孫苞 王水祥

摘 要：對(duì)溶解乙炔、工業(yè)丙烷、天然氣等三種焊割燃?xì)?，從發(fā)展歷程、基本物理性能、化學(xué)特性和經(jīng)營(yíng)方式，進(jìn)行了系統(tǒng)化對(duì)比研究。

關(guān)鍵詞：溶解乙炔；工業(yè)丙烷；天然氣；工業(yè)氣體；焊割燃?xì)?/p>

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.014

目前，國(guó)內(nèi)工業(yè)用焊割燃?xì)?，主要以溶解乙炔、工業(yè)丙烷、天然氣為主，且已有三足鼎立之趨勢(shì)。三種焊割燃?xì)馍a(chǎn)者，在向用戶(hù)推介焊割燃?xì)鈺r(shí)，均從自身利益出發(fā)，宣稱(chēng)自身產(chǎn)品為最優(yōu)，眾說(shuō)紛紜，莫衷一是，導(dǎo)致使用者選用焊割燃?xì)猱a(chǎn)生極大困擾。作為工業(yè)氣體行業(yè)，依法向廣大用戶(hù)合理推薦各種焊割燃?xì)猓笇?dǎo)用戶(hù)安全可靠使用焊割燃?xì)?，顯得很有必要。為此，本文擬對(duì)溶解乙炔、工業(yè)丙烷、天然氣等三種焊割燃?xì)?，從發(fā)展歷程、基本物理性能、化學(xué)特性和經(jīng)營(yíng)方式，進(jìn)行系統(tǒng)化對(duì)比研究，使廣大用戶(hù)從各自需求出發(fā)，經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠地選用焊割燃?xì)狻?/p>

1 焊割燃?xì)獍l(fā)展歷程

焊割燃?xì)獾念I(lǐng)先使用，非溶解乙炔莫屬。溶解乙炔在我國(guó)已有近百年的發(fā)展歷史，發(fā)端于1920年上海蘆家灣；由原國(guó)家勞動(dòng)總局以“節(jié)省能源、安全可靠、減少公害、使用方便”推廣自1981年，隨后在全國(guó)普及使用；1990年以后，國(guó)家有關(guān)部門(mén)相繼制定發(fā)布了與溶解乙炔有關(guān)的一系列標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，使我國(guó)的溶解乙炔行業(yè)走上了有序健康發(fā)展之路，獲得了溶解乙炔用戶(hù)的廣泛首肯。丙烷在國(guó)內(nèi)作為燃料使用，以“綠色奧運(yùn)”的2008年北京奧運(yùn)會(huì)所用火炬“祥云”為起點(diǎn)，從而獲得用戶(hù)認(rèn)可。工業(yè)丙烷的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，以石油裂化為基礎(chǔ)，或以液化石油氣精制所得。但在此之前，有部分單位以液化石油氣冒充工業(yè)丙烷向用戶(hù)兜售，魚(yú)龍混雜，沖擊了正常發(fā)展的焊割燃?xì)馐袌?chǎng)。為了取代乙炔，各種基于丙烷、丙烯的“新型焊割氣”紛紛面市亮相，以切割面光滑而被用戶(hù)接受，但最終因其固有缺陷而未實(shí)現(xiàn)全功能取代。天然氣的主要成分為甲烷，它作為一種清潔優(yōu)質(zhì)能源，已逐漸被用戶(hù)所接受。自2001年以后，國(guó)內(nèi)大力推廣以天然氣作為民用燃?xì)猓雅c液化石油氣并駕齊驅(qū)。目前，天然氣作為工業(yè)用焊割燃?xì)猓惨阎饾u步入正軌研發(fā)階段，推廣使用可以預(yù)期，但能否全面取代乙炔，尚未能得出結(jié)論。

2 焊割燃?xì)饣疚锢硇阅軐?duì)比研究

作為焊割燃?xì)猓浼夹g(shù)依據(jù)為燃?xì)獾幕疚锢硇阅?。為方便?duì)比，查閱了有關(guān)工業(yè)氣體手冊(cè)[1]及相關(guān)技術(shù)資料，給出乙炔、丙烷、甲烷的基本物理性能參數(shù)，詳見(jiàn)表1焊割燃?xì)饣疚锢硇阅軈?shù)對(duì)比表。

從表1對(duì)比研究，焊割燃?xì)獾娜紵裏嶂?，乙炔較小，丙烷居中，天然氣較大。但火焰溫度卻是乙炔最高，丙烷次之，天然氣最低。故影響焊割燃?xì)獾幕鹧鏈囟?，不僅僅取決于燃燒熱值，而有其它很多因素。如著火點(diǎn)溫度的高低，很顯然直接影響燃燒速度和燃燒效率，從而影響燃燒火焰的溫度大小。

3 焊割燃?xì)饣瘜W(xué)特性對(duì)比研究

三種焊割燃?xì)馀c氧氣的化學(xué)反應(yīng)分別如下：

乙炔燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程為：2C2H2十5O2=4CO2十2H2O

丙烷燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程為：C3H8十5O2=3CO2十4H2O

天然氣燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程為：CH4十2O2=CO2十2H2O

三種焊割燃?xì)庠谙南嗟戎亓浚ㄒ?kg計(jì)量）時(shí)，同時(shí)消耗的氧重量及生成物（二氧化碳和水）的重量，詳見(jiàn)表2焊割燃?xì)饣瘜W(xué)特性參數(shù)對(duì)比表。

從表2對(duì)比研究，在消耗相等重量燃?xì)鈺r(shí)，完全燃燒所需的氧消耗量，乙炔最少，丙烷居中，天然氣最高；相應(yīng)的燃燒產(chǎn)物總重量與氧消耗量同步。其中，生成物二氧化碳為氣態(tài)，燃燒時(shí)自然發(fā)散于周?chē)h(huán)境；但生成物水為液態(tài)，由液態(tài)水吸熱汽化變成氣態(tài)水，需要消耗較多汽化熱。生成物中水含量越大，消耗汽化熱越大，反之亦然。故乙炔燃燒的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，雖其燃燒熱值略小，但因生成物水汽化熱消耗較小，實(shí)際產(chǎn)生的重量燃燒熱值卻是最大。理論上分析，重量燃燒熱值所能將總的燃燒產(chǎn)物加熱的最終溫度，即為燃燒的火焰溫度。因此，乙炔的火焰溫度可達(dá)最高，丙烷次之，天然氣最低。同理，乙炔在氧氣中或空氣中的燃燒（或爆炸）危險(xiǎn)性也最大。

4 焊割燃?xì)饨?jīng)營(yíng)供氣方式對(duì)比研究

焊割燃?xì)饨?jīng)營(yíng)供氣方式主要有：瓶裝供氣、集中供氣、管道輸送供氣、槽車(chē)運(yùn)輸供氣等。三種焊割燃?xì)饨?jīng)營(yíng)時(shí)，釆用的供氣方式，詳見(jiàn)表3焊割燃?xì)饨?jīng)營(yíng)供氣方式對(duì)比表（表3）。

從表3對(duì)比研究，一般釆用溶解乙炔氣瓶、液化丙烷氣瓶、壓縮天然氣（CNG）氣瓶等專(zhuān)用氣瓶，向用戶(hù)分別供應(yīng)溶解乙炔、工業(yè)丙烷、天然氣等焊割燃?xì)?。在焊割燃?xì)馐褂昧枯^大的場(chǎng)所，還釆用專(zhuān)用氣瓶匯流排集中供氣。但天然氣集中供氣時(shí)，大多釆用液化天然氣（LNG）氣瓶匯流排及汽化器。釆用管道輸送供氣，以液化天然氣（LNG）低溫儲(chǔ)槽及汽化器領(lǐng)先。但因技術(shù)原因，目前尚無(wú)長(zhǎng)輸管道供應(yīng)焊割燃?xì)?。因氣態(tài)乙炔存在易燃易爆的特殊危險(xiǎn)性，目前尚無(wú)法釆用槽車(chē)運(yùn)輸供氣。液化丙烷和液化天然氣（LNG），一般釆用槽車(chē)運(yùn)輸，并用

專(zhuān)用儲(chǔ)槽儲(chǔ)存使用。此外，壓縮天然氣（CNG）還釆用長(zhǎng)度大于8米以上的大容積鋼質(zhì)無(wú)縫氣瓶專(zhuān)用車(chē)運(yùn)輸供氣。

從上述對(duì)比研究可知，首先，乙炔作為焊割燃?xì)猓阅茏罴?，功能全面，既能用作加熱及熱噴涂和淬火處理等燃?xì)?，又能不受厚度限制用作切割、穿孔燃?xì)?，還能用于金屬熔接焊燃?xì)?，但僅有溶解乙炔氣瓶可供運(yùn)輸儲(chǔ)存。其次，基于丙烷的焊割燃?xì)猓懈蠲婀饣潭葍?yōu)于乙炔，但由于火焰溫度低，在切割預(yù)熱時(shí)間上達(dá)不到乙炔的水平，且無(wú)法對(duì)黑色金屬進(jìn)行熔接焊，故無(wú)法全功能取代乙炔。此外，天然氣在氧氣中燃燒，其火焰溫度僅有2000℃左左，遠(yuǎn)低于乙炔在氧氣中燃燒的火焰溫度，在切割預(yù)熱時(shí)間上也達(dá)不到乙炔的水平，制約了天然氣作為焊割燃?xì)獾耐茝V應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)有識(shí)之士，正以提高天然氣火焰溫度、改善天然氣燃燒性能作為研究重點(diǎn)，期望取得重大突破，實(shí)現(xiàn)全面取代乙炔的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃建彬.工業(yè)氣體手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2002（03）.