改性天然气应用简介

黄耀文

摘要：近年来，沿海地区部分造船企业率先采用天然气为母气，通过混配助燃添加剂，达到催化助燃的目的，从而改变了天然气的性质，实现了二次完全燃烧,切割速度及质量优于乙炔、丙烷，氧气、燃气消耗量也大幅度降低，同时使用安全系数大大提高，在工效、节能减排及安全作业方面效果显著，我司从今年开始已完成应用改性天然气，全面置换、替代传统的乙炔、丙烷。

关键词：改性天然气；添加剂；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

天然气作为清洁、环保、安全且价格低廉的燃气，近年来被国内各行企业逐步认识、认可和扩大推广应用，但纯天然气由于其固有热值较低，燃烧速度偏慢，火焰温度低，预热时间长，对于船舶行业切割、火工校正作业而言必须另外加助燃添加剂进行混配——成为改性天然气，切割速度和质量才能达到工艺要求。

2添加剂及混配原理

2.1 添加剂技术特点

1）新型、先进的添加剂混配技术，保证了助燃添加剂与天然气母气混配充分、均匀有效安全；

2）反应性：不聚合助燃添加剂的组成本身含有阻聚剂，有效的阻止了聚合反应，且与天然气不生成新的化合。由于是管道在线添加，通过特定的电脑自动混配装置，按照恒定比例均匀混配，混配过程无加温，无加压，充分加大天然气与添加剂的接触面积，添加剂溶解到气态天然气里面在火焰端实现完全燃烧,保证添加剂在管道里面无积液，无堵塞，无结晶，仅在火焰中加速燃烧反应。阻聚剂的存在阻止各组份之间的聚合，助燃添加剂在天然气中完全溶解。

2.2混配原理

助燃添加剂及其混配装置在推进改性天然气应用的过程中起到了不可缺少的核心作用，助燃添加剂与气体混配过程有两种，一种是液态形式、天然气在通过气剂混配柜时将液态的添加剂携带出去；另一种是气态形式、添加剂的反应活性更加优于天然气，即添加剂本身具有很好的气化性、其气化速度与丙烷气化速度相当，变为气态才能够与天然气气体发生完全混配的目的，从而满足使用要求。

添加剂与天然气母气在混配过程中发生理化反应，达到催化助燃的目的。添加剂与天然气分子结合后（以离子结合方式出现或者是最大限度的互相溶解），从而改变了天然气的性质，在燃烧状态下改变

针对天然气热值低、火焰温度低、切割速度慢，不能完全符合船厂的切割、火工校正作业要求，目前除了必须在天然气母气中加入合理比例的添加剂、其功能主要改变火焰的频率、波长及燃烧温度可达到3315℃外，还必须优化、合理选用专配的割具、割咀和烤具、烤咀及改进操作方法。通过正确选用割咀、烤咀型号，根据板厚合理选择割咀、烤咀孔径，改进割具燃烧氧通道设计等措施，可以有助于降低预热时间，加快切割速度，最终实现最佳切割和火工校正效果。

3）解决的关键技术问题

传统的丙烷烤枪和烤咀改用改性天然气进行上建火工校正，火力分散、速度慢，成形效果不好，关键问题是改性天然气达不到最佳的燃烧效果。必须根据改性天然气的技术特性、不同的参数改进设计专用的火工烤枪、咀。理论上改性天然气燃烧时的需氧量比乙炔要多15%左右，根据这一原理，将原标准烤枪H01-40的混合氧孔径由1.0 mm精细加工扩大至1.5 mm增加燃烧氧流量，烤咀由分散型改为集中型，从而较圆满地解决了火力分散、速度慢、成型效果不佳的问题。

传统的丙烷割枪和割嘴用改性天然气进行手工切割，预热时间较长，25 mm钢板约需45秒，同样，问题所在还是改性天然气达不到最佳燃烧效果。根据火工烤枪、咀技术改进工作原理，将原标准割枪G01-100的混合氧孔径由0.8 mm精细加工扩大至1.0 mm，增加燃烧氧流量提高燃烧温度，预热时间由原45秒缩短至15秒，完全解决了预热时间长的问题。

传统的丙烷机用割嘴用改性天然气进行多头机切割，切割效果不理想，质量达不到要求，主要是存在明显的挂渣现象，原因是丙烷的燃烧特性与改性天然气的燃烧特性不同，同样原理，必须增加燃烧需氧量，设计专用的天然气机用割咀，将燃烧氧的孔径精细加工扩大0.3 mm、或将燃烧氧的孔数由原来的3个改为6个，原孔径维持不变。改进后的割咀和小池割咀均可达到理想的切割效果，彻底解决了切割挂渣问题，切割质量满足要求。