一種優(yōu)質環(huán)保的新型工業(yè)切割氣

供稿|劉亞濱，宋曉侖/LIU Ya-bin, SONG Xiao-lun

工業(yè)切割氣主要用于我國鋼鐵冶金、機械機床、造船修船、鐵路礦山、橋梁建筑、鍋爐機電、鋼結構等行業(yè)的金屬切割、烘烤矯形、預熱加溫等，使用行業(yè)廣泛，需求量很大，是工業(yè)企業(yè)一種重要的消耗性原料。

目前，我國主要的工業(yè)切割氣是石油副產品——丙烷氣，在 20 世紀 90 年代初它取代了污染重、能耗高的乙炔氣，占據著主要工業(yè)切割氣市場。但是，丙烷氣在使用中出現(xiàn)了厚金屬板切割質量差，冬季使用困難 (尤其是在北方地區(qū))，安全環(huán)保性能低，以及耗費氧氣燃氣偏多等現(xiàn)象。因此，研制一種優(yōu)質高效、節(jié)能環(huán)保、低碳清潔、全天候使用的工業(yè)切割氣成為當務之急。

北京潤拓工業(yè)技術有限公司根據目前工業(yè)切割氣存在的問題和市場需求，積極響應國家節(jié)能減排和開發(fā)新能源的號召，運用天然氣增效技術和雙充雙減壓的高新技術，研制成功了以天然氣為主要原料，命名為“銳鋒燃氣”(天然氣) 的工業(yè)切割氣，成為可全面替代丙烷氣的一種新型工業(yè)燃氣。

工業(yè)切割氣的歷史

自 1903 年法國科學家皮爾卡將乙炔氣運用到金屬切割和焊接，乙炔氣成為金屬焊割的主要工業(yè)切割氣，已歷百余年。但由于乙炔氣能耗高、污染重、易爆炸、價格高(據資料記載，每生產 1 t 乙炔氣，需要消費 3.3 t 焦炭，3 t 水及 10800 度電，同時產生污染渣 3 t，污染水 1.5 t)，因而乙炔氣已經不能適應人們越來越重視的環(huán)保節(jié)能、安全和效率的要求，隨著科技發(fā)展和社會進步，世界各國都在尋找一種替代乙炔氣的新型工業(yè)切割氣。

于是石油的副產品——丙烷氣應運而生，由于其能耗比乙炔氣小，安全系數(shù)比乙炔氣高，因此很快就進入了工業(yè)企業(yè)，20 世紀 90 年代初到現(xiàn)在已經占據了約 80% 以上的工業(yè)切割氣市場，成為目前我國工業(yè)領域最主要的工業(yè)切割氣。

21 世紀，各國政府把環(huán)境保護、開發(fā)新能源都作為發(fā)展社會經濟、穩(wěn)定社會安定的重要戰(zhàn)略方針。我國政府把節(jié)能減排列為基本國策。隨著我國經濟發(fā)展和對環(huán)保的重視和要求，作為我國工業(yè)領域主要工業(yè)切割氣的丙烷氣，在使用中出現(xiàn)的各種問題逐漸顯現(xiàn)，已經不能適應當前的形勢發(fā)展。丙烷氣屬于液化石油氣，它需要一個從液態(tài)到氣態(tài)的氣化過程，受外界溫度影響較大，尤其在我國北方寒冷的冬季，使用丙烷氣會帶來許多困難。在切割中，由于氣流不穩(wěn)定火焰忽大忽小，嚴重影響了切割質量，尤其是在切割厚金屬時出現(xiàn)切割面不平整，甚至有時會斷火。

在安全和環(huán)保方面，丙烷氣對空氣的比重為 1.3:1，如果發(fā)生泄露，丙烷氣會堆積在工作場地，容易形成安全隱患。這也是其不能進入船艙工作的主要原因。

另外，由于丙烷氣的價格隨著石油價格浮動，銷售價格極不穩(wěn)定，對企業(yè)降低產品成本、增強市場競爭力都帶來一些不利的影響。

新型工業(yè)切割氣

近年來天然氣作為一種潔凈燃料被引入生產中，主要用于供熱、烘干等。如果天然氣作為工業(yè)切割氣，存在著燃燒溫度偏低、切割鋒焰偏短等問題。

天然氣正?；鹧鏈囟仁?2200℃。天然氣經過凈化后，形成管道天然氣 (PNG) 和壓縮天然氣 (CNG)。如果使用天然氣替代丙烷氣，必須提高其火焰溫度才能切割各種不同材質、不同厚度的金屬。

北京潤拓工業(yè)技術有限公司公司的科技人員經過大量反復實驗，研制出一種全稱為“銳鋒高效節(jié)能環(huán)保的工業(yè)燃氣”。這種燃氣采用了一種增效技術，進而使普通天然氣轉變成高效節(jié)能環(huán)保的工業(yè)燃氣。增效技術主要是由優(yōu)化、增效、助燃、潔凈等助劑組合而成。增效劑進入氣體后均勻擴散，形成特定的氫氧原子團，在燃燒過程中發(fā)生裂變，對燃氣有優(yōu)化重組作用，產生二次燃燒改善燃氣的燃燒性能，使燃氣得以充分霧化而完全燃燒，從而提高熱效率，增加火焰溫度。增效后天然氣火焰溫度最高達到 3300℃。經過國家有關部門檢測、試驗、論證、鑒定，各項指標均達到了國家規(guī)定的技術標準。

這種新型的工業(yè)切割氣有四個主要特點：

(1) 技術領先，適用范圍廣。預熱時間短，矯形速度快，切割表面光滑，不用清渣，割縫小。切割厚度為 6～250 mm。適用于各種金屬板材切割，雙面打坡口以及烘烤矯形等。

(1) 壓力穩(wěn)定氣流平穩(wěn)，保證了切割金屬的質量。同時適用于玻璃、陶瓷、鋼瓶制造、窯爐等行業(yè)的預熱加溫。

(2) 綠色環(huán)保，安全可靠。天然氣對空氣的比重為 0.7:1，丙烷氣對空氣的比重為 1.3:1，相比較而言，天然氣易于揮發(fā)，適用于車間和船艙內使用。天然氣是目前世界上最清潔的能源，使用時不回火，不爆鳴，無黑煙，無有毒氣體，是安全可靠的環(huán)保型工業(yè)燃氣。

(3) 可全天候使用。在任何氣候條件下都不會結霜也沒有殘液，不需要加熱，更適合北方冬季使用。它采用瓶組式和管道輸氣方式，送氣時間較快，輸氣量較大，能及時保證企業(yè)的生產需要。

(4) 經濟節(jié)省。在使用中，比丙烷氣節(jié)省20%～25% 的氧氣。由于“銳鋒”增效劑的作用，使氣體火焰溫度增高，燃燒速度加快，切割時間縮短，企業(yè)反映火頭足、用氣少，有效地節(jié)省了燃氣，降低了產品成本。它替代丙烷氣不需要購置新的割具、割嘴和所有配件，使用原有的即可。它比丙烷氣價格降低幅度為 10%～30%。

天然氣與丙烷氣的使用效果比例為 1:(1.5～1.9)，也就是在同等條件下切割同等數(shù)量、同等厚度的金屬，使用 1 kg 天然氣相當于使用 1.5～1.9 kg 的丙烷氣。

節(jié)能減排功效

我國石油燃料消費量在逐年增加，根據國際能源機構 (IEA) 預測，我國石油燃料消費將達到 3.55～3.71 億 t/a。而丙烷氣作為石油的副產品也將大幅度增加，如果將天然氣作為工業(yè)切割氣運用到我國工業(yè)領域中，將大量減少丙烷氣的使用量，也減少了進口石油的數(shù)量，可以說這是一場工業(yè)切割氣的革命。

使用案例

這種新型工業(yè)切割氣的優(yōu)質高速、環(huán)保安全、經濟節(jié)能優(yōu)勢很快被有關部門領導、專家和企業(yè)所認同，并給予積極的支持和幫助。在2009年6 月 27 日，由國家建設部鋼結構協(xié)會和北京建委工程物資協(xié)會的專家委員會在北京首鋼建設集團召開了節(jié)能產品“銳鋒燃氣”(天然氣) 專家評審會。專家們認真評審各種測試報告和觀看現(xiàn)場使用情況，最終順利通過專家評審。

案例 1 北京首鋼集團首嘉鋼結構公司，2008 年 12 月 3 日對天然氣和丙烷氣從切割質量、切割速度、耗氣量方面進行了連續(xù) 22 h 的對比測試后，認為測試結果滿意，并在全廠替換了丙烷氣。該公司這樣評價：

① 火焰溫度明顯高于丙烷氣，氧化掛渣少，易清理，在減少操作時間、提高功效方面效果比較明顯。

② 天然氣燃燒比較充分，干凈沒有殘留物。采用計量表記錄使用數(shù)量是加強氣體管理減少浪費的有力措施。

③ 以 2009 年 3 月份為例，共切割各種型號材質鋼板 245 t。使用天然氣 1134 m3，氧氣 6636 m3，經過測算比用丙烷氣切割鋼板綜合成本減少 18.1%，對降低公司產品成本，增加企業(yè)收入效益是十分可觀的，而且這種效益也是長期持續(xù)的。

案例 2 北京北方車輛制造有限公司產品中有一大部分需要切割特種鋼材，企業(yè)對切割厚度、光潔度、割縫寬度、切割速度要求都非常嚴格。經過對比測試后，公司技術人員對該產品給予肯定。用天然氣直接替換掉乙炔氣，在保證質量的前提下，比用天然氣替換丙烷氣節(jié)能減排效果更加明顯。1 瓶天然氣使用效果可以頂 3 瓶乙炔氣，而購買價格是乙炔氣的 1/3。該公司 2009 年乙炔氣需要量 36000 瓶，購買價格 288 萬元；改用天然氣僅需 12000 瓶，購買價格 96 萬元，節(jié)省資金 192 萬元，資金節(jié)省率為 67%。新型工業(yè)切割氣讓企業(yè)看到了明顯的經濟效益，也為天然氣不斷滿足更多行業(yè)的不同需求開拓了思路。

案例 3 北京北泡輕鋼集團公司主要生產環(huán)保型建筑材料，對工作場地、加工環(huán)境、防火防污染等都有很高要求。選擇一種清潔節(jié)能的工業(yè)切割氣對保證產品質量是必備條件。通過對市場上的工業(yè)切割氣反復比較測試，最后選定新型工業(yè)切割氣。在使用天然氣的一年中，不僅排放廢氣量低于國家標準，而且在節(jié)能方面也取得成效。工業(yè)切割氣的費用比上年節(jié)省 100 多萬元。

市場前景

近年來，國務院發(fā)布了加強節(jié)能工作的決定，制定了促進節(jié)能減排的一系列政策措施。在當前石油燃料十分緊缺的情況下，新型工業(yè)切割氣的研制成功有著重要的現(xiàn)實意義。工業(yè)企業(yè)一般比較重視煤炭、石油等的資源節(jié)約和利用。針對我國工業(yè)企業(yè)能耗巨大的現(xiàn)實和快速增長的趨勢，實現(xiàn)節(jié)能減排目標面臨著嚴峻形勢。天然氣是當今最清潔的能源，又是全球共享的資源，對國民經濟的可持續(xù)發(fā)展有著重大的意義，符合我國優(yōu)化的能源結構。凈化后的天然氣純度很高，天然氣處理后脫除了氣體的雜質，它燃燒后排放的二氧化碳量很小，可大量減少大氣污染，節(jié)約能源。這種新型工業(yè)切割氣進入工業(yè)領域后，我國工業(yè)企業(yè)通過節(jié)能減排獲得了巨大的社會效益和經濟效益，為天然氣替代丙烷氣這個新型工業(yè)切割氣項目的推廣創(chuàng)造了一個十分良好的環(huán)境，可以看到這種新型節(jié)能產品具有廣闊的市場前景。