维普资讯 http://www.cqvip.com 第８期 赵文瑾等．利用导热油加热改造硫化设备 利用导热油加热改造硫化设备 赵文瑾 ，陈东升 ，刘程 ，李璨 （１．北京市化工橡胶研究设计院北京１０００２１；２．北京市橡胶制品研究设计院北京１０００７５） 摘要：针对橡胶制品硫化采用蒸汽加热所存在的许多污染问题，经调研后，采用了导热油传热系统。导热油加热是高温低 压液相传热，热油温差小，无毒、无味。主要设备只有加热炉和高温循环油泵，操作简单。经实际生产应用后表明，不仅节能、 节水，而且动力成本和制造成本亦大幅度下降。老企业要摘掉污染大户、能耗大户的帽子，有必要考虑采用此项改造技术。 关键词：硫化加热介质：导热油加热；加热炉：高温循环油泵 中图分类号：ＴＱ３３０．４７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９－７９７Ｘ（２００２）０８－００２７－０４ １９９８年我院与北京市橡胶制品研究设计院一 在着的下列主要问题就更为突出： 起搞产品结构调整技改工程项目中，为解决以往锅 （１１严重的污染源 炉房污染扰民的问题，决定将生产用的硫化加热介 尽管环境保护部门不断提高控制指标，但锅炉 质全部用导热油加热，采暖用热水由厂区附近的住 房烟囱排出的烟、尘和二氧化硫终究是污染源，仍 宅小区供给，没有象以往设计那样，设计盖锅炉房， 然污染空气；锅炉房定期排出的废水造成水污染； 从而在设计审查过程中，受到了环境、劳保、工业 锅炉风机的噪声达９０ｄＢ以上，造成噪声污染；煤 卫生、节能、节水、规划部门的好评。投产后效果 灰造成固体废弃物污染。 也很好。实际上，北京市橡胶制品研究设计院，从 （２）具有潜在爆炸危险的压力容器 １９９６年开始就逐步对硫化介质进行改造，先是在 橡胶厂使用的锅炉有低压和中压两类，低压使 生产橡胶地毯衬垫产品中采用导热油加热硫化，取 用压力一般为１．２ＭＰａ，中压使用压力一般为 得了经验，为我们这次设计提供了很完整的技术资 ２．５ＭＰａ，操作不慎，可能爆炸。输送蒸汽的管道， 料。现将有关资料整理成文，供感兴趣的人士参考， 温度在ＩＯ０￣Ｃ以上，绝热保温不好，可能造成烫伤。 不妥之处，敬请指正。 （３１浪费热量 用蒸汽作为硫化介质时，使用的是蒸汽中的潜 １ 橡胶制品硫化加热介质的现状及存在的问题 热和部分显热，凝结水回收后，热水的压力从使用 目前，我国绝大多数橡胶制品的硫化加热介 压力降到常压，包含的潜热放出形成二次蒸发，目 质，采用传统的蒸汽加热，即在工厂某一角落建一 前没有什么好办法回收，造成浪费。蒸汽输送过程 配有软化水系统、供水系统、上煤系统、除尘系统、 中，连接点不可避免地造成跑、冒、滴、漏，也造 鼓风和引风系统、电器控制系统的锅炉房，用其将 成浪费。汽水分离器质量低劣，造成跑汽的浪费也 水转化为蒸汽，再经过蒸汽输送系统（包括分水缸、 很大。保温不合格也会造成部分辐射热的损失。 流量计、阀门等１送往生产车间或用汽设备，经放 正因如此，目前绝大多数橡胶制品厂被视为环 出潜热和部分显热后，变成凝结水，经汽水分离器 境污染大户、消耗能源大户。所以改变用蒸汽作为 分离出凝结水，由凝结水回收系统，回到锅炉房的 硫化传热介质的现状势在必行。 回水储存装置，重复使用。随着节约能源、环境保 护、工业卫生、劳动安全、防火、节水等方面的法 ２改造的整体思路 规、规范的控制指标越来越严格，采用蒸汽加热存 经过多年的调研发现，改造硫化传热介质提高 作者简介：赵文瑾（１９４３．），男，高级工程师，现主要从事设计工 传热水平，有两个途径：一是改蒸汽加热为电或远 作，曾获北京市优秀设计三等奖一项，两次参加编写《橡胶工业手册》 红外线加热；二是改蒸汽加热为导热油加热。我们 中的翻胎机械部分书稿，已发表论文２０余篇。 参考了从美国大力神公司引进的子午线轮胎翻新 收稿日期：２００２－０５－０３ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２８ 橡 塑 技 术 与 装 备 ２００２年第２８卷 项目，他们在整个翻新过程中不用蒸汽。由于电有 传递效率高的优点，该项目的局部修补采用了电加 热硫化。又因远红外线涂料有节能的效果，在胎体 低温硫化时，采用了电加热管加远红外涂料的加热 方法。条形胎面硫化采用了导热油做传热载体的技 术。我徽宁国密封件厂，自１９８９年用热油加 热以来，提高了硫化温度，缩短了硫化时间，降低 了能耗，提高了产品质量。鉴于生产条形预硫化胎 面和橡胶密封件与北京市橡胶设计研究院生产的 产品类似，所以我们认为橡胶制品硫化可以改用导 热油传热硫化。 ３技术特点 导热油传递热量系统能在较低运行压力下获 得较高的工作温度，用小于０．４５ＭＰａ的压力可获得 １８０～３００℃的高温。在３００℃时，导热油的压力仅 为饱和蒸汽压力的１／１０；可以进行稳定的加热和精 确的温度调节，温控精度为±１℃；在各个等级负 荷下，热效率均能保持大于９０％的最佳水平。 ３．１液相传热 导热油加热是高温低压液相传热，承载的全部 是显热。热油通过用热设备时释放出热量，将热量 传给被加热的物品后，油温一般降低１５℃左右， 即流回加热器，温度加热回升后，再去用热设备， 这样周而复始地加热一放热，达到传热的目的。 蒸汽加热是汽相传热，承载着汽化潜热和部分 显热。蒸汽通过用热设备时，释放出汽化潜热和部 分显热，形成冷凝水，回收利用。相比之下，液相 传热热量损失少，热效率高，节能效果显著。 ３．２导热油温度稳定 热油温差小，温度波动也小，能使用热设备获 得优良的工艺温度，硫化均匀，有利于提高产品质 量。 ３．３安全 （１）热油无毒无味，符合工业卫生标准，对操作 工人无害； （２）一般情况下，热油加热系统放置在大型用热 设备旁，或几台小型用热设备集中在一起，共用一 个热油加热系统，加热管线很短，与蒸汽管线相比 短得多； （３）导热油闪点高，约２００￣Ｃ，自燃点５００￣Ｃ以 上，又是液体，低压运行，没有爆炸和自燃的可能 性，比烧煤生产蒸汽的锅炉安全得多； （４）导热油加热系统简单，操作也简单，易于掌 握。不用设置专人，不用培训，由操作用热设备的 操作工人兼管即可。 ４改造的基本情况 ４．１ 产品品种和生产规模 这次涉及到改蒸汽硫化为加热油硫化的产品 品种和规模如表１所示。 表１ 改用导热油硫化的产品品种和规模 ４．２设备的名称型号和台数 这次涉及到的改蒸汽硫化为加热油硫化的设 备共２１台，设备名称型号、台数如表２所示。 表２改用导热油硫化的设备一览表 ４．３加热系统配置情况 ２条地毯生产线配置一套导热油加热系统。１ 台鼓式硫化机配置一套导热油加热系统。１８台平 板硫化机分布在２个生产不同产品的车间，以车间 为单元，配置２套导热油系统。 为了保证设备的加热温度平稳，每个系统中的 设备与设备之间，同一台设备的上下板之间，采用 并联方式。 ５导热油加热系统流程及主要设备选用 ５．１基本的流程 导热油做热传导系统的基本流程见图１所示。 导热油在加热炉４中加热到硫化时需要的温 度，由循环油泵３强制液相循环，将加热油载着热 量流入硫化设备２，在硫化设备内与冷胶料进行热 量传递和能量辐射，放出热量后的低温油，被循环 油泵３抽回，送到加热炉４中重新加热后循环使用。 维普资讯 http://www.cqvip.com 笙 塑 瑾等．利用导热油加热改造硫化设备 ２９ 膨胀槽１设置在系统的最高点，用于储存加热膨胀 后，多出来的导热油。过滤器５设置在循环泵的吸 我国石油化工行业，经过２０多年的研究，导 热油的质量已经接近国际先进水平，国内有很多厂 口处，将进入泵的热油中的杂物过滤掉。 １一膨胀槽：２一硫化设备：３一高温循习、油泵：４功口热炉：５一过滤器 图１ 导热油传递系统流程示意图 ５－２加热炉的选用 加热炉所用燃料可以是煤、重油、轻油和可燃 性气体。也可以用电热的加热炉。 北京市橡胶制品研究设计院有充裕的电力，而 且电有输送效率高的优点，所以选用电加热的加热 炉。 选用时，主要参考电加热炉的最大供热量，同 时也要看下列参数： （１）传热效率≥９０％ （２）最高温度３００℃ （３）Ｉ作压力＜０．５ＭＰａ ５．３高温循环油泵的选用 循环泵是热油加热系统的动力，是整个循环系 统的心脏。对循环泵的要求很高，即在一个检修期 内连续运转（一般７ ２００ｈ）不能漏油，不能损坏。热 油循环泵一般由加热炉制造厂配套供应，也可单独 选用。选用时主要考虑流量和扬程，工作温度为 －２０～３ｏ０℃。 ５．４导热油的选用 对导热油的要求是： （１）载热量大，热稳定性好，不需氮气保护，使 用寿命长； （２）起馏点高、闪点高、不易结焦，不易堵塞管 道： （３１无毒无害，对钢铁及有色金属无腐蚀； （４）适宜常压操作，并且安全、可靠。 家都能生产符合要求的导热油，用户可以因地制宜 地选用。 ５．５使用注意事项 （１）选用加热炉时，不仅要考虑橡胶硫化所需的 热量还要考虑室温过低时散失的热量，避免室温过 低时，由于散失热量太多，不能正常硫化。 （２）系统中一定要设置过滤器，及时清除系统内 的铁锈颗粒及其它杂质，确保导热油传热效率和长 期安全使用。 （３）系统中的膨胀槽必须设置在系统的最高位， 使高温导热油不与空气接触，确保安全运行。 （４）系统中所用垫片必须耐高温，以防止导热油 泄漏。 （５）高温导热油在贮存或使用过程中，严禁水、 酸、碱以及其它杂质混入，确保油的成份和质量不 变。 （６）第一次使用时，要对导热油进行脱水和脱除 轻组份，起始升温速度不宜太快，一般每小时不超 过２０℃。在温度升至１０５～１２０℃时，必须停留一段 时间，以充分地排汽脱水。温度升至１８０～２００℃时， 再停留一段时间，充分地除去少量轻组份。 （７）开车时先启动高温循环油泵，运转正常后再 点火。停止使用时，必须先停止加热，循环泵仍然 运行，油温降到１００℃左右再停泵。 （８）油质发生变化，必须取油化验，根据化验结 果决定是否换油。 ６使用效果 ６．１环境保护效果 有无锅炉对环境的影响比较，详见表３。 表３改造前后环境污染对比表 项—目 锅炉烟尘／（ｔ－ａｉ） ，ｓｏ２废气 ，（ｆ：ｌ．・ａａ） ）－Ｉ 厂界噪 废水中 煤灰固体 ￣／ｄｂ（Ａ）ＣＯＤ／（ｔ・ ’）废气物，（１・ａ－’） ６－２劳动安全效果 去掉２台有爆炸危险的锅炉和３２０ｍ带有压力 维普资讯 http://www.cqvip.com ３Ｏ 橡 塑 技 术 与 装 备 ２００２年第２８卷 的蒸汽管线，使全厂的劳动安全更有了保证。 ６．３工厂总图效果 （１）去掉锅炉房占地９００ｍ ，煤场２ ８００ｍ ，煤 灰场５００ ｒｎ 。将其改为绿地，增加绿地４ ２００ｍ ， 使全厂绿化系数由原来的３ｌ％增加到现在的３５％。 ６．６节水效果 北京市橡胶制品设计研究院去掉锅炉房后没 有了锅炉用水，每年节水３×１０４ｔ。 ６．７存在的问题 经过几年的使用发现，导热油加热系统的控制 （２）去掉３２０ｍ蒸汽管线，使全厂变得整洁。 （３）减少了锅炉房操作工人２１名。 ６．４工业卫生效果 去掉了煤场、煤灰场、上煤系统、除灰系统、 除尘系统７个粉尘飞扬点；去掉了引风机、鼓风机 ４个噪声源，使全厂工业卫生水平有很人的提高。 阀门的渗油问题很难解决，尤其是停机后重新启动 时比较严重。虽然不影响系统的运转，但使人感觉 很不舒服。目前解决办法是在每个阀门上挂一个小 桶，接渗出的油。 ７推广使用意义 ６．５节能和经济效果 据江苏永联集团江阴化工一厂搜集的材料表 明，与蒸汽加热比较，导热油节约能源５０％以上。 北京市橡胶制品设计研究院１９９５年底首先在 导热油加热系统中的油压不需要很高，可在较 低压力下运行，一般为０．６ＭＰａ。凡利用夹套加热 模型型腔的加热设备都可以使用这项技术，使用温 度在３００￣Ｃ以下。对我国广大橡胶加工制品行业非 ２条橡胶地毯衬垫生产线上进行了用导热油进行硫 化的改造。动力成本和制造成本大幅度下降，详见 表４。 常适用。导热油加热系统与蒸汽加热系统比较，设 备装置少，如不用水处理设施，没有给水、上煤装 置、除尘装置、排污装置，也无凝结水回收系统， 而且导热油本身对全套装置、阀件、管路起着防腐、 名称 重 墅塑 兰 力动力成本（元・＿Ｉｎ 塑 娑 。。） 制造成本／（元１３１。。） ————— —————— ———一 润滑的作用，因此整个系统故障少，运行寿命长，………～… …………………。一…～ 很适于新建、扩建、改建项目的选用。 １９９６年１９９８ １９９９年七半年 ０－ ９ ｏ－３ｌ ｏ－２３７ ７．３１ ５．１ ４・６１８ 对于老企业，目前都被越来越严格的环境保 护、劳动保护、消防、节能、节水要求所困扰，要 抛掉污染大户、能耗大户的帽子，笔者相信这一技 降低率 霎：８２ ．７％ ５４ ＿．４３ ％ 术会帮助 ／Ｉ、 ｒＴ】 ＩＰ／２ ＩＩ］Ｊ 八人 ］进入文明生产企业的行工， 止业ｕ ＪＩ列。 ７ ｕ。 笔者建议，生产各类硫化机的橡机制造厂，最 好研究了解一下这个技术，在你们的产品上都配上 这个系统，减少使用厂改造带来的麻烦，为我国橡 １９９５年与１９９９年 比 北京市橡胶制品设计研究院全厂改造是从 １９９６年开始的，至１９９８年全部完成。１９９９年和 １９９６年相比综合能耗显著降低，详见表５。 表５能源消耗对比表 时 … 胶制品加工业作出贡献。 参考文献： 【１】 林宝善．热油供热的优点及其主要设备的选用．橡胶技术与装 能源消耗总量 （折标准煤 ｔ …．……一． 力兀产值／力兀 总产值综合 能耗（ｔ，万兀） 备，１９９８，２４（３）・ 【２】 赵文瑾翻胎行业技术与装备的节能途径．橡胶技术与装备， ．— —— 堑 ‘‘‘‘‘‘——■ ———石 一 １９９７，２３（２）・ 强张树林等艨塑技术与装备’２ｏｏ１ （１ ｓ川 ‘ ！竺！生 ：‘‘‘‘‘‘‘ ‘‘ ‘‘ ‘ ‘ ‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘ ‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘ ‘‘‘‘‘‘（上接第２０页） ｆ２）ＳＥＢＳ的流动性好，易于成型。材料黏度对 剪切力的变化很敏感，注射成功的关键是根据材料 熔体的流变特性，采用低压注射，零保压补料工艺。 （３）模具设计基本与塑料相同，但必须要根据弹 性体的物理机械性能和熔体的流变性能进行具体的设计。型腔要等距离合理的分布，脱模项出一定 要考虑橡胶的特点，采用大面积顶出，或套式顶出， 型腔要光滑；冷料穴最好采用凹扣式以实现拉料的 功能；进料Ｉ５１之前一定是直流道，进料ＩＳｌ位置和形 状的选择要根据制品的形状而定。 （ＸＳ－０４）
