輪胎生產(chǎn)過程的節(jié)能

1、輪胎生產(chǎn)過程的節(jié)能1、節(jié)能在當(dāng)前和經(jīng)后一段時(shí)間的重要性與必要性在當(dāng)今全球的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，人口、資源和環(huán)境為世人矚目的三大 熱門話題，而在資源方面，能源尤為突出。人類迄今所取得的一切戚 就，無不建立在對(duì)太自然毫無止境開發(fā)的基礎(chǔ)上，使得自然生態(tài)平態(tài) 正面臨著嚴(yán)重破壞。并造成地球上資源的日益桔竭。對(duì)能源的浪費(fèi)， 加速了這一進(jìn)程的發(fā)展。據(jù)國(guó)際能糠機(jī)構(gòu)測(cè)算，原油、天然氣和煤炭 這三種主要能源，按目前的使用趨勢(shì)?？晒┤祟愰_發(fā)的時(shí)向分別是40 年、50年相240年，在人類發(fā)晨的歷史長(zhǎng)河中，這只是一瞬間。另一 方面，根據(jù)世界能源大會(huì)節(jié)能委員會(huì)的調(diào)查，發(fā)展中國(guó)家的能源利用 率只有20%30%,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家也只有5

2、0%左右。能源利用率如此 之低，節(jié)能的問題不得不引起各國(guó)政府的高度關(guān)注。據(jù)估算，如果世 界各國(guó)節(jié)能5%,節(jié)省下來的能源就比全世界的水力發(fā)電和核能發(fā)電 提供的能源總和要多得多。因此，節(jié)能被譽(yù)為與目前的煤炭、石油（天 然氣）、水電、核能四大能源相提并論的。第五大能源。我國(guó)是世界 上第二大能源消費(fèi)大國(guó)，因生產(chǎn)水平落后，主要耗能設(shè)備性能差，效 率低，能源利用率較低。1980年，能源利用率僅為26%,經(jīng)過十多年 的努力，到1995年，提高到32%,但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍低十幾個(gè)百分點(diǎn)，主要用能產(chǎn)品的單位能耗比國(guó)外先進(jìn)水平高30% 90%,而單位能耗所創(chuàng)造的國(guó)民生產(chǎn)總值，僅為世界平均水平的1 / 7 ,日本

3、 的1 / 12。另一方面，目前我國(guó)人均能源資源占有量不到世界平均水 平的一半，石油僅為1/ 10 ,隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源供應(yīng)將 會(huì)變得日趨匱乏。節(jié)約能源不僅能提高經(jīng)濟(jì)效益，而且有利予保護(hù)環(huán) 境和保障國(guó)民經(jīng)講的健康發(fā)展，因此，我們對(duì)節(jié)能工作高度重視，采 取一系列措施，廣泛開展節(jié)能活動(dòng)，并取得重大進(jìn)展。1997年11月1 日，第八屆全國(guó)人大常委會(huì)通過了中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法，并于 1998年1月1日起施行，從此我國(guó)的節(jié)能工作走上有法可依、有規(guī)可 循的法制軌道。2國(guó)內(nèi)輪胎企業(yè)能耗現(xiàn)狀輪胎生產(chǎn)屬加工工業(yè)，能源消耗量較大，電力和燃煤(油)是輪胎 生產(chǎn)中主要消耗的兩大能源。從能耗構(gòu)成看，鍋爐設(shè)

4、備燃料消耗占企 業(yè)總能耗的70%。電力占30%。據(jù)測(cè)算，輪胎行業(yè)使用的二次能源， 即蒸汽和電力，在轉(zhuǎn)換它們的過程中能源損耗達(dá)50%。再加上生產(chǎn)工 藝過程的損耗，企業(yè)實(shí)際能源利用率不到30%。與國(guó)外相比，我國(guó)輪 胎企業(yè)的平均消耗約高出國(guó)外卜先進(jìn)水準(zhǔn)23倍。筆者認(rèn)為，我國(guó)輪胎 企生能耗大的主要原因有如下幾個(gè)方面：(1)生產(chǎn)企業(yè)多，規(guī)模小。呈 現(xiàn)點(diǎn)多面廣產(chǎn)量低的局面。在輪胎生產(chǎn)方面，規(guī)模偏小。產(chǎn)品單位能 耗越高。有數(shù)據(jù)表明，由于企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的較小，三膠綜合耗損相差 5 6倍。（2）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)落后，耗量大。以9 . 130-2014PR規(guī)格輪胎 為例。我國(guó)平均單胎重量比國(guó)夕卜先進(jìn)水平重2-3干亮，而企業(yè)

5、耗材用 量也相差巨大。原材料用量多，意味著在生產(chǎn)過程中半成品加工耗費(fèi) 的能量增加。（3）設(shè)備性能差，耗能指標(biāo)高。我目輪胎企業(yè)普遍存在設(shè) 備陳舊，技術(shù)落的局面。陳舊的設(shè)備不僅耗材高，而且由于設(shè)備教障 造成生產(chǎn)的經(jīng)常性中斷，生產(chǎn)過程難以控制，質(zhì)量無法保證，先進(jìn)的 工藝不能實(shí)施。結(jié)果造成原材料損耗大，產(chǎn)品合格率低，增加了不必 要材料浪費(fèi)。（4）管理不善，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。管理上的疏漏主要表現(xiàn) 在生產(chǎn)秩序強(qiáng)亂，工藝執(zhí)行率低，故障維修不及時(shí)。動(dòng)力消耗無計(jì)量、 無定量。設(shè)備的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象嚴(yán)重等。（5）新上項(xiàng)目開工不足， 設(shè)備利用率較低。許多企生為了提高竟?fàn)幠芰Α＿m應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)需求。 大搞技木改造，上品種，

6、上規(guī)模。一些項(xiàng)目建成后，出現(xiàn)設(shè)備能力不 匹配。廠房預(yù)留面積大等現(xiàn)象，或由于技術(shù)、市場(chǎng)、資金上的原因， 造成設(shè)備利用率低，開工率不足，使產(chǎn)品單位消耗增加。這種狀況在 近年來比較突出。問題的出現(xiàn)，既有客觀也在主觀上的原因。解決問 題的途徑很多。如達(dá)到經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進(jìn)行技術(shù)改造，加強(qiáng)生產(chǎn)管理等。筆者從工藝的角度，對(duì)輪胎企業(yè)的節(jié)能工作提出 些個(gè)人見解。3以工藝為先導(dǎo)。深挖節(jié)能潛力，工藝是生產(chǎn)的靈魂.產(chǎn)品品種 確定之后。工藝的研究和開發(fā)就成為首要工作。我國(guó)輪胎生產(chǎn)已有幾 十年歷史，但在產(chǎn)品開發(fā)和工藝研究上。手段相對(duì)比較落后。產(chǎn)品設(shè) 計(jì)技術(shù)大多使用傳統(tǒng)方法。提取的信息量很少，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的力

7、學(xué) 分折。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全行駛.往往造成原材料投入過多，而 且功耗過剩。近年來，人們的質(zhì)量觀念逐步從質(zhì)量管理向質(zhì)量創(chuàng)造轉(zhuǎn) 化，要求對(duì)每一過程進(jìn)行相應(yīng)的研究，以便能夠應(yīng)用在確保所需質(zhì)量 水平的參數(shù)。隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的發(fā)晨和科研手段的提高，輪胎設(shè)計(jì) 理論正在不斷完善。向科學(xué)化、定量化發(fā)展。對(duì)新型原材料的研究開 發(fā)。使原材料的物化性能迅速提高，品種數(shù)量增加，為產(chǎn)品開發(fā)人員 提供了更加廣閥的天地。從工藝方面看，節(jié)能工作應(yīng)著重于改進(jìn)產(chǎn)晶 設(shè)計(jì)、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，使節(jié)能工作從產(chǎn)品構(gòu)思開 始就著力體現(xiàn)。下面就分幾個(gè)方面來談?wù)勥@方面的感受。3 . 1配方設(shè)計(jì)配方設(shè)計(jì)是輪胎產(chǎn)品設(shè)計(jì)的首要技術(shù)

8、問題。合理的配方設(shè)計(jì)應(yīng)賦 予產(chǎn)品具有良好的使用性能和加工性能，為了達(dá)到節(jié)能的目的.在配 方設(shè)計(jì)中.應(yīng)盡量采用工藝耗能少的原材料，在不降低產(chǎn)品質(zhì)量的前 提下，通過各種手段，減少原材料用量和生產(chǎn)過程中的損耗。譬如， 在現(xiàn)行生產(chǎn)中，天然膠需要塑煉后才能使用，如能提高合成膠的用量， 則減少了塑煉天然膠所需的電能。目前市場(chǎng)上配合劑名目繁多，功能 各異。有的可降低橡膠的彈性復(fù)原性.增大膠粒的可塑性值，提高填 料的分散性的均勻性?？s短煉膠時(shí)問。降低煉膠能耗；有的可優(yōu)化工 藝過程，改善半成品的加工性能和產(chǎn)品質(zhì)量，減少生產(chǎn)過程中的不合 格率。降低能源消耗等。因此，在配方設(shè)計(jì)中摻用少量的加工助劑, 在不影響膠料特

9、定性能的前提下，即可改善膠料的加工性能，減少工 藝損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。3 . 2輕量化80年代中期.我國(guó)提出了優(yōu)化輪胎設(shè)計(jì)的方針。多年來，一些企 業(yè)通過使用新型原材料，改進(jìn)膠料配方，對(duì)輪胎結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在提 高了輪胎性能的同時(shí)，減少了原材料用量，也節(jié)省了加工過程中的能 源消耗。如每套標(biāo)準(zhǔn)胎的用膠量減少2千克，若企業(yè)規(guī)模為100萬套 /年，則每年該企業(yè)可節(jié)省混煉膠2000噸，幾乎相當(dāng)一臺(tái)國(guó)產(chǎn)11號(hào) 密煉機(jī)一年的工作量。經(jīng)過努力，一般情況下輪船可減輕1 2千克左 右。又如，輕載和乘載子午線輪胎，采用一層聚酯簾線替代二層的結(jié)構(gòu)，即可減少胎體簾布和混煉膠的用量，既減輕輪胎重量，也降低了 加工腔簾布所

10、需的能耗。3 . 3優(yōu)化工藝如何優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高生產(chǎn)效率.對(duì)企業(yè)節(jié)能意義重大。對(duì)工 藝的每一個(gè)細(xì)節(jié)都值得認(rèn)真推敲，包括工序之間的連接，半成品的存 放運(yùn)輸，工藝技術(shù)條件的確定。生產(chǎn)設(shè)備的選用和配量等。值得注意 的是工藝對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求也涉及企業(yè)的能源消耗，如對(duì)溫濕度、照 明等要求不合理，就有可能增加能耗。輪胎生產(chǎn)工藝中，煉膠和硫化 這兩道工序挖潛能力最大，應(yīng)千方百計(jì)地縮短煉腔和硫化的時(shí)問。在 配方中加入各種加工助荊，即可有效地縮短煉膠周期。此外，采用先 進(jìn)的上輔機(jī)系統(tǒng)和自動(dòng)控制手段，減少密煉設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，也能達(dá) 到節(jié)能的目的。對(duì)硫化而言.除了通過優(yōu)化生產(chǎn)配方和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來縮 短硫化時(shí)問外，近年

11、來.一些企業(yè)采用輪胎硫化測(cè)溫等的手段和減少 硫化時(shí)同.取得了良好效果。另外，采用不同的硫化介質(zhì)。對(duì)輪胎硫 化對(duì)的能源消耗也有著重大的影響。目前一般用高壓熱水作為輪胎硫 化時(shí)的內(nèi)壓加熱介質(zhì)。熱承介質(zhì)能保持較高的溫度，并賦予較高的內(nèi) 壓.但熱含量小，導(dǎo)熱效率低。硫化時(shí)間較長(zhǎng)。目?jī)?nèi)一些企生在硫化 子午線轎車胎時(shí)采用蒸汽作為內(nèi)壓加熱介質(zhì)，由于蒸汽熱量高，放熱 量大，使得硫化時(shí)間大大縮短。有效地節(jié)省了能耗。但耍從工藝上大 幅度降低硫化時(shí)的能源精耗，較理想的方祛是采用惰性氣體/蒸汽硫化 體系。這是國(guó)外近三十年來出現(xiàn)的新型硫化工藝，它以194至197C 溫度、1 . 4MPa壓力的蒸汽為熱載體。以2.8MP

12、a壓力的情性氣體來 保證硫化所需的壓力。有關(guān)資料介紹。與蒸汽/熱水硫化工藝比較， 由于取消了熱水加熱和增壓系統(tǒng)，硫化能源成本降低50%。硫化周期 可縮短10%以上，并可有效地提高產(chǎn)品的合格率。此外，硫化膠囊的 壽命可延長(zhǎng)25-100%?？梢哉f，情性氣體硫化工藝在節(jié)能降耗上具有 重要意義。4采用新翟設(shè)備，降低能豫消耗。近年來，我國(guó)椽機(jī)行業(yè)開發(fā)了不少橡機(jī)產(chǎn)品，品種和數(shù)量增長(zhǎng)很 快，設(shè)備性能有較大提高，有些設(shè)備如密煉機(jī)、擠出機(jī)的性能已達(dá)劐 國(guó)際80年代末、90年代初的先進(jìn)水平。這些變化，推動(dòng)了輪胎工業(yè) 的發(fā)晨，為提高輪胎生產(chǎn)技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。輪胎生產(chǎn)中，煉膠、 壓延壓出、硫化這幾個(gè)工序是企業(yè)的耗能

13、大戶。圈繞這幾個(gè)工序，新 型設(shè)備在不斷開發(fā)和涌現(xiàn)。每臺(tái)新設(shè)備的研發(fā)成功，都標(biāo)志在節(jié)能技 術(shù)上的新突破。密煉機(jī)、擠出機(jī)、硫化機(jī)的發(fā)展尤為如此。4 . 1密煉密煉機(jī)是輪胎生產(chǎn)的主要煉膠設(shè)備。大部分企業(yè)目前仍保留使用 國(guó)產(chǎn)11號(hào)密煉機(jī)，這種機(jī)器結(jié)構(gòu)落后，容量小，速度幔，效率低，能 耗大，化工部早巳下文將其列入淘汰產(chǎn)品之列。國(guó)產(chǎn)新型密煉機(jī)如 GK270、GI（400、F270、F370等，具有性能好，產(chǎn)量大，能耗低的特 點(diǎn)。據(jù)測(cè)定，與11#密煉機(jī)相比。F270型密煉機(jī)節(jié)水67%,節(jié)電30%, 混煉膠的質(zhì)量更好。新型密煉機(jī)已贏得大眾的青睞，成為新購(gòu)設(shè)備的 首選產(chǎn)品；但老設(shè)備的廢棄。并非一紙令下便能實(shí)施，

14、如采取自然淘 汰方式，進(jìn)程很長(zhǎng)。如何對(duì)老設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)是一個(gè)值得研究的課題。 密煉機(jī)下輔機(jī)的配置也是值得研究的，對(duì)于大型密煉機(jī)，如F270型 密煉機(jī)，一般需配置2臺(tái)壓片機(jī)，合計(jì)電機(jī)功率（不包括主機(jī)）約300 420kw ,但如果采用雙螺桿擠出壓片機(jī)，電機(jī)功率約200kW。從工藝 來說，采用雙螺桿擠出壓片機(jī)可完全滿足生產(chǎn)要求，在系統(tǒng)的自動(dòng)控 制、提高生產(chǎn)效率和節(jié)約能源方面則更有優(yōu)勢(shì)。4 . 2壓延壓出該工序是輪胎生產(chǎn)的另一耗能大戶。壓延壓出的生產(chǎn)均以聯(lián)動(dòng)方 式進(jìn)行，設(shè)備體形大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)生故障的機(jī)率較多，容易產(chǎn)生廢 品，增加能源消耗。此外，在設(shè)備配置中，如使用開煉機(jī)組為壓延機(jī) 或熱喂料擠出機(jī)熱煉

15、供膠，更是消耗大量能源。簾布?jí)貉訖C(jī)的性能直 接影響到膠簾布的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和能源消耗。傳統(tǒng)的型壓延機(jī)由于 結(jié)構(gòu)落后，張力過小。壓延精度低。壓延制品的厚度容易產(chǎn)生較大或 很差，造成工藝損耗大，廢次品較多。新式的S型高精度壓延機(jī)，不 論在溫度調(diào)節(jié)、壓延張力、自動(dòng)控制等方面，大大優(yōu)于r型壓延機(jī)， 可有效地減薄壓延制品的厚度和提高壓延精度，減少原材料用量，降 低能源消耗。過去一般使用熱喂料擠出機(jī)擠出膠料半成品，為了使壓 出生產(chǎn).能正常進(jìn)行，需用幾臺(tái)開煉機(jī)煉膠料并向擠出機(jī)供膠。采用 銷釘式冷喂料擠出機(jī)替代熱喂料擠出機(jī)后?？扇∠_煉機(jī)熱煉供膠， 占地省，勞動(dòng)強(qiáng)度低，環(huán)境污染少，在節(jié)能方面，更顯示出它的優(yōu)越

16、 性。以4直徑200mm /直徑150mm擠出機(jī)組為例，比較如下（不包 括聯(lián)動(dòng)線）酬卷銷釘冷眼料肪出機(jī)與熱喂料懦出機(jī)性/比;擠曰主機(jī)偶釘障喂料幫出機(jī)XKOkW弟m明曜料境出機(jī)5食g.SOmn齊煉機(jī)5014由上表可見，銷釘式冷喂料擠出機(jī)節(jié)電節(jié)水優(yōu)勢(shì)明顯。另外，根 據(jù)測(cè)算.銷釘式冷喂料擠出機(jī)的生產(chǎn)能力比熱喂料擠出機(jī)高50%.而 且擠出質(zhì)量更佳。用銷釘式冷喂料擠出機(jī)替代開煉機(jī)為壓延機(jī)供膠， 節(jié)能效果同樣明顯。以直徑700 x1800mm四輥壓延機(jī)為例，若用開煉 機(jī)供料，需5臺(tái)直徑650mm開煉機(jī)，息裝機(jī)容量約550kW（不包括主 機(jī)，下同）。冷卻水消耗量40t/h ；而采用二臺(tái)直徑2,00mm銷釘式

17、冷 喂料擠出機(jī)供膠，裝機(jī)容量約360kw ,耗水量15t / h。采用銷釘式冷 喂料擠出機(jī)供膠.還可利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)供膠和壓延的生產(chǎn)過程實(shí) 行集中控制，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量.又降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。4 . 3硫化這是輪胎生產(chǎn)的最后一道工序。我國(guó)目前多采用蒸汽/熱水硫化 工藝。硫化時(shí)耗用大量蒸汽.此工序的節(jié)能重點(diǎn)是如何降低蒸汽用量。 過去一般采用的設(shè)備是硫化罐，硫化罐一次裝入十幾個(gè)模型同時(shí)硫化， 上、下模具溫差大，影響硫化質(zhì)量，消耗能量多，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 80年代開始，我國(guó)便提出了“以機(jī)代罐”的方針，除了大規(guī)格的工程機(jī) 械輪胎仍采用硫化罐硫化外。一般輪胎的硫化以自動(dòng)定受硫化機(jī)取代 藏化罐。以機(jī)代罐節(jié)能

18、率達(dá)15%- 30%。隨著硫化機(jī)生產(chǎn)技術(shù)的不斷 發(fā)展。節(jié)能效率將越來越高。5結(jié)束語(yǔ).傳統(tǒng)的輪胎生產(chǎn)工藝由于輪胎部件多。工序多，消耗的能量也多。 例如：由于膠科的工藝特性，在加工過程中需反復(fù)地被加熱和冷卻， 無可避免地浪費(fèi)了大量能源。要從根本上解決輪胎生產(chǎn)能耗大的問題， 就應(yīng)徹底拋棄傳統(tǒng)的工藝技術(shù)，開發(fā)全新的自動(dòng)化生產(chǎn)模式。在這方 面，世界上一些大輪胎公司已邁開了步伐。法國(guó)米其林公司秉承其一 貫風(fēng)格，走在前列，該公司1992年面世的C3M生產(chǎn)技術(shù)。簡(jiǎn)化了工 藝過程，盡可能地取消半成品部件，從而使生產(chǎn)時(shí)間節(jié)省85 %,生產(chǎn) 效率提高40%,其能耗僅為傳統(tǒng)工藝的30%.這是輪胎歷史上的一場(chǎng) 革命。美國(guó)固特異公司不甘落后，奮力追趕