Page 127 - 《橡塑技术与装备》2017年9期（5月橡胶）
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产品与设计 张连才·轮胎硫化氮气供应设备节能更新改造
设备提供氮气，总投资 200 万元 ；一种是采购液氮供 二期、三期使用。该设备配有一套调压稳压系统、一
应设备，由专业气体公司提供液氮，液氮通过汽化后 套 PLC 控制系统、一套全方位视频监控系统，一套液
提供氮气，液氮设备采购价格为 175 万。这两种方式 位远传系统，该套液氮供应系统为全自动控制、无人
均能满足轮胎充氮硫化工艺要求。 值守。
（2）公司通过对采购制氮系统设备和液氮供应设
备进行对比分析，认为 ： PSA 吸附制氮纯度受氮气用 3 改造后效果
量影响较大，不适应峰值流量冲击 ；氮气质量不稳定 ； （1） 该 项目 于 2016 年 4 月 完 成安 装、 验 收。
设备维护保养费用高 ；后续成本高 ；无备用设备，出 2016 年 5 月顺利完成原制氮系统和现液氮供气系统的
现问题会影响生产 ；开机时间长，开机要 4 h 后才能 无缝切换，液氮供气各项指标稳定受控，压力精度控
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产出满足生产需要的氮气。而液氮由专业气体公司生 制在 ±0.02 MPa 内。原 500 Nm /h 制氮系统及氮气增
产，氮气供应纯度高，纯度达 99.999%，且质量稳定； 压机停运，作为应急备用。与制氮配套的空压机转换
液氮供应即开即用，运行稳定可靠，用量可调，可大 为供应生产用压缩空气，二期项目不再新增空压机，
可小 ；压力稳定，可按使用端调节压力大小 ；流量稳 节约了投资成本。
定，适应峰值流量冲击 ；液氮供应设备均为一用一备， （2）原 PSA 制氮系统中的增压机噪音大，吸附塔
影响生产的可能性很小。通过市场调查、测算，液氮 A、B 切换过程的噪音大，现采用液氮供气后减少了
综合单价低于 PSA 制氮的综合单价，且随着公司技改 现场噪音、改善了工作环境。
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工程项目的逐步推进，生产规模逐步扩大， PSA 制氮 （3）该项目汽化能力为 2 500 Nm /h，既可以满
方式对氮气需求的调整在产能与运行成本上会有一定 足一期全钢载重子午线轮胎项目流量，又能满足二
限制，而液氮供应方式对氮气的需求调整较为方便， 期全钢载重子午线轮胎项目流量，同时又克服了原
不会增加额外成本。现公司从技术、投资、保障安全 有 PSA 制氮系统瞬时流量大时压力波动较大、氮气
稳定生产、综合经济指标及产品质量提高等多方面因 纯度降低的弊病。硫化使用端氮气压力采用双路气动
素考虑，决定采用液氮供应，并将液氮供应设备替代 调节阀自动控制调节，一用一备，压力精度偏差控制
现有的 PSA 制氮供应设备。 ±0.02 MPa 内，压力稳定可靠，保证了硫化氮气使用
（3）液氮供应工艺流程如下，见图 2。 压力恒定，提升了轮胎产品质量，提高了轮胎均匀性
和动平衡性，减少了废次品的产生。
（4） 液氮由液氮生产厂家经低温分离，纯度达
99.999%，纯度高，且稳定可靠。而原来的 500 Nm /h
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制氮系统采用 PSA 变压吸附法制取氮气，纯度不稳定，
主要受压缩空气质量、碳分子筛吸附剂性能、瞬时氮
气用量等因素影响，纯度波动较大，纯度不达标情况
时有发生，造成胶囊氧化、穿孔，降低了胶囊使用寿
1—自增压汽化器 ； 2—液氮储槽 ； 3—汽化器 ； 4—调压稳压阀组
图 2 液氮供应工艺流程图 命，更影响了轮胎产品质量。氮气纯度的提高，减少
了更换胶囊频率，提高了胶囊使用寿命，降低了运行
液氮供应工艺流程 ：液氮储槽内的液氮经自增压 成本，且压力恒定，为生产高品质轮胎奠定了坚实的
汽化器汽化增压至 3.2 MPa 并稳压，液氮储槽内的液 基础。
氮再进入汽化器汽化产出 3.2 MPa 氮气，3.2 MPa 氮 （5）降低了维修费用，减少了对生产的影响。原
气经调压、稳压阀组达到使用压力后送至各硫化用气 有 PSA 制氮系统管道切换阀密封垫、增压机活塞密封
点。 环、曲轴等易损坏，维修成本高，且更换需停运制氮
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（4）液氮供应设备主要由 2 台有效容积 50 m 的 系统，不能保证氮气供应，严重影响生产。
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液氮贮槽、2 台汽化量 300 Nm /h 自增压汽化器、2 （6）降低了运行成本。经运行测算 ：制氮系统制氮
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台汽化量 2 500 Nm /h 汽化器等组成，为一用一备方 运行成本为 0.66 元 /Nm ，液氮运行成本为 0.52 元 /Nm ，
式，并联安装，可独立或并联使用，可满足项目一期、 按改造前平均用气量为 400 Nm /h 计算，一年用气量
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2017 第 43 卷 ·57·
