環境保護視角下改善機械設備環保性能的方法研究

曹小鵬，韓飛飛

（中國天楹股份有限公司，南通 226000）

1 環境保護視角下改善機械設備環保性能的影響

改善機械設備環保性能對生產發展、環境保護均具有積極影響。一方面，從生產發展角度來講，現代物質文明高度發展，對生產中機械設備的功能、性能有了更高要求，且機械設備是助力生產企業轉型發展的重要物質基礎，無論是提高生產效率，還是促進企業長足發展，機械設備都發揮著重要價值。而提高機械設備的環保性能，符合可持續發展戰略要求，應轉變生產發展方式，加速企業轉型升級，提高產品技術含量，持續提高經濟收益。另一方面，從環境保護角度來講，改善機械設備環保性能后，可以降低設備能耗，減少電、煤等不可再生資源的消耗；引進清潔技術、后處理設備，加強對機械設備運行中產生污染物進行處理，可以保證在合規、達標后排放廢氣、廢水、固體廢物，減少污染源，降低對環境的負面影響，也緩解生態環境負擔。

2 環境保護視角下改善機械設備環保性能的原則

2.1 綠色環保

機械設備環保性能改善中必須遵守綠色環保原則，根據環保部門的有關規定，合理采取技術措施，建設合適設施，貫徹落實綠色環保要求。例如，機械制造企業必須做好設備三廢處理，及時更新治理設施，嚴肅杜絕跑、冒、滴、漏等現象出現，并合理利用技術手段，變廢為寶，嚴格控制污染。

2.2 技術創新

我國環保事業發展正處于初期階段，需要各行各業的努力，也需要先進科技的支持。而環保科技的發展并不成熟，正不斷增加投入力度、加速研究成果轉化，因此，改善機械設備環保性能當中技術也并非始終適用，需要不斷發展技術、創新科技，加速先進理論成果的轉化，將有利于設備節能、環保、低碳運行的技術應用到機械設備當中[1]。

2.3 做好養修

保證機械設備環保性能穩定要求必須做好養修工作，生產過程中機械設備運行負荷較高，零部件易損壞導致性能受到影響，及時有效的養修工作至關重要，將設備運行異常與故障排除，避免影響運行效率，加劇動力能源消耗；且對于污染物處理裝置的養修，可以始終保證污染物經過治理達到規定標準后排放，減輕環境污染。

3 環境保護視角下改善機械設備環保性能的方法

3.1 基于環保理念改善機械設備設計

基于環保理念進行機械設備設計是改善其環保性能最直接、有效的方式。改善設計可以從以下方面展開：

3.1.1 降噪設計

基于環保理念進行機械設備改善設計，首先應從降噪出發，以電機設計為例，將減振降噪的BMC樹脂外殼安裝在電機上；改進電機芯片設計，采取內置式，不僅可以提高運行效率與穩定性，也可以減少運行中的噪聲；在控制上設計為脈寬調制方式，以數字形式顯示控制中所有信號；設計過程中選擇鐵芯時應確保幾何對稱，將偏心與轉子橢圓度消除，并保證定子軛部具有一定厚度，避免出現過大的徑向變形，以降低運行中電機噪聲的產生[2]。

3.1.2 防電磁波設計

電磁波也是機械設備運行中產生的重要污染之一，向外輻射的電磁波不僅干擾其他設備運行，電磁波長時間暴露在自然環境中，對人體安全以及環境安全均存在危害。因此，在設計中必須在電磁干擾較強位置安裝電容器，專門吸收因電磁波干擾產生的電火花；整個機械系統設計過程中應為收放機以及微機系統配備獨立供電系統；并應做好電磁干擾環境的通風，降低對人體安全的威脅，實現機械設備、環境、人三者之間的和諧發展。

3.1.3 節能設計

在機械設備設計過程中應考慮利用回收再利用材料進行設備制造，并且材料環保健康，對環境與人體無負面影響，從而在機械設備生產制造上體現其節能效益；并且對機械設備能耗、動力供應方式進行環保設計，盡量選擇清潔動力能源，如太陽能作為動力能源。此外，禁止機械設備能耗超過規定，其中鍋爐類、燃油燃氣動力設備、變壓器、電動機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 引進先進的環保設備

抑制機械設備運行中污染物的產生是環保性能改善的重要任務，為了保證機械設備能夠持續穩定的在標準規定允許下排放污染物，可以從機械設備的優化上做出考慮，直接引進具有穩定環保性能的機械設備。

例如，催化氧化處理設備，其是一種在滿足溫度條件要求下可以將有機廢氣轉換為水蒸氣以及CO2的一種環保型設備，主要應用在油漆烘干、涂覆廢氣處理過程中，在生產企業有機溶劑凈化、化工、汽車加工制造等領域有機廢氣凈化中，烘道、電機絕緣、表面噴涂等工序當中的有機廢氣處理中，均具有顯著效果。該設備將有機氣體源引進風機當中再輸送至凈化裝置當中，通過換熱器換熱處理，輸送到加熱室當中，加熱到250℃后經過催化床中催化劑的作用，將有機廢氣分解成CO2與水蒸氣，整個分解過程僅發生放熱反應，并且通過換熱器、加熱系統即可進行補償加熱，實現完全燃燒，減少能源的消耗，去除廢氣率最高可達到95%以上[3]。

又如，引進光催化氧化設備，其利用253.7nm波段的紫外線分解惡臭氣體分子鏈，可以將大分子結構經過打碎處理轉變為小分子結構；也可以利用185nm波段紫外線處理活性氧，平衡其正負電子，預防臭氧的產生；也可以通過TiI2，對打碎的惡臭氣體分子進行氧化處理，生成CO2與H2O等無機物質。該設備在化工、制藥、塑膠、食品加工、紡織、造紙等制造企業當中均具有良好的環保效果，可以對硫化氫、硫醚類、氨氮類、吲哚類、硫醇類、硝基類、苯類、烷烴等多種氣體進行凈化處理。

先進的環保設備本身具有環保性，其低能耗、無污染，加之其先進的處理功能，可以對機械設備運行中產生的污染進行科學處理，降低污染含量，從污染源頭對可能對生態環境產生負面影響的因素進行控制。

3.3 在除塵與水循環設備中合理應用變頻技術

變頻技術是指通過逆變將直流電轉換成頻率不同的交流電，其僅能使頻率發生變化，轉變后電能無任何變化。應用變頻技術產生的最突出效益是節能，在風機水泵當中由于消耗功率與轉速的立方成正比關系，外界處于低用風量、低用水量時，通過變頻技術可以降低設備轉速，從而實現節能。因此，將變頻技術應用于除塵與水循環設備當中具有顯著節能環保優勢。

3.3.1 在除塵設備中應用

加工、制造生產過程中因焊接、切割等工藝的實施產生大量粉塵，是工業生產中污染大氣環境的重要物質，因此，為了降低污染，通常采用除塵系統對粉塵進行處理。在除塵系統當中除塵風機是核心設備，也是整個系統中消耗最高的設備。開啟除塵風機后，為了進行有效的控制，降低能耗、減少風機運行負擔，需要控制擋板開度、風門狀態，根據粉塵處理量自動進行風機溫度、速度以及出風量的調節。從現有技術條件來看，變頻技術可以搭載自動化、智能化技術實現靈活調控，以羅茨0700鼓風機為例，可以進行兩地控制。除塵期間啟動風機后，爐前操作室則掌握操作權，根據預先設定程序，系統可以自動根據實際需要、變頻器轉速輸出值、轉爐周期中煙塵量進行轉速調節，在保證除塵的同時減少電能消耗[4]。

3.3.2 在水循環設備中應用

水循環設備是水循環系統的重要組成部分，也是現代工業生產系統當中的關鍵環節。應用變頻技術控制水循環設備，應結合實際生產需要進行水循環流量與流速調節，避免利用回流閥、截止閥等設施調控速率過慢的問題，也避免因閥門損壞調控不及時而產生能量損失。在水循環設備中應用變頻技術既具有節能環保效果，也具有維護設備穩定運行效果。以冷卻水循環系統為例，在控制系統中設置變頻器驅動電路，可以對泵與壓縮機電的速度進行控制，也可以對溫度、溫差展開控制，在不影響冷卻效果前提下，減少能源浪費。變頻技術控制冷卻水循環系統示意圖如圖1。

圖1 變頻技術控制冷卻水循環系統示意圖

3.4 構建完善的機械設備環保機制

機械設備使用過程中為了完成環境保護任務、保持環保性能穩定，應構建完善的機械設備環保機制，嚴格遵守法律法規以及環保部門頒發的規章條例，對機械設備設計生產、使用控制進行約束與規范；同時，應制定機械設備行業技術標準，對機械設備環保性能指標進行準確界定，在關鍵指標上應作出強制性要求，從機械設備生產制造源頭進行環保性能改善。

具體來講，機械設備制造材料應滿足其使用環境中溫度、機械性能、耐腐蝕性能、表面性能提出的要求，材料在設備使用的整個周期范圍內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、結構性能、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，規定金屬覆蓋層必須采用耐蝕性強的金屬表面，經過電鍍、噴鍍、熱鍍等方形成金屬保護層，針對非金屬覆蓋層必須采用有機或無機物質形成表面覆蓋層，內部則利用輝綠巖板、瓷磚等實現防護。此外，設備的環保性能指標必須達到標準，否則不得在實際當中應用，如蒸汽管回轉式干燥機運行中進料溫度必須在70℃以上、進料濕度必須在35%以下，轉速可在2～8r·p·m之間調節，電能消耗不得超過260kWh/t，蒸發強度應介于6～7kg H2O/m2·h，蒸汽消耗量必須控制在1.1～1.3t/t（水）。

在作出細致要求后，也應確立監督機制，企業內部部門之間相互監督，及時匯總機械設備能耗、污染等數據資料，分析有無違規排放、消耗過高情況。工業企業為了方便內部監管，也應引進在線監測系統，實現對機械設備能耗與污染排放的24h不間斷監控，組建專門隊伍定點排查，當能耗與污染排放達到限值時立即采取控制方案，使設備環保性能發揮實際價值，避免對環境造成負面影響。接受政府監管部門、社會、民眾的監督，發現能耗與污染過高情況時，情形嚴重應根據法律規定接受處罰與處理。在有關部門規定的整改范疇內，應自覺配合監管部門制定機械設備環保運行方案，通過控制方式優化、運行方案優化、引入先進設備、使用清潔能源等方式使機械設備的環保性能得到改變，快速將能耗、污染降低到標準范圍內。

3.5 做好機械設備檢修與養護工作

機械設備檢修與養護無關設備性能是否完善、技術含量水平，在運行一段時間后有效的檢修與養護可以及時發現功能以及性能上出現的問題，減少運行異常，延長設備使用壽命，也能夠維持設備環保性能穩定。因此，在機械設備使用過程中不得出現毫無節制作業情況，必須結合設備的運行特點形成科學的檢修計劃，并從節能環保、低碳可持續角度采取檢修與養護策略。

4 結論

綜上所述，環境問題是我國乃至全球關注的焦點，隨著綠色理念在全球的深入滲透，各行各業發展中均應秉持綠色環保理念才能順應形勢。因此，機械設備的使用也需要從節能、綠色、環保角度做出考慮，運用綜合手段改善機械設備的環保性能，提高環保效益，助力社會可持續發展。