天然气代替丙烷作为气割燃气的可行性分析

宋利锋，董汉伟，赵洪波，王丽莉

(1. 三一重型装备有限公司，辽宁 沈阳 110027；2. 沈阳陆正重工集团有限公司，辽宁 沈阳 110144)

天然气代替丙烷作为气割燃气的可行性分析

宋利锋1，董汉伟1，赵洪波1，王丽莉2

(1. 三一重型装备有限公司，辽宁 沈阳 110027；2. 沈阳陆正重工集团有限公司，辽宁 沈阳 110144)

摘要：数控火焰切割设备燃气消耗成本较大，而天然气价格低于丙烷，所以用其代替丙烷作为切割燃气可以降低购气成本。通过试验，分别以天然气和丙烷作为切割燃气，比较了其切割面质量、切割效率以及消耗气体成本情况。结果表明，天然气切割面光滑，无明显缺陷，切割质量满足产品要求，天然气代替丙烷使切割效率降低5.4%，但节约燃气成本45%，所以天然气代替丙烷作为数控火焰切割燃气是可行的。

关键词：数控火焰切割；燃气；天然气；丙烷

氧气切割具有效率高、成本低和设备简单等优点，被广泛应用于碳素钢和低合金钢板材下料及焊接坡口加工。三一重型装备有限公司的产品使用厚板量大，配备了多台数控火焰切割设备，燃气消耗成本是生产辅料成本的重要组成部分[1]。

目前，本公司使用的切割燃气为丙烷，由于受到石油价格的影响，丙烷价格上升，切割燃气成本随之增加[2]；而天然气作为新型工业燃气，具有安全、环保、经济和节能等优点[3]，并且储量丰富，供应渠道多样[4]，用其代替丙烷作为切割燃气可以降低购气成本。

本文通过试验，分别以天然气和丙烷作为切割燃气，比较其切割面质量、切割效率以及气体消耗成本情况，为天然气代替丙烷提供参考依据。

1试验方案

分别使用天然气(含增效剂)和丙烷作为切割燃气，利用数控火焰切割机进行气割。通过对试验数据进行分析处理，对比了2种燃气的切割质量、切割效率和成本消耗情况，从而综合分析天然气代替丙烷的可行性。

2试验过程

试验选用δ50钢板，切割氧纯度为99.5%，预热氧压力为0.38 MPa，切割氧压力为0.97 MPa。记录下每种气体的切割长度、切割速度、穿孔次数、穿孔时间和燃气消耗量的试验数据，试验数据记录见表1。

表1　试验数据

3结果与分析

3.1切割质量

天然气与丙烷的切割面质量如图1所示。2种燃气的切割面平整，无明显气割缺陷，下缘熔渣量少且易于清除，切割质量均满足公司产品要求。

图1　不同燃气的切割面质量

3.2切割效率

从表1可以看出，天然气切割速度略低于丙烷，穿孔时间也比丙烷稍长，所以天然气切割效率低于丙烷。为了使2种切割气体的切割效率差异量化，假设切割长度为10 m，穿孔次数为10次，则： 天然气切割耗时10 000/330+50×10/60≈38.6 min；丙烷切割耗时10 000/345+45×10/60≈36.5 min。所以天然气切割效率比丙烷降低(1/36.5-1/38.6)/(1/36.5)×100%≈5.4%。

计算结果表明，天然气切割效率比丙烷切割效率低5.4%，天然气代替丙烷后切割效率降低并不明显。

3.3成本消耗

按照目前购气单价，将表1中2种燃气的消耗量换算为成本，进一步计算得到单位长度燃气消耗成本，用于比较2种燃气的成本消耗情况，其中穿孔过程不产生切割路径，但消耗燃气，需要进行换算。在切割过程中，对于同一种燃气，相同的穿孔时间和切割时间所消耗燃气量相同，因此，可以将穿孔时间换算为切割长度。成本计算公式为：

穿孔换算长度=穿孔时间×穿孔次数×切割速度

单位长度气体成本=燃气消耗量×燃气单价/(穿孔换算长度+切割长度)

成本计算情况见表2，计算结果表明试验中天然气消耗成本比丙烷降低约45%。随着西气东输项目的落成，天然气供应能力的提高，其购气成本还会进一步降低[5]。

表2　气体消耗成本计算

4结语

天然气与丙烷的切割对比试验表明，天然气切割表面光滑，无明显缺陷，切割质量满足产品要求；天然气代替丙烷降低切割效率5.4%，节约燃气成本45%。综合分析可知天然气代替丙烷是可行的。

参考文献

[1] 刘海鸽，张海霞，张亚南．天然气替代丙烷切割在液压支架中的推广使用[J]．新技术新工艺，2011(11)：78-79.

[2] 弓燕舞，刘富海，赖元楷．天然气切割气技术与应用发展[J]．天然气工业，2008，28(8)：117-119.

[3] 关念．天然气切割技术在船舶建造业中的推广应用[J]．造船技术，2009(6)：39-41.

[4] 吴义龙，张兴民．论天然气切割气的市场推广[J]．城市燃气，2010(3)：31-33.

[5] 杨国辉．氧-天然气切割工艺的研究与应用[J]．管道技术与设备，2004(6)：31-32.

责任编辑李思文

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

作者简介：宋利锋(1979-)，男，工艺工程师，本科，主要从事焊接成型等方面的研究。

中图分类号：TG 481.2

文献标志码：A