一种轮胎硫化动力站的节能增效系统及轮胎硫化方法与流程

【技术领域】

本发明涉及氮气硫化技术领域，具体涉及一种轮胎硫化动力站的节能增效系统及轮胎硫化方法。

背景技术：

轮胎硫化是轮胎制造中的最后一道工序，也是最关键的一步，现在大部分的轮胎厂都在使用氮气硫化。氮气硫化就是在轮胎硫化机模具内的橡胶胶囊内先通入200～220℃的高温高压蒸汽升温后，再充入高压氮气进行增压，以达到高温高压的硫化条件；由于在硫化过程中一直有高温蒸汽对轮胎模具的外温气室进行加热，会产生大量的凝结水，凝结水直接排放，不仅造成了余热浪费，还增加了轮胎硫化的成本；而且由于高压氮气的温度与环境温度差不多，在将高压氮气通入胶囊内的时候，高压氮气会迅速降低胶囊内高温蒸汽的温度，急剧降温对轮胎的内部结构影响很大。

另外，在轮胎硫化的过程中由于各设备在高速运转过程中会产生大量的热量，因此，为了维持设备的正常运转，需要对其降温；现有技术中大都采用水冷的方式降温，由于一般的冷却水温度与室温差不多，导致降温效果不好，影响设备的正常使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种轮胎硫化动力站的节能增效系统及轮胎硫化方法，所述系统利用高温蒸汽产生的凝结水的余热对高压氮气输送管道中的氮气进行加热，提高了加热效率，减少了高温蒸汽的通入，降低了轮胎硫化成本，提高了轮胎质量。

本发明采用如下技术方案：一种轮胎硫化动力站的节能增效系统，包括高温蒸汽系统、氮气系统、硫化机，高温蒸汽系统通过管道向硫化机通入高温高压蒸汽，氮气系统通过管道向硫化机通入高压氮气，所述氮气系统包括通过管道依次连接的液氮罐、液氮增压泵、汽化器以及高压氮气储罐，高压氮气储罐通过高压氮气输送管道与硫化机连接；其特征在于，所述高压氮气输送管道的外围设置一凝结水换热夹套，所述凝结水换热夹套上设置有凝结水进水端和凝结水出水端，所述凝结水进水端利用管道通过疏水器与硫化机连接。

优选地，所述高压氮气输送管道设置为盘管式，增加受热面积，提高换热效率。

优选地，所述节能增效系统还包括降温系统，所述降温系统包括冷却水罐，所述冷却水罐通过输出管道与需要降温的设备连接，用于对需要降温的设备降温。

优选地，所述冷却水罐通过循环泵连接一冷却水管，所述冷却水管的两端均与冷却水罐连接，且其管身缠绕在汽化器外围；冷却水罐内的冷却水经冷却水管流经汽化器，利用汽化器内的低温液氮降低冷却水管中冷却水的温度，降温后的冷却水回到冷却水罐对动力站中需要降温的设备降温；同时汽化器内液氮吸收冷却水和环境的温度转化为气态氮气。

优选地，所述凝结水换热夹套上凝结水出水端的位置高于高压氮气输送管道的上端面，保证凝结水换热夹套内的凝结水能够充分对高压氮气储罐内的氮气换热，凝结水出水端通过输出管路与软化水制备系统连接，将换热后的凝结水软化处理后重复利用。

本发明的另一目的是提供一种轮胎硫化方法，所述方法利用上述系统实现，具体的：

(1)将液氮通过液氮增压泵增压至2.8～3mpa后通入汽化器，汽化器吸收冷却水和环境温度将液氮转换成气态氮气，储存至高压氮气储罐；同时汽化器内的液氮将冷却水的温度降低，冷却水回到冷却水罐为系统中需要降温的设备降温；

(2)利用高温蒸汽对轮胎模具的外温气室进行加热，加热过程中会产生90～100℃的凝结水，凝结水经疏水器进入凝结水换热夹套，与高压氮气输送管道内的高压氮气换热，换热后的氮气温度可达80～90℃；

(3)向硫化机轮胎胶囊内通入200～220℃的高温蒸汽，快速升温；

(4)打开高压氮气储罐与硫化机之间的阀门，通氮气保压，待压力达到2.3～2.6mpa，保压结束后进行排压、抽真空、启模操作。

优选地，步骤(3)中所述高温蒸汽的通入时间为15～20分钟。

优选地，步骤(4)中通氮气保压时间为28～35分钟。

本发明的有益效果：

本发明利用高温蒸汽产生的凝结水对高压氮气输送管道进行加热，充分利用了凝结水的余热，使得通入硫化机的氮气温度高达80～90℃，减少了高温蒸汽的通入，节省了硫化时间，降低了轮胎硫化成本；避免了轮胎硫化过程中急剧降温对轮胎内部结构造成的损害；且与高压氮气输送管道换热后的凝结水经过软化处理后可重复利用，使得凝结水得到了有效的循环利用；

本发明所述降温系统中冷却罐中的冷却水充分利用了汽化器内液氮的冷媒，既降低了冷却水的温度又将汽化器内液氮转换为气态，减少了资源浪费，提高了降温效果。

【附图说明】

图1为本发明所述节能增效系统的原理图；

其中，1-高温蒸汽系统；2-硫化机；3-氮气系统；301-液氮罐；302-液氮增压泵；303-汽化器；304-高压氮气储罐；305-高压氮气输送管道；4-凝结水换热夹套；401-凝结水进水端；402-凝结水出水端；5-冷却水罐；501-冷却水管；502-循环泵；6-疏水器；7-控制阀；8-真空换热器。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，本发明用以下具体实施例进行说明，但绝非仅限于此。以下所述为本发明较好的实施例，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的限制，应当指出的是在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

如图1所示(所述系统中只展示出了部分主要结构，其他结构及连接方式均属于本领域技术人员的常规选择)，本发明提供一种轮胎硫化动力站节能增效系统，包括高温蒸汽系统1、氮气系统3、硫化机2，蒸汽系统1通过管道向硫化机2通入高温高压蒸汽，氮气系统3通过管道向硫化机2通入高压氮气，所述氮气系统3包括通过管道依次连接的液氮罐301、液氮增压泵302、汽化器303、高压氮气储罐304以及设置在相应管道上的若干控制阀7。

高压氮气储罐304通过高压氮气输送管道305与硫化机2连接，高压氮气输送管道305设置为盘管式，在该盘管式高压氮气输送管道的外围设置一凝结水换热夹套4，所述凝结水换热夹套4上设置有凝结水进水端401和凝结水出水端402，所述凝结水进水端401利用管道通过疏水器6与硫化机2连接(硫化机2内的凝结水通过疏水器6排入凝结水换热夹套4)，凝结水换热夹套4上凝结水出水端402的位置高于高压氮气输送管道的上端面，保证凝结水换热夹套内的凝结水能够充分与高压氮气储罐内的氮气换热，凝结水出水端402软化水制备系统连接，将换热后的凝结水软化处理后重复利用。

本发明所述节能增效系统还包括降温系统，所述降温系统包括冷却水罐5，所述冷却水罐5通过输出管道与动力站中需要降温的设备连接，用于对需要降温的设备降温；所述冷却水罐5通过循环泵502连接一冷却水管501，所述冷却水管501的两端均与冷却水罐5连接，且其管身缠绕在汽化器303外围；冷却水罐5内的冷却水通过冷却水管501流经汽化器303，利用汽化器303内的低温液氮降低冷却水的温度，同时汽化器303吸收冷却水和环境的温度将汽化器303内的液氮转化为气态氮气，降温后的冷却水回到冷却水罐5对动力站中需要降温的设备降温(汽化器303内的液氮同时吸收冷却水和环境的温度，既提高了气化效率，又避免了单独吸收冷却水的温度时，冷却水管内冷却水温度过低结冰，无法流动的现象发生)。

实施例2

本实施例以23.5r25规格的全钢轮胎为例，利用实施例1所述的系统对轮胎进行硫化，具体过程如下：

(1)利用液氮增压泵302将液氮罐301中的液氮升压至3.0mpa，并通入汽化器303，汽化器303吸收冷却水和环境的温度将液氮转换成气态氮气，储存至高压氮气储罐304，同时汽化器303内的液氮将冷却水的温度降低，冷却水回到冷却水罐为系统中需要降温的设备降温；

(2)利用高温蒸汽对轮胎模具的外温气室进行加热，加热过程中会产生90～100℃的凝结水，凝结水经疏水器6进入凝结水换热夹套4，与高压氮气输送管道305内的高压氮气换热，换热后的氮气温度可达80～90℃；

(3)向硫化机轮胎胶囊内通入200～220℃的高温蒸汽，快速升温15分钟；

(4)打开高压氮气储罐与硫化机之间的阀门，通氮气保压35分钟，待压力达到2.6mpa，保压，保压结束后进行排压、抽真空、启模操作。

实施例3

本实施例以23.5r25规格的全钢轮胎为例，利用实施例1所述的系统对轮胎进行硫化，具体过程如下：

(1)利用液氮增压泵302将液氮罐301中的液氮升压至3.0mpa，并通入汽化器303，汽化器303吸收冷却水和环境的温度将液氮转换成气态氮气，储存至高压氮气储罐304，同时汽化器303内的液氮将冷却水的温度降低，冷却水回到冷却水罐为系统中需要降温的设备降温；

(2)利用高温蒸汽对轮胎模具的外温气室进行加热，加热过程中会产生90～100℃的凝结水，凝结水经疏水器6进入凝结水换热夹套4，与高压氮气输送管道305内的高压氮气换热，换热后的氮气温度可达80～90℃；

(3)向硫化机轮胎胶囊内通入200～220℃的高温蒸汽，快速升温20分钟；

(4)打开高压氮气储罐与硫化机之间的阀门，通氮气保压28分钟，待压力达到2.3mpa，保压结束后进行排压、抽真空、启模操作。

对比例1

本对比例以23.5r25规格的全钢轮胎为例，利用传统方法对轮胎进行硫化，具体过程如下：

(1)利用液氮增压泵将液氮罐中的液氮增压至3.0mpa，通入汽化器，汽化器吸收空气的温度将液氮转换成气态氮气，储存至高压氮气储罐；

(2)向硫化机轮胎胶囊内通入200～220℃的高温蒸汽，快速升温20分钟；

(3)通氮气保压40分钟，直到胶囊内压力达到2.3mpa，保压结束后进行排压、抽真空、启模；

上述过程中一直利用高温蒸汽对轮胎模具的外温气室进行加热。

1、成本分析：

(1)对按照实施例2和对比例1所述方法对轮胎硫化的成本进行分析：

按照传统工艺(对比例1)进行轮胎硫化，每硫化一根轮胎，步骤(3)中向胶囊内通入的高压氮气温度为25～30℃，高压氮气的通入会迅速将胶囊内温度降低，为了保证硫化效果需要继续通氮气保压40分钟，然后进行排气、抽真空，启模操作；

按照实施例2所述方法，每硫化一根轮胎，由于步骤(4)中向胶囊内通入的氮气温度为80～90℃，只需要通氮气保压35分钟即可进行排气、抽真空(排气抽真空时间与传统方法相同)，启模操作；

本申请实施例2所述方法比传统工艺节省10分钟，且节省了高温蒸汽。

(2)对按照实施例3和对比例1所述方法对轮胎硫化的成本进行分析：按照实施例3所述方法，每硫化一根轮胎，比按照传统工艺(对比例1)节省12分钟；

综上所述，利用本发明所述系统及方法对轮胎进行硫化，硫化单根轮胎可以节省10～12分钟的时间，而且可以节省高温蒸汽的通入量；而且所述过程没有利用其它外界资源，另外，降温系统中冷却水罐中的冷却水充分利用了汽化器中液氮的冷媒降温，减少了资源浪费，提高了降温效果，达到了节能增效的效果。

2、对上述实施例2和3以及对比例1制备的成品轮胎胎面胶物理性能进行检测，检测结果如表1所示：

表1实施例2和对比例1制备的轮胎胎面胶性能测试结果

由上表中数据可知，利用本发明所述系统制备的轮胎胎面胶性能均高于对比例1制备的轮胎性能，进一步说明本发明所述方法在节省高温蒸汽、节省时间的同时，提高了轮胎硫化质量，达到了节能增效的效果。