一種新型管道工業(yè)燃?xì)庠诮饘偾懈詈透G爐加熱中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種新型管道工業(yè)燃?xì)庠诮饘偾懈詈透G爐加熱中的應(yīng)用，屬于流體燃料的燃燒方法【技術(shù)領(lǐng)域】，其特征在于新型工業(yè)燃?xì)庖怨艿捞烊粴鉃槟噶?，通過TANRANOIOI反應(yīng)控制裝置，加入一定比例的稀土聚合劑而制成；管道天然氣的壓力為0.012～0.03Mpa，用于金屬切割，管道天然氣的流量＜100m3/h，配加稀土聚合劑的體積比為0.05～0.2％；氧氣的工作壓力為0.1-0.3Mpa；火焰在10m/s垂直風(fēng)速下10秒內(nèi)不得熄滅或回火。用于窯爐加熱，管道天然氣流量為50-5000m3/h，配加稀土聚合劑的體積比為0.1～0.3％；熱處理時，空氣的工作壓力為0.055～0.12Mpa；烘烤時，空氣的工作壓力為0.1～0.2Mpa。工作時，先點燃新型工業(yè)燃?xì)?，再添加氧氣或空氣，火焰調(diào)整為中性焰，呈藍(lán)白色，發(fā)出響聲，切割金屬時內(nèi)焰長度為6-9mm；窯爐加熱時內(nèi)焰穩(wěn)定為佳。
【專利說明】一種新型管道工業(yè)燃?xì)庠诮饘偾懈詈透G爐加熱中的應(yīng)用 一、 所屬【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 屬于流體燃料的燃燒方法【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種天然氣配加稀土聚合劑生成的新型 管道工業(yè)燃?xì)獾膽?yīng)用技術(shù)。 二、

【背景技術(shù)】：
[0002] 乙炔氣、丙烷氣、天然氣是工業(yè)燃?xì)獾耐怀龃恚谇懈?、焊接、烤校、加溫、噴涂?面起著不可替代作用。生產(chǎn)一噸電石需要消耗數(shù)噸煤炭和化工輔料，消耗數(shù)千度電能，再將 電石生產(chǎn)出乙炔氣又要消耗大量的水，損耗大量不可再生資源，同時產(chǎn)生大量乙炔廢渣，嚴(yán) 重污染環(huán)境。另外，乙炔氣在使用過程中危險極大，乙炔氣與銅、鋁、油等物質(zhì)長期接觸易發(fā) 生爆炸，而且運(yùn)輸距離不能超過80公里，現(xiàn)在世界發(fā)達(dá)國家在工業(yè)燃?xì)忸I(lǐng)域的乙炔氣使用 量只占5%左右。丙烷氣體雖然成本比乙炔氣低，但是存在預(yù)熱時間長、耗氧量大、氣體容 易沉聚及易燃易爆的缺點。在企業(yè)生產(chǎn)中，大型結(jié)構(gòu)件所用的鋼材都需要?dú)飧钕铝?，切割?燃?xì)庖话銥楸麩鸵胰矚?，消耗量較大，若切割鋼板一萬噸，需消耗50kg/瓶的瓶裝丙燒氣 2000余瓶，費(fèi)用約140萬元。此外，氣瓶的裝卸、運(yùn)輸和儲存要占用大量的人力、物力、場地， 并存在較大的安全隱患，同時，由于被切割的鋼材因規(guī)格、材質(zhì)、硬度等復(fù)雜多樣，對切割燃 氣的效能提出了更高的要求。
[0003] 天然氣雖然不存在乙炔氣和丙烷氣的上述缺點，但是由于天然氣的火焰溫度低， 燃?xì)馇懈畹男懿?。如何增加火焰溫度，提高天然氣的燃燒效率，是我們要?yīng)對的一個難 題。天然氣主要成分為甲烷，其含量在94%以上（低于90%的天然氣我們稱為濕氣）， 天然氣的燃燒效率取決于甲烷的著火溫度、濃度范圍。天然氣著火溫度700°C、著火濃度 5-15%，所以，要想使天然氣燃燒效率高，必須要達(dá)到較高的著火溫度和符合要求的濃度。 天然氣由于火焰?zhèn)鳠崽匦缘母淖儯椿鹧媪炼冉档椭率够鹧鎮(zhèn)鬟f的熱量減少，在物料得到 同樣的熱量時，消耗的燃料總熱量會增多，有毒氣體一氧化碳排放量高，污染環(huán)境。
[0004] 天然氣的碳/氫質(zhì)量比為3. 0-3. 2,火焰溫度低。由于天然氣熱值和燃燒溫度 低，火焰剛性不足，為了保證工件熱處理質(zhì)量，就必須以消耗大量天然氣來保證窯爐的正常 工作和運(yùn)行，造成天然氣資源浪費(fèi)，另外、當(dāng)用氣高峰來臨時天然氣流量減少也不能保證窯 爐所需的溫度、窯爐的運(yùn)行將受到影響，天然氣燃燒溫度和穿透力不足，使工件加熱時間延 長、工作效率大幅下降，后續(xù)工件制作不能完成。為了改變這種狀況和克服存在的問題，研 制一種安全、高效、節(jié)能、低成本的工業(yè)燃?xì)馐钱?dāng)務(wù)之急。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和工業(yè)燃 氣技術(shù)不斷完善，成熟，安全、環(huán)保、節(jié)能型工業(yè)燃?xì)馊〈浜笕細(xì)饧夹g(shù)已經(jīng)勢在必行。
[0005] 經(jīng)檢索，關(guān)于金屬焊割氣及其制備方法有大量的文獻(xiàn)和專利報道，而有關(guān)在管道 天然氣中配加稀土納米聚合劑的新型管道工業(yè)燃?xì)鈶?yīng)用技術(shù)目前尚未見有任何文獻(xiàn)記載、 媒體報道和專利公開。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明的目的是公開一種用管道天然氣配加稀土納米聚合劑作為切割金屬和窯 爐加熱的新型管道工業(yè)燃?xì)獾膽?yīng)用技術(shù)。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的，新型工業(yè)燃?xì)庖怨艿捞烊粴鉃槟噶?，通過 TANRAN0I0I反應(yīng)控制裝置，加入一定比例的稀土聚合劑而制成。利用稀土元素的特殊作用， 采用納米技術(shù)原理使油性碳?xì)浠衔锓肿咏Y(jié)構(gòu)活性發(fā)生根本性改變，提高燃?xì)獾哪芰亢头€(wěn) 定性。節(jié)約天然氣使用量，提高天然氣熱值與溫度，減少CO、N0 X, H2S等有害物質(zhì)的排放量。
[0008] 用于金屬切割時，當(dāng)管道天然氣的壓力在0. 012?0. 03Mpa，其流量為30m3/h以 內(nèi)，則配加稀土聚合劑的體積比為0. 05?0. 1% ;天然氣流量為100m3/h以內(nèi)，則配加稀土 聚合劑的體積比為〇. 1?〇. 2% ;常溫下在TD-1型TANRANQI反應(yīng)控制裝置內(nèi)的新型工業(yè) 燃?xì)鈮毫?.012?0.03Mpa，氧氣的工作壓力為0? l-0.3Mpa ;新型工業(yè)燃?xì)獾墓ぷ鲏毫?0. 012?0. 03Mpa ;被切割的鋼材、鋼錠材質(zhì)為Q345、Q460、Q550、Q690、12CrMo等，鋼材、鋼 錠厚度為5_1500mm。切割速度可達(dá)380mm/min?；鹧嬖?0m/s垂直風(fēng)速下10秒內(nèi)不得熄 滅或回火。
[0009] 用于窯爐加熱時，當(dāng)管道天然氣流量為50-500m3/h時，天然氣配加稀土聚合劑 的體積比為0. 1?0. 2% ;當(dāng)流量為500-5000m3/h時，天然氣配加稀土聚合劑的體積比 為0. 15?0. 3% ;常溫下在TD-2型TANRANQI反應(yīng)控制裝置內(nèi)的新型工業(yè)燃?xì)獾膲毫?0. 012?0. 03MPa。根據(jù)被加熱材料的不同，加熱時空氣的工作壓力0. 032?0. 055Mpa， 新型工業(yè)燃?xì)獾墓ぷ鲏毫椹? 〇12Mp?0? 03MPa ;熱處理時，新型工業(yè)燃?xì)獾墓ぷ鲏毫?0? 012?0? 03Mpa，空氣的工作壓力為0? 055?0? 12Mpa ;烘烤時，新型燃?xì)獾墓ぷ鲏毫?0? 012?0? 03Mpa，空氣的工作壓力為0? 1?0? 2Mpa。
[0010] 由于新型工業(yè)燃?xì)獾幕鹧嫒紵鶆?，頻率和波長穩(wěn)定，光亮度大，增大火焰對工件 的輻射熱，升溫明顯，還可大幅提高火焰的剛度，使火焰燃燒的速度快，工件受熱均勻，提高 窯爐的生產(chǎn)效率，減少天然氣耗量15% -20%。
[0011] 窯爐加熱時，先點燃新型工業(yè)燃?xì)?，再添加混合空氣，將火焰調(diào)整為中性焰，火焰 呈藍(lán)白色，發(fā)出響聲，內(nèi)焰穩(wěn)定為佳。
[0012] 采用TANRANQI反應(yīng)控制裝置實現(xiàn)了管道天然氣配加稀土納米聚合劑的自動添加 工藝和設(shè)備，由于稀土納米聚合劑無毒無腐蝕性，安全穩(wěn)定性好，在反應(yīng)控制裝置中與天然 氣發(fā)生分子間反應(yīng)，解決了機(jī)械動力泵向管道內(nèi)加注稀土聚合劑時產(chǎn)生的不均、不穩(wěn)、不準(zhǔn) 的難題，排除了人為影響因素，節(jié)約了稀土聚合劑的使用量，降低了生產(chǎn)成本。
[0013] 新型工業(yè)燃?xì)馀c乙炔氣在同等工作量下進(jìn)行對比，使用新型工業(yè)燃?xì)獗缺闅狻?乙炔氣節(jié)約費(fèi)用60%，切割速度提高21. 5%。
[0014] 稀土納米聚合劑使天然氣充分燃燒，溫度達(dá)到甚至超過一般工業(yè)燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)。
[0015] 金屬切割時，先點燃新型工業(yè)燃?xì)?，再添加氧氣，調(diào)整為最佳中性焰，火焰呈藍(lán)白 色，發(fā)出響聲，內(nèi)焰長度6-9_為佳（按照鋼板的厚度調(diào)整內(nèi)焰長度）。割炬、割嘴、管線與 乙炔氣、丙烷氣、天然氣可以通用。
[0016] 試切鋼板工藝參數(shù)及試驗情況：
[0017] 試切鋼材、鋼錠材質(zhì)為Q345、Q460、Q550、Q690等，厚度為5-1500mm。
[0018] 新型天然氣的切割工作壓力0. 012Mpa。切割火焰在10m/s垂直風(fēng)速下10秒內(nèi)不 得熄滅或回火。
[0019]試驗證明，新型工業(yè)燃?xì)庠阡摬那懈钪?，切割速度提?1. 5 %、割面光潔度高、割 縫窄、加工件質(zhì)量好、操作安全、不燒槍、不回火、不爆鳴、減少金切量，可以連續(xù)不間斷使 用、不用更換氣體鋼瓶，易于管理，不存在鋼瓶搬運(yùn)、泄露、輸出壓力不穩(wěn)等問題，安全性高， 減少勞動強(qiáng)度，提高工作效率。通過比較試驗，在原料來源、成本、切割大而厚鋼板、鋼錠方 面優(yōu)于丙烷等燃?xì)猱a(chǎn)品。
[0020] 新型工業(yè)燃?xì)庠阡摬?、鋼錠切割中的技術(shù)應(yīng)用，達(dá)到節(jié)能減排目的，與使用瓶裝丙 烷氣體切割費(fèi)用相比，降低費(fèi)用64%左右，以切割一萬噸鋼材計算，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益達(dá)90. 25萬 元以上。
[0021] 新型工業(yè)燃?xì)庠诟G爐加熱應(yīng)用中，加熱效率明顯提高，窯爐預(yù)熱時間由原來5小 時縮短到3小時，火焰燃燒更加均勻，天然氣的消耗量減少15% -20%。燃?xì)夤饬炼群腿紵?的頻率、波長更加穩(wěn)定，增大了火焰對工件的輻射熱。使窯爐火焰溫度更加均勻。同時，火 焰的剛度大幅提高，使火焰燃燒的速度更快，工件受熱更均勻。提高了窯爐的生產(chǎn)效率，縮 短了窯爐的工作時間。輔助能源（水、電、人工）的消耗量降低了 16%。
[0022] 其有益的具體效果還表現(xiàn)在下述諸方面：
[0023] 1、減少C02、NOX，H2S等有害物質(zhì)排放量。
[0024] 2、天然氣活性提高3倍，提高加熱效率30%，大大提高了天然氣的燃燒溫度和穿 透力。
[0025] 3、使窯爐火焰溫度更加穩(wěn)定、均勻。
[0026] 4、大幅提高了窯爐內(nèi)火焰的剛度，使火焰燃燒的速度更快，工件受熱更均勻。
[0027] 5、提高窯爐的生產(chǎn)效率，顯著降低生產(chǎn)成本。
[0028] 本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、船舶制造、建筑業(yè)、橋梁業(yè)、軍工業(yè)以及維修行 業(yè)的金屬切割、金屬焊接、金屬烤校、金屬噴涂，窯爐加溫等。 四、【具體實施方式】
[0029] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0030] 實施例1:
[0031] 某單位在HJZCGD-1500懸臂式大斷面火焰切割機(jī)上使用管道天然氣，通過 TANRANQIQI裝置配加稀土聚合劑制成新型工業(yè)燃?xì)鈦砬胁馁|(zhì)為P91，直徑規(guī)格為800mm、 900mm、1150mm、1400mm 鋼淀。
[0032] 用天然氣切割直徑800mm鋼錠，天然氣耗量為9m3,費(fèi)用為2.02元/m 3X9m3 = 18. 18元；使用新型工業(yè)燃?xì)馇懈頟91、直徑800mm鋼錠，天然氣耗量為3m3,稀土聚合劑添加 量為5 8/1113。費(fèi)用為（2.02元/1113+0.2元/^\5)\3111 3 = 9.06。節(jié)約費(fèi)用9.12元。
[0033] 用天然氣切割P91、直徑900mm鋼錠，天然氣耗量為12m3,費(fèi)用為：2. 02元/ m3X 12m3 = 24. 24元；使用新型工業(yè)燃?xì)馇懈頟91、直徑900mm鋼錠，天然氣耗量為6m3,稀土 聚合劑添加量為5g/m 3。費(fèi)用為（2. 02元/m3+0. 2元/gX5)X6m3=18. 12。節(jié)約費(fèi)用6. 12 JLi〇
[0034] 通過上述實例使用新型工業(yè)燃?xì)夂吞烊粴夥謩e進(jìn)行切割鋼錠的比較，證明新型工 業(yè)燃?xì)庑б骘@著，具體效果如下所述：
[0035] 1、縮短預(yù)熱時間，節(jié)約天然氣使用量，降低氧氣消耗量，提高了天然氣添加稀土聚 合劑后的燃燒溫度和切割速度，改變了以往切割預(yù)熱時間長的缺陷。使用天然氣切割耗時 2分19秒-3分；使用新型工業(yè)燃?xì)馇懈钏脮r間只有1分09秒-1分40秒；預(yù)熱及切割 時間縮短1分10秒，切割單件鋼錠天然氣消耗量由原來12m3減少到6m3,節(jié)約了 50%的天 然氣使用量和氧氣；鋼錠切割速度由原來〇. 046-0. 051米/分增加到0. 092-0. 167米/分， 提高工作效率1?2倍。
[0036] 2、減少鋼材損耗：天然氣切割鋼錠割縫寬度為60mm ;使用新型工業(yè)燃?xì)馇懈钿撳V 割縫寬度僅為38mm ;割縫寬度減少22mm，節(jié)約鋼材。
[0037] 3、鋼錠切割面光潔度好，減少金屬加工量；鋼錠切割面紋高由17mm降低為11mm， 減小金屬熱影響區(qū)，同時減少天然氣燃燒產(chǎn)生的CO、NOX、H 2S等有害物質(zhì)的排放量，有利于 保護(hù)環(huán)境。
[0038] 4、在使用新型工業(yè)燃?xì)鈱饘偾懈詈?，金屬?nèi)部不滲碳，掛渣量少，割面光潔度 高，鋼件后期制作和加工快速。
[0039] 5、火焰無波動、穩(wěn)定性好，火焰剛性好、溫度高，無回火，安全性高；
[0040] 6、TD型TANRANQIQI反應(yīng)控制裝置優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品：
[0041] (1)、解決機(jī)械動力泵向管道內(nèi)加注稀土聚合劑落后技術(shù)，排除人為操控添加泵而 影響添加稀土聚合劑的精確計量，節(jié)約稀土聚合劑使用量和成本。
[0042] (2) TANRANQIQI型燃?xì)夥磻?yīng)控制裝置無需動力泵、動力電，是目前最先進(jìn)免維護(hù)的 燃?xì)夥磻?yīng)控制裝置，解決了用電、用泵維護(hù)費(fèi)用高、安全性差的問題。
[0043] (3)解決了向天然氣管道內(nèi)加注添加劑造成管線設(shè)備污染大，腐蝕管線設(shè)備，安全 系數(shù)低，生產(chǎn)工藝落后的天然氣增效技術(shù)。
[0044] 實施例2、
[0045] 某單位在仿形火焰切割機(jī)和半自動火焰切割機(jī)上使用新型工業(yè)燃?xì)庥靡郧懈詈?度為10mm/40mm/50mm、材質(zhì)為Q550的鋼板，取得明顯的社會和經(jīng)濟(jì)效益。該單位原來使 用的切割燃?xì)馐潜闅?，采?0kg氣瓶供氣，年消耗2000余瓶，燃?xì)赓M(fèi)用約140萬元。后 采用新型工業(yè)燃?xì)馇懈钿摬牡男录夹g(shù)，常溫下天然氣反應(yīng)控制裝置和天然氣管道的壓力為 0. 012MPa。與使用瓶裝丙烷切割氣費(fèi)用相比，降低費(fèi)用65%左右，年經(jīng)濟(jì)效益90萬元左右。 兩種燃?xì)馇懈钿摬牡南嚓P(guān)技術(shù)指標(biāo)對比情況如表1中所示：
[0046] 表1兩種燃?xì)馇懈钿摬牡募夹g(shù)指標(biāo)對比情況
[0047]

【權(quán)利要求】
1. 一種新型管道工業(yè)燃?xì)庠诮饘偾懈詈透G爐加熱中的應(yīng)用，其特征是以管道天然氣 為母料，通過TD型TANRANOIOI反應(yīng)控制裝置，加入一定比例的稀土聚合劑而制成；管道 天然氣的壓力為〇. 012?0. 03Mpa，用于金屬切割，管道天然氣的流量為30m3/h以內(nèi)時，配 加稀土聚合劑的體積比為0. 05?0. 1% ;管道天然氣流量為100m3/h以內(nèi)時，則配加稀土 聚合劑的體積比為〇. 1?〇. 2% ;氧氣的工作壓力為0. 1-0. 3Mpa ;新型工業(yè)燃?xì)獾墓ぷ鲏?力為0. 012?0. 03Mpa ;用于窯爐加熱，管道天然氣流量為50-500m3/h，配加稀土聚合劑的 體積比為0. 1?0. 2% ;當(dāng)管道天然氣流量為500-5000m3/h時，配加稀土聚合劑的體積比 為0? 15?0? 3% ;加熱時空氣的工作壓力0? 032?0? 055Mpa，新型工業(yè)燃?xì)獾墓ぷ鲏毫? 0. 012Mp?0. 03MPa ;熱處理時，新型工業(yè)燃?xì)獾墓ぷ鲏毫?. 012?0. 03Mpa，空氣的工作 壓力為〇? 055?0? 12Mpa ;烘烤時，新型燃?xì)獾墓ぷ鲏毫?? 012?0? 03Mpa，空氣的工作壓 力為 0? 1 ?0? 2Mpa。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型管道工業(yè)燃?xì)庠诮饘偾懈詈透G爐加熱中的應(yīng)用，其 特征在于金屬切割時，先點燃新型工業(yè)燃?xì)?，再添加氧氣，火焰調(diào)整為中性焰，火焰呈藍(lán)白 色，發(fā)出響聲，按照鋼板的厚度調(diào)整內(nèi)焰長度，內(nèi)焰長度6-9_為佳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型管道工業(yè)燃?xì)庠诮饘偾懈詈透G爐加熱中的應(yīng)用，其 特征在于窯爐加熱時，先點燃新型工業(yè)燃?xì)猓偬砑踊旌峡諝?，將火焰調(diào)整為中性焰，火焰 呈藍(lán)白色，發(fā)出響聲，內(nèi)焰穩(wěn)定為佳。
【文檔編號】B23K7/00GK104359122SQ201410642031
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】高贊松 申請人:高贊松