中國橡膠機械網(wǎng) 中國橡機行業(yè)商務(wù)年鑒之技術(shù)創(chuàng)新

◆ 橡膠機械節(jié)能新技術(shù)及其應(yīng)用

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。過去100多年里，發(fā)達(dá)國家先后完成了工業(yè)化，消耗了地球上大量的自然資源，特別是能源資源。作為當(dāng)今世界上最大的發(fā)展中國家，中國堅持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，把建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會放在工業(yè)化、現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略的突出位置，努力增強可持續(xù)發(fā)展能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家，繼續(xù)為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和繁榮作出更大貢獻(xiàn)。

我國“十一五”規(guī)劃綱要明確提出了降低能源強度的目標(biāo)，要求單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2005年降低20%；“十二五”規(guī)劃更進(jìn)一步提出了降低碳排放強度的節(jié)能減排目標(biāo)，要求單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗和二氧化碳排放分別降低16%和17%，主要污染物排放總量減少8%至10%。近年來，在上述指標(biāo)的推動下，國內(nèi)橡膠機械企業(yè)紛紛響應(yīng)號召，積極將各種新能源、新方法和新技術(shù)應(yīng)用于橡膠機械設(shè)備及其生產(chǎn)制造上，收到了良好效果。

1．變頻技術(shù)

橡膠工業(yè)生產(chǎn)中除密煉機外，有許多設(shè)備在運行過程中的負(fù)荷是變化的，也有一些設(shè)備采用整流子電機變速的技術(shù)，這些都可以運用變頻技術(shù)進(jìn)行改造，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

在煉膠工序，通過在密煉機液壓站、膠片冷卻裝置、冷卻水泵等設(shè)備或部位安裝變頻器，可便于控制電機的轉(zhuǎn)速，減少系統(tǒng)生熱，最終實現(xiàn)節(jié)約用電、降低維修費用的目的。

在壓出工序，無論是胎面、胎側(cè)還是內(nèi)胎胎筒和膠條等型膠的壓出，將變頻技術(shù)應(yīng)用于擠出機、壓出聯(lián)動皮帶及送膠皮帶的控制上，可提高前后工序的協(xié)調(diào)性，減少無用功的消耗，達(dá)到節(jié)能30%的效果。

在成型工序，已成功地將變頻技術(shù)應(yīng)用于鋼絲圈壓出纏繞聯(lián)動生產(chǎn)線、成型機等設(shè)備的控制上。鋼絲圈壓出纏繞聯(lián)動生產(chǎn)線經(jīng)改造后，提高了設(shè)備整體控制穩(wěn)定性，運行安全可靠，鋼絲圈搭頭長度準(zhǔn)確，質(zhì)量和效率都得到提高，能耗和故障明顯降低，生產(chǎn)效率可提高20%。成型機電機改用變頻器控制后，利用變頻器的軟啟動功能，將主電機的直接啟動方式改為變頻啟動，使主電機在低電流狀態(tài)下運行，改變電機長期處于超負(fù)荷的狀態(tài)，解決了電機頻繁燒壞的難題，而且設(shè)備運行更平穩(wěn)，保證了胎坯成型質(zhì)量，能耗明顯降低，節(jié)電效率達(dá)到25%左右。

在動力供應(yīng)方面，變頻技術(shù)已成功地應(yīng)用于鍋爐的鼓、引風(fēng)機、各種水泵、空壓機等設(shè)備和部位上。通過使用變頻器，方便控制速度，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約用電，降低運行費用。動力站水泵機組采用變頻調(diào)速驅(qū)動時，可節(jié)能30%。供汽鍋爐采用交流變頻調(diào)速控制給煤機爐排電機速度，可有效提高燃煤性能而節(jié)煤。

2．遠(yuǎn)紅外加熱

遠(yuǎn)紅外加熱具有效率高、穿透力強的特點，除用于加熱動態(tài)脫硫罐外，還可用于臥式硫化罐等設(shè)備的加熱。加熱硫化罐時，與用蒸汽加熱硫化相比，節(jié)能35%。青島天利達(dá)橡塑機械有限公司與青島國人橡膠研究院合作，研發(fā)成功遠(yuǎn)紅外加熱輪胎硫化罐。在輪胎硫化罐內(nèi)設(shè)置遠(yuǎn)紅外加熱器作為輪胎硫化時的外溫能源，徹底省去鍋爐這個耗能大、污染嚴(yán)重、熱效率低的設(shè)備，使輪胎生產(chǎn)有史以來第一次擺脫了鍋爐的束縛，能夠在相對潔凈的環(huán)境中運營；同時使用遠(yuǎn)紅外加熱熱效率非常高，真正起到了環(huán)保高效的作用。

3．導(dǎo)熱油加熱

導(dǎo)熱油加熱技術(shù)具有下列優(yōu)點：⑴節(jié)能率高，節(jié)能效果顯著；⑵溫度調(diào)控方便易行；⑶無壓力運行，使用安全可靠，運行費用低；⑷設(shè)備構(gòu)成簡單，制造、使用成本低；⑸最佳加熱溫度范圍在100℃～380℃內(nèi)，適用加熱范圍廣；⑹可循環(huán)使用，符合綠色環(huán)保原則。

據(jù)成功經(jīng)驗，當(dāng)用于平板硫化機加熱硫化時，與蒸汽加熱相比，可節(jié)能10%，提高生產(chǎn)效率20%，熱板溫差控制在±2℃之內(nèi)。內(nèi)蒙古立誠橡塑機械有限公司的12000×240mm橋式橡膠水壩接幅平板硫化機采用導(dǎo)熱油作為熱源后，其運行成本比蒸汽或電熱可降低約1/3。

4．太陽能

眾所周知，太陽能是清潔能源，無需消耗資源。將太陽能用于鍋爐給水加溫和生活用水加溫，一般將水溫升至50℃，此時利用太陽能的能效最高。利用太陽能無需支出能源費用，僅需投資費用和設(shè)備保養(yǎng)費用。據(jù)山東泰山輪胎有限公司測算，收回投資費用需要6年時間。山東豪邁集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱：豪邁集團(tuán)）太陽能利用項目入列國家金太陽示范項目。該項目裝機容量8WM，在山東豪邁集團(tuán)旗下的豪邁科技、豪邁制造共4個廠區(qū)建設(shè)。建成后，豪邁集團(tuán)生產(chǎn)、辦公用電將由太陽能發(fā)電供給。

5.密煉機節(jié)能

密煉機混煉是混煉工藝中的最主要方式，目前其混煉工藝主要是傳統(tǒng)的多段混煉法，膠料多次通過密煉機，反復(fù)經(jīng)歷高溫和冷卻，其能耗相當(dāng)大。如果能夠降低密煉機混煉的能耗，其節(jié)能意義重大，一方面可以降低橡膠企業(yè)的生產(chǎn)成本，另一方面可以推動橡膠工業(yè)的節(jié)能減排。

目前應(yīng)用于降低密煉機能量消耗的新方法有：⑴設(shè)計/選用新型轉(zhuǎn)子，確保膠料所受剪切和攪拌次數(shù)增多，配合劑分散更快、更均勻。⑵提高密煉室和轉(zhuǎn)子的熱交換能力。具體做法是通過采用高強度合金精密鑄造的轉(zhuǎn)子，增大傳熱面積，以便更多地帶走混煉過程產(chǎn)生的熱量，減少膠料升溫，從而降低單位煉膠量的能耗。⑶采用變速混煉工藝。配備可調(diào)速電機，在混煉周期內(nèi)分時段控制密煉機轉(zhuǎn)子速度。⑷提高密煉機加工裝配精度和質(zhì)量，減少阻力損失。

6.硫化機節(jié)能

硫化工序是橡膠制品生產(chǎn)過程中耗能最多的環(huán)節(jié)，以輪胎硫化為例，通常占到企業(yè)熱源消耗的90%以上，如何創(chuàng)新思維，優(yōu)化工裝設(shè)備及生產(chǎn)工藝，做好節(jié)能降耗，直接影響到企業(yè)的節(jié)能效果及經(jīng)濟(jì)效益。

目前從硫化設(shè)備入手，開展節(jié)能降耗的新方法有：⑴采用導(dǎo)熱油技術(shù)，替代蒸汽加熱熱板方式。導(dǎo)熱油，又稱有機熱載體或熱介質(zhì)油，作為中間傳熱介質(zhì)應(yīng)用在工業(yè)換熱過程中。導(dǎo)熱油通過導(dǎo)熱油爐，利用循環(huán)油泵強制液相循環(huán)，將熱能輸送給用熱設(shè)備后，繼而返回重新加熱的直流式特種工業(yè)爐。導(dǎo)熱油可在較低的運行壓力下，獲得較高的工作溫度，有效降低管線和鍋爐的工作壓力，泄漏率低，應(yīng)用比較安全。導(dǎo)熱油熱傳導(dǎo)效率高、熱損失小，升溫快、降溫慢。溫度控制精確，受熱相對均勻。與導(dǎo)熱油接觸的設(shè)備、管線、受熱件的使用壽命會成倍延長。大大減少了設(shè)備和管線的維護(hù)工作量。與蒸汽加熱相比，導(dǎo)熱油的加熱省略了水處理系統(tǒng)和設(shè)備，提高了系統(tǒng)熱效率?？梢詼p少加熱系統(tǒng)的初投資和操作費用。導(dǎo)熱油應(yīng)用在硫化機外溫加熱上，可簡化控制方式和管線的布局，溫度控制精確，熱板和管線的使用壽命會成倍延長，維護(hù)成本將會大大降低;由于是導(dǎo)熱油循環(huán)加熱，使上下熱板、模套受熱更加均勻，波動小。⑵減小非硫化時間，提高設(shè)備效率。桂林橡膠機械廠通過對各用戶的非硫化時間的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)由于使用的習(xí)慣的不同，各廠非硫化時間差別很大。通過對硫化機各部件運動時間的分析，結(jié)合設(shè)備的實際情況，制訂出各部件最佳的運動時間，同時優(yōu)化程序設(shè)計，并采用4極電機，使1600硫化機的非硫化時間縮短了40%左右。⑶采用熱板替代蒸鍋。拿1600硫化機來比較，蒸鍋單個容積為2.07 m3，一副上下熱板的容積為0.07 m3，加上模套容積約為0.13 m3，兩者相比，蒸鍋容積是熱板容積的16倍；加上蒸鍋受熱件多，硫化結(jié)束后要排外壓，模具會冷卻。改用熱板后，外壓蒸汽消耗比蒸鍋降低非常明顯，據(jù)相關(guān)企業(yè)測算，能耗降低30%左右。

7.輪胎工藝能源優(yōu)化

工藝能源優(yōu)化是兼顧到節(jié)能和環(huán)保兩方面需求的綜合解決方案。我國輪胎行業(yè)的首個能源優(yōu)化項目，是通過將無疏水閥不等壓蒸汽供熱系統(tǒng)和海水淡化技術(shù)應(yīng)用于輪胎生產(chǎn)過程，實現(xiàn)節(jié)能減排和資源綜合利用。

該項目由硫化車間蒸汽節(jié)能和污水資源化兩個子項目構(gòu)成。硫化車間蒸汽節(jié)能子項目采用世界最先進(jìn)的無疏水閥不等壓蒸汽供熱系統(tǒng)，取消了傳統(tǒng)的疏水閥，從根本上解決了疏水閥管理難的問題，具有能效高、蒸汽無泄漏、系統(tǒng)免維修等優(yōu)點。使用表明，節(jié)汽率達(dá)到37.7%，大大超出了20%的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，每年可節(jié)約標(biāo)煤0.69萬噸，節(jié)水12.6萬噸，減排二氧化碳1.79萬噸，減排二氧化硫96噸，消除了屋面排汽現(xiàn)象。污水資源化子項目采用生化初步處理結(jié)合膜分離深度處理的方式，以較低的運行費用實現(xiàn)污水的回收再利用，處理后的水與飲用純凈水水質(zhì)相當(dāng)，并可減少廢水處理系統(tǒng)的占地面積。

該項目由中國化學(xué)工業(yè)桂林工程有限公司和雙錢集團(tuán)（如皋）輪胎有限公司共同開發(fā)，自2012年9月建成投入使用后，運行狀態(tài)良好，達(dá)到預(yù)期效果。無疏水閥不等壓蒸汽供熱系統(tǒng)是我國供熱系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中唯一獲得國家發(fā)明專利授權(quán)的新型供熱技術(shù)，也是首例領(lǐng)先于發(fā)達(dá)國家的供熱技術(shù)。