改性天然氣應用簡介

黃耀文

摘要：近年來，沿海地區部分造船企業率先采用天然氣為母氣，通過混配助燃添加劑，達到催化助燃的目的，從而改變了天然氣的性質，實現了二次完全燃燒,切割速度及質量優于乙炔、丙烷，氧氣、燃氣消耗量也大幅度降低，同時使用安全系數大大提高，在工效、節能減排及安全作業方面效果顯著，我司從今年開始已完成應用改性天然氣，全面置換、替代傳統的乙炔、丙烷。

關鍵詞：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、環保、安全且價格低廉的燃氣，近年來被國內各行企業逐步認識、認可和擴大推廣應用，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，預熱時間長，對于船舶行業切割、火工校正作業而言必須另外加助燃添加劑進行混配——成為改性天然氣，切割速度和質量才能達到工藝要求。

2添加劑及混配原理

2.1 添加劑技術特點

1）新型、先進的添加劑混配技術，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，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，添加劑溶解到氣態天然氣里面在火焰端實現完全燃燒,保證添加劑在管道里面無積液，無堵塞，無結晶，僅在火焰中加速燃燒反應。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改性天然氣應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，一種是液態形式、天然氣在通過氣劑混配柜時將液態的添加劑攜帶出去；另一種是氣態形式、添加劑的反應活性更加優于天然氣，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，變為氣態才能夠與天然氣氣體發生完全混配的目的，從而滿足使用要求。

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

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到3315℃外，還必須優化、合理選用專配的割具、割咀和烤具、烤咀及改進操作方法。通過正確選用割咀、烤咀型號，根據板厚合理選擇割咀、烤咀孔徑，改進割具燃燒氧通道設計等措施，可以有助于降低預熱時間，加快切割速度，最終實現最佳切割和火工校正效果。

3）解決的關鍵技術問題

傳統的丙烷烤槍和烤咀改用改性天然氣進行上建火工校正，火力分散、速度慢，成形效果不好，關鍵問題是改性天然氣達不到最佳的燃燒效果。必須根據改性天然氣的技術特性、不同的參數改進設計專用的火工烤槍、咀。理論上改性天然氣燃燒時的需氧量比乙炔要多15%左右，根據這一原理，將原標準烤槍H01-40的混合氧孔徑由1.0 mm精細加工擴大至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。

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

傳統的丙烷機用割嘴用改性天然氣進行多頭機切割，切割效果不理想，質量達不到要求，主要是存在明顯的掛渣現象，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，設計專用的天然氣機用割咀，將燃燒氧的孔徑精細加工擴大0.3 mm、或將燃燒氧的孔數由原來的3個改為6個，原孔徑維持不變。改進后的割咀和小池割咀均可達到理想的切割效果，徹底解決了切割掛渣問題，切割質量滿足要求。