輪胎工業(yè)煉膠工序節(jié)能減排

1、輪胎工業(yè)煉膠工序節(jié)能減排我國是世界第一大橡膠消費(fèi)國，占世界橡膠總耗膠量的20%在橡膠制品中，輪胎又占總耗膠量的70%隨著輪胎工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，橡膠混煉向著高速、高壓、大容量、全自動(dòng)控制的方向發(fā)展，生產(chǎn)效率和混煉的質(zhì)量不斷提高，生產(chǎn)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度降低，對(duì)環(huán)境的污染也大幅減少。但輪胎工業(yè)依然是能耗大戶、環(huán)境污染不容忽視，目前國家不再審批新建輪胎企業(yè)項(xiàng)目，說明國家政策導(dǎo)向就是要嚴(yán)格控制、減少高能耗、高污染的生產(chǎn)企業(yè)。加大節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)力度，是國務(wù)院提出的2008年工作要點(diǎn)，因此節(jié)能減排對(duì)輪胎工業(yè)的技術(shù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義和影響。、煉膠工序的現(xiàn)狀分析目前大型輪胎企業(yè)采用了先進(jìn)的大型密煉機(jī)（如270

2、、370密煉機(jī)）煉膠，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)稱量、自動(dòng)投料、采用時(shí)間-溫度-能量自動(dòng)控制煉膠、自動(dòng)排膠、自動(dòng)出片、自動(dòng)除塵返料等功能，生產(chǎn)效率和混煉膠質(zhì)量得到了明顯提高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低，少數(shù)輪胎企業(yè)炭黑輸送采用自動(dòng)氣力輸送，環(huán)境污染問題也得到改善，但煉膠工序仍存在以下問題。生產(chǎn)段數(shù)多、速度不夠快、生產(chǎn)效率低目前大型密煉機(jī)通常采用的轉(zhuǎn)速為4060rmin1，相比140L密煉機(jī)的2030rmin-1有了明顯提高，但仍不夠快，應(yīng)進(jìn)一步提高到6080rmin1，而且應(yīng)實(shí)現(xiàn)無極變速，這樣可針對(duì)不同膠料的硬.度、升溫情況、對(duì)溫度的敏感程度、對(duì)炭黑分散度的要求選擇合適的轉(zhuǎn)速為了保證炭黑等等配合劑混煉均勻、混煉膠質(zhì)

3、量和下工序脫粒的工藝性能，目前大型輪胎企業(yè)采用大型密煉機(jī)生產(chǎn)膠料時(shí)均采用多段混煉。拓估算，目前全鋼輪胎生產(chǎn)膠料混煉段數(shù)平均在3.23.6之間。由于實(shí)行多段混煉，每一段膠料到下一段使用時(shí)需要有一定的停放時(shí)間，這樣就需要大量停放膠料的場(chǎng)地和停放膠料的板盤。同時(shí)膠料每增加一段混煉，就會(huì)增加失誤的機(jī)會(huì)，從而增加膠料出現(xiàn)質(zhì)量問題的概率，存在影響膠料質(zhì)量的隱患。段數(shù)增加得越多，脫粒出現(xiàn)質(zhì)量問題的概率就越大、密煉機(jī)生產(chǎn)效率低就越低、能源的消耗就越大、占用的場(chǎng)地就越大，勞動(dòng)力成本也越大。下輔機(jī)僅起到出片的作用目前大型密煉機(jī)系統(tǒng)所配套的下輔機(jī)，無論是單螺桿擠出機(jī)還是雙螺桿擠出機(jī)，都僅起到連續(xù)出片的作用，沒有起到

4、補(bǔ)充混煉、快速降溫的作用。為了保證母煉膠混煉的均勻性，要求橡膠、各種配合劑在密煉機(jī)混煉充分才能排膠，這就必須適當(dāng)處長(zhǎng)膠料的混煉時(shí)間或增加膠料的混煉段數(shù)，這樣不能充分發(fā)揮快速密煉機(jī)的作用，影響混煉膠生產(chǎn)效率。由于下輔機(jī)起不到快速降溫作用，膠片降溫只能靠隔離劑水池和膠片冷卻系統(tǒng)，對(duì)于排膠溫度較高、對(duì)溫度比較敏感的膠料，膠料在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)出機(jī)內(nèi)溫度可能還會(huì)上升，導(dǎo)致擠出膠片表面不光滑、有疙瘩、結(jié)團(tuán)、產(chǎn)生凝膠，嚴(yán)重時(shí)還較難出片，影響混煉膠質(zhì)量、膠料物理機(jī)械性能和下道工序的加工性能采用密煉機(jī)加硫，密煉機(jī)存在空轉(zhuǎn)現(xiàn)象目前混煉膠生產(chǎn)量大的輪胎企業(yè)，都采用密煉機(jī)加硫，再配2臺(tái)開煉機(jī)（1臺(tái)散熱、1臺(tái)出片）。由于密煉

5、機(jī)生熱速度快，故混煉時(shí)間短（一般只有80120s）,需在開煉機(jī)上進(jìn)一步補(bǔ)充混煉以便讓硫磺分散更均勻，且需用制冷水冷卻。對(duì)于生熱快膠料如胎面膠、鋼絲膠、三角膠等，開煉機(jī)散熱、出片的時(shí)間就會(huì)比密煉機(jī)混煉的時(shí)間長(zhǎng)，存在密煉機(jī)空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，造成能源浪費(fèi)。即使是在全自動(dòng)生產(chǎn)情況下混煉膠的質(zhì)量也存在波動(dòng)混煉工藝通常采用時(shí)間、溫度、能量，單參數(shù)控制、雙參數(shù)甚至三參數(shù)控制，通過設(shè)定合適的工藝參數(shù)來穩(wěn)定提高混煉膠質(zhì)量。在全自動(dòng)生產(chǎn)情況下，由于天然橡膠批次之間門尼粘度的波動(dòng)、不同批次不同廠家的炭黑、母煉膠停放時(shí)間的長(zhǎng)短、氣溫的變化、冷卻水溫與流量的變化、壓料裝置壓力的波動(dòng)、每批料之間間隔的長(zhǎng)短、投料時(shí)起始溫度的波動(dòng)

6、、輔助排料時(shí)間的長(zhǎng)短、原材料存放條件（溫度、濕度）等因素的變化，都會(huì)影響全自動(dòng)控制條件下的混煉膠質(zhì)量，導(dǎo)致混煉膠質(zhì)量波動(dòng)、合格率降低、返煉膠增加、能耗增加。能耗大1臺(tái)270密煉機(jī)主機(jī)功率為100015000kw.h,1臺(tái)370密煉機(jī)主機(jī)功率為2200kw.h，加上下輔機(jī)（400kw.h）、上輔機(jī)與膠冷裝置（約200kw.h）,又由于生產(chǎn)段數(shù)多、生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定產(chǎn)生的返工較多、加硫時(shí)存在密煉機(jī)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象等因素，能耗大成為各輪胎企業(yè)亟需解決的問題1.6污染大雖然輪胎企業(yè)采用了較先進(jìn)的自動(dòng)稱量、自動(dòng)投料系統(tǒng)，炭黑包裝也由每包25kg改為8001000kg，在一定程度上改善了環(huán)境污染問題，但由于密

7、煉機(jī)數(shù)量多，炭黑用量大，多數(shù)企業(yè)仍需人工解炭黑包、倒炭黑進(jìn)入儲(chǔ)斗，炭黑裝卸因密煉機(jī)密封、投料、除塵等環(huán)節(jié)所引起的環(huán)境污染還是存在。炭黑現(xiàn)有包裝、稱量與投料系統(tǒng)依然存在以下幾個(gè)方面問題。）搬運(yùn)到儲(chǔ)存?zhèn)}庫時(shí)對(duì)環(huán)境污染大。炭黑卸貨處和倉庫儲(chǔ)存處都是污染嚴(yán)重的地方，地面一層炭黑，連是一片漆黑。）投料系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)車間及其周圍環(huán)境污染嚴(yán)重。雖然目前密煉機(jī)采用上輔機(jī)投料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化，與人工配料、投料相比，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和對(duì)環(huán)境的污染，但是由于原料要經(jīng)解包、投入儲(chǔ)斗、按要求自動(dòng)稱量、放入中間料斗等過程，在這些過程均有粉塵飛揚(yáng)。）混煉過程的污染。為了減少車間環(huán)境的污染，車間都安裝有強(qiáng)大的抽

8、風(fēng)系統(tǒng)，特別是炭黑，整個(gè)輸送、儲(chǔ)存、稱量，直至經(jīng)過34m高度進(jìn)入密煉室，均呈松散狀，自由落體，當(dāng)壓砣壓下時(shí)，便高高噴起，這時(shí)更易被抽走，或從密煉機(jī)密封不好的縫隙跑出污染環(huán)境。）炭黑顆粒破損多，飛揚(yáng)大。為了有利于炭黑在膠料中的分散和減輕飛揚(yáng)污染，炭黑生產(chǎn)采用濕法造料工藝，但是炭黑經(jīng)儲(chǔ)存、搬運(yùn)、稱量投料等過程后，炭黑顆料受到不同程序破損，增加了倒炭黑、稱量炭黑、投料、混煉時(shí)的炭黑飛揚(yáng)，易造成環(huán)境污染）對(duì)于小型輪胎企業(yè)來說，一般都是使用沒有上輔機(jī)的中小密煉機(jī)，密封與除塵效果較差，炭黑用小包裝（20或25kg）般都采用人工配料、人工投料、托運(yùn)操作煉膠，對(duì)車間及周圍環(huán)境的污染更嚴(yán)重；采用開煉機(jī)煉膠，污染

9、更加嚴(yán)重。煉膠產(chǎn)生的廢氣、廢水也很多，投入的處理費(fèi)用大的也不少。質(zhì)量波動(dòng)也較大。、煉膠工序節(jié)能減排的有關(guān)措施優(yōu)化工藝，進(jìn)一步提高混煉膠合格率采用廣州化工百川科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱化工百川）生產(chǎn)的密煉機(jī)智能控制系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)記錄膠料混煉的瞬時(shí)功率曲線、演播脫粒的混煉狀況、密煉機(jī)其它控制參數(shù)的變化的情況，根據(jù)流變學(xué)理論賦于混煉過程功率曲線新的物理意義，可以通過分析功率曲線判斷混煉工藝是否最好。采用智能控制系統(tǒng)能夠了實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出值的檢測(cè)分析，自動(dòng)修正混煉過程的控制參數(shù)或設(shè)定值，以達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求；能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制和修正，具有信息反饋系統(tǒng)等；根據(jù)橡膠混煉流變理論，通過記錄膠料混煉過程功率曲線，就能分

10、析膠料混煉過程的優(yōu)劣。根據(jù)混煉過程最佳粘度的理論，可以知道應(yīng)如何優(yōu)化膠料的混煉工藝，可預(yù)測(cè)每批混煉膠的粘度和分散度，在達(dá)到混煉膠質(zhì)量預(yù)定要求時(shí)結(jié)束混煉排膠，并給出預(yù)測(cè)值。通過智能控制系統(tǒng)，可以更方便地優(yōu)化混煉工藝，進(jìn)一步提高混煉膠質(zhì)量和合格率，減少不合格膠的返煉，也達(dá)到節(jié)能的目的。采用該智能控制系統(tǒng)后，密煉機(jī)所有控制參數(shù)都開放給工藝技術(shù)人員，他們可以根據(jù)每種膠料不同要求、不同炭黑、油的用量來設(shè)定不同加料時(shí)間、壓料裝置提起時(shí)間及膠料之間的間隔時(shí)間，不再像傳統(tǒng)控制系統(tǒng)那樣以最大炭黑和油用量來設(shè)定加料、提壓料裝置時(shí)間以及最難排膠的膠料來設(shè)定膠料之間的間隔時(shí)間。采用該智能控制系統(tǒng)后，控制手段更加多樣化

11、、膠料混煉過程更加直觀清晰、工藝的優(yōu)化更加方便的和明確、控制參數(shù)更加開放，這樣可以提高混煉膠質(zhì)量，縮短膠料混煉時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低能耗。實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)控制方式相比，混煉膠合格率可以提高5%汝上、生產(chǎn)效率提高15%以上、能耗降低10%以上。強(qiáng)化下輔機(jī)的補(bǔ)充混煉、分散作用、減少混煉段數(shù)、提高生產(chǎn)效率、降低能耗通過改變傳統(tǒng)的下輔機(jī)擠出出片方式，將下輔機(jī)改為一臺(tái)能夠變速、變距的封閉式開煉機(jī)，在一定長(zhǎng)度輸送帶和變速混合帶共同作用下，快速對(duì)膠料進(jìn)行冷卻，經(jīng)一定時(shí)間操作，從而使膠料獲得良好的分散性和流動(dòng)性，避免由于高溫帶來熱氧老化帶來的物理性能下降。該設(shè)備和工藝使膠料在密煉機(jī)中混煉時(shí)間大幅縮短成為可能

12、，提高了煉膠生產(chǎn)能力。配備1臺(tái)該設(shè)備生產(chǎn)能力能夠提高25%如果配置34臺(tái)這樣的設(shè)備，可一次性生產(chǎn)出終煉膠，減少膠料的混煉段數(shù)，生產(chǎn)效率明顯提高。例如日生產(chǎn)250t終煉膠，傳統(tǒng)下輔機(jī)工藝需混煉700t的膠料，約需要67臺(tái)270密煉機(jī)，而使用這種下輔機(jī)工藝方式方法的一次性混煉技術(shù)只需3臺(tái)270密煉機(jī)，而且能力還有剩余。由于工藝段數(shù)的降低，可以大幅減少中間段膠料貯存地方、減少建筑面積；減少中間段膠料的搬運(yùn)工作和鏟車的使用；減少生產(chǎn)工人人數(shù)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度；減少密煉機(jī)組的投入和密煉機(jī)設(shè)備的備品備件。由于減少了密煉機(jī)組，節(jié)能效果非常顯著，估算可將煉膠工序能耗降低約40%同時(shí)污染也會(huì)減少。統(tǒng)計(jì)某大型輪胎企業(yè)

13、2008年25月煉膠工序最終瀑煉膠的水、電消耗情況如下：膠料平均混煉段數(shù)為3.4,每噸膠耗電443KW.H每噸膠耗水0.82t，基采用該下輔機(jī)工藝方式方法一次性混煉技術(shù)，可將每噸膠耗電降低到250KW.H左右，每噸膠耗子水降低到0.5t左右。采用這種新型下輔機(jī)工藝，可以明顯降低排膠溫度，每段膠的排膠溫度可以降低20C，終煉膠不需要使用再煉膠就可以直接混煉，溫度可以降低10C，混煉膠質(zhì)量明顯提高；白炭黑作為綠色環(huán)保輪胎的主要原材料，采用傳統(tǒng)密煉機(jī)及其下輔機(jī)系統(tǒng)很難生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求且質(zhì)量穩(wěn)定的混煉膠，采用這種新型下輔機(jī)工藝，可明顯提高白炭黑膠料的混煉質(zhì)量。采用這種工藝生產(chǎn)的膠料對(duì)膠料門尼粘度要求

14、不再像傳統(tǒng)工藝那樣低，可以縮短膠料在密煉機(jī)中混煉時(shí)間，而且膠料擠出膨脹比傳統(tǒng)工藝方法生產(chǎn)的膠料小、粘性好，尺寸更好，因此可明顯提咼了下工序半成品的質(zhì)量，提咼了下工序的生產(chǎn)效率。采用包裝袋直接投料法采用包裝袋直接投料法就是使用一種新包裝材料包裝炭黑，這種材料不影響膠料性能，并能溶在膠中，有一定強(qiáng)度，在搬運(yùn)、儲(chǔ)存過程中中不會(huì)破損，生產(chǎn)時(shí)不用解包，直接的投送入密煉機(jī)即可。炭黑生產(chǎn)線廠用這種材料包裝袋將炭黑包裝為大小和質(zhì)量不等的包裝，多種規(guī)格，如20、10、5、2、1、0.5、0.2、0.1kg等等不同質(zhì)量包裝，輪胎企業(yè)無需拆包即可直接投料使用。與現(xiàn)有上輔機(jī)炭黑稱量投料系統(tǒng)相比，采用該方法具有如下優(yōu)點(diǎn)

15、。）無需拆包投料、稱量即可進(jìn)入混煉工序，減少粉塵飛揚(yáng)帶來的污染，達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的，預(yù)計(jì)可比現(xiàn)有技術(shù)有效減少環(huán)境污染源60%-90%）現(xiàn)有密煉機(jī)上輔機(jī)炭黑投料系統(tǒng)可全部取消，簡(jiǎn)化了膠料混煉設(shè)備，節(jié)省了設(shè)備投資以及設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，并可降低能耗。就單臺(tái)密煉機(jī)而言，如果與帶有炭黑月儲(chǔ)罐和氣力輸送系統(tǒng)對(duì)比，可節(jié)省投資400萬500萬元，如果是與只帶日儲(chǔ)斗、投料、稱量系統(tǒng)對(duì)比，可節(jié)省時(shí)間投資約60萬元左右，維修費(fèi)用大的一年可節(jié)省時(shí)間約8萬元左右。）由于取消了炭黑投料稱量系統(tǒng)，生產(chǎn)車間可減少2層樓的建筑，可節(jié)省建設(shè)費(fèi)用約100萬元。）原材料品種、規(guī)格齊全，易于在倉庫存放，按配料單先取各種規(guī)格原材料，放在生膠投料運(yùn)輸帶上投入密煉機(jī)即可，因此縮小了炭黑場(chǎng)地占用，減少污染的環(huán)節(jié)。）保證配料重量的準(zhǔn)確性，并且不影響混煉膠和硫化黑膠性能，從而提咼產(chǎn)品質(zhì)量。）不解包倒炭黑，解決了工人以前解包、倒炭黑時(shí)易吸入炭黑對(duì)身體健康的影響，并可取消該崗位。）適用于大小密煉機(jī)，生產(chǎn)量小、用量少的企業(yè)可人工配送,大型輪胎企業(yè)家可應(yīng)用于先進(jìn)的物流配送管理系統(tǒng)和現(xiàn)代化全自動(dòng)倉儲(chǔ)管理。目前國家大力提倡生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的