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1、天然气作为切割气的技术及应用The technology and application of NG as thecutting gas摘要：由于天然气具有清洁、高效、使用安全等特点，故本文对天然气作为切 割气进行了研究探讨，阐述了天然气作为切割气的特点、工艺、切割效果及 开展前景。Abstract: Since NG has characteristics such as cleaning, high-effect, safety, so the paper discuss and study the technology of NG as the cutting gas , and set
2、 forth the characteristic , handicraft , cutting effect that gas makes angry as cutting and has developed a prospect.主题词：天然气；切割气；技术；应用一、天然气作为切割气的开展相对于激光、等离子等先进切割技术的使用，氧-火焰切割工艺以其投 资少、易用性好等特点依然是工业企业切割气的主要选择。其中，氧-乙快切 割又是氧-火焰切割工艺中最为成熟、广泛采用的方法。但是乙焕的原料电石 是一种高耗能产品，耗电3000-3500kWh和0. 5t标准焦碳，得到It电石。 生产It乙焕要排出
3、3. 5t电石渣及CO、H2S SO2等有害气体及污水，而且乙 快在使用中存在安全性差、本钱高等缺乏。为此，工业兴旺国家在20世纪 60年代后根据各自实际情况相继开发了丙烯、丙烷等燃气替代乙焕作为切割 燃料，但由于天然气切割气在其清洁、经济、环保、安全等方面都有一定优 势，再加上天然气在能源中比例的提高，也有了气源保障，从而成为替代乙 快的最正确选择。二、天然气切割气特点表1给出了天然气(主要成分为甲烷)、丙烷和乙快的物性比拟。可以 看出，天然气在空气中的爆炸极限范围小，燃烧速度较慢。因此，发生爆炸、 回火的可能性比乙快小，安全性更高。与丙烷和乙快不同，天然气的密度小 于空气(1.29kg/m
4、3),泄漏时不易在车间或船舱地面形成堆积，大大减少了爆 炸发生的可能性。表1天然气与乙焕、丙烷物性比拟表气体天然气丙烷乙焕体积质量(kg/n?)0. 752.01.2空气中的爆炸极限范围觥)5152. 19.52.5-80最低发热值(kcal/n?) J88002225612600气体燃烧耗氧量(m7m3)在焊炬中11-1.4完全燃烧252.5在氧气中的燃烧速度(m/s)4.613. 76.9与氧混合的火焰温度()18502540283231003350另外，天然气燃烧效率高、清洁，在生产和使用过程中，不会产生电石 渣等污染物。特别是近年来能源价格上涨，而天然气供应渠道日趋丰富，价格 比液化石
5、油气、汽油、柴油低，使天然气在切割工艺上的大量应用成为可能。 利用天然气替代耗能大、本钱高的乙焕进行钢材的切割，可以产生较好的经济 效益和社会效益。但是，由于天然气热值和火焰温度均低于乙快，所以在替代乙焕时会遇 到火焰温度低、切割速度慢等问题。为此，往往通过在天然气中添加一定比例 的添加剂来提高火焰温度。实践说明，目前天然气已经可以替代乙快，能够满足切割要求。三、天然气切割气技术由于天然气与乙快、丙烷在物理性质和燃烧特性上存在不同，所以在用 作切割气替代乙焕时需要通过添加一定比例(约1%)的添加剂，并对割具进行改 进。天然气专用添加剂是根据天然气的物理化学性质以稀土元素和高级化学品 为基料合成
6、的一种无毒、无腐蚀的稀土有机化合产品。添加剂含有稀土 R元素, 而稀土 R元素具有5d轨道和未被电子填充满的4f空轨道易于形成稳定的络合 键，也就是易于形成配位键，亦即与CH基团有很好的亲合力，而且，单位质量 所吸收的CH数比一般元素多，吸收能力强，从而对碳氢化合物起到良好的催 化、助燃、阻聚、稳定等特殊功能和作用。这种亲合力，就是络合能力，在高 温下的气体状态，随着分子运动的加剧，瞬时碰撞加剧，键合与分解频繁，引 起连锁反响，导致良好的催化、助燃机制形成。有利于提高火焰温度、促进完 全燃烧(氧化一还原反响进行彻底)、燃烧垃圾中的一些有效成份得到充分利用, 使它们相互补充，互相促进，起到了综合
7、性增益。四、天然气切割气使用效果目前国内已有上海、舟山等地的船厂成功使用天然气切割气替代乙 块。表2为某厂在自.动切割机上采用天然气切割气切割钢板(厚度为20mm)的 实验数据。表2某厂天然气切割气实验数据表切割速度(mm/min)_燃气消耗量(g/m) J_氧气消耗量(g/m) J50025200经过与乙快切割比拟，发现切割速度相当，但是燃气和氧气的消耗量均有 不同程度降低。经过实际使用效果比拟，1kg乙快约可以被低于1kg的天然气切割气所 替代，而氧气使用量也可适当降低。目前乙焕的市场价格价格在16元/kg以上, 而天然气切割气的价格为12元/kg左右。使用天然气切割气替代乙快可在很大 程
8、度上降低切割气本钱。以上海某船厂为例，该厂日消耗乙快气13目前使用 的是液化天然气切割气，每日可节约切割气本钱4000元，再加上氧气消耗量的 降低，年节省切割费用约200万元。五、天然气作为切割气的开展前景与问题天然气切割气替代乙焕、丙烷会更加安全、可靠、环保，实践证明具有良 好的使用效果和优越性。1、经济性 天然气替代乙快、液化石油气作切割和加热燃料其本钱只有乙快的 1/7,是液化石油气本钱的费用的43%,经济效益显著，在钢铁行业和金属加 工企业具有广泛的推广价值。2、稳定性天然气通过管道减压输送、压力稳定、热值稳定、价格稳定、操作 的工艺条件稳定，企业的燃料本钱好掌握。3、方便性通过管道输
9、送天然气，省去了使用乙快或液化石油气购置气瓶（或租 赁）的费用和钢瓶检测费、运输费和搬运费。4.安全性天然气比空气轻，即使有局部气体泄露，也很快能够散去，不会在工 厂或者低洼处存积，减少了不安全隐患。天然气在室内使用和乙快，液化气相 比提高了工作人员的操作安全性，降低了企业的企业的风险。但要大力推广天然气切割气，依然会遇到如下问题：1 .天然气供应的影响船厂往往位于沿海地区或岛屿，与管道天然气连接困难。而使用LNG作 为气源，建设LNG气化站的初期投资相对较大，且需要一定的场地，使局部船 厂特别是已建成船厂在是否采用天然气切割气上裹步不前。2 .天然气切割气尚无标准近年来，尽管国内天然气切割气
10、有所开展，但是还没有相应的天然气切 割气标准，在不同价格品质的添加剂面前，用户容易不知所措，从而一定程度 上阻碍了天然气切割气的开展。六、结论(1)天然气切割气比乙焕、丙烷更清洁、环保、经济、安全，是切割气 开展的方向。(2)天然气资源供应、相关政策法规等方面问题的解决将有助于天然气 切割气的开展。参考文献1弓燕舞刘富海赖元楷天然气切割气技术与应用开展J2张文，陈凡.天然气代替乙快气进行火焰切割J.特钢技术，1997(3)： 60-63.3金文华.LPG在工业切割上的应用J.上海煤气，2001(6)： 30-34.4杨国辉.氧-天然气切割工艺的研究与应用J.管道技术与设备，2004(6)： 31-32.5徐新.舟山中远船务切割气体改造工程初见成效J.中国修船，2006(1)： 26.6梁桂芳.国外造船切割技术开展现状J.造船技术，1995(8)： 33-35.