CN102585945B - 一种高能焊割气 - Google Patents
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Abstract
一种高能焊割气，它涉及一种焊割气。本发明目的要解决乙炔气体作为焊割气存在环境污染，且能耗高、成本高的缺点。高能焊割气由纳米促燃剂和天然气混合而成，其中所述的纳米促燃剂由航空煤油、乙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙二醇单丁醚、叔丁基过氧化氢、2-戊酮、纳米氧化铝、纳米氧化铁和硼烷-吡啶络合物混合而成。优点：本发明采用纳米促燃剂使天然气火焰集中，提升火焰温度，达到乙炔气的使用功效，提高工件的切割质量，安全不回火，燃气和氧气消耗大幅度降低，一瓶3立方的高能焊割气可替代1瓶3公斤的乙炔气使用，成本仅为乙炔气的1/5，且高能焊割气的只要成分为天然气，与乙炔气相比降低了环境污染。本发明主要用于制备焊割气。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊割气。
背景技术
我国是一个发展中国家，却是世界第二大能源消费国，但是我国除了煤炭外，其他能源如石油、天然气等都是匮缺的。目前，在我国，资源消耗高、浪费大、环境污染严重等问题依然存在，而乙炔的应用发展速度过快，导致大量的能源造成浪费。生产一吨乙炔气需耗电3600度和一吨多焦炭，产生3吨以上的毫无用处的电石渣，同时排放大量的H2S、H3P等有害气体和污水杂质，严重污染环境。
随着生产力的发展和社会的进步，人类越来越注重环保、节能、安全、效率，使用乙炔气体作为焊割气存在环境污染，且能耗高、成本高的缺点有了清晰的认识。
发明内容
本发明目的要解决乙炔气体作为焊割气存在环境污染，且能耗高、成本高的缺点，而提供一种高能焊割气。
一种高能焊割气由纳米促燃剂和天然气混合而成，其中所述的纳米促燃剂的质量与天然气的体积比为(1kg～2kg):100m3。
本发明优点：本发明采用纳米促燃剂使天然气火焰集中，提升火焰温度，达到乙炔气的使用功效，提高工件的切割质量，安全不回火，燃气和氧气消耗大幅度降低，一瓶3立方的高能焊割气可替代1瓶3公斤的乙炔气使用，成本仅为乙炔气的1/5，且高能焊割气的只要成分为天然气，与乙炔气相比降低了环境污染。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种高能焊割气由纳米促燃剂和天然气混合而成，其中所述的纳米促燃剂的质量与天然气的体积比为(1kg～2kg):100m3。
本发明采用纳米促燃剂使天然气火焰集中，提升火焰温度，达到乙炔气的使用功效，提高工件的切割质量，安全不回火，燃气和氧气消耗大幅度降低，一瓶3立方的高能焊割气可替代1瓶3公斤的乙炔气使用，成本仅为乙炔气的1/5，且高能焊割气的只要成分为天然气，与乙炔气相比降低了环境污染。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的纳米促燃剂按重量份数由20～30份航空煤油、10～15份乙醇、10～25份正丁醇、12～15份乙酸乙酯、10～15份乙二醇单丁醚、5～10份叔丁基过氧化氢、1.8～2.2份2-戊酮、0.4～0.6份纳米氧化铝、0.4～0.6份纳米氧化铁和1.8～2.2份硼烷-吡啶络合物混合而成。其它与具体实施方式一相同。
燃烧过程是典型的非等温反应，常温下的反应物，进入火焰后立即变为产物。由于过程是瞬间完成的，可以近似地认为反应是在绝热条件下完成的，反应放出的热全部用来加热产物和掺杂在反应物中的惰性气体，使之升高到火焰温度。由于气体的燃烧不需要象固体、液体那样经过熔化、蒸发等过程，所以燃烧速度很快。气体的燃烧速度随物质的组成不同而异。简单气体燃烧如氢气只需受热、氧化等过程；而复杂的气体如天然气、乙炔等则要经过受热、分解、氧化过程才能开始燃烧。在气体燃烧中，扩散燃烧速度取决于气体扩散速度，而混合燃烧速度则取决于本身的化学反应速度；在金属火焰焊割领域通常采用混合燃烧，燃气与氧气在喷嘴处混合燃烧，由于乙炔气体的化学反应速度要高于其他燃料，因此，乙炔瞬间释放的热能要高一些，火焰温度能达到3200℃，天然气添加纳米促燃剂后，由于航空煤油、乙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙二醇单丁醚、叔丁基过氧化氢和2-戊酮的加入得到的混合气体与天然气相比综合热值及燃烧热均有大幅度提高，且在纳米氧化铝、纳米氧化铁及硼烷-吡啶络合物的催化下，气体燃烧热效能及燃烧速度提高较快，因此，在火焰温度上能够有较大幅度的提高，在金属火焰焊割及其他工艺方面可有效替代乙炔气，提高了燃气的使用安全性及工作效率。所以纳米促燃剂能够有效提高燃气燃烧速度、改善燃烧环境、提高燃气在氧气中燃烧的火焰温度，进而使混合得到的高能焊割气替代乙炔进行火焰焊割、火工校正、火焰喷涂等工艺。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一的不同点是：所述的纳米促燃剂按重量份数由28份航空煤油、15份乙醇、12份正丁醇、15份乙酸乙酯、15份乙二醇单丁醚、10份叔丁基过氧化氢、2份2-戊酮、0.5份纳米氧化铝、0.5份纳米氧化铁和2份硼烷-吡啶络合物混合而成。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点是：所述的纳米促燃剂按重量份数由30份航空煤油、13份乙醇、17份正丁醇、12份乙酸乙酯、13份乙二醇单丁醚、8份叔丁基过氧化氢、2份2-戊酮、0.5份纳米氧化铝、0.5份纳米氧化铁和2份硼烷-吡啶络合物混合而成。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点是：所述的纳米促燃剂按重量份数由24份航空煤油、14份乙醇、20份正丁醇、14份乙酸乙酯、12份乙二醇单丁醚、9份叔丁基过氧化氢、2份2-戊酮、0.5份纳米氧化铝、0.5份纳米氧化铁和2份硼烷-吡啶络合物混合而成。其它与具体实施方式一至四相同。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：一种高能焊割气由纳米促燃剂和天然气混合而成，其中所述的纳米促燃剂的质量与天然气的体积比为1.5kg:100m3。
本试验所述的纳米促燃剂由28kg航空煤油、15kg乙醇、12kg正丁醇、15kg乙酸乙酯、15kg乙二醇单丁醚、10kg叔丁基过氧化氢、2kg2-戊酮、0.5kg纳米氧化铝、0.5kg纳米氧化铁和2kg硼烷-吡啶络合物混合而成。
在燃气压力为0.04MPa、氧气压力为0.5MPa的条件下采用自动切割机分别使用本试验制备的高能焊割气、丙烷和乙炔对厚度为18mm的钢板进行切割，切割长度为8m，并记录燃气用量和氧气用量的情况，具体数据如表1所示：
表1
通过表1中燃气用量和氧气用量的对比可知在切割同等材料、且切割长度相同情况下，本试验制备的高能焊割气的燃气用量和氧气用量的用来都是最低的，即节省能源，又降低生产成本。
试验二：一种高能焊割气由纳米促燃剂和天然气混合而成，其中所述的纳米促燃剂的质量与天然气的体积比为1.5kg:100m3。
本试验所述的纳米促燃剂由30kg航空煤油、13kg乙醇、17kg正丁醇、12kg乙酸乙酯、13kg乙二醇单丁醚、8kg叔丁基过氧化氢、2kg2-戊酮、0.5kg纳米氧化铝、0.5kg纳米氧化铁和2kg硼烷-吡啶络合物混合而成。
在燃气压力为0.05MPa、氧气压力为0.6MPa的条件下采用自动切割机分别使用本试验制备的高能焊割气、丙烷和乙炔对厚度为20mm的钢板进行切割，切割长度为4.9m，并记录切割速度、燃气消耗和氧气消耗的情况，具体数据如表2所示：
表2
通过表2中切割速度、燃气消耗和氧气消耗的对比可知在切割同等材料、且切割长度相同情况下，本试验制备的高能焊割气的燃气消耗和氧气消耗用量都是最低的，且切割速度是最快的，所以使用本试验制备的高能焊割气即节省能源、降低生产成本，又能提高切割速度，提高生产效率。
试验三：一种高能焊割气由纳米促燃剂和天然气混合而成，其中所述的纳米促燃剂的质量与天然气的体积比为1.5kg:100m3。
本试验所述的纳米促燃剂由24kg航空煤油、14kg乙醇、20kg正丁醇、14kg乙酸乙酯、12kg乙二醇单丁醚、9kg叔丁基过氧化氢、2kg2-戊酮、0.5kg纳米氧化铝、0.5kg纳米氧化铁和2kg硼烷-吡啶络合物混合而成。
在燃气压力为0.05MPa、氧气压力为0.6MPa的条件下采用自动切割机分别使用本试验制备的高能焊割气、丙烷和乙炔对φ273×28无缝钢管进行切割分段，每段240mm，共20段，并记录切割速度、燃气消耗和氧气消耗的情况，具体数据如表3所示：
表2
通过表3中切割速度、燃气消耗和氧气消耗的对比可知在切割同等钢管材料、且切割数量相同情况下，本试验制备的高能焊割气的燃气消耗和氧气消耗用量都是最低的，且切割速度是最快的，所以使用本试验制备的高能焊割气即节省能源、降低生产成本，又能提高切割速度，提高生产效率。
在氧气压力为1.5MPa的条件下采用300型手动割把分别使用本试验制备的高能焊割气、丙烷和乙炔对直径330mm铸钢冒口手工切割，并记预热时间、切割时间、燃气压力、割嘴型号、燃气用量和氧气用量的情况，具体数据如表4所示：
表4
通过表4中对比可知本试验制备的高能焊割气在手动切割铸钢冒口时，采用的割嘴型号小，且能在最短的预热时间、切割时间和最小的燃气压力条件下完成冒口切割工作，而且采用本试验制备高能焊割气的燃气用量和氧气用量都是最低的，节省能源，降低生产成本。
Claims (4)
1.一种高能焊割气，其特征在于高能焊割气由纳米促燃剂和天然气混合而成，其中所述的纳米促燃剂的质量与天然气的体积比为(1kg～2kg):100m3；所述的纳米促燃剂按重量份数由20～30份航空煤油、10～15份乙醇、10～25份正丁醇、12～15份乙酸乙酯、10～15份乙二醇单丁醚、5～10份叔丁基过氧化氢、1.8～2.2份2-戊酮、0.4～0.6份纳米氧化铝、0.4～0.6份纳米氧化铁和1.8～2.2份硼烷-吡啶络合物混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种高能焊割气，其特征在于所述的纳米促燃剂按重量份数由28份航空煤油、15份乙醇、12份正丁醇、15份乙酸乙酯、15份乙二醇单丁醚、10份叔丁基过氧化氢、2份2-戊酮、0.5份纳米氧化铝、0.5份纳米氧化铁和2份硼烷-吡啶络合物混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种高能焊割气，其特征在于所述的纳米促燃剂按重量份数由30份航空煤油、13份乙醇、17份正丁醇、12份乙酸乙酯、13份乙二醇单丁醚、8份叔丁基过氧化氢、2份2-戊酮、0.5份纳米氧化铝、0.5份纳米氧化铁和2份硼烷-吡啶络合物混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种高能焊割气，其特征在于所述的纳米促燃剂按重量份数由24份航空煤油、14份乙醇、20份正丁醇、14份乙酸乙酯、12份乙二醇单丁醚、9份叔丁基过氧化氢、2份2-戊酮、0.5份纳米氧化铝、0.5份纳米氧化铁和2份硼烷-吡啶络合物混合而成。
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