自动化冶金机械制造中的节能设计及应用

郭连杰

（河钢集团宣钢公司，河北 张家口 075100）

冶金机械作为将自然界中的物质转化为对人们有用的物质的重要机械，在人类社会的发展中起着非常重要的作用。但是传统的冶金机械存在工作噪音大、排放污染气体、热辐射等问题，因此加强对其绿色设计新理念和高端制造新技术的研究是非常有必要的。随着社会的发展，绿色制造的理念逐渐深入人心，经济发展不能以牺牲环境为代价，要密切关注环境的保护，逐步提升冶金机械的工作效能，达到保护环境，绿色发展的目的[1-3]。

1 自动化冶金机械制造节能设计的重要性及特征

1.1 自动化冶金机械制造节能的重要性

冶金行业是支撑国家经济发展的重要行业，它直接关系着一个国家的综合实力。在现阶段冶金自动化机械的自动化程度越来越高，大大促进了冶金行业生产效率和生产质量的提高，然而在具体的机械制造生产中，自动化机械的能耗相对较高，并且污染产量也相对较大，这就会严重影响了冶金机械制造行业的可持续发展，所以在当下必须做好自动化冶金机械的节能设计，积极进行相关节能理念和节能技术的开发应用。首先，节能技术能够有效降低自动化冶金机械制造中的能耗，增强资源利用率；其次，节能技术能够减少制造污染，降低对自然环境的破坏，有效保证生态环境健康[4]。

1.2 自动化冶金机械制造节能设计的特征

与以往的冶金机械相比，在当下自动化冶金机械制造设计中的节能特征主要从环境、生态保护、资源利用率等方面入手来进行节能设计。在此过程中，需要围绕对资源的可持续利用，不断提高对资源的利用率，降低生产制造中的污染，有效保证生态环境。节能设计的最重要体现就是在于降低能源消耗方面，因此在现阶段机械制造行业内部非常重视对相关节能设计的研究和应用，特别是在当下资源匮乏情况严重，冶金机械制造行业作为能源高消耗行业，更应该强化在节能设计方面的研究和应用，不断提高冶金机械制造的节能水平，这样才能实现自动化冶金机械制造行业的可持续发展。

2 自动化冶金机械制造中节能设计的应用

2.1 优化机械设计

在机械设计中采用节能设计的理念主要在于提高生产效率、节约资源和降低污染排放等方面，可以在以下几个方面进行优化设计：第一，使用环保型发动机。发动机作为机械制造中重要的设备，其能耗和污染对外部环境有巨大的影响，因此，选用环保无公害的发动机可以有效降低油耗，对于减少噪声污染和环境污染有重要的帮助。第二，液压系统的节能设计。液压系统是确保机械系统正常运转的保障，因此，要在液压系统的设计中融入节能设计来延长液压系统的使用寿命和工作效率。一方面在油液的选择上要有严格的要求，不能含有丝毫杂质，确保液压系统的整体清洁，从而降低液压元件的磨损，另一方面对液压系统的管线设计要注重选材，优先选择密封性能和不易老化的材料，这样不仅能够提高液压系统的使用寿命，也可以减少连接管线的破坏导致油液溢出造成环境污染。第三，自动加脂装置的节能设计。传统手动加脂存在一些问题，比如加脂效率低下，耗费大量时间和人力，在加脂的过程中还有可能造成油液的溢出污染环境，因此，要设计自动加脂装置来节能减排，实现设备定时自动加脂。第四，驾驶室的节能设计。对驾驶室进行人体工学改造有利于保持驾驶员的工作状态，降低劳动辛苦程度，从而实现工作效率的提升[5]。

2.2 改善生产工艺

机械加工生产工艺也直接影响着自动化冶金机械在生产中的能耗和污染产生情况，所以在当下必须做好对相关生产工艺的改善优化。首先，对产品结构进行进一步的精简和优化。在不影响自动化冶金机械产品功能和性能的基础上，精简机械结构和加工方法，降低生产能耗和生产中的污染。其次，结合具体材料材质的性能来进行加工工艺的设计。不同材料对于加工工艺也有着不同的要求，在具体的自动化冶金机械生产中，制造企业需要结合自身实际情况和材料选择工艺性价比最高的加工工艺。比如，在当下锻压中一般会采用冷、温和热锻压几种，热锻压的能耗消耗最大，冷锻压的污染较多，所以在当下如果材料性能适宜，尽可能采用温锻压工艺。再者，优化加工顺序。通过优化加工顺序，能够降低机械制造中所需的时间，避免不必要的能耗，提高生产效率。

2.3 废弃物处理

冶金机械生产时，废弃物难以避免，如废水、废物、废气均属于常见冶金机械生产废弃物，如以上废弃物不进行处理直接进行排放，会给环境造成巨大负担。其中，废水排放可能逐步渗透到地下，造成地下水污染，影响人类正常饮水安全性，给人类身体健康造成巨大威胁，另外，废水排放还会造成土壤危害，影响农作物生长，带来巨大经济损失。废气排放会造成大气污染，人们长期呼吸污染空气，可能引起呼吸道疾病，且大气污染还可能造成酸雨，天气变暖等情况，因此，在冶金机械生产时必须注意废弃物处理，具体可从以下方面进行：

（1）可回收利用的废弃物需重新循环使用，减少能源消耗；如已不能再次利用的废弃物，则需采取绿色处理措施进行处理。

（2）在废水排放前，必须对废水进行过滤及净化处理，将有毒、有害物质过滤、净化后方可排除，以免造成地下水及土壤污染。

（3）废弃物应集中进行处理，尽量减少处理时对周围环境造成负担。

（4）在废气排放前，同样需对其进行绿色过滤操作后方可排除，以免有害化学物质造成空气污染[6]。

2.4 煤气平衡

（1）由于煤气的气源、用户的产供量的动态变化，需要随时做出正确判断。通过对煤气平衡趋势的预测，根据经验、静态数据的分析，不断对煤气运行参数进行调节，从而抵消、修正、弥补、应对各种煤气平衡的动态变化。

（2）优化调整煤气系统管网压力，加强煤气动态平衡调控力度。煤气调度根据能源管控中心在线监控数据，动态监控高焦炉煤气放散量、各加压站出口煤气流量和压力、各混合站煤气加压机前煤气压力、末端煤气用户压力等参数。在保证用户正常生产的基础上，通过调整各区域间煤气加压机运行台数、频率等参数，及时调整煤气管网压力，以适应轧钢用户因钢种变化、热凉料比例变化、短时停产消缺、计划检修等因素带来的阶段性影响。

（3）优化燃气发电系统的定修及运行模式，做到燃电机组检修与煤气供应情况协调统一。充分发挥发电机组、锅炉的缓冲能力，通过及时调整燃机、锅炉负荷，消化系统中的富余煤气，减少阶段性煤气放散，实现煤气系统的稳定运行。

（4）以高炉正常生产风量值为依据，建立高炉短期休风期间的煤气平衡点，积极应对高炉短期休风给煤气系统带来的影响。同时加强与炼铁厂调度、高炉主控室的联系沟通，及时掌握高炉的运行状况，根据高炉风量变化情况，及时做好相应的调整工作。紧急情况下，及时协调高炉热风炉缓烧、减量等措施，配合气柜缓冲稳定压力，为后续调整赢得时间。

3 结语

总而言之，冶金自动化机械直接关系着冶金行业的发展，但是在冶金自动化机械制造中会产生较大的能耗和污染，这就会影响机械制造行业和冶金行业的可持续发展，违背发展节约环保社会的目的。因此在当下必须重视对节能设计理念的研究和应用，不断降低冶金自动化机械制造中的能耗和污染[7]。