高文虎

（黃河鑫業(yè)有限公司，西寧 810000）

綠色設(shè)計是在產(chǎn)品整個的生命周期內(nèi)，將產(chǎn)品環(huán)境屬性作為設(shè)計目標，在實現(xiàn)環(huán)境目標的同時，保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命、產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境污染、能源消耗、產(chǎn)品和零部件的回收再利用等。

1 設(shè)計概況

冶金機械是在冶金工業(yè)的冶煉、鑄錠、軋制、搬運和包裝過程中使用的各種機械和設(shè)備。冶金過程非常復(fù)雜，冶金機械的特點是結(jié)構(gòu)大、能耗大、生產(chǎn)一體化、設(shè)備完整性強。冶金機械大多都是在溫度較高、灰塵較多、重載和腐蝕較嚴重的環(huán)境下工作，因此，必須滿足高效、可靠、耐用和節(jié)約能源等要求。這種設(shè)計理念必須貫穿于冶金機械生產(chǎn)的始末，圍繞節(jié)能環(huán)保展開，在對傳統(tǒng)的性能、功能等基本使用因素進行考量外，還需要從能源和環(huán)境角度對其進行設(shè)計。

2 設(shè)計原則與內(nèi)容

綠色設(shè)計是一種新興的設(shè)計理念，其在冶金機械設(shè)計中有重要意義，能夠?qū)σ苯饳C械產(chǎn)品的質(zhì)量和成本產(chǎn)生重要影響[1]。

2.1 原則

封閉環(huán)形設(shè)計具備較強的優(yōu)勢，能夠?qū)Ξa(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生重要促進作用，使其的使用時限相較于傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)一定程度的延長。同時，它也是一項節(jié)能環(huán)保傾向較明顯的技術(shù)，可以使冶金機械產(chǎn)品具備回收利用的特性，對于環(huán)境保護具有較積極的意義[2]。環(huán)境是一個綜合性較強的系統(tǒng)，其內(nèi)容涉及諸多方面，因而需要在設(shè)計的過程中制定統(tǒng)一的標準。對物流的運作狀況進行實時監(jiān)測，收集其在各個時期的流動信息，構(gòu)建出能夠?qū)Νh(huán)境造成擾動的因素模型。對于設(shè)計內(nèi)容進行檢查，排除會對環(huán)境產(chǎn)生負面影響的因素[3]。尋找多重目標，將降低成本與公司目標連在一起。例如，利用統(tǒng)計策略六標注差，傳統(tǒng)上它被用來管理生產(chǎn)缺陷，現(xiàn)在可以將它用在財務(wù)方面來衡量和減少交易失誤，降低錯誤改正成本，提高交易質(zhì)量。

2.2 內(nèi)容

在進行此產(chǎn)品的設(shè)計前，要對此產(chǎn)品的可拆性和可利用性進行細致分析，做到完全了解產(chǎn)品的特性，根據(jù)對產(chǎn)品的了解程度在對產(chǎn)品信息進行反饋，最后再進行產(chǎn)品設(shè)計。任何產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中都會進行的一個步驟，即排污量檢測，我們要采用合理的生產(chǎn)技術(shù)將工業(yè)中三廢（廢水、廢氣、廢液）的含量降到最低，避免其對環(huán)境造成污染。這就要求我們在生產(chǎn)過程中從技術(shù)上采用最高、精、尖的技術(shù)，將產(chǎn)品的排污系統(tǒng)做到最好，對產(chǎn)品質(zhì)量進行嚴格把關(guān)。

3 設(shè)計方法

整個產(chǎn)品設(shè)計分為需求分析階段、系統(tǒng)整體方案設(shè)計階段、產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計階段、優(yōu)化階段和最后評價階段。要仔細注意每一關(guān)的質(zhì)量，使產(chǎn)品能夠給消費者帶來最有效、最便利的服務(wù)。需求分析階段主要進行的工作就是對需求理念進行高要求理解，對冶金機械的使用需求、系統(tǒng)的主要功能以及次要功能、實現(xiàn)功能所需的技術(shù)等信息都要做到理解，同時對整個產(chǎn)品的雛形有一個大概了解，并能設(shè)計出一個系統(tǒng)方案。知道產(chǎn)品要包含哪些功能后，我們就要對產(chǎn)品進行整體系統(tǒng)方案設(shè)計，從基礎(chǔ)的材料的選擇、環(huán)境的屬性、經(jīng)濟的屬性等各個方面多角度進行考量。

4 冶金機械綠色設(shè)計關(guān)鍵問題的處理

基于冶金生產(chǎn)要求，在冶金機械綠色設(shè)計過程中應(yīng)注意以下幾方面問題，而且是關(guān)鍵性問題處理，這對降低冶金生產(chǎn)過程中的能耗以及污染具有非常重要的作用。

4.1 綠色選材

針對以往冶金機械重金屬以及有毒、有害情況，在冶金機械原材過程中應(yīng)特別謹慎，原材料應(yīng)具有易生產(chǎn)且無污染以及可回收利用等特性。比如，H型鋼具有良好的生產(chǎn)性能和經(jīng)濟性，且截面相對比較穩(wěn)定，當(dāng)冶金機械設(shè)備報廢以后仍可回收利用；同時，較比傳統(tǒng)冶金機械原材料而言，H型鋼的側(cè)向剛度以及抗彎能力較強，且殘余應(yīng)力相對較低。值得一提的是，H型鋼的應(yīng)用可有效降低機械設(shè)備的自重，一般可減輕20%左右，而且能增加其利用面積。

4.2 控制污染與回收利用

對于冶金生產(chǎn)以及冶金機械設(shè)備制造中產(chǎn)生的污染，應(yīng)進行綜合治理。其中，冶金生產(chǎn)中的污染，綠色設(shè)計過程中應(yīng)合理管控冶金機械的性能，比如，可選用適宜的治污技術(shù)措施，促使冶金操作與生態(tài)環(huán)境保護之間和諧相處。冶金機械生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)實際情況，環(huán)保、冶金行業(yè)之間應(yīng)聯(lián)合作業(yè)，制定合適的排放標準，從而促使冶金生產(chǎn)中的排放物達標。同時，在冶金機械綠色設(shè)計過程中，還應(yīng)考慮能源、資源的有效回收利用，比如，回收冶金生產(chǎn)過程中的熱能。國內(nèi)焦化工序能耗在鋼鐵聯(lián)合總能耗中約占15%，煉焦爐能耗為總能耗的七成以上，煉焦煤在焦爐中被隔絕空氣加熱干餾，生成焦炭，同時產(chǎn)生大量揮發(fā)出來的荒煤氣?；厥栈a(chǎn)品高溫荒煤氣帶出顯熱無法利用而白白浪費，對此我們應(yīng)開展技術(shù)工藝創(chuàng)新研究，分析原裝置弊病，開發(fā)新型余熱回收裝置。煉焦爐能源支出如圖1所示，其中，紅焦帶出的顯熱占到總能耗的37%，通過干熄焦技術(shù)進行回收利用?；拿簹鈳С龅娘@熱占到總能耗的36%，此項技術(shù)就是將800℃的荒煤氣降低到520℃，回收荒煤氣的余熱生產(chǎn)蒸汽供焦化廠自用。

4.3 泄漏控制

實踐中應(yīng)針對冶金機械生產(chǎn)中的泄露問題采取有效措施和方法予以處理，完善和改進密封技術(shù)，特別是液壓系統(tǒng)，應(yīng)促使該系統(tǒng)各個應(yīng)力結(jié)構(gòu)緊密性及致密性，利用密封件以及較高的機械強度和硬度來抵御外界沖擊。同時，液壓系統(tǒng)還應(yīng)選擇綠色防腐材料。選擇油液時，要保障液壓油無毒害以及其他副作用，即便發(fā)生泄漏事故，也不會影響冶金機械設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件。冶金生產(chǎn)綠色設(shè)計過程中，一定要注意滲漏問題及其處理措施的有效應(yīng)用，這是冶金機械綠色設(shè)計的關(guān)鍵一環(huán)。

圖1 煉焦爐能源支出

4.4 噪聲與振動

冶金機械綠色設(shè)計過程中應(yīng)對冶金機械設(shè)備的噪聲問題進行妥善處理，通常情況下，噪聲主要來自于冶金機械的動力系統(tǒng)，因運動系統(tǒng)各構(gòu)件之間相互摩擦而產(chǎn)生噪聲。針對這一關(guān)鍵問題，在冶金機械綠色設(shè)計過程中建議利用大容量消音設(shè)施，以便能夠有效消除噪聲。對于摩擦相對比較劇烈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件而言，可通過合理選用潤滑油等方式來減少各構(gòu)件的相互摩擦。此外，動力系統(tǒng)運行時部分結(jié)構(gòu)發(fā)生振動在所難免，就部分結(jié)構(gòu)而言必要時可對其進行更換材料，選用清潔而又質(zhì)輕的材料進行代替，以此來減少振動影響。比如，選用全塑風(fēng)機來替代金屬風(fēng)機，可以起到減振以及降噪效果。

5 結(jié)語

目前，我國冶金機械綠色設(shè)計應(yīng)用并不是特別廣泛，因此，面臨著強大的推廣阻力。一方面是由于節(jié)約能源、產(chǎn)品建造、材料環(huán)保、能源降耗等新技術(shù)和新材料的采用使成本與原先相比有所增加；另一方面是由于設(shè)計人員的能力提升不到位，對技術(shù)了解不夠透徹，缺乏對整個產(chǎn)品深刻細致的認識。但是，此設(shè)計符合我國現(xiàn)在可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標，因此，必將得進一步推廣。