天然氣切割技術(shù)方案

1、XXX燃?xì)庥邢薰咎烊粴馇懈顨饧夹g(shù)方案XXX燃?xì)庥邢薰咎烊粴馇懈顨饧夹g(shù)方案摘 要 天然氣切割氣具有清潔、高效、 使用安全等特點(diǎn)。對(duì)天然氣切割氣性能、生產(chǎn)工藝、供應(yīng)方式進(jìn)行了介紹 : 與乙炔、丙烷在燃燒速度、爆炸極限等的比較 , 說(shuō)明了天然氣切割氣在清潔、安全等方面的優(yōu)勢(shì)。 系統(tǒng)介紹了天然氣切割氣混合生成及割具改造技術(shù)的進(jìn)展, 不同地區(qū)、不同需求的切割氣用戶可選擇 LNG、CNG和管道氣等多種天然氣切割氣供應(yīng)方式 ; 使用效果表明 , 天然氣切割氣可為用戶節(jié)省約30 %的切割氣成本。指出了國(guó)內(nèi)在天然氣切割氣發(fā)展過(guò)程中需要盡快解決的如氣源供應(yīng)保障、 標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。 天然氣切割氣發(fā)展起步較晚 ,

2、技術(shù)利用上仍需不斷完善 , 但其特殊的優(yōu)勢(shì)也預(yù)示著良好的發(fā)展前景。 相關(guān)技術(shù)、 政策問(wèn)題的解決對(duì)于天然氣切割氣的發(fā)展起到促進(jìn)作用。一、切割氣發(fā)展相對(duì)于激光、等離子等先進(jìn)切割技術(shù)的使用 , 氧火焰切割工藝以其投資少、易用性好等特點(diǎn)依然是國(guó)內(nèi)外企業(yè)工業(yè)切割氣的主要選擇。其中, 氧乙炔切割又是氧火焰切割工藝中最為成熟、廣泛采用的方法。但是乙炔的原料電石是一種高耗能產(chǎn)品 , 耗電3 0003 500kWh和0. 5 t 標(biāo)準(zhǔn)焦碳, 得到1 t 電石。生產(chǎn) 1 t 乙炔要排出 3. 5 t電石渣及CO、H2 S、SO2等有害氣體及污水 , 而且乙炔在使用中存在安全性差、成本高等不足。為此 , 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)

3、家在 20 世紀(jì)60 年代后1XXX燃?xì)庥邢薰咎烊粴馇懈顨饧夹g(shù)方案根據(jù)各自實(shí)際情況相繼開發(fā)了丙烯、 丙烷等燃?xì)馓娲胰沧鳛榍懈钊剂?。? 0世紀(jì)9 0年代初起, 我國(guó)也開始限制乙炔發(fā)展 , 積極推廣環(huán)保節(jié)能工業(yè)燃?xì)?, 并引進(jìn)了丙烷類切割氣技術(shù)。但由于國(guó)內(nèi)油氣資源缺乏、丙烷液化氣的價(jià)格上漲較快、技術(shù)發(fā)展較慢等原因 , 替代乙炔切割氣的進(jìn)展較為緩慢。 另外, 丙烷氣密度大于空氣 , 不宜在船艙等密閉場(chǎng)所使用, 在一定程度上也影響了丙烷切割氣的使用推廣。而天然氣切割氣在其清潔、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全等方面都有一定優(yōu)勢(shì) , 再加上天然氣在能源中比例的提高 , 也有了氣源保障 , 從而成為替代乙炔的最佳選

4、擇。二、天然氣切割氣特點(diǎn)表1 給出了天然氣 (主要成分為甲烷 ) 、丙烷和乙炔的物性比較。可以看出, 天然氣在空氣中的爆炸極限范圍小 , 燃燒速度較慢。因此 ,發(fā)生爆炸、 回火的可能性比乙炔小 , 安全性更高。 與丙烷和乙炔不同 ,天然氣的密度小于空氣 (1. 29 kg/ m3 ) , 泄漏時(shí)不易在車間或船艙地面形成堆積 , 大大減少了爆炸發(fā)生的可能性。1、天然氣替代乙炔氣的優(yōu)點(diǎn)節(jié)省能源：生產(chǎn)乙炔的原料電石，消耗大量電能，生產(chǎn) 1噸電石耗電 3700KW，h 720Kg左右焦碳和 50Kg電極材料， 同時(shí)生產(chǎn)溶解乙炔氣需大量丙酮。采用天然氣替代乙炔氣，節(jié)省能源和材料，社會(huì)效益相當(dāng)可觀。經(jīng)濟(jì)效

5、益： 天然氣價(jià)格比乙炔氣價(jià)格便宜得多， 每使用 1 瓶乙炔2XXX燃?xì)庥邢薰咎烊粴馇懈顨饧夹g(shù)方案氣（按 6m 3充裝）需 85 元左右， 而 1 瓶乙炔氣燃燒釋放的能量相當(dāng)于8.8 m3天然氣燃燒釋放的能量， 價(jià)格只有 6 元/ m3左右， 即一瓶乙炔相當(dāng)于 57 元考慮氧用量的增加，將近節(jié)約 38%，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。社會(huì)效益： 使用天然氣， 可減少環(huán)境污染和對(duì)人體的危害， 生產(chǎn)乙炔產(chǎn)生的大量電石灰難以處理，污染極大。天然氣、乙炔氣性能對(duì)比：燃?xì)饷Q增效天然氣 乙炔氣 項(xiàng)目化學(xué)式（主要成分） CH4（飽和鍵） C2H2（不飽和鍵）中性焰溫度 °C 3350 3100外焰輻射熱量

6、MJ/ m 37 36燃燒值 KJ/mol 890 1298.7氧用量/ 燃?xì)饬?.0 2.5 （體積比）供給割炬氧氣量 1.05 1.0在空氣中的爆炸極限 5.3%-14% 2.5%-80%3XXX燃?xì)庥邢薰咎烊粴馇懈顨饧夹g(shù)方案另外, 天然氣燃燒效率高、清潔 , 在生產(chǎn)和使用過(guò)程中 , 不會(huì)產(chǎn)生電石渣等污染物。特別是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外能源價(jià)格均出現(xiàn)了上漲 , 而天然氣比液化石油氣、汽油、柴油的價(jià)格低 , 且隨著西氣東輸工程的建成、LNG工廠、LNG接收站的增加 , 國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)渠道日趨豐富 , 使天然氣在切割工藝上的大量應(yīng)用成為可能。 利用天然氣替代耗能大、 成本高的乙炔進(jìn)行鋼材的切割 , 可

7、以產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是, 由于天然氣熱值和火焰溫度均低于乙炔 , 所以在替代乙炔時(shí)會(huì)遇到火焰溫度低、切割速度慢等問(wèn)題。為此 , 往往通過(guò)在天然氣中添加一定比例的添加劑來(lái)提高火焰溫度。實(shí)踐表明 , 目前國(guó)內(nèi)的天然氣已經(jīng)可以替代乙炔 , 能夠滿足切割要求。三、天然氣切割氣技術(shù)由于天然氣與乙炔、丙烷在物理性質(zhì)和燃燒特性上存在不同 , 所以在用作切割氣替代乙炔時(shí)需要通過(guò)添加一定比例 ( 約1 %) 的添加4XXX燃?xì)庥邢薰咎烊粴馇懈顨饧夹g(shù)方案劑, 并對(duì)割具進(jìn)行改進(jìn)。1. 添加劑的添加混合方式目前國(guó)內(nèi)有多個(gè)廠商生產(chǎn)天然氣添加劑 , 并采用了不同的添加方式, 主要有:(1) 加藥機(jī)形式將添

8、加劑按照設(shè)定的比例向天然氣管線內(nèi)自動(dòng)加注。 使用該種方式的添加劑必須具有良好的揮發(fā)性 , 否則將無(wú)法與天然氣達(dá)到很好的混合, 從而影響切割效果。(2) 加藥機(jī)+混合罐方式與(1) 相比, 本方式在加藥機(jī)后配置一個(gè)混合罐 , 以達(dá)到天然氣與添加劑充分均勻混合的效果。(3) 加藥柜方式在天然氣管線上加裝一個(gè)加藥柜 , 使天然氣通過(guò)添加柜時(shí) , 帶走揮發(fā)性較強(qiáng)的添加劑。 與前兩種相比 , 該方式的添加精確度較差 , 但是設(shè)備投資相對(duì)較低。（4）杜瓦瓶注入方式此方式主要用于天然氣管道沒有履蓋的區(qū)域，利用杜瓦瓶運(yùn)輸LNG，在杜瓦瓶充裝 LNG前利用專用的注入工具將添加劑注入， LNG運(yùn)抵用戶處后， LN

9、G汽化后就可以使用了。2. 天然氣切割氣工藝根據(jù)天然氣與乙炔氣的燃燒性能和氣體消耗量分析 , 天然氣耗量較乙炔氣耗量大 , 因此, 在采用氧天然氣切割時(shí)須改變?cè)胰哺?XXX燃?xì)庥邢薰咎烊粴馇懈顨饧夹g(shù)方案炬的混合室預(yù)熱氧噴嘴孔徑和射吸管孔徑 , 同時(shí)擴(kuò)大燃料氣接頭入口孔徑, 并調(diào)整氧與天然氣氣體比例。又由于氧天然氣火焰的燃燒速度低于氧乙炔燃燒速度 , 因此, 用乙炔切割炬改制成天然氣割炬應(yīng)加大割嘴的混合氣噴出截面積 , 降低流出速度 , 使之與火焰的燃燒速度相適應(yīng), 才能保證良好的燃燒。3. 天然氣切割氣使用效果目前國(guó)內(nèi)已有上海、舟山 5 等地的船廠成功使用天然氣切割氣替代乙炔。 表2 為某

10、廠在自動(dòng)切割機(jī)上采用天然氣切割氣切割鋼板( 厚度為20 mm) 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表2 某廠天然氣切割氣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表經(jīng)過(guò)與乙炔切割比較 , 發(fā)現(xiàn)切割速度相當(dāng) , 但是燃?xì)夂脱鯕獾南牧烤胁煌潭冉档?。? 天然氣、氧 - 乙炔氣割實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較該實(shí)驗(yàn)選用鋼板厚度為 =8、12、30 等三種規(guī)格的厚度進(jìn)行比較。燃?xì)饷QCH4-O2 C2H2-O2 項(xiàng)目6XXX燃?xì)庥邢薰咎烊粴馇懈顨饧夹g(shù)方案切口平齊，氧化渣少，易于清除， 切口平齊，氧化渣多，不易清除，切 切口質(zhì)量減少切口過(guò)燒較為理想 口邊緣過(guò)燒較多切割速度 手工切割較C2H2-O慢2 10% 較快（= 8、12、自動(dòng)切割時(shí)二者速度一樣，前者預(yù)熱稍慢。

11、30）爆炸極限范圍小，火焰燃燒穩(wěn)定， 炸極限范圍大，易回火，使用、運(yùn)輸、 安全性不易回火，不存在運(yùn)輸問(wèn)題。 儲(chǔ)存很不安全。經(jīng)濟(jì)性 來(lái)源廣泛，成本低。 生產(chǎn)工藝復(fù)雜，乙炔制造成本高。點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生大量黑煙，生產(chǎn)乙炔時(shí)產(chǎn) 環(huán)境影響 燃燒時(shí)無(wú)黑煙生大量電石灰，污染環(huán)境。四、天然氣切割氣供應(yīng)方式天然氣的供應(yīng)形式主要有管道天然氣、 壓縮天然氣和液化天然氣3 種( 見圖1) 。表3給出了3 種供氣方式的特點(diǎn)。 從表3可以看出,LNG由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜和運(yùn)輸成本較高等原因 , 銷售價(jià)格高于管道天然氣和C NG。但是后兩者受天然氣管網(wǎng)和氣源的限制 , 從而使LNG在市場(chǎng)發(fā)展中更具優(yōu)勢(shì) , 是目前船廠切割氣的主要選擇。 LNG 氣化站根據(jù)規(guī)?？梢圆捎脷饣竞推拷M等形式。 前者主要適合于船廠等工業(yè)氣體大型用戶; 而對(duì)于小型用戶 , 由供氣廠商采用瓶裝供應(yīng)更為經(jīng)濟(jì)。7XXX燃?xì)庥邢薰咎烊粴馇懈顨饧夹g(shù)方案五、天然氣切割氣發(fā)