自動化冶金機械制造中的節能設計及應用

郭連杰

（河鋼集團宣鋼公司，河北 張家口 075100）

冶金機械作為將自然界中的物質轉化為對人們有用的物質的重要機械，在人類社會的發展中起著非常重要的作用。但是傳統的冶金機械存在工作噪音大、排放污染氣體、熱輻射等問題，因此加強對其綠色設計新理念和高端制造新技術的研究是非常有必要的。隨著社會的發展，綠色制造的理念逐漸深入人心，經濟發展不能以犧牲環境為代價，要密切關注環境的保護，逐步提升冶金機械的工作效能，達到保護環境，綠色發展的目的[1-3]。

1 自動化冶金機械制造節能設計的重要性及特征

1.1 自動化冶金機械制造節能的重要性

冶金行業是支撐國家經濟發展的重要行業，它直接關系著一個國家的綜合實力。在現階段冶金自動化機械的自動化程度越來越高，大大促進了冶金行業生產效率和生產質量的提高，然而在具體的機械制造生產中，自動化機械的能耗相對較高，并且污染產量也相對較大，這就會嚴重影響了冶金機械制造行業的可持續發展，所以在當下必須做好自動化冶金機械的節能設計，積極進行相關節能理念和節能技術的開發應用。首先，節能技術能夠有效降低自動化冶金機械制造中的能耗，增強資源利用率；其次，節能技術能夠減少制造污染，降低對自然環境的破壞，有效保證生態環境健康[4]。

1.2 自動化冶金機械制造節能設計的特征

與以往的冶金機械相比，在當下自動化冶金機械制造設計中的節能特征主要從環境、生態保護、資源利用率等方面入手來進行節能設計。在此過程中，需要圍繞對資源的可持續利用，不斷提高對資源的利用率，降低生產制造中的污染，有效保證生態環境。節能設計的最重要體現就是在于降低能源消耗方面，因此在現階段機械制造行業內部非常重視對相關節能設計的研究和應用，特別是在當下資源匱乏情況嚴重，冶金機械制造行業作為能源高消耗行業，更應該強化在節能設計方面的研究和應用，不斷提高冶金機械制造的節能水平，這樣才能實現自動化冶金機械制造行業的可持續發展。

2 自動化冶金機械制造中節能設計的應用

2.1 優化機械設計

在機械設計中采用節能設計的理念主要在于提高生產效率、節約資源和降低污染排放等方面，可以在以下幾個方面進行優化設計：第一，使用環保型發動機。發動機作為機械制造中重要的設備，其能耗和污染對外部環境有巨大的影響，因此，選用環保無公害的發動機可以有效降低油耗，對于減少噪聲污染和環境污染有重要的幫助。第二，液壓系統的節能設計。液壓系統是確保機械系統正常運轉的保障，因此，要在液壓系統的設計中融入節能設計來延長液壓系統的使用壽命和工作效率。一方面在油液的選擇上要有嚴格的要求，不能含有絲毫雜質，確保液壓系統的整體清潔，從而降低液壓元件的磨損，另一方面對液壓系統的管線設計要注重選材，優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的使用壽命，也可以減少連接管線的破壞導致油液溢出造成環境污染。第三，自動加脂裝置的節能設計。傳統手動加脂存在一些問題，比如加脂效率低下，耗費大量時間和人力，在加脂的過程中還有可能造成油液的溢出污染環境，因此，要設計自動加脂裝置來節能減排，實現設備定時自動加脂。第四，駕駛室的節能設計。對駕駛室進行人體工學改造有利于保持駕駛員的工作狀態，降低勞動辛苦程度，從而實現工作效率的提升[5]。

2.2 改善生產工藝

機械加工生產工藝也直接影響著自動化冶金機械在生產中的能耗和污染產生情況，所以在當下必須做好對相關生產工藝的改善優化。首先，對產品結構進行進一步的精簡和優化。在不影響自動化冶金機械產品功能和性能的基礎上，精簡機械結構和加工方法，降低生產能耗和生產中的污染。其次，結合具體材料材質的性能來進行加工工藝的設計。不同材料對于加工工藝也有著不同的要求，在具體的自動化冶金機械生產中，制造企業需要結合自身實際情況和材料選擇工藝性價比最高的加工工藝。比如，在當下鍛壓中一般會采用冷、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，所以在當下如果材料性能適宜，盡可能采用溫鍛壓工藝。再者，優化加工順序。通過優化加工順序，能夠降低機械制造中所需的時間，避免不必要的能耗，提高生產效率。

2.3 廢棄物處理

冶金機械生產時，廢棄物難以避免，如廢水、廢物、廢氣均屬于常見冶金機械生產廢棄物，如以上廢棄物不進行處理直接進行排放，會給環境造成巨大負擔。其中，廢水排放可能逐步滲透到地下，造成地下水污染，影響人類正常飲水安全性，給人類身體健康造成巨大威脅，另外，廢水排放還會造成土壤危害，影響農作物生長，帶來巨大經濟損失。廢氣排放會造成大氣污染，人們長期呼吸污染空氣，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，在冶金機械生產時必須注意廢棄物處理，具體可從以下方面進行：

（1）可回收利用的廢棄物需重新循環使用，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行處理。

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

（3）廢棄物應集中進行處理，盡量減少處理時對周圍環境造成負擔。

（4）在廢氣排放前，同樣需對其進行綠色過濾操作后方可排除，以免有害化學物質造成空氣污染[6]。

2.4 煤氣平衡

（1）由于煤氣的氣源、用戶的產供量的動態變化，需要隨時做出正確判斷。通過對煤氣平衡趨勢的預測，根據經驗、靜態數據的分析，不斷對煤氣運行參數進行調節，從而抵消、修正、彌補、應對各種煤氣平衡的動態變化。

（2）優化調整煤氣系統管網壓力，加強煤氣動態平衡調控力度。煤氣調度根據能源管控中心在線監控數據，動態監控高焦爐煤氣放散量、各加壓站出口煤氣流量和壓力、各混合站煤氣加壓機前煤氣壓力、末端煤氣用戶壓力等參數。在保證用戶正常生產的基礎上，通過調整各區域間煤氣加壓機運行臺數、頻率等參數，及時調整煤氣管網壓力，以適應軋鋼用戶因鋼種變化、熱涼料比例變化、短時停產消缺、計劃檢修等因素帶來的階段性影響。

（3）優化燃氣發電系統的定修及運行模式，做到燃電機組檢修與煤氣供應情況協調統一。充分發揮發電機組、鍋爐的緩沖能力，通過及時調整燃機、鍋爐負荷，消化系統中的富余煤氣，減少階段性煤氣放散，實現煤氣系統的穩定運行。

（4）以高爐正常生產風量值為依據，建立高爐短期休風期間的煤氣平衡點，積極應對高爐短期休風給煤氣系統帶來的影響。同時加強與煉鐵廠調度、高爐主控室的聯系溝通，及時掌握高爐的運行狀況，根據高爐風量變化情況，及時做好相應的調整工作。緊急情況下，及時協調高爐熱風爐緩燒、減量等措施，配合氣柜緩沖穩定壓力，為后續調整贏得時間。

3 結語

總而言之，冶金自動化機械直接關系著冶金行業的發展，但是在冶金自動化機械制造中會產生較大的能耗和污染，這就會影響機械制造行業和冶金行業的可持續發展，違背發展節約環保社會的目的。因此在當下必須重視對節能設計理念的研究和應用，不斷降低冶金自動化機械制造中的能耗和污染[7]。