环保设备设计优化及新技术运用研究

汪腾英

（新疆建设职业技术学院，新疆 乌鲁木齐 830054）

环保设备可以对固废、废水、废气进行处理，减少工业污染物和生活垃圾对环境的污染。虽然其属于环保行业，但是应用领域却十分广泛，可应用于工业生产、节能减排、环境治理等多个领域。环保设备包括废水处理设备、固废处理设备、控制噪音设备、除尘设备以及用于科研实验的设备等，应用环保设备可极大减少废气、废弃物、污水的排放量，并实现部分资源的二次利用，提高资源利用率，环保效益明显。

1 环保设备产业现状和未来发展趋势

1.1 环保设备产业现状

目前我国环保设备生产技术逐步成熟，实现了产业化发展，环保设备类型多达5 000种，涉及空气污染、水污染、固废污染等多个领域。由于人们环保意识的提高及政府和各行各业对环保的高度重视，环保设备的生产进入了快速发展的时期。从产值上看，2016年环保设备产值达到6 200 亿元，2017年产值为6 800 亿元，2020年产值突破了1 万亿元，整个行业发展呈上升趋势。我国环保设备的设计、技术和市场都比较成熟，但缺乏完整的管理体系和环保设备设计人才。因此，需要进一步建设和完善环保设备产业，为生产制造业的绿色发展提供支持。

1.2 发展趋势

由于环保市场需求旺盛，固废处理、污水处理、除尘设备的销量逐年增长，整个行业市场初步成熟，预计在2021年，我国环保设备产值将超过1.2万亿元。现阶段，环保设备还面临总体技术水平有待提升、市场竞争激烈、区域发展不平衡等问题，但是在人们环保意识日益提高的情况下，环保行业有着良好的发展前景，市场潜在需求较大。在我国环保政策的支撑下，环保设备行业还会迎来进一步的发展。

1.2.1 产业化发展

在过去，环保设备只是用来辅助环保工作，其未来将不再局限于单一的设备生产制造，将向工业化、规模化、多元化的方向深入发展，在环保领域得到普遍的推广和应用从而逐渐形成综合型项目，并向二次细分领域不断渗透，构建环保设备在各个领域应用的大格局[1]。

1.2.2 智能化发展

人工智能技术已经在生产制造行业得到初步应用，实现了生产制造行业智能化、自动化的发展。物联网、大数据技术在环境治理中的作用逐渐凸显，通过信息系统来控制设备的运行，使环保设备进入智能化时代。在环保领域的引领下，环保设备将实现智能化监测，自动控制运行程序。另外，环境保护相关产业的发展促进了环保产业的升级换代，而环保设备作为其中的组成部分，在产业化发展的基础上加强智能技术在环保设备中的应用，给整个行业的智能化发展提速。

2 环保设备的优化设计

2.1 遵循环境保护的要求

环保设备的生产制造需要多种材料，应尽量选择环保型材料，在同等质量前提下，应优先选择可分解、无毒、无害的绿色材料，减少使用有毒材料如石棉、氯橡胶等。选择环保设备材料时还涉及到附加材料，在确保设备运行质量的同时，要尽量控制附加材料的用量，一切设计都要从环保角度出发，降低设备在生产过程中的能耗，确保设备在实际运行过程中的能耗最小化[2]。

2.2 设备结构尽量简单化

设备结构的简单设计可减少材料用量和设备重量，这种优化设计是所有设备制造技术所追求的。利用高新技术可使设备体积更小，功能更强大，在保证设备质量的前提下，减少材料和能耗，达到设备制造效益最大化。设备在运行时会产生一定的噪声，所以在设计时要应用降噪技术，像密封发动机、隔离发动机噪音、使用液压马达以及调整液压管路、减少油泵震动；也可使用隔音材料密封噪音源头，隔离设备运行噪音。在选择发动机时应依据国家标准，首选功能稳定、油耗低、噪音小的发动机。

2.3 人性化设计

在优化环保设备设计时，要以操作方便、简单易行为原则。在设计控制室时，要应用噪音隔离技术，保证控制室噪音在标准范围内。另外，还要使用减震和保温设计，为操作人员创造良好的工作空间。空调可选择环保型空调即蒸发冷风机，核心部件是蒸发式湿帘和1.1 KW主电机，耗电量低，仅为传统中央空调的1/8，节能效果良好，并且其结构中没有使用压缩机、冷媒、铜管等，本身就是一个环保型产品[3]。操作台设计以人体工学为依据，合理设置各个操纵杆的位置，以符合人们的操作习惯。

2.4 智能化设计

环保设备的智能化设计，可以实现设备的自动控制，减少人工操作的错误率。在设备中设计一个控制中心，通过它对设备进行自动控制，降低设备的运行成本。人工操作存在一定的失误率，而智能化的自动控制，可有效地防止这一问题，使生产更加高效化。智能化设计设有自动故障诊断系统，当设备出现故障时，控制中心会接收到设备的故障信息及故障发生的原因和位置，进而提高维修效率。还可设计全天候监控系统，对设备运行状况进行实时监测，实现对设备运行的全过程监管，保证设备的高质量运行。

2.5 审美设计

环保设备的外观是优化设计的内容之一，也是高水平制造工艺的体现。基于审美需求进行外观设计，尤其是电子环保设备的外观使用绿色表示其环保属性，使用黄色和白色加以衬托，改变以往设备外观粗糙的特点，展现出现代化高科技设备的良好形象。环保设备也是城市形象的体现，对环保设备的外观进行美化，能够使其在使用过程中与城市的整体景观和形象融为一体。

2.6 标准化设计

环保设备有很多种，主要是处理固废、废水和废气，可以整合成一套完整的综合生产设备。集成化、系统化是环保设备的发展方向，由于我国这方面技术比较落后，核心技术需要从技术先进的国家引进，所以对配套设备形成标准化设计，是我国环保设备迈向高端的重要基础。

3 环保设备新技术的运用

3.1 自动化技术

水污染治理问题是环保设备研发的重点内容，尤其是工业废水中含有大量的金属和有毒物质，要求环保设备具有较高的水质净化功能。在环保设备设计中，使用自动化控制技术，使其自动区分废水中的组分，比如冶金废水，其中含有不同种类的金属，在环保设备中使用自动监测设备，对废水中的金属种类和含量进行检测，实现废水处理的自动化监管。自动化控制技术的应用可以减少企业人力的投入，节省大量的人力成本，降低人工操作出错的概率，同时可以极大地提高企业的生产和经营效率。

3.2 水力透平技术

水力透平装置具有回收功能，由叶片状的配件构成，安装在设备的透平轴上，可实现资源回收二次利用的目的，应用在环保设备中，可控制废弃物的不合理排放。该技术一般应用于石化领域。过去采用反向泵回收石油生产废弃物，节能效果甚微，通常只有20%。此外，反流泵需要达到一定的转速才能利用废弃物，因此会产生一定的能量消耗。水力透平技术在合成氨装置中的应用，可达到70%的节能效果，与反转泵相比节能优势非常明显。

3.3 PLC技术

目前除尘设备分为两种，一种是工厂应用较多的静电除尘器，可去除颗粒大的粉尘，另一种是布袋除尘器，主要用于去除小颗粒粉尘。在除尘器中安装PCL装置，对除尘设备进行自动化控制，使用传感器收集除尘器运行中的数据，然后将信息反馈给控制中心，实现对设备运行的实时监控，以及使用PLC技术设置控制时间、频率等参数，使设备始终处于良好的工作状态。

4 结论

在社会经济发展过程中，会产生固体废物、废水和废气，对生态环境造成破坏，所以在生产中要应用环保设备，对三废进行处理，从而减少工业生产对环境的影响。在制造环保设备过程中，以先进技术设备改进生产模式，延展低碳发展模式于整个产业链，优化设计，运用新技术、新材料，打造智能化、自动化的环保设备，提升其使用性能，使其在环境治理中发挥更大的作用。