天然气代替乙炔

1、目前，我国金属气割加工普遍使用的是具有百年历史的氧一乙炔切割传统方法。乙炔的污染重，耗能大，成本高，切割质量差，易爆易燃危害工人身体健康与安全，替代乙炔早已成为 业界共识。改革开放以来，特别是上世纪九十年代以来，政府有关部门采取措施下大力量推进乙炔 替代、避免污染问题。1992年，国家科委发文推广氧一液化石油气技术；1995年，机械工业主管部门发布不再审核新建改扩建电石厂、乙炔气厂立项的决定；1996年9月，国家经委、国家计委、国家科委等部门联合将氧一丙烷气技术列为九五”期间国家级重点推广项目； 1998年，国家经贸委发布 6号令，将年产一万吨以下的乙炔气厂及开放式电石炉列为落后 生产工艺而予

2、淘汰。1998年，国家科委成果办、中国焊接协会曾联合召开汽油切割机应用 推广会，并把从国外引进的增效型丙烷燃气凯腾”气列为首批重点推广项目等等，历经十余年的努力，我国新型工业燃气的普及与推广工作取得了重要成就。我国是一个发展中的工业大国，同时也是乙炔消费的大国。近些年虽然金属焊接领域的新技术不断取得进展，但乙炔气的替代对比发达国家新型工业燃气的普及与推广仍存在相当 大的差距。从上世纪七十年代起，世界一些发达国家即开始以烷烯烃类新型工业燃气替代乙 炔气，八十年代中期，美、英、日等发达国家的新型工业燃气的使用率已达50 70%，九十年代，美国则达到 85%，相比之下，我国新型工业燃气的普及落后了美

3、国将近30年。因此，从中国的实际情况出发，以新的工业燃气技术替代乙炔气，开发推广安全环保、高效节 能、燃料供应广泛、应用技术稳定、易于操作使用的气割加工方法，消除乙炔污染势在必行。天然气，液化气代替乙炔切割乙炔(acetylene)是最简单的炔烃，又称电石气。分子式HOCH，化学式C?H?，无色有芳香气味的易燃气体。乙炔分子量26.4，气体比重0.91 ( Kg/m3),热值12800 (千卡/m3)在氧气中燃烧速度 7.5，纯乙炔在空气中燃烧 2100度左右，在氧气中燃烧可达 3100 C，火焰 明亮、带浓烟、燃烧时火焰温度极高，用于气焊和气割，其火焰称为氧炔焰。由于乙炔是不 饱和烃，乙炔化

4、学性质活泼，燃烧时能产生高温，氧炔焰用于切割和焊接金属。乙炔化学裂解速度极快，能够产生瞬间的热量聚集，反应在金属上能够最大化的降低金属碳元素的损失， 并且，乙炔在裂解过程中能够产生很好的还原性元素，因此，在黑色金属及有色金属焊接中起到很好的保护作用。正因为乙炔分子的特殊性才铸就了乙炔在大工业时代的霸主地位。在多年来人们一直在探索使用其它的能源来替代乙炔用在金属热加工领域，人们先后采用了一系列的添加剂或增效剂对石油液化气、丙烷气、天然气、汽油等燃料进行催化燃烧，由于添加剂的局限性，此类燃气只能在切割领域得到比较好的应用，但对于焊接等特殊应用领域还存在着一些技术问题，需要改进。由于烷烃类燃气本身具

5、有很稳定的分子结构，在燃烧过程中的热裂解速度， 及裂解后的有效成分不及乙炔，因此在焊接过程中火焰温度明显低于氧炔焰，需要加大氧气的供给量来提升温度，因此造成焊接氧化加强，导致金属中的碳元素，及其它有用的合金元素损失，导致焊接无法成型，焊接强度达不到标准，限制了烷烃类 燃气的应用与发展。从根本上解决火焰燃烧的低效和高排放的途径是催化燃烧。它具有高效节能和环保的双重优点，是燃烧的最佳方式和最高境界。未来所有的燃烧，包括煤、燃油和各种可燃性气体(天然气、石油气、煤气、二甲醚气体等)的燃烧都将采用催化燃烧。这是人类科学发展 和人类社会进步的必然结果。对于能源的优化利用，实现社会经济的可持续发展和环境保

6、护，意义极为重大。由于火焰燃烧实质上是燃烧物质的氧化反应，在燃烧过程中不可避免以可见光及火焰 辐射散失的形式释放能量。这部分能量无法利用而损失掉，造成能量利用率低。我国每生产一吨工业产品所消耗的能量数倍于发达工业国家，传统的火焰燃烧法热效低，污染严重，制约了我国经济的发展。与通常的燃烧相比，催化燃烧具有燃烧效率高、燃烧稳定、污染物（如CO、NOx和未完全燃烧物）超低排放等优点，这是各国在近40多年来致力于催化燃烧研究的原因。催化燃烧对催化剂的基本要求是具有良好的低温活性和高温热稳定性。目前COB燃烧能够实现大负荷工况下的运行，大量的浓混合气同时着火燃烧促使燃 烧速度加快而实现分子裂化速度加快，

7、化学反应更加激烈，从而使得火焰瞬间温度增高。改进型活性催化剂是在燃料（烷烃类燃气）燃烧过程中能起到促进燃烧作用的物质， 燃料完全燃烧的好处就是降低了燃料的消耗、减少废气排放。改进型活性催化剂中加入抗暴剂，可避免燃料在燃烧过程中发生大频率的震动，影响燃烧效能；加入活性剂，可以有效的清除燃气在燃烧过程中产生大量有害物质；加入催化型助燃剂，能最大化使燃气的燃烧在同一时间完成，可以有效地提高燃气燃烧效率；加入稀有金属氧化物，能够分解出具有强还原性的物质，降低火焰对金属的氧化。稀有金属氧化物的顺磁性，晶格氧的可移动性，阳离子的可变价以及表面碱性与许多催化作用有本质的联系。稀有金属氧化物不仅可以用作催化剂

8、载体和助剂，而且在催化剂中添加稀有金属氧化物能够改善燃气燃烧表面的热稳定性和化学裂化性能，提高分子活性组分的分散度、提高催化剂的储氧能力和抗氧化性能等，弥补了焊接过程中的氧化现象。用稀有金属复合氧化物完全或部分担当催化剂的活性组份，能够催化还原CO、HC、NO。稀有金属催化材料由于其独特的催化氧化性质，已显示出越来越明显的开发应用前景。稀有金属氧化物作为催化剂的结构和电子促进剂可以提高催化剂的活性、选择性及热 稳定性。具有含Fe催化剂与稀有金属氧化物掺杂，结果表明，搀杂Ba、La能够促进催化剂的形成，且Ba,La,Fe之间存在协同作用，极大的增强了催化剂的活性。根据研究还发现，纳米粉末具有极强

9、的储能特性，将其作为添加剂加入燃料中可大大 提高燃烧率。将一些纳米粉末添加到改进型活性催化剂中，可大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率，改善燃气的稳定性。经过测试表明，向烷烃类燃料中加入0.7%改进型活性催化剂，可使燃烧效率提高 20%-35%，燃烧速度加快数倍，极大的缩短了金属预热的时间，改善了 焊接溶池的环境，使之达到了乙炔的焊接效能。天然气代替乙炔切割设备COB催化天然气类燃气加注设备根据各企业使用情况设计出系列完整的加装设备，以满足 企业生产需要。以前没有合适的加装设备， 人们普遍使用加臭设备来满足添加剂的加入，过去主要采用的是滴入式和吸收式两种方式。滴入式是将添加剂（臭剂）由储槽通过细管

10、滴入燃气总管中，液滴的数量可通过针形阀来进行调节；这种方式由于液滴口面积很小，要求添加剂具有较大的蒸气压。 正是这种特点，其只能用在燃气流量不大的地方。吸收式中又分为绒芯式、喷淋式和鼓泡式等，它们都是通过扩大添加剂（臭剂）的蒸发面积，来增大添加剂（臭剂）的加入量，较适合为大流量燃气加注。滴入式和吸收式都无法较准确地控制添加剂（臭剂）的量，而且当燃气流量发生变化时需人工根据经验调节添加剂（臭剂）量，不易把握。目前釆用的多为半自动加注方式和全自动加注方式。它们都是通过微型计量泵将添加剂（臭剂）由缓冲罐抽出，打入到燃气总管中。微型计量泵一般为双柱塞泵和隔膜泵两种，通过计量泵打入燃气总管中的添加剂（臭

11、剂）量可以控制的比较准确。 半自动加注方式设备造价较低，适合于流量稳定的地方。 其需根据平时统计的流量， 计算出添加剂每小时的加入 量，由人工设置好，计量泵便自动按设定值向燃气总管中打入添加剂；全自动加注方式由流量检测装置将信号反馈给计算机，计算机根据燃气流量和已设定的每立方米燃气所需加注 量，通过控制计量泵来调节加臭剂量的大小。催化天然气类燃气加注设备采用PLC可编程序控制，自动、手动任意切换，通过频率设置可保证在燃气流量允许的范围内加剂浓度的均匀稳定。本机采用防爆型设计，全密闭工作，隔膜防腐处理，适于添加各种易燃、易爆、易挥发的液态药剂，控制设定，添加药 剂计量准确，可调整范围大。加注设备不仅采用计量泵