利用增益天然氣代替丙烷氣體進行火焰切割的成本分析

王玉杰 衛金川 金煥學 原麗麗

摘 要：本文介紹了將天然氣進行切割溫度增益后用于鋼材火焰切割，與使用丙烷氣體進行鋼材火焰切割的成本比較，得出利用天然氣進行火焰切割能極大節約切割成本，為企業帶來更多利潤。隨著增益劑價格的降低及技術的成熟，用增益天然氣代替丙烷切割將成為一種趨勢。

關鍵詞：天然氣；丙烷氣體；增益天然氣；火焰切割；成本分析

中圖分類號：TG48 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）02-0075-02

Use of Gain Natural Gas Instead of Propane Gas for Flame

Cutting Cost Analysis

WANG Yujie WEI Jinchuan JIN Huanxue YUAN Lili

（Zhengzhou Siwei Mechanical and Electrical Equipment Manufacturing Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450100）

Abstract： This paper introduced the gas cutting temperature gain for flame cutting of steel， and steel using propane gas flame cutting cost， the use of natural gas flame cutting can greatly save cutting costs， bring more profits for the enterprise. With the decrease of the gain agent price and the maturity of the technology， it will become a trend to replace propane with gain natural gas.

Keywords： natural gas；propane gas；gain natural gas；flame cutting；cost analysis

1 研究背景

目前，工廠在進行鋼板火焰切割下料時，大多采用丙烷氣體+氧氣火焰的方式，但丙烷氣體價格較貴，切割成本高。天然氣價格雖然較低，但正常燃燒溫度只有2 200℃，無法用于火焰切割，但應用增效技術可以解決溫度的問題。增效技術是通過向普通天然氣里添加增益劑（含稀土元素），進而使其轉變成適應于高效節能環保的工業燃氣。增效劑進入氣體后均勻擴散，形成特定的氫氧原子團，在燃燒過程中發生裂變，對燃氣有優化重組的作用，產生二次燃燒改善燃氣的燃燒性能，使燃氣得以充分霧化完全燃燒，從而提高熱效率，增加火焰溫度。增效后天然氣火焰溫度最高可達到3 300℃，可以滿足火焰切割的要求。運用天然氣代替丙烷氣體進行火焰切割能降低切割成本[1]。

2 相關燃氣類型的參數

天然氣和丙烷的基本性能參數如表1所示。

從表1中的參數值可以看出，在消耗相同體積兩類燃氣的情況下，其消耗的氧氣是不同的，散發出來的熱也不相等。從體積熱值來看，丙烷的體積熱值較高；而從質量熱值方面來看，天然氣的重量熱值較高。此外，天然氣相對丙烷氣體燃點高，不易爆炸，使用相對安全一些[2]。

幾種物質的成本數據見表2。

另外，已知增益天然氣參數為：增益天然氣中每立方米天然氣添加增益劑7g，增益天然氣熱值：N=106MJ/m3。

3 兩種氣體組分每立方米價格比較

鋼板實際切割過程中，增益天然氣中天然氣與氧氣的體積比例為1∶1.2，丙烷與氧氣的體積比例為1∶5，計算得出兩種氣體組分每立方米的價格如表3所示[3]。

從表3可以看出，每立方米兩種氣體組分價格差別不大，主要原因是增益劑價格較高。

4 試驗數據

分別運用兩種氣體組分進行鋼板下料切割，記錄的試驗數據如下。

①增益天然氣+氧氣火焰切割。切割材質為Q690，厚度為25mm、長度為9 370mm的鋼板，用增益天然氣氣量為0.434 2m3。

②丙烷+氧氣火焰切割。割材質為Q460，厚度為25mm、長度為27 150mm的鋼板，用丙烷氣量為1.5kg。

5 切割成本分析

根據試驗數據，計算出兩種氣體組分切割每米鋼板成本，見表4。

從表4可以看出，運用增益天然氣+氧氣組分氣體的切割成本更低，比用丙烷+氧氣組分氣體切割節約成本的比例：（0.696-0.375）/0.696=46%。

但不足之處是，用增益天然氣切割需增加燃氣增益器，如每小時可處理混合氣300m3的每套增益器價格約12萬元，這需要企業增加設備投入。但是，對用氣量較大的大中型企業來說，增益器的占用成本基本可以忽略不計。

6 結論

用增益天然氣比較安全、清潔環保，符合國家節能減排的發展政策。雖然目前增益劑價格較高，但隨著增益劑供應商的增多，增益劑價格會逐漸降低，技術也會越來越成熟，用增益天然氣代替丙烷切割將是一種趨勢。

參考文獻：

[1]王國法.液壓支架技術[M].北京：煤炭工業出版社，1999.

[2]數字化手冊編委會.機械設計手冊[M].新編軟件版.北京：化學工業出版社，2008.

[3]中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊[M].北京：機械工業出版社，2008.