轮胎生产过程的节能

1、轮胎生产过程的节能1、节能在当前和经后一段时间的重要性与必要性在当今全球的经济活动中，人口、资源和环境为世人瞩目的三大 热门话题，而在资源方面，能源尤为突出。人类迄今所取得的一切戚 就，无不建立在对太自然毫无止境开发的基础上，使得自然生态平态 正面临着严重破坏。并造成地球上资源的日益桔竭。对能源的浪费， 加速了这一进程的发展。据国际能糠机构测算，原油、天然气和煤炭 这三种主要能源，按目前的使用趋势。可供人类开发的时向分别是40 年、50年相240年，在人类发晨的历史长河中，这只是一瞬间。另一 方面，根据世界能源大会节能委员会的调查，发展中国家的能源利用 率只有20%30%,工业发达国家也只有5

2、0%左右。能源利用率如此 之低，节能的问题不得不引起各国政府的高度关注。据估算，如果世 界各国节能5%,节省下来的能源就比全世界的水力发电和核能发电 提供的能源总和要多得多。因此，节能被誉为与目前的煤炭、石油（天 然气）、水电、核能四大能源相提并论的。第五大能源。我国是世界 上第二大能源消费大国，因生产水平落后，主要耗能设备性能差，效 率低，能源利用率较低。1980年，能源利用率仅为26%,经过十多年 的努力，到1995年，提高到32%,但与发达国家相比，仍低十几个百分点，主要用能产品的单位能耗比国外先进水平高30% 90%,而单位能耗所创造的国民生产总值，仅为世界平均水平的1 / 7 ,日本

3、 的1 / 12。另一方面，目前我国人均能源资源占有量不到世界平均水 平的一半，石油仅为1/ 10 ,随着我国国民经济的发展，能源供应将 会变得日趋匮乏。节约能源不仅能提高经济效益，而且有利予保护环 境和保障国民经讲的健康发展，因此，我们对节能工作高度重视，采 取一系列措施，广泛开展节能活动，并取得重大进展。1997年11月1 日，第八届全国人大常委会通过了中华人民共和国节约能源法，并于 1998年1月1日起施行，从此我国的节能工作走上有法可依、有规可 循的法制轨道。2国内轮胎企业能耗现状轮胎生产属加工工业，能源消耗量较大，电力和燃煤(油)是轮胎 生产中主要消耗的两大能源。从能耗构成看，锅炉设

4、备燃料消耗占企 业总能耗的70%。电力占30%。据测算，轮胎行业使用的二次能源， 即蒸汽和电力，在转换它们的过程中能源损耗达50%。再加上生产工 艺过程的损耗，企业实际能源利用率不到30%。与国外相比，我国轮 胎企业的平均消耗约高出国外卜先进水准23倍。笔者认为，我国轮胎 企生能耗大的主要原因有如下几个方面：(1)生产企业多，规模小。呈 现点多面广产量低的局面。在轮胎生产方面，规模偏小。产品单位能 耗越高。有数据表明，由于企业生产规模的较小，三胶综合耗损相差 5 6倍。（2）产品结构落后，耗量大。以9 . 130-2014PR规格轮胎 为例。我国平均单胎重量比国夕卜先进水平重2-3干亮，而企业

5、耗材用 量也相差巨大。原材料用量多，意味着在生产过程中半成品加工耗费 的能量增加。（3）设备性能差，耗能指标高。我目轮胎企业普遍存在设 备陈旧，技术落的局面。陈旧的设备不仅耗材高，而且由于设备教障 造成生产的经常性中断，生产过程难以控制，质量无法保证，先进的 工艺不能实施。结果造成原材料损耗大，产品合格率低，增加了不必 要材料浪费。（4）管理不善，能源浪费严重。管理上的疏漏主要表现 在生产秩序强乱，工艺执行率低，故障维修不及时。动力消耗无计量、 无定量。设备的跑、冒、滴、漏现象严重等。（5）新上项目开工不足， 设备利用率较低。许多企生为了提高竟争能力。适应市场经济需求。 大搞技木改造，上品种，

6、上规模。一些项目建成后，出现设备能力不 匹配。厂房预留面积大等现象，或由于技术、市场、资金上的原因， 造成设备利用率低，开工率不足，使产品单位消耗增加。这种状况在 近年来比较突出。问题的出现，既有客观也在主观上的原因。解决问 题的途径很多。如达到经济生产规模，优化产品结构，进行技术改造，加强生产管理等。笔者从工艺的角度，对轮胎企业的节能工作提出 些个人见解。3以工艺为先导。深挖节能潜力，工艺是生产的灵魂.产品品种 确定之后。工艺的研究和开发就成为首要工作。我国轮胎生产已有几 十年历史，但在产品开发和工艺研究上。手段相对比较落后。产品设 计技术大多使用传统方法。提取的信息量很少，无法进行准确的力

7、学 分折。为了确保产品质量和安全行驶.往往造成原材料投入过多，而 且功耗过剩。近年来，人们的质量观念逐步从质量管理向质量创造转 化，要求对每一过程进行相应的研究，以便能够应用在确保所需质量 水平的参数。随着我国工业技术的发晨和科研手段的提高，轮胎设计 理论正在不断完善。向科学化、定量化发展。对新型原材料的研究开 发。使原材料的物化性能迅速提高，品种数量增加，为产品开发人员 提供了更加广阀的天地。从工艺方面看，节能工作应着重于改进产晶 设计、优化生产工艺、进而提高生产效率，使节能工作从产品构思开 始就着力体现。下面就分几个方面来谈谈这方面的感受。3 . 1配方设计配方设计是轮胎产品设计的首要技术

8、问题。合理的配方设计应赋 予产品具有良好的使用性能和加工性能，为了达到节能的目的.在配 方设计中.应尽量采用工艺耗能少的原材料，在不降低产品质量的前 提下，通过各种手段，减少原材料用量和生产过程中的损耗。譬如， 在现行生产中，天然胶需要塑炼后才能使用，如能提高合成胶的用量， 则减少了塑炼天然胶所需的电能。目前市场上配合剂名目繁多，功能 各异。有的可降低橡胶的弹性复原性.增大胶粒的可塑性值，提高填 料的分散性的均匀性。缩短炼胶时问。降低炼胶能耗；有的可优化工 艺过程，改善半成品的加工性能和产品质量，减少生产过程中的不合 格率。降低能源消耗等。因此，在配方设计中掺用少量的加工助剂, 在不影响胶料特

9、定性能的前提下，即可改善胶料的加工性能，减少工 艺损耗，达到节能的目的。3 . 2轻量化80年代中期.我国提出了优化轮胎设计的方针。多年来，一些企 业通过使用新型原材料，改进胶料配方，对轮胎结构进行优化。在提 高了轮胎性能的同时，减少了原材料用量，也节省了加工过程中的能 源消耗。如每套标准胎的用胶量减少2千克，若企业规模为100万套 /年，则每年该企业可节省混炼胶2000吨，几乎相当一台国产11号 密炼机一年的工作量。经过努力，一般情况下轮船可减轻1 2千克左 右。又如，轻载和乘载子午线轮胎，采用一层聚酯帘线替代二层的结构，即可减少胎体帘布和混炼胶的用量，既减轻轮胎重量，也降低了 加工腔帘布所

10、需的能耗。3 . 3优化工艺如何优化生产工艺、提高生产效率.对企业节能意义重大。对工 艺的每一个细节都值得认真推敲，包括工序之间的连接，半成品的存 放运输，工艺技术条件的确定。生产设备的选用和配量等。值得注意 的是工艺对生产环境的要求也涉及企业的能源消耗，如对温湿度、照 明等要求不合理，就有可能增加能耗。轮胎生产工艺中，炼胶和硫化 这两道工序挖潜能力最大，应千方百计地缩短炼腔和硫化的时问。在 配方中加入各种加工助荆，即可有效地缩短炼胶周期。此外，采用先 进的上辅机系统和自动控制手段，减少密炼设备空运转时间，也能达 到节能的目的。对硫化而言.除了通过优化生产配方和产品结构来缩 短硫化时问外，近年

11、来.一些企业采用轮胎硫化测温等的手段和减少 硫化时同.取得了良好效果。另外，采用不同的硫化介质。对轮胎硫 化对的能源消耗也有着重大的影响。目前一般用高压热水作为轮胎硫 化时的内压加热介质。热承介质能保持较高的温度，并赋予较高的内 压.但热含量小，导热效率低。硫化时间较长。目内一些企生在硫化 子午线轿车胎时采用蒸汽作为内压加热介质，由于蒸汽热量高，放热 量大，使得硫化时间大大缩短。有效地节省了能耗。但耍从工艺上大 幅度降低硫化时的能源精耗，较理想的方祛是采用惰性气体/蒸汽硫化 体系。这是国外近三十年来出现的新型硫化工艺，它以194至197C 温度、1 . 4MPa压力的蒸汽为热载体。以2.8MP

12、a压力的情性气体来 保证硫化所需的压力。有关资料介绍。与蒸汽/热水硫化工艺比较， 由于取消了热水加热和增压系统，硫化能源成本降低50%。硫化周期 可缩短10%以上，并可有效地提高产品的合格率。此外，硫化胶囊的 寿命可延长25-100%。可以说，情性气体硫化工艺在节能降耗上具有 重要意义。4采用新翟设备，降低能豫消耗。近年来，我国椽机行业开发了不少橡机产品，品种和数量增长很 快，设备性能有较大提高，有些设备如密炼机、挤出机的性能已达劐 国际80年代末、90年代初的先进水平。这些变化，推动了轮胎工业 的发晨，为提高轮胎生产技术奠定了坚实基础。轮胎生产中，炼胶、 压延压出、硫化这几个工序是企业的耗能

13、大户。圈绕这几个工序，新 型设备在不断开发和涌现。每台新设备的研发成功，都标志在节能技 术上的新突破。密炼机、挤出机、硫化机的发展尤为如此。4 . 1密炼密炼机是轮胎生产的主要炼胶设备。大部分企业目前仍保留使用 国产11号密炼机，这种机器结构落后，容量小，速度幔，效率低，能 耗大，化工部早巳下文将其列入淘汰产品之列。国产新型密炼机如 GK270、GI（400、F270、F370等，具有性能好，产量大，能耗低的特 点。据测定，与11#密炼机相比。F270型密炼机节水67%,节电30%, 混炼胶的质量更好。新型密炼机已赢得大众的青睐，成为新购设备的 首选产品；但老设备的废弃。并非一纸令下便能实施，

14、如采取自然淘 汰方式，进程很长。如何对老设备进行改进是一个值得研究的课题。 密炼机下辅机的配置也是值得研究的，对于大型密炼机，如F270型 密炼机，一般需配置2台压片机，合计电机功率（不包括主机）约300 420kw ,但如果采用双螺杆挤出压片机，电机功率约200kW。从工艺 来说，采用双螺杆挤出压片机可完全满足生产要求，在系统的自动控 制、提高生产效率和节约能源方面则更有优势。4 . 2压延压出该工序是轮胎生产的另一耗能大户。压延压出的生产均以联动方 式进行，设备体形大，结构复杂，发生故障的机率较多，容易产生废 品，增加能源消耗。此外，在设备配置中，如使用开炼机组为压延机 或热喂料挤出机热炼

15、供胶，更是消耗大量能源。帘布压延机的性能直 接影响到胶帘布的质量、生产效率和能源消耗。传统的型压延机由于 结构落后，张力过小。压延精度低。压延制品的厚度容易产生较大或 很差，造成工艺损耗大，废次品较多。新式的S型高精度压延机，不 论在温度调节、压延张力、自动控制等方面，大大优于r型压延机， 可有效地减薄压延制品的厚度和提高压延精度，减少原材料用量，降 低能源消耗。过去一般使用热喂料挤出机挤出胶料半成品，为了使压 出生产.能正常进行，需用几台开炼机炼胶料并向挤出机供胶。采用 销钉式冷喂料挤出机替代热喂料挤出机后。可取消开炼机热炼供胶， 占地省，劳动强度低，环境污染少，在节能方面，更显示出它的优越

16、 性。以4直径200mm /直径150mm挤出机组为例，比较如下（不包 括联动线）酬卷销钉冷眼料肪出机与热喂料懦出机性/比;挤曰主机偶钉障喂料帮出机XKOkW弟m明曜料境出机5食g.SOmn齐炼机5014由上表可见，销钉式冷喂料挤出机节电节水优势明显。另外，根 据测算.销钉式冷喂料挤出机的生产能力比热喂料挤出机高50%.而 且挤出质量更佳。用销钉式冷喂料挤出机替代开炼机为压延机供胶， 节能效果同样明显。以直径700 x1800mm四辊压延机为例，若用开炼 机供料，需5台直径650mm开炼机，息装机容量约550kW（不包括主 机，下同）。冷却水消耗量40t/h ；而采用二台直径2,00mm销钉式

17、冷 喂料挤出机供胶，装机容量约360kw ,耗水量15t / h。采用销钉式冷 喂料挤出机供胶.还可利用计算机技术，对供胶和压延的生产过程实 行集中控制，既保证了产品质量.又降低了劳动强度。4 . 3硫化这是轮胎生产的最后一道工序。我国目前多采用蒸汽/热水硫化 工艺。硫化时耗用大量蒸汽.此工序的节能重点是如何降低蒸汽用量。 过去一般采用的设备是硫化罐，硫化罐一次装入十几个模型同时硫化， 上、下模具温差大，影响硫化质量，消耗能量多，产品质量不稳定。 80年代开始，我国便提出了“以机代罐”的方针，除了大规格的工程机 械轮胎仍采用硫化罐硫化外。一般轮胎的硫化以自动定受硫化机取代 藏化罐。以机代罐节能

18、率达15%- 30%。随着硫化机生产技术的不断 发展。节能效率将越来越高。5结束语.传统的轮胎生产工艺由于轮胎部件多。工序多，消耗的能量也多。 例如：由于胶科的工艺特性，在加工过程中需反复地被加热和冷却， 无可避免地浪费了大量能源。要从根本上解决轮胎生产能耗大的问题， 就应彻底抛弃传统的工艺技术，开发全新的自动化生产模式。在这方 面，世界上一些大轮胎公司已迈开了步伐。法国米其林公司秉承其一 贯风格，走在前列，该公司1992年面世的C3M生产技术。简化了工 艺过程，尽可能地取消半成品部件，从而使生产时间节省85 %,生产 效率提高40%,其能耗仅为传统工艺的30%.这是轮胎历史上的一场 革命。美国固特异公司不甘落后，奋力追赶