huán)保性能改善中必須遵守綠色環(huán)保原則，根據(jù)環(huán)保部門的有關(guān)規(guī)定，合理采取技術(shù)措施，建設(shè)合適設(shè)施，貫徹落實(shí)綠色環(huán)保要求。例如，機(jī)械制造企業(yè)必須做好設(shè)備三廢處理，及時(shí)更新治理設(shè)施，嚴(yán)肅杜絕跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象出現(xiàn)，并合理利用技術(shù)手段，變廢為寶，嚴(yán)格控制污染。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新

我國環(huán)保事業(yè)發(fā)展正處于初期階段，需要各行各業(yè)的努力，也需要先進(jìn)科技的支持。而環(huán)?？萍嫉陌l(fā)展并不成熟，正不斷增加投入力度、加速研究成果轉(zhuǎn)化，因此，改善機(jī)械設(shè)備環(huán)保性能當(dāng)中技術(shù)也并非始終適用，需要不斷發(fā)展技術(shù)、創(chuàng)新科技，加速先進(jìn)理論成果的轉(zhuǎn)化，將有利于設(shè)備節(jié)能、環(huán)保、低碳運(yùn)行的技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備當(dāng)中[1]。

2.3 做好養(yǎng)修

保證機(jī)械設(shè)備環(huán)保性能穩(wěn)定要求必須做好養(yǎng)修工作，生產(chǎn)過程中機(jī)械設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷較高，零部件易損壞導(dǎo)致性能受到影響，及時(shí)有效的養(yǎng)修工作至關(guān)重要，將設(shè)備運(yùn)行異常與故障排除，避免影響運(yùn)行效率，加劇動(dòng)力能源消耗；且對(duì)于污染物處理裝置的養(yǎng)修，可以始終保證污染物經(jīng)過治理達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后排放，減輕環(huán)境污染。

3 環(huán)境保護(hù)視角下改善機(jī)械設(shè)備環(huán)保性能的方法

3.1 基于環(huán)保理念改善機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)

基于環(huán)保理念進(jìn)行機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)是改善其環(huán)保性能最直接、有效的方式。改善設(shè)計(jì)可以從以下方面展開：

3.1.1 降噪設(shè)計(jì)

基于環(huán)保理念進(jìn)行機(jī)械設(shè)備改善設(shè)計(jì)，首先應(yīng)從降噪出發(fā)，以電機(jī)設(shè)計(jì)為例，將減振降噪的BMC樹脂外殼安裝在電機(jī)上；改進(jìn)電機(jī)芯片設(shè)計(jì)，采取內(nèi)置式，不僅可以提高運(yùn)行效率與穩(wěn)定性，也可以減少運(yùn)行中的噪聲；在控制上設(shè)計(jì)為脈寬調(diào)制方式，以數(shù)字形式顯示控制中所有信號(hào)；設(shè)計(jì)過程中選擇鐵芯時(shí)應(yīng)確保幾何對(duì)稱，將偏心與轉(zhuǎn)子橢圓度消除，并保證定子軛部具有一定厚度，避免出現(xiàn)過大的徑向變形，以降低運(yùn)行中電機(jī)噪聲的產(chǎn)生[2]。

3.1.2 防電磁波設(shè)計(jì)

電磁波也是機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的重要污染之一，向外輻射的電磁波不僅干擾其他設(shè)備運(yùn)行，電磁波長時(shí)間暴露在自然環(huán)境中，對(duì)人體安全以及環(huán)境安全均存在危害。因此，在設(shè)計(jì)中必須在電磁干擾較強(qiáng)位置安裝電容器，專門吸收因電磁波干擾產(chǎn)生的電火花；整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)為收放機(jī)以及微機(jī)系統(tǒng)配備獨(dú)立供電系統(tǒng)；并應(yīng)做好電磁干擾環(huán)境的通風(fēng)，降低對(duì)人體安全的威脅，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備、環(huán)境、人三者之間的和諧發(fā)展。

3.1.3 節(jié)能設(shè)計(jì)

在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮利用回收再利用材料進(jìn)行設(shè)備制造，并且材料環(huán)保健康，對(duì)環(huán)境與人體無負(fù)面影響，從而在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)制造上體現(xiàn)其節(jié)能效益；并且對(duì)機(jī)械設(shè)備能耗、動(dòng)力供應(yīng)方式進(jìn)行環(huán)保設(shè)計(jì)，盡量選擇清潔動(dòng)力能源，如太陽能作為動(dòng)力能源。此外，禁止機(jī)械設(shè)備能耗超過規(guī)定，其中鍋爐類、燃油燃?xì)鈩?dòng)力設(shè)備、變壓器、電動(dòng)機(jī)等能源消耗量限定值如下：電力≤100kW、原油（或成品油、石油液化氣）≤0.5t/h、天然氣≤100m3/h、蒸汽熱水≤7MW、水≤1t/h。

3.2 引進(jìn)先進(jìn)的環(huán)保設(shè)備

抑制機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中污染物的產(chǎn)生是環(huán)保性能改善的重要任務(wù)，為了保證機(jī)械設(shè)備能夠持續(xù)穩(wěn)定的在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定允許下排放污染物，可以從機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化上做出考慮，直接引進(jìn)具有穩(wěn)定環(huán)保性能的機(jī)械設(shè)備。

例如，催化氧化處理設(shè)備，其是一種在滿足溫度條件要求下可以將有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)換為水蒸氣以及CO2的一種環(huán)保型設(shè)備，主要應(yīng)用在油漆烘干、涂覆廢氣處理過程中，在生產(chǎn)企業(yè)有機(jī)溶劑凈化、化工、汽車加工制造等領(lǐng)域有機(jī)廢氣凈化中，烘道、電機(jī)絕緣、表面噴涂等工序當(dāng)中的有機(jī)廢氣處理中，均具有顯著效果。該設(shè)備將有機(jī)氣體源引進(jìn)風(fēng)機(jī)當(dāng)中再輸送至凈化裝置當(dāng)中，通過換熱器換熱處理，輸送到加熱室當(dāng)中，加熱到250℃后經(jīng)過催化床中催化劑的作用，將有機(jī)廢氣分解成CO2與水蒸氣，整個(gè)分解過程僅發(fā)生放熱反應(yīng)，并且通過換熱器、加熱系統(tǒng)即可進(jìn)行補(bǔ)償加熱，實(shí)現(xiàn)完全燃燒，減少能源的消耗，去除廢氣率最高可達(dá)到95%以上[3]。

又如，引進(jìn)光催化氧化設(shè)備，其利用253.7nm波段的紫外線分解惡臭氣體分子鏈，可以將大分子結(jié)構(gòu)經(jīng)過打碎處理轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿咏Y(jié)構(gòu)；也可以利用185nm波段紫外線處理活性氧，平衡其正負(fù)電子，預(yù)防臭氧的產(chǎn)生；也可以通過TiI2，對(duì)打碎的惡臭氣體分子進(jìn)行氧化處理，生成CO2與H2O等無機(jī)物質(zhì)。該設(shè)備在化工、制藥、塑膠、食品加工、紡織、造紙等制造企業(yè)當(dāng)中均具有良好的環(huán)保效果，可以對(duì)硫化氫、硫醚類、氨氮類、吲哚類、硫醇類、硝基類、苯類、烷烴等多種氣體進(jìn)行凈化處理。

先進(jìn)的環(huán)保設(shè)備本身具有環(huán)保性，其低能耗、無污染，加之其先進(jìn)的處理功能，可以對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的污染進(jìn)行科學(xué)處理，降低污染含量，從污染源頭對(duì)可能對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響的因素進(jìn)行控制。

3.3 在除塵與水循環(huán)設(shè)備中合理應(yīng)用變頻技術(shù)

變頻技術(shù)是指通過逆變將直流電轉(zhuǎn)換成頻率不同的交流電，其僅能使頻率發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變后電能無任何變化。應(yīng)用變頻技術(shù)產(chǎn)生的最突出效益是節(jié)能，在風(fēng)機(jī)水泵當(dāng)中由于消耗功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比關(guān)系，外界處于低用風(fēng)量、低用水量時(shí)，通過變頻技術(shù)可以降低設(shè)備轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。因此，將變頻技術(shù)應(yīng)用于除塵與水循環(huán)設(shè)備當(dāng)中具有顯著節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢。

3.3.1 在除塵設(shè)備中應(yīng)用

加工、制造生產(chǎn)過程中因焊接、切割等工藝的實(shí)施產(chǎn)生大量粉塵，是工業(yè)生產(chǎn)中污染大氣環(huán)境的重要物質(zhì)，因此，為了降低污染，通常采用除塵系統(tǒng)對(duì)粉塵進(jìn)行處理。在除塵系統(tǒng)當(dāng)中除塵風(fēng)機(jī)是核心設(shè)備，也是整個(gè)系統(tǒng)中消耗最高的設(shè)備。開啟除塵風(fēng)機(jī)后，為了進(jìn)行有效的控制，降低能耗、減少風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)擔(dān)，需要控制擋板開度、風(fēng)門狀態(tài)，根據(jù)粉塵處理量自動(dòng)進(jìn)行風(fēng)機(jī)溫度、速度以及出風(fēng)量的調(diào)節(jié)。從現(xiàn)有技術(shù)條件來看，變頻技術(shù)可以搭載自動(dòng)化、智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)控，以羅茨0700鼓風(fēng)機(jī)為例，可以進(jìn)行兩地控制。除塵期間啟動(dòng)風(fēng)機(jī)后，爐前操作室則掌握操作權(quán)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定程序，系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)實(shí)際需要、變頻器轉(zhuǎn)速輸出值、轉(zhuǎn)爐周期中煙塵量進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，在保證除塵的同時(shí)減少電能消耗[4]。

3.3.2 在水循環(huán)設(shè)備中應(yīng)用

水循環(huán)設(shè)備是水循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分，也是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。應(yīng)用變頻技術(shù)控制水循環(huán)設(shè)備，應(yīng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要進(jìn)行水循環(huán)流量與流速調(diào)節(jié)，避免利用回流閥、截止閥等設(shè)施調(diào)控速率過慢的問題，也避免因閥門損壞調(diào)控不及時(shí)而產(chǎn)生能量損失。在水循環(huán)設(shè)備中應(yīng)用變頻技術(shù)既具有節(jié)能環(huán)保效果，也具有維護(hù)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行效果。以冷卻水循環(huán)系統(tǒng)為例，在控制系統(tǒng)中設(shè)置變頻器驅(qū)動(dòng)電路，可以對(duì)泵與壓縮機(jī)電的速度進(jìn)行控制，也可以對(duì)溫度、溫差展開控制，在不影響冷卻效果前提下，減少能源浪費(fèi)。變頻技術(shù)控制冷卻水循環(huán)系統(tǒng)示意圖如圖1。

圖1 變頻技術(shù)控制冷卻水循環(huán)系統(tǒng)示意圖

3.4 構(gòu)建完善的機(jī)械設(shè)備環(huán)保機(jī)制

機(jī)械設(shè)備使用過程中為了完成環(huán)境保護(hù)任務(wù)、保持環(huán)保性能穩(wěn)定，應(yīng)構(gòu)建完善的機(jī)械設(shè)備環(huán)保機(jī)制，嚴(yán)格遵守法律法規(guī)以及環(huán)保部門頒發(fā)的規(guī)章條例，對(duì)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)生產(chǎn)、使用控制進(jìn)行約束與規(guī)范；同時(shí)，應(yīng)制定機(jī)械設(shè)備行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)機(jī)械設(shè)備環(huán)保性能指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確界定，在關(guān)鍵指標(biāo)上應(yīng)作出強(qiáng)制性要求，從機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)制造源頭進(jìn)行環(huán)保性能改善。

具體來講，機(jī)械設(shè)備制造材料應(yīng)滿足其使用環(huán)境中溫度、機(jī)械性能、耐腐蝕性能、表面性能提出的要求，材料在設(shè)備使用的整個(gè)周期范圍內(nèi)需要滿足不同處理工藝的要求，具備良好的使用功能以及使用性能、結(jié)構(gòu)性能、制造性能，如使用有效性、操作宜人性、緊湊型、耐用性、工藝性、安全可靠性等；并保證材料具有良好的腐蝕性，規(guī)定金屬覆蓋層必須采用耐蝕性強(qiáng)的金屬表面，經(jīng)過電鍍、噴鍍、熱鍍等方形成金屬保護(hù)層，針對(duì)非金屬覆蓋層必須采用有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)形成表面覆蓋層，內(nèi)部則利用輝綠巖板、瓷磚等實(shí)現(xiàn)防護(hù)。此外，設(shè)備的環(huán)保性能指標(biāo)必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，否則不得在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用，如蒸汽管回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)運(yùn)行中進(jìn)料溫度必須在70℃以上、進(jìn)料濕度必須在35%以下，轉(zhuǎn)速可在2～8r·p·m之間調(diào)節(jié)，電能消耗不得超過260kWh/t，蒸發(fā)強(qiáng)度應(yīng)介于6～7kg H2O/m2·h，蒸汽消耗量必須控制在1.1～1.3t/t（水）。

在作出細(xì)致要求后，也應(yīng)確立監(jiān)督機(jī)制，企業(yè)內(nèi)部部門之間相互監(jiān)督，及時(shí)匯總機(jī)械設(shè)備能耗、污染等數(shù)據(jù)資料，分析有無違規(guī)排放、消耗過高情況。工業(yè)企業(yè)為了方便內(nèi)部監(jiān)管，也應(yīng)引進(jìn)在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備能耗與污染排放的24h不間斷監(jiān)控，組建專門隊(duì)伍定點(diǎn)排查，當(dāng)能耗與污染排放達(dá)到限值時(shí)立即采取控制方案，使設(shè)備環(huán)保性能發(fā)揮實(shí)際價(jià)值，避免對(duì)環(huán)境造成負(fù)面影響。接受政府監(jiān)管部門、社會(huì)、民眾的監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)能耗與污染過高情況時(shí)，情形嚴(yán)重應(yīng)根據(jù)法律規(guī)定接受處罰與處理。在有關(guān)部門規(guī)定的整改范疇內(nèi)，應(yīng)自覺配合監(jiān)管部門制定機(jī)械設(shè)備環(huán)保運(yùn)行方案，通過控制方式優(yōu)化、運(yùn)行方案優(yōu)化、引入先進(jìn)設(shè)備、使用清潔能源等方式使機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性能得到改變，快速將能耗、污染降低到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.5 做好機(jī)械設(shè)備檢修與養(yǎng)護(hù)工作

機(jī)械設(shè)備檢修與養(yǎng)護(hù)無關(guān)設(shè)備性能是否完善、技術(shù)含量水平，在運(yùn)行一段時(shí)間后有效的檢修與養(yǎng)護(hù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)功能以及性能上出現(xiàn)的問題，減少運(yùn)行異常，延長設(shè)備使用壽命，也能夠維持設(shè)備環(huán)保性能穩(wěn)定。因此，在機(jī)械設(shè)備使用過程中不得出現(xiàn)毫無節(jié)制作業(yè)情況，必須結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)形成科學(xué)的檢修計(jì)劃，并從節(jié)能環(huán)保、低碳可持續(xù)角度采取檢修與養(yǎng)護(hù)策略。

4 結(jié)論

綜上所述，環(huán)境問題是我國乃至全球關(guān)注的焦點(diǎn)，隨著綠色理念在全球的深入滲透，各行各業(yè)發(fā)展中均應(yīng)秉持綠色環(huán)保理念才能順應(yīng)形勢。因此，機(jī)械設(shè)備的使用也需要從節(jié)能、綠色、環(huán)保角度做出考慮，運(yùn)用綜合手段改善機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性能，提高環(huán)保效益，助力社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。