黃耀文

摘要：近年來，沿海地區(qū)部分造船企業(yè)率先采用天然氣為母氣，通過混配助燃添加劑，達(dá)到催化助燃的目的，從而改變了天然氣的性質(zhì)，實現(xiàn)了二次完全燃燒,切割速度及質(zhì)量優(yōu)于乙炔、丙烷，氧氣、燃?xì)庀牧恳泊蠓冉档?，同時使用安全系數(shù)大大提高，在工效、節(jié)能減排及安全作業(yè)方面效果顯著，我司從今年開始已完成應(yīng)用改性天然氣，全面置換、替代傳統(tǒng)的乙炔、丙烷。

關(guān)鍵詞：改性天然氣；添加劑；混配；助燃催化；切割

The Application of Character-Changed Natural Gas

HUANG Yaowen

( CSSC Guangzhou Longxue Shipbuilding Co., Ltd. Guangzhou 511462 )

Abstract: In recent years, shipbuilding enterprises in coastal areas take the lead in changing the character of natural gas. The method is adopting natural gas as parent gas, mix combustion-supporting additives to reach combustion-supporting catalysis and to realize secondary completely combustion. The cut speed and qualities are better than acetylene and propane; the wastage of oxygen and gas reduced by a big margin; safety factor improved obviously; work efficiency, energy-saving and safe operation achieve good results. Our enterprise has accomplished character-changed natural gas application and totally replaced traditional acetylene and propane.

Key words: Character-changed natural gas; Additives; Ingredients-mix; Combustion-supporting catalysis; Cutting

1前言

天然氣作為清潔、環(huán)保、安全且價格低廉的燃?xì)?，近年來被國?nèi)各行企業(yè)逐步認(rèn)識、認(rèn)可和擴大推廣應(yīng)用，但純天然氣由于其固有熱值較低，燃燒速度偏慢，火焰溫度低，預(yù)熱時間長，對于船舶行業(yè)切割、火工校正作業(yè)而言必須另外加助燃添加劑進(jìn)行混配——成為改性天然氣，切割速度和質(zhì)量才能達(dá)到工藝要求。

2添加劑及混配原理

2.1 添加劑技術(shù)特點

1）新型、先進(jìn)的添加劑混配技術(shù)，保證了助燃添加劑與天然氣母氣混配充分、均勻有效安全；

2）反應(yīng)性：不聚合助燃添加劑的組成本身含有阻聚劑，有效的阻止了聚合反應(yīng)，且與天然氣不生成新的化合。由于是管道在線添加，通過特定的電腦自動混配裝置，按照恒定比例均勻混配，混配過程無加溫，無加壓，充分加大天然氣與添加劑的接觸面積，添加劑溶解到氣態(tài)天然氣里面在火焰端實現(xiàn)完全燃燒,保證添加劑在管道里面無積液，無堵塞，無結(jié)晶，僅在火焰中加速燃燒反應(yīng)。阻聚劑的存在阻止各組份之間的聚合，助燃添加劑在天然氣中完全溶解。

2.2混配原理

助燃添加劑及其混配裝置在推進(jìn)改性天然氣應(yīng)用的過程中起到了不可缺少的核心作用，助燃添加劑與氣體混配過程有兩種，一種是液態(tài)形式、天然氣在通過氣劑混配柜時將液態(tài)的添加劑攜帶出去；另一種是氣態(tài)形式、添加劑的反應(yīng)活性更加優(yōu)于天然氣，即添加劑本身具有很好的氣化性、其氣化速度與丙烷氣化速度相當(dāng)，變?yōu)闅鈶B(tài)才能夠與天然氣氣體發(fā)生完全混配的目的，從而滿足使用要求。

添加劑與天然氣母氣在混配過程中發(fā)生理化反應(yīng)，達(dá)到催化助燃的目的。添加劑與天然氣分子結(jié)合后（以離子結(jié)合方式出現(xiàn)或者是最大限度的互相溶解），從而改變了天然氣的性質(zhì)，在燃燒狀態(tài)下改變

針對天然氣熱值低、火焰溫度低、切割速度慢，不能完全符合船廠的切割、火工校正作業(yè)要求，目前除了必須在天然氣母氣中加入合理比例的添加劑、其功能主要改變火焰的頻率、波長及燃燒溫度可達(dá)到3315℃外，還必須優(yōu)化、合理選用專配的割具、割咀和烤具、烤咀及改進(jìn)操作方法。通過正確選用割咀、烤咀型號，根據(jù)板厚合理選擇割咀、烤咀孔徑，改進(jìn)割具燃燒氧通道設(shè)計等措施，可以有助于降低預(yù)熱時間，加快切割速度，最終實現(xiàn)最佳切割和火工校正效果。

3）解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

傳統(tǒng)的丙烷烤槍和烤咀改用改性天然氣進(jìn)行上建火工校正，火力分散、速度慢，成形效果不好，關(guān)鍵問題是改性天然氣達(dá)不到最佳的燃燒效果。必須根據(jù)改性天然氣的技術(shù)特性、不同的參數(shù)改進(jìn)設(shè)計專用的火工烤槍、咀。理論上改性天然氣燃燒時的需氧量比乙炔要多15%左右，根據(jù)這一原理，將原標(biāo)準(zhǔn)烤槍H01-40的混合氧孔徑由1.0 mm精細(xì)加工擴大至1.5 mm增加燃燒氧流量，烤咀由分散型改為集中型，從而較圓滿地解決了火力分散、速度慢、成型效果不佳的問題。

傳統(tǒng)的丙烷割槍和割嘴用改性天然氣進(jìn)行手工切割，預(yù)熱時間較長，25 mm鋼板約需45秒，同樣，問題所在還是改性天然氣達(dá)不到最佳燃燒效果。根據(jù)火工烤槍、咀技術(shù)改進(jìn)工作原理，將原標(biāo)準(zhǔn)割槍G01-100的混合氧孔徑由0.8 mm精細(xì)加工擴大至1.0 mm，增加燃燒氧流量提高燃燒溫度，預(yù)熱時間由原45秒縮短至15秒，完全解決了預(yù)熱時間長的問題。

傳統(tǒng)的丙烷機用割嘴用改性天然氣進(jìn)行多頭機切割，切割效果不理想，質(zhì)量達(dá)不到要求，主要是存在明顯的掛渣現(xiàn)象，原因是丙烷的燃燒特性與改性天然氣的燃燒特性不同，同樣原理，必須增加燃燒需氧量，設(shè)計專用的天然氣機用割咀，將燃燒氧的孔徑精細(xì)加工擴大0.3 mm、或?qū)⑷紵醯目讛?shù)由原來的3個改為6個，原孔徑維持不變。改進(jìn)后的割咀和小池割咀均可達(dá)到理想的切割效果，徹底解決了切割掛渣問題，切割質(zhì)量滿足要求。