關(guān)玉芬，婁鳳岐，王忠偉

(齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161002)

我公司鑄鋼分廠以鐵路貨車鑄鋼件為主要生產(chǎn)產(chǎn)品，鑄鋼件清理切割冒口，多年來一直采用丙烷瓶裝氣體進(jìn)行金屬切割。丙烷揮發(fā)性不好、殘液多、火焰溫度低，切割質(zhì)量差，尤其是冬季溫度低，金屬切割質(zhì)量差更加明顯。近年來隨著管道天然氣的普遍使用，國(guó)內(nèi)對(duì)天然氣切割金屬進(jìn)行了大量的研究，但純天然氣在氧氣助燃中的火焰溫度僅為2 540℃，不能滿足金屬熱切割的要求。為提高天然氣的火焰溫度，有關(guān)單位研制了SE-6A增效劑，使天然氣的火焰溫度達(dá)到3 350℃，完全滿足金屬件切割要求，且切割質(zhì)量好(切割表面光潔、變形小、棱角整齊、清渣容易)。

國(guó)家科技部和中國(guó)工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會(huì)已將SE-6A高效節(jié)能環(huán)保工業(yè)燃?xì)猱a(chǎn)品作為全功能替代乙炔丙烷等的優(yōu)選產(chǎn)品，并向全國(guó)推廣。

經(jīng)過充分分析論證，技術(shù)交流及使用情況調(diào)研，我們?cè)阼T鋼分廠應(yīng)用新型燃?xì)釹E-6A增效天然氣新技術(shù)替代液化丙烷氣的工藝改進(jìn)設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步降低成本，提高生產(chǎn)效率，節(jié)能環(huán)保，安全生產(chǎn)。

1 增加的設(shè)備

SE-6A增效天然氣是由天然氣與增效劑按一定比例混合后產(chǎn)生物理反應(yīng)形成的，其主要工藝設(shè)備為天然氣—?dú)鈩┗旌系妊b置，1 m3天然氣用4～6 g增效劑。根據(jù)需要，增設(shè)整體天然氣劑混合設(shè)備4臺(tái)，投資金額20.2萬元，設(shè)備為整體構(gòu)造，由反應(yīng)器、增效劑霧化器混合柜A、稀土固體催化器、計(jì)量加液泵、混合柜B、電腦自動(dòng)控制系統(tǒng)、監(jiān)視報(bào)警系統(tǒng)組成?；旌瞎馎配有液位傳感器，如液體下降到指定位置時(shí)電腦將提示報(bào)警，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充天然氣和增效劑。天然氣混合設(shè)備規(guī)格型號(hào)為SE-6-100/4，天然氣氣—?jiǎng)┗旌瞎癜磧蓚鋬捎每紤]。

2 實(shí)施方案

取消原有丙烷站房匯流排輸送裝置，利用原有丙烷站房進(jìn)行改造，安裝氣—?jiǎng)┗旌涎b置、調(diào)壓裝置，調(diào)壓后金屬切割氣接入原有丙烷氣管道系統(tǒng)(經(jīng)打壓試驗(yàn)置換重新利用)。

2.1 氣源

齊軌道裝備公司廠內(nèi)現(xiàn)有天然氣調(diào)壓站一座，運(yùn)行壓力為0.15～0.25 MPa，其氣源來自齊市天然氣管網(wǎng)，有完備的天然氣管網(wǎng)。各用氣廠房有成型的丙烷管道系統(tǒng)，只需在天然氣管道上就近取氣接入增效天然氣的混合裝置，然后切換到丙烷管道系統(tǒng)上，便可以使用。各終端設(shè)備及工具均無需更換。本次改造保留原南側(cè)丙烷站房，在供氣不足時(shí)可以切換使用。

從鑄鋼分廠原滾筒烘爐丙烷調(diào)壓間上方天然氣管道引出DN50鋼管，進(jìn)入站房，經(jīng)氣—?jiǎng)┗旌涎b置混合后，金屬切割氣調(diào)壓為 0.1 MPa，經(jīng)DN50管引入通往廠房的氣管網(wǎng)便可使用，鑄鋼件熱處理需要根據(jù)工藝要求制作供氣管網(wǎng)，主管道在一棟西側(cè)接入。天然氣管道改造見圖1。

圖1 增效天然氣管道改造示意圖

2.2 增效天然氣工作原理

天然氣經(jīng)進(jìn)氣管1進(jìn)入混合柜A，同時(shí)電腦啟動(dòng)計(jì)量泵按1 m3天然氣用4～6 g增效劑壓入添加劑霧化器中成為霧狀，與天然氣進(jìn)行混合。添加劑霧氣顆粒與天然氣顆粒碰撞結(jié)合從而使燃?xì)饣罨肿訑?shù)量大幅提高，混合后的氣體進(jìn)入混合柜B，在混合柜B內(nèi)有稀土分子篩燃?xì)夤腆w催化器，稀土R分子具有很強(qiáng)的絡(luò)和能力，可與天然氣CH形成穩(wěn)定的絡(luò)合鍵，從而對(duì)天然氣起到良好的催化、助燃、穩(wěn)定的作用。經(jīng)催化合成的高能量切割氣輸入切割氣管路，用于金屬切割。

2.3 用氣量及用氣壓力

我公司近年來生產(chǎn)比較穩(wěn)定，每年按300天計(jì)算，鑄鋼分廠2012年全年丙烷氣的用量為246 t，日用丙烷氣量最大量為830 kg，折合成天然氣2 320 m3;最大瞬時(shí)丙烷流量為100 kg/h，折合成天然氣280 m3/h。金屬切割氣的使用壓力為0.1 MPa，調(diào)壓站的壓力管道輸送介質(zhì)按以上數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，原有管道系統(tǒng)輸送金屬切割氣能力富余量較大，能滿足用氣要求。

3 技術(shù)要求

3.1 切割工件最大厚度:400 mm。

3.2 切割質(zhì)量滿足工藝要求。

3.3 根據(jù)割嘴型號(hào)選擇適宜的供氧壓力。

4 效益分析

2013年鑄鋼分廠開始實(shí)施增效天然氣替代丙烷切割技術(shù)，經(jīng)對(duì)2012年與2013年的相同工作量的成本進(jìn)行分析，年可節(jié)約資金111.22萬元。具體計(jì)算如下:

(1)2012年丙烷費(fèi)用支出:246 000 kg×7.5元/kg=184.5萬元

(2)2013年天然氣費(fèi)用支出:131 762.19 m3×5.85元/m3=77.08萬元

(3)節(jié)約氧氣20%、提高功效20%、節(jié)約電費(fèi)合計(jì)約:4萬元

(4)節(jié)約人工費(fèi):8人 ×2.5萬元/a=20萬元

(5)設(shè)備投資:20.2萬元

(6)節(jié)約資金:184.5+4+20－77.08－20.2=111.22萬元

(天然氣:2.85元/m3、增效劑:3元/m3，增效天然氣:5.85元/m3)

5 小結(jié)

鑄鋼分廠采用增效天然氣替代丙烷切割，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了工作效率，而且也解決了目前瓶組的運(yùn)輸、存放、匯流、換瓶和人員管理以及設(shè)備和場(chǎng)地等問題，排除了長(zhǎng)期存在的液化丙烷瓶裝氣體使用的安全隱患因素(高溫季節(jié)氣瓶熱爆和泄漏沉積爆炸問題)，真正做到了無瓶化。