環(huán)保設備設計優(yōu)化及新技術運用研究

汪騰英

（新疆建設職業(yè)技術學院，新疆 烏魯木齊 830054）

環(huán)保設備可以對固廢、廢水、廢氣進行處理，減少工業(yè)污染物和生活垃圾對環(huán)境的污染。雖然其屬于環(huán)保行業(yè)，但是應用領域卻十分廣泛，可應用于工業(yè)生產、節(jié)能減排、環(huán)境治理等多個領域。環(huán)保設備包括廢水處理設備、固廢處理設備、控制噪音設備、除塵設備以及用于科研實驗的設備等，應用環(huán)保設備可極大減少廢氣、廢棄物、污水的排放量，并實現(xiàn)部分資源的二次利用，提高資源利用率，環(huán)保效益明顯。

1 環(huán)保設備產業(yè)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢

1.1 環(huán)保設備產業(yè)現(xiàn)狀

目前我國環(huán)保設備生產技術逐步成熟，實現(xiàn)了產業(yè)化發(fā)展，環(huán)保設備類型多達5 000種，涉及空氣污染、水污染、固廢污染等多個領域。由于人們環(huán)保意識的提高及政府和各行各業(yè)對環(huán)保的高度重視，環(huán)保設備的生產進入了快速發(fā)展的時期。從產值上看，2016年環(huán)保設備產值達到6 200 億元，2017年產值為6 800 億元，2020年產值突破了1 萬億元，整個行業(yè)發(fā)展呈上升趨勢。我國環(huán)保設備的設計、技術和市場都比較成熟，但缺乏完整的管理體系和環(huán)保設備設計人才。因此，需要進一步建設和完善環(huán)保設備產業(yè)，為生產制造業(yè)的綠色發(fā)展提供支持。

1.2 發(fā)展趨勢

由于環(huán)保市場需求旺盛，固廢處理、污水處理、除塵設備的銷量逐年增長，整個行業(yè)市場初步成熟，預計在2021年，我國環(huán)保設備產值將超過1.2萬億元。現(xiàn)階段，環(huán)保設備還面臨總體技術水平有待提升、市場競爭激烈、區(qū)域發(fā)展不平衡等問題，但是在人們環(huán)保意識日益提高的情況下，環(huán)保行業(yè)有著良好的發(fā)展前景，市場潛在需求較大。在我國環(huán)保政策的支撐下，環(huán)保設備行業(yè)還會迎來進一步的發(fā)展。

1.2.1 產業(yè)化發(fā)展

在過去，環(huán)保設備只是用來輔助環(huán)保工作，其未來將不再局限于單一的設備生產制造，將向工業(yè)化、規(guī)模化、多元化的方向深入發(fā)展，在環(huán)保領域得到普遍的推廣和應用從而逐漸形成綜合型項目，并向二次細分領域不斷滲透，構建環(huán)保設備在各個領域應用的大格局[1]。

1.2.2 智能化發(fā)展

人工智能技術已經(jīng)在生產制造行業(yè)得到初步應用，實現(xiàn)了生產制造行業(yè)智能化、自動化的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術在環(huán)境治理中的作用逐漸凸顯，通過信息系統(tǒng)來控制設備的運行，使環(huán)保設備進入智能化時代。在環(huán)保領域的引領下，環(huán)保設備將實現(xiàn)智能化監(jiān)測，自動控制運行程序。另外，環(huán)境保護相關產業(yè)的發(fā)展促進了環(huán)保產業(yè)的升級換代，而環(huán)保設備作為其中的組成部分，在產業(yè)化發(fā)展的基礎上加強智能技術在環(huán)保設備中的應用，給整個行業(yè)的智能化發(fā)展提速。

2 環(huán)保設備的優(yōu)化設計

2.1 遵循環(huán)境保護的要求

環(huán)保設備的生產制造需要多種材料，應盡量選擇環(huán)保型材料，在同等質量前提下，應優(yōu)先選擇可分解、無毒、無害的綠色材料，減少使用有毒材料如石棉、氯橡膠等。選擇環(huán)保設備材料時還涉及到附加材料，在確保設備運行質量的同時，要盡量控制附加材料的用量，一切設計都要從環(huán)保角度出發(fā)，降低設備在生產過程中的能耗，確保設備在實際運行過程中的能耗最小化[2]。

2.2 設備結構盡量簡單化

設備結構的簡單設計可減少材料用量和設備重量，這種優(yōu)化設計是所有設備制造技術所追求的。利用高新技術可使設備體積更小，功能更強大，在保證設備質量的前提下，減少材料和能耗，達到設備制造效益最大化。設備在運行時會產生一定的噪聲，所以在設計時要應用降噪技術，像密封發(fā)動機、隔離發(fā)動機噪音、使用液壓馬達以及調整液壓管路、減少油泵震動；也可使用隔音材料密封噪音源頭，隔離設備運行噪音。在選擇發(fā)動機時應依據(jù)國家標準，首選功能穩(wěn)定、油耗低、噪音小的發(fā)動機。

2.3 人性化設計

在優(yōu)化環(huán)保設備設計時，要以操作方便、簡單易行為原則。在設計控制室時，要應用噪音隔離技術，保證控制室噪音在標準范圍內。另外，還要使用減震和保溫設計，為操作人員創(chuàng)造良好的工作空間。空調可選擇環(huán)保型空調即蒸發(fā)冷風機，核心部件是蒸發(fā)式濕簾和1.1 KW主電機，耗電量低，僅為傳統(tǒng)中央空調的1/8，節(jié)能效果良好，并且其結構中沒有使用壓縮機、冷媒、銅管等，本身就是一個環(huán)保型產品[3]。操作臺設計以人體工學為依據(jù)，合理設置各個操縱桿的位置，以符合人們的操作習慣。

2.4 智能化設計

環(huán)保設備的智能化設計，可以實現(xiàn)設備的自動控制，減少人工操作的錯誤率。在設備中設計一個控制中心，通過它對設備進行自動控制，降低設備的運行成本。人工操作存在一定的失誤率，而智能化的自動控制，可有效地防止這一問題，使生產更加高效化。智能化設計設有自動故障診斷系統(tǒng)，當設備出現(xiàn)故障時，控制中心會接收到設備的故障信息及故障發(fā)生的原因和位置，進而提高維修效率。還可設計全天候監(jiān)控系統(tǒng)，對設備運行狀況進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)對設備運行的全過程監(jiān)管，保證設備的高質量運行。

2.5 審美設計

環(huán)保設備的外觀是優(yōu)化設計的內容之一，也是高水平制造工藝的體現(xiàn)。基于審美需求進行外觀設計，尤其是電子環(huán)保設備的外觀使用綠色表示其環(huán)保屬性，使用黃色和白色加以襯托，改變以往設備外觀粗糙的特點，展現(xiàn)出現(xiàn)代化高科技設備的良好形象。環(huán)保設備也是城市形象的體現(xiàn)，對環(huán)保設備的外觀進行美化，能夠使其在使用過程中與城市的整體景觀和形象融為一體。

2.6 標準化設計

環(huán)保設備有很多種，主要是處理固廢、廢水和廢氣，可以整合成一套完整的綜合生產設備。集成化、系統(tǒng)化是環(huán)保設備的發(fā)展方向，由于我國這方面技術比較落后，核心技術需要從技術先進的國家引進，所以對配套設備形成標準化設計，是我國環(huán)保設備邁向高端的重要基礎。

3 環(huán)保設備新技術的運用

3.1 自動化技術

水污染治理問題是環(huán)保設備研發(fā)的重點內容，尤其是工業(yè)廢水中含有大量的金屬和有毒物質，要求環(huán)保設備具有較高的水質凈化功能。在環(huán)保設備設計中，使用自動化控制技術，使其自動區(qū)分廢水中的組分，比如冶金廢水，其中含有不同種類的金屬，在環(huán)保設備中使用自動監(jiān)測設備，對廢水中的金屬種類和含量進行檢測，實現(xiàn)廢水處理的自動化監(jiān)管。自動化控制技術的應用可以減少企業(yè)人力的投入，節(jié)省大量的人力成本，降低人工操作出錯的概率，同時可以極大地提高企業(yè)的生產和經(jīng)營效率。

3.2 水力透平技術

水力透平裝置具有回收功能，由葉片狀的配件構成，安裝在設備的透平軸上，可實現(xiàn)資源回收二次利用的目的，應用在環(huán)保設備中，可控制廢棄物的不合理排放。該技術一般應用于石化領域。過去采用反向泵回收石油生產廢棄物，節(jié)能效果甚微，通常只有20%。此外，反流泵需要達到一定的轉速才能利用廢棄物，因此會產生一定的能量消耗。水力透平技術在合成氨裝置中的應用，可達到70%的節(jié)能效果，與反轉泵相比節(jié)能優(yōu)勢非常明顯。

3.3 PLC技術

目前除塵設備分為兩種，一種是工廠應用較多的靜電除塵器，可去除顆粒大的粉塵，另一種是布袋除塵器，主要用于去除小顆粒粉塵。在除塵器中安裝PCL裝置，對除塵設備進行自動化控制，使用傳感器收集除塵器運行中的數(shù)據(jù)，然后將信息反饋給控制中心，實現(xiàn)對設備運行的實時監(jiān)控，以及使用PLC技術設置控制時間、頻率等參數(shù)，使設備始終處于良好的工作狀態(tài)。

4 結論

在社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，會產生固體廢物、廢水和廢氣，對生態(tài)環(huán)境造成破壞，所以在生產中要應用環(huán)保設備，對三廢進行處理，從而減少工業(yè)生產對環(huán)境的影響。在制造環(huán)保設備過程中，以先進技術設備改進生產模式，延展低碳發(fā)展模式于整個產業(yè)鏈，優(yōu)化設計，運用新技術、新材料，打造智能化、自動化的環(huán)保設備，提升其使用性能，使其在環(huán)境治理中發(fā)揮更大的作用。