浅谈钢铁机械的环保节能设计分析

孙 皓

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

1 提高钢铁机械行环保节能水平的重要性及迫切性

自上世纪90年代起，我国钢铁工业就已经成功突破了高炉长寿技术、连铸技术等多种工业大关，为全面提高我国工业水平在国际中的地位提供了有利条件。但在钢铁机械工业生产过程中需要消耗大量热能等能源，且绝大多数机械钢铁企业在生产时仍沿用传统生产工艺，这种工艺技术不仅整体投入较高、收益低，同时对周边环境产生的污染程度极大，据不完全统计，我国钢铁机械行业在生产中产生的能耗是全国各业总能耗的1/8，其污染气体、污染物排放量站全国污染物总量的13.5%，不仅导致我国钢铁机械行业成本增加，同时对周边环境产生的影响也较大。

钢铁机械生产过程具有高密集性、高耗能等特点，且其生产工艺极为繁琐，因此近年来，为进一步实现我国长远可持续性发展目标，我国相关节能部门加大了对钢铁机械行业环保节能的重视，保证能够提升钢铁机械行业可循环经济，提升其节能环保水平，进而达成我国坚持走可持续发展路线的战略性目标。就目前来看，距离实现我国钢铁机械行业环保节能目标仍旧存在一定距离，且我国钢铁机械行业在循环经济方面也处于刚起步模式，普及性较差，因此，必须结合我国钢铁机械行业实际提高其环保节能水平，进而达到提升我国钢铁机械行业综合水平的基本目标。

2 钢铁机械环保节能设计应遵循的主要原则

2.1 节能环保原则

上述中提到，我国钢铁机械行业在生产过程中仍旧沿用传统生产工艺及设计方案，在设计中不仅增加了一部分能源损耗，生产过程中如一直沿用这种生产模式，导致生产过程中出现大量报废的机械产品，在某种程度上了增加了我国现有资源的消耗和浪费，一方面这种方式产生的废料等对周边环境造成严重污染和损害，对环保工作造成不利，另一方面这种大量消耗的方式导致我国大量资源被浪费，对我国钢铁机械及国家未来发展都产生不利影响，因此，在针对钢铁机械设计时必须加大对环保、节能的重视程度，并将其作为设计的主要核心思想，按照该原则进行设计。

2.2 经济原则

传统钢铁机械设计中所涉及到的生产原料等都具有成本高的特点，且在生产过程中过度消耗的能源和浪费的钢铁废料占据一定成本费用，不仅增加了生产总成本，同时因传统工艺本身存在的缺陷和弊端也导致部分隐性成本潜存，在生产过程中能够回收的废料且其能够产生的再生性能耗量较小，导致该部分成本无法被收回或再利用，因此，在针对钢铁机械进行设计时必须及时考虑到其成本问题，并坚持以经济为设计原则，通过合理设计达到降低成本、提高质量和经济效益的目标，既能够全面提高生产企业生产效益，同时也能够利用该设计提高企业在同等市场中的竞争地位，占领我国国内现有市场重要地位，进一步提升我国钢铁机械制造水平。

3 钢铁机械节能环保设计基本要点

3.1 提升钢铁机械的清洁性能

传统工艺中钢铁机械多使用内燃机作为其能源提供结构，但传统内燃机在使用过程中通常会出现几种问题：第一，内燃机主要以石油作为能源转换资源，对于石油能源的损耗较大；第二，由于在能量装换过程中，石油在燃烧后由排放口排放处大量废气，例如NOX、HC化合物等，对周边空气和环境产生的污染程度较高；第三，内燃机由于自身结构质量有限，在使用过程中极易因质量问题出现漏油等情况，危险性较大。

基于以上几点弊端，在针对钢铁机械进行环保节能设计时需要主要考虑到对内燃机能源的替换，一方面，可将其动能提供单位便成电力发动装置，直接利用电力为钢铁机械提供动能，并加速对太阳能发动机或天然气发动机等的研发力度，将该部分加入到设计当中，使用清洁能源代替传统石油能源，降低对废气等对环境不利的废物的排泄，加强对环境的保护力度，提升环保性能，另一方面可将柴油进行低硫化处理，或对汽油耐磨性的降低、柴油润滑性的提升进一步研究，加大对汽油清洁剂、排放催化转化等的研发，科学地降低对石油的使用量，加强对钢铁机械设备噪音等方面的优化，提升钢铁机械的清洁水平，优化其使用效率。

3.2 提升钢铁机械产品的可回收性

针对钢铁机械产品进行回收是提升其应用价值、提高企业整体经济效益的关键条件，而想要做到这一点，就需要在开展钢铁机械设计时重点考虑到这一点，可针对钢铁机械结构的生产过程加以优化，例如对机械结构中的部分构件进行精细化生产，保证其使用效率的同时加强对这些部件的回收，并通过综合评估对回收价值、处理方式等进行全面考虑，尽可能提升对钢铁机械的整体回收率，降低材料因废气造成的污染性，提升材料整体利用价值，使之成为钢铁机械的主要循环经济，提升其环保水平的同时维护生产企业整体效益。

3.3 提高钢铁机械的可拆卸水平

确保钢铁机械便于拆卸是保证机械整体使用效率的重要基础。钢铁机械在使用过程中可能会出现构件损坏的情况，因此相关人员则需要结合实际情况对该部件进行拆卸，通过维护或更换的方式保证钢铁机械的正常使用。而想要实现对钢铁机械进行环保节能设计，相关设计人员可接住模块设计理念，针对不同功能、相同功能却不同规格以及不同规格的构件产品进行全面分析，并针对各个构件的使用特点进行多种组合，确保不同构件能够在满足不同钢铁机械使用需求的同时通过不同组合提升构件的利用率。

一方面通过这种设计能够确保产品在相同规格之间相互转换，提升其使用价值，另一方面也能够利用这种高组合形式缓解产品制造时间与成本之间存在的矛盾，同时也有效提高对构件的回收率和再使用率，满足环保技能理念的同时进一步提高企业经济效益。

3.4 科学选择钢铁机械材料

第一，在针对钢铁机械材料进行选择时必须对材料的组成部分和性能都能够进行重点考虑，如材料中含有有毒、有害物质以及贵重稀缺材料，则根据实际情况做好材料处理、回收等方面的设计，并加强对材料的把控，提升材料整体使用性能，保证钢铁机械质量；第二日，在设计过程中做好对材料分类的设计，并充分考虑到材料边角废料的使用价值，通过回收等方式将边角废料重新利用，可将废气材料对环境产生的负面影响最大程度的降低；第三，加大对环保材料的研究力度，争取加快环保材料在钢铁机械中的使用速度，全面开发材料新功能，并加大对材料的回收力度，对材料的再利用渠道等进行思考和研究，提升其环保节能水平。

4 提高钢铁机械环保节能设计水平的有效措施

第一，加大各个部门对钢铁机械环保节能设计的重视程度。钢铁机械作为我国工业等行业生产过程中最为重要的辅助机械，针对该行业提升其环保节能水平不仅有利于提升我国各业经济水平，同时也有助于提高钢铁机械生产行业的整体效益和国际地位，而我国相关部门也必须加强对该设计的重视与关注，加大各个部门对该设计的支持力度，加强对各方面的研究与研发，进一步借助科技手段推动并加速设计方案的实现，保证设计效率；第二，加大设计人员培养力度，通过外派等方式使人员能够对先进钢铁机械环保节能设计理念和相关内容进行充分学习，提升其自身专业设计水平的同时保证钢铁机械环保节能设计内容符合我国基本国情和未来发展方向，促使我国钢铁机械行业发展至最优化。

5 钢铁机械设计中环保设计的未来发展前景展望

从经济学的意义层分析，环保设计时一种资源节约型优化配置的相对增值的技术，即在运用等量资源、能源的前提下，环保设计技术时力图比传统设计方法获得数量更多质量更优的产品、使生产过程由粗放型转向集约型的先进设计方式。自我国加入世界贸易组织一来，国际对我国钢铁机械制造业产生的冲击也逐渐增大，通过环保设计可有效提升我国在工业方面的有效竞争实力，使之成为我国提升工业产品国际竞争力的重要武器。

而就目前来看，虽然环保设计在我国钢铁机械行业中还未完全推行，且其整体设计水平与其他发达国家相比仍旧较低，但就目前来看，我国科技水平发展速度较快，且人员配置也逐步完整化，在钢铁机械行业中使用的前景较为广阔。

6 结语

综上，通过针对钢铁机械各个环节进行优化设计，可有效实现对钢铁机械产品的充分利用，提升其实用性、高效性的同时能够提升对其材料等的回收率，是我国钢铁机械行业未来发展过程中不可或缺的设计方式，能够进一步实现对我国工业及综合国力的提升。