天然氣代替丙烷作為氣割燃氣的可行性分析

宋利鋒，董漢偉，趙洪波，王麗莉

(1. 三一重型裝備有限公司，遼寧 沈陽 110027；2. 沈陽陸正重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110144)

天然氣代替丙烷作為氣割燃氣的可行性分析

宋利鋒1，董漢偉1，趙洪波1，王麗莉2

(1. 三一重型裝備有限公司，遼寧 沈陽 110027；2. 沈陽陸正重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110144)

摘要：數控火焰切割設備燃氣消耗成本較大，而天然氣價格低于丙烷，所以用其代替丙烷作為切割燃氣可以降低購氣成本。通過試驗，分別以天然氣和丙烷作為切割燃氣，比較了其切割面質量、切割效率以及消耗氣體成本情況。結果表明，天然氣切割面光滑，無明顯缺陷，切割質量滿足產品要求，天然氣代替丙烷使切割效率降低5.4%，但節約燃氣成本45%，所以天然氣代替丙烷作為數控火焰切割燃氣是可行的。

關鍵詞：數控火焰切割；燃氣；天然氣；丙烷

氧氣切割具有效率高、成本低和設備簡單等優點，被廣泛應用于碳素鋼和低合金鋼板材下料及焊接坡口加工。三一重型裝備有限公司的產品使用厚板量大，配備了多臺數控火焰切割設備，燃氣消耗成本是生產輔料成本的重要組成部分[1]。

目前，本公司使用的切割燃氣為丙烷，由于受到石油價格的影響，丙烷價格上升，切割燃氣成本隨之增加[2]；而天然氣作為新型工業燃氣，具有安全、環保、經濟和節能等優點[3]，并且儲量豐富，供應渠道多樣[4]，用其代替丙烷作為切割燃氣可以降低購氣成本。

本文通過試驗，分別以天然氣和丙烷作為切割燃氣，比較其切割面質量、切割效率以及氣體消耗成本情況，為天然氣代替丙烷提供參考依據。

1試驗方案

分別使用天然氣(含增效劑)和丙烷作為切割燃氣，利用數控火焰切割機進行氣割。通過對試驗數據進行分析處理，對比了2種燃氣的切割質量、切割效率和成本消耗情況，從而綜合分析天然氣代替丙烷的可行性。

2試驗過程

試驗選用δ50鋼板，切割氧純度為99.5%，預熱氧壓力為0.38 MPa，切割氧壓力為0.97 MPa。記錄下每種氣體的切割長度、切割速度、穿孔次數、穿孔時間和燃氣消耗量的試驗數據，試驗數據記錄見表1。

表1　試驗數據

3結果與分析

3.1切割質量

天然氣與丙烷的切割面質量如圖1所示。2種燃氣的切割面平整，無明顯氣割缺陷，下緣熔渣量少且易于清除，切割質量均滿足公司產品要求。

圖1　不同燃氣的切割面質量

3.2切割效率

從表1可以看出，天然氣切割速度略低于丙烷，穿孔時間也比丙烷稍長，所以天然氣切割效率低于丙烷。為了使2種切割氣體的切割效率差異量化，假設切割長度為10 m，穿孔次數為10次，則： 天然氣切割耗時10 000/330+50×10/60≈38.6 min；丙烷切割耗時10 000/345+45×10/60≈36.5 min。所以天然氣切割效率比丙烷降低(1/36.5-1/38.6)/(1/36.5)×100%≈5.4%。

計算結果表明，天然氣切割效率比丙烷切割效率低5.4%，天然氣代替丙烷后切割效率降低并不明顯。

3.3成本消耗

按照目前購氣單價，將表1中2種燃氣的消耗量換算為成本，進一步計算得到單位長度燃氣消耗成本，用于比較2種燃氣的成本消耗情況，其中穿孔過程不產生切割路徑，但消耗燃氣，需要進行換算。在切割過程中，對于同一種燃氣，相同的穿孔時間和切割時間所消耗燃氣量相同，因此，可以將穿孔時間換算為切割長度。成本計算公式為：

穿孔換算長度=穿孔時間×穿孔次數×切割速度

單位長度氣體成本=燃氣消耗量×燃氣單價/(穿孔換算長度+切割長度)

成本計算情況見表2，計算結果表明試驗中天然氣消耗成本比丙烷降低約45%。隨著西氣東輸項目的落成，天然氣供應能力的提高，其購氣成本還會進一步降低[5]。

表2　氣體消耗成本計算

4結語

天然氣與丙烷的切割對比試驗表明，天然氣切割表面光滑，無明顯缺陷，切割質量滿足產品要求；天然氣代替丙烷降低切割效率5.4%，節約燃氣成本45%。綜合分析可知天然氣代替丙烷是可行的。

參考文獻

[1] 劉海鴿，張海霞，張亞南．天然氣替代丙烷切割在液壓支架中的推廣使用[J]．新技術新工藝，2011(11)：78-79.

[2] 弓燕舞，劉富海，賴元楷．天然氣切割氣技術與應用發展[J]．天然氣工業，2008，28(8)：117-119.

[3] 關念．天然氣切割技術在船舶建造業中的推廣應用[J]．造船技術，2009(6)：39-41.

[4] 吳義龍，張興民．論天然氣切割氣的市場推廣[J]．城市燃氣，2010(3)：31-33.

[5] 楊國輝．氧-天然氣切割工藝的研究與應用[J]．管道技術與設備，2004(6)：31-32.

責任編輯李思文

Feasibility Analysis of Substituting Propane with Natural Gas as Cutting Gas

SONG Lifeng1, DONG Hanwei1, ZHAO Hongbo1, WANG Lili2

(1.Sany Heavy Equipment Co.,Ltd,Shenyang 110027,China;2. Shenyang LZ Manufacturing Co.,Ltd,Shenyang 110144,China)

Abstract:CNC flame cutting equipment requires obvious propane costs, which will be saved if it is substituted with natural gas as cutting gas for the price of natural gas is lower than propane. In the paper, cutting experiments with propane and natural gas were performed separately following with comparing in cutting quality, efficiency and gas costs between propane and natural gas. The results showed that the natural gas cutting surface is smooth without obvious defects, and the cutting quality meets the production requirements. After substituting propane with natural gas, the cutting efficiency reduces by 5.4% while saving the gas costs by 45%. Above all, natural gas substitute for propane as cutting gas in CNC flame cutting is feasible.

Key words:CNC flame cutting, gas, natural gas, propane

收稿日期：2014-04-29

作者簡介：宋利鋒(1979-)，男，工藝工程師，本科，主要從事焊接成型等方面的研究。

中圖分類號：TG 481.2

文獻標志碼：A