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安徽马鞍山正浩工业气体有限责任公司发展暨改性天然气切割工艺方案介绍


 
   一、改性天然气金属切割介绍
改性天然气金属切割及其增效系统,源自于德国拜耳化学工业公司并由中科院改进研制,是国内领先的具有自主知识产权的先进技术,是针对乙炔、丙烷类工业气体所固有的不足而开发的新一代工业切割气,由于其具有优良的切割性能、较高的性价比和自动化程度高、安全节能等特点而获得日益广泛的应用,其用户遍及钢铁、船舶、机械制造等多个领域,也是国内唯一成熟的以天然气为母气的切割气。
改性天然气是以天然气为母体,通过采用由计算机自动控制的增效装置经与天然气+增效剂混合改性而成,改性天然气
气+氧气切割火焰温度高达3250℃,完全满足钢材火焰切割和烘烤的工艺技术要求。随着国家西气东输工程的完成,天然气在很多城市的工业领域得到广泛应用,工业企业采用改性天然气金属切割取代乙炔、丙烷、丙烯等其他工业燃气,其良好的工艺性能、安全性能和经济性能得到了用户的赞誉,特别适合大型造船厂、压力容器厂、金属结构厂、重型机械厂、轧钢厂、军工厂等,因此国家科委成果办专门发文推荐新型切割气的推广和使用。随着国家西气东输工程的完成,天然气已在众多城市中得到应用,城市天然气管网的供气压力较高,不需要增压设备,与乙炔、丙烷类工业气体相比,具有不受环境温度的影响、不存在气化问题、无残余、不需储存等突出优势,同时价格低廉、稳定,在经济性、安全性、便捷性等各方面具有其它切割用能源介质不可比拟的优势,成为金属切割和烘烤的首选能源介质。
改性天然气已在沪东中华造船(集团)有限公司、成都钢厂、东方电机股份有限公司、东方汽轮机厂、重庆齿轮厂、齐齐哈尔军工企业、包头军工企业、芜湖新兴铸管有限公司、芜湖新联船厂、芜湖江东船厂常州常林股份、中国南车集团铜陵车辆厂及江苏冠宇机械设备制造有限公司、马钢公司等众多企业得到推广应用。

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二、改性天然气与乙炔、丙烷类工业气体相比所具有的优势
改性天然气与乙炔、丙烷类工业气体工艺性能相比较,具有高效、节能、环保、安全等优点,其主要表现在以下几个方面:
1、打孔预热时间显著缩短
60mm厚普钢,预热和打穿时间仅为9~11秒;切割速度较丙烷提高10%~40%(因工件厚度而异),25mm厚普钢速度达到500mm/分钟。
2、切割质量高,切割厚度大
可切割600mm以下的各类钢板;割缝窄,节约钢材(芜湖新兴铸管有限公司切割600mm的园坯,割缝仅7~10mm);工件切割表面光洁,变形小,棱角整齐,上缘不烧塌,下缘不易挂渣;切割面氧化皮容易清除,无需打磨,减轻操作者的劳动强度,提高了工效。打坡口效果不亚于乙炔。
3、多用途
不仅适于钢板切割、钻孔,还可用于烘烤、焊接,更可进行水下切割,可全面取代乙炔和丙烷类工业气体。
4、无残留,利用率高
对于乙炔,目前所使用的基本上都是溶解乙炔,出于安全考虑,相关规范要求,瓶装溶解乙炔不得用尽而必须保留余量;对于丙烷类工业气体,冬季温度较低时(特别是户外作业),饱和蒸汽压低,因气化困难而留有残液,造成浪费。而改性天然气由于以天然气作为母气,因而无残留。
5、火工(烘烤)作业节省成本
和丙烷类工业气体在相同的条件下进行火工(烘烤)作业对比,35mm厚V型长条普钢,两者对校正厚板都能达到相同效果,对4mm板校正时效果同等工作量下节约综合成本20~40%(因工件厚度而异);改性天然气和乙炔在相同的条件下进行火工作业对比,初期可能慢10~20%,熟练掌握作业技术后,速度与乙炔基本相同,同等工作量下节约综合成本40~60%(因工件厚度而异)。
6、压力稳定
溶解乙炔和丙烷类工业气体由于受温度、余量的影响,工作面压力波动较大(冬季户外甚至无法使用),而改性天然气在使用中,经我公司装置精确调压稳压,确保了切割和烘烤时工作面压力恒定,不会因气温变化、余量大小而造成压力波动,因而火焰稳定,无须频繁调节切割器具和装置。
7、安全性能好
改性天然气的理化特性与天然气相同,爆炸极限为5~15%,密度为0.76kg/m3、相对密度0.59(与空气比),密度约为空气一半左右,即使发生少量泄露,也会迅速向上空扩散,不易聚积成爆炸气体。
丙烷类工业气体爆炸极限为2.1~9.5%,密度约为2.01kg/m3、相对密度1.55,远大于空气,一旦泄露,会沿地面迅速向周边蔓延、扩散,并在低洼处聚积形成爆炸性气体,极易发生爆炸。
乙炔爆炸极限为2.5~80%,密度约为1.17kg/m3、相对密度0.91,近似于空气,一旦泄露,会以漏点为中心向外扩散并与空气混合,形成易爆气团,由于爆炸极限非常宽,极易发生爆炸。
出于安全考虑,在环境复杂、动力设备密集、明火作业或通风不畅等场所都不宜大规模集中使用相对密度大于0.75的燃气如乙炔、丙烷,见《爆炸与火灾危险环境电力装置设计规范》),使用乙炔、丙烷类工业气体进行切割或焊接,也易构成重大安全隐患,由燃气泄漏引发的恶性爆炸事件屡见不鲜。
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三、经济效益对比分析
1、原使用丙烷,改用改性天然气切割气以后
 可使燃气费用节省25~40 %
2、原使用乙炔,改用改性天然气切割气以后
 可使燃气费用节省50~60 %
 
具体情况根据天然气价格、丙烷和乙炔价格、工件厚度等因素确定。
四、工艺方案
1、天然气智能改性工艺方案
在生产过程中,根据不同切割和烘烤工艺定制燃气消耗,为满足生产工艺要求,应按最大切割需求量配置设备和燃气供应能力。
我公司GK3型超音速割嘴使用说明:
各类原使用乙炔、丙烷的切割设备无须更换,只需更换天然气专用割嘴即可。

 


工艺方案如下:来自当地燃气公司天然气中压A级管网(0.2MPa<压力P≤0.4MPa)的天然气经过计量调压稳压,后进入切割气增效剂混合装置(RL-QG8),天然气经改性后成为改性天然气(压力P=0.08~0.18MPa),进入工作面即可正常稳定切割。

  


其工艺流如下:
 
为提高系统可靠性,实现在线检修,调压装置、天然气计量装置、增效剂输送装置均采用“双引擎”工作模式,做到一台工作另一台热备,故障时自动切换。
占地面积4~6平方米。
根据上述效益分析,采用天然气智能改性工艺方案,一般企业三个月至半年便可收回投资;
2、设备规模确定设备投入及回收期
在天然气总管上设置一套改性增效装置,使用统一分配的汇流排。
增效剂储罐总容积不大于0.2立方米,增效剂充装周期为15~30天。改性增效剂以不锈钢容器密闭常温常压下储存,其物理化学特性稳定,安全、无毒、无污染、无腐蚀性,切割燃烧过程中不产生有害气体,无黑烟,不损害人体健康。
3、改性天然气与丙烷类工业气体互换性
天然气主要成分为CH4,乙炔主要成分为C2H2,丙烷主要成分为C3H8,均属于低烃类,天然气与之不发生化学、物理冲突,在工作中可相互切换;原来的乙炔和丙烷可作为备用气源。
4、占地面积小,无人值守
作为安全生产标准化管理,丙烷钢瓶必须集中放置、统一管理,并使用汇流排向工作点供气。使用改性天然气,改性增效装置占地面积小于6平方米,与建筑物安全间距为6米。可节省钢瓶储存库房,同时节省安全防火受控土地面积大于700 m2。故障报警,自动切换到备用设备,无需现场派员值守,节省两人工资支出。

改性天然气所采用的增效剂混合技术为独特的专利技术,其核心设备是增效剂混合塔,在计算机系统的控制下,使增效剂实时、动态、均匀地分布于天然气中,因而切割气质量能保持稳定。使增效剂混合比恒定,不受压力和温度变化的影响。该项专利技术(专利号为ZL2011 2 0520594 0)为本公司所有。












 
 
点击次数:628  发布日期:2018-09-17  【打印此页】  【关闭