CN116447522A - 一种湿式氢氧混合调节装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿式氢氧混合调节装置，氢气源通过供氢主管路及依次设置于供氢主管路上的一级氢气减压阀、一级氢气压力传感器、氢气流量计、二级氢气减压阀、二级氢气压力传感器和氢气气动调节阀与湿式氢氧混合器氢气进口连接，氧气源通过供氧主管路及依次设置于供氧主管路上的氧气流量计、氧气减压阀、氧气压力传感器一和氧气气动调节阀与湿式氢氧混合器氧气进口连接，湿式氢氧混合器氢氧混合气出口通过氢氧混合气管路与割枪连接。本发明还公开了该装置的工作方法。本发明在使用的过程中能够调节氢气和氧气的混合比例或者混合气的压力来改变火焰从割枪喷射的气流，进而决定对钢坯切割的缝隙大小和切割速度，提升切割效果。
Description
技术领域
本发明属于氢氧切割供气系统技术领域，具体涉及一种湿式氢氧混合调节装置及其工作方法。
背景技术
目前，钢铁行业90%以上炼钢过程通过连铸铁机生产炼钢并进行切割，切割主要通过传统火焰切割和焦炉煤气进行铸坯切割；传统火焰切割以乙炔为燃剂·氧气为助燃剂对钢坯进行切割，铸坯切割以焦炉煤气燃剂·氧气为助燃剂对钢坯进行切割，以上的切割方式都存在经济、环保、切割质量差的缺点，例如存在耗电量大、污染严重、切割面差等相关问题，因此给钢坯切割流程带来生存的难题。
近几年来，氢气为目前市场的绿色能源，逐渐出现氢氧切割工艺，主要工艺以氢气为燃剂·氧气为助燃剂对钢坯进行切割，从而减少煤/焦炭的使用和二氧化碳的排放，有效改善切割缝较大的状况，增加热值。
目前的氢氧切割工艺采用氢氧发生器进行现场制备氢气和氧气的方式进行，氢氧发生器的工作原理采用常规的电解水技术原理，简单来说是在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应并分解生成氢气和氧气，制备过程中的化学反应方式：H2O=H2↑+ O2↑；根据化学反应式得知制备得到的氢气和氧气比例为恒定的2:1，该混合气俗称为布朗气体；除此之外氢氧发生器出口压力是低压在0.08MPa左右。
现有的氢氧发生器对钢坯切割的主要原理是根据钢坯切割使用的布朗气体流量进而选择氢氧发生器的规格，通过选择特定规定的氢氧发生器进而电解生成一定压力和流量的布朗气体，该布朗气体经过防回火系统连接到割枪对钢坯进行切割，钢坯的割缝大小控制在6mm以下，然而目前的这种切割技术在钢铁行业从安全性、经济性、工作性能三个方面分析都存在一定的缺陷与不足，以下从这三方面进行分析：
1、安全性
氢氧发生器制备的氢氧混合气经过防回火系统与割枪连接，氢氧发生器因压力低存在压损的特性，所以必须放置在厂房内切割车附近，在使用过程中容易发生回火，且回火无法阻断，将会在厂房内发生爆炸；布朗氢氧发生器本身没有储气瓶，然而，厂房内是≥1000℃的钢坯和氧气管道，如果发生爆炸整个厂房将会发生不可预知的安全危害。
2、经济性
氢氧发生器需要消耗的能源是纯净水和电能，每台氢氧发生器消耗的电量约为35-40度/小时，消耗的纯净水量约为5-6L/h，从电能和纯净水的消耗可得知钢铁厂用电量较大，且氢氧发生器电解水必须是纯净水，所以企业所需运营成本比较高；除此之外后续还需要设备的维护成本，企业实际运行中设备维护成本是按照每天氢氧发生器所切割的钢坯吨数进行计算的，因此常规氢氧发生器设备维护成本相当高，对于钢铁行业来说经济成本比较高。
3、工作性能
氢氧发生器制备的布朗气体中氢气和氧气的比例是恒定的2:1并且不可调，且需要保持氢氧发生器的出口压力低压在0.08MPa左右，又因压力和流量影响割枪的喷射气流，而喷射气流又会影响钢坯的切割速度和割缝效果，对目前特定规格的氢氧发生器而言，其流量和压力是不可调节的，然而钢铁生产厂家通常会根据生产需要生产不同规格和型号的钢坯，采用特定规格的氢氧发生器进行氢氧切割最终会影响不同型号及规格钢坯的切割效果。另外目前常规的氢氧发生器的割缝小于6mm，切割速度在260mm/min左右，且容易出现反渣回火，除此之外回火之后会存在点火麻烦等问题。
因此，为了克服上述问题需要一种湿式氢氧混合调节装置及其工作方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种经济效果好、安全可靠且切割效果较好的湿式氢氧混合调节装置，该装置能够有效解决安全事故的发生、大幅度降低成本且实现较好的切割效果。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种湿式氢氧混合调节装置，其特征在于包括氢气源、氮气源、氧气源和湿式氢氧混合器，其中氢气源通过供氢主管路及依次设置于供氢主管路上的一级氢气减压阀、一级氢气压力传感器、氢气流量计、二级氢气减压阀、二级氢气压力传感器和氢气气动调节阀与湿式氢氧混合器氢气进口连接，氧气源通过供氧主管路及依次设置于供氧主管路上的氧气流量计、氧气减压阀、氧气压力传感器一和氧气气动调节阀与湿式氢氧混合器氧气进口连接，湿式氢氧混合器氢氧混合气出口通过氢氧混合气管路与割枪连接，氮气源通过氮气管路分别与供氢主管路和供氧主管路连接。
进一步限定，邻近氢气源的供氢主管路上设有干式阻火器，氢气源通过氢气金属软管及设置于该氢气金属软管上的氢气止回阀一与供氢主管路连接，邻近氧气源的供氧主管路上设有干式阻火器，邻近割枪的氢氧混合气管路上设有干式阻火器。
进一步限定，所述湿式氢氧混合器主要由筒形壳体、密封连接于筒形壳体上的密封端盖及填充于筒形壳体内部的水构成，该筒形壳体侧壁上分别密封连接有氢气进气管道和氧气进气管道，氢气进气管道和氧气进气管道分别延伸至筒形壳体内部的液侧区且均竖向向下延伸，且氢气进气管道和氧气进气管道的延伸底端相对侧为楔形结构，用于实现氢气和氧气在湿式氢氧混合器内部液侧区的出气端实现旋流均匀混合，密封端盖上设有氢氧混合气出气管道和爆破片。
进一步限定，还包括扰流挡板、搅拌轴和搅拌桨叶，扰流挡板水平间隔所述筒形壳体内的液侧区，扰流挡板中部可转动连接搅拌轴，搅拌轴在扰流挡板顶面上连接多个搅拌桨叶；氢气进气管道和氧气进气管道的底端探入到扰流挡板下方，扰流挡板上开设有多个均匀排布的通气孔；氢气进气管道和氧气进气管道在扰流挡板上方均设置有喷气嘴，喷气嘴出气方向朝向搅拌桨叶远端。
进一步限定，所述氢氧混合气管路上沿气体输送方向依次设有氢氧混合气减压阀、氢氧混合气压力传感器一、双桶阻火装置、氢氧混合气压力传感器二和氢氧混合气止回阀三；所述氢氧混合气压力传感器一与双桶阻火装置之间的氢氧混合气管路上沿气体输送方向依次设有氢氧混合气球阀和氢氧混合气止回阀二。
进一步限定，所述氮气源与氮气主管路连接，氮气主管路通过氮氢支管一与一级氢气减压阀进气端一侧的供氢主管路连接，该氮氢支管路一上沿氮气输送方向依次设有氮氢球阀和氮氢止回阀一；氮气主管路通过氮氢支管二及氮氢气动三通阀与二级氢气压力传感器进气端一侧的供氢主管路连接，该氮氢支管路二上设有氮氢止回阀二；氮气主管路通过氮氧支管一与氧气流量计进气端一侧的供氧主管路连接，该氮氧支管路一上沿氮气输送方向依次设有氮氧球阀和氮氧止回阀一；氮气主管路通过氮氧支管二及氮氧气动三通阀与氧气压力传感器一进气端一侧的供氧主管路连接，该氮氧支管路二上设有氮氧止回阀二。
进一步限定，所述氮气源通过氮气金属软管及沿气体输送方向依次设置于该氮气金属软管上的氮气减压阀和氮气过滤器与氮气主管路连接，该氮气主管路上设有氮气电磁阀。
进一步限定，邻近二级氢气减压阀进气端的供氢主管路上沿气体输送方向依次设有氢气气动球阀、氢气过滤器和氢气压力传感器；邻近氧气减压阀进气端的供氧主管路上沿气体输送方向依次设有氧气球阀、氧气气动球阀、氧气过滤器和氧气压力传感器二；邻近氢氧混合气减压阀进气端的氢氧混合气管路上沿气体输送方向依次设有氢氧混合气止回阀一和氢氧混合气过滤器；所述氢气气动调节阀与湿式氢氧混合器氢气进口之间的供氢主管路上沿气体输送方向依次设有氢气针阀和氢气止回阀二；所述氧气气动调节阀与湿式氢氧混合器氧气进口之间的供氧主管路上沿气体输送方向依次设有氧气针阀和氧气止回阀。
进一步限定，所述二级氢气减压阀与二级氢气压力传感器之间的供氢主管路上连接有氢气排空管路，该氢气排空管路上设有氢气排空气动球阀且在氢气排空气动球阀一侧通过管路并联连接有氢气排空安全阀；所述氧气减压阀与氧气压力传感器一之间的供氧主管路上连接有氧气排空管路，该氧气排空管路上设有氧气排空气动球阀且在氧气排空气动球阀一侧通过管路并联连接有氧气排空安全阀。
本发明还公开了一种湿式氢氧混合调节装置工作方法，使用在上述任一项所述的湿式氢氧混合调节装置进行氢气和氧气混合工作，能够调节氢气和氧气的混合比例或者混合气的压力来改变火焰从割枪喷射的气流，进而决定对钢坯切割的缝隙大小和切割速度；具有自动熄火功能，停止火焰时通过氢气和氧气管道上切换阀切换到氮气供应
管路上，用氮气熄灭火焰，灭火焰后氢氧混合气管路充满氮气，保障了使用的安全性。
本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：
本发明具有氢氧比例和压力均可调节的功能：该设置设有电子调压系统和流量控制系统，在使用的过程中能够调节氢气和氧气的混合比例或者混合气的压力来改变火焰从割枪喷射的气流，进而决定对钢坯切割的缝隙大小和切割速度，从喷射气流的模拟分析得知气流的大小与流速和割嘴有关，从而可以通过调节氢氧流量和压力来决定钢坯的割缝和割速。
2、本发明具有4道安全防回火功能：为了保障整套装置在使用中的安全性，在整套装置中添加回火防线有2+3+1道，分别为：
一道供氢、供氧管路：在分别的靠近气源部分的管路中添加干式阻火器保证气源的安全性和后续传导性，总共2道；干式组阻火器能阻止以亚音速传播的爆燃或者爆轰火焰；
一道氢氧混合气管路：在氢氧混合气管路中分别添加3道阻火防线，分别为2道湿式阻火和1道干式阻火；干式阻火器安置在割枪的氢氧混合气的进口端，作为第一道阻火防线，能有效的阻止火焰；第二道湿式阻火器采用双桶结构设计，回火之后的热传递在湿式阻火器内产生爆明将力传递到水面，利用连通器的原理将高压气体又从割枪处出去；第三道湿式氢氧混合器为阻火和混合结构，氢气和氧气在混合器内水里面旋涡混合，能保证气体充分的混合之后从水面分离，主要利用气水分离的原理，假如前面2道阻火失效时，混合器内部的水也可以阻止火焰和温度的传播；
一道为惰性保护气体管路：主要用于氢氧混合气切断，在检测到回火传递到湿式氢氧混合器中可自动切换到氮气，用保护气体氮气熄灭火焰。
3、本发明具有自动熄火和点火功能：自动熄火：主要用于氢氧混合气切断，保护气体氮气熄灭火焰的装置，主要原理为氢气、氧气未通气和混合之前氢气和氧气管道先通入氮气，之后通过切换阀切换到氢氧混合气体使用，停止时可以通过氢气和氧气管道上切换阀切换到氮气上用于熄灭火焰，保障使用的安全性；自动点火：主要用在点火时氢气用≥1000℃钢坯不好点燃时或者在反渣回火时再一次点火时不好点燃，此装置中设置自动点火装置，进行远程控制点火。
4、本发明具有安全联锁的功能：主要在供氢、供氧管道上分别放置有紧急切断阀，发生火源或者氢气和氧气泄露时紧急切断，保护气源。
5、本发明的湿式氢氧混合器优势，湿式氢氧混合器特有的扰流板和搅拌结构，能够利用气动旋流、扰流、分割，再次旋流，保证了出水前氢气和氧气充分混合均匀，通过保证混合气均匀性提高了火焰切割效果。
6、本发明具有自动化操作功能：整套装置可以在控制室进行操作，并且能检测流量的变化曲线，同时具有紧急切断、氮气自动切换吹扫等功能；能够实现的控制、监测范围：设备启停、状态；压力显示与控制；收集状态的监测与显示；阀门开关与调节等相关的功能。
7、本发明具有相对较高的经济效益：从运营成本来说此套装置主要用的是自来水给湿式阻火器进行定期少量补水，一般3天补水不到2L，且用电消耗也非常少，该套装置的用电设备主要是控制系统，气动阀组件需要220V的电压，用电量约为1度/小时；相对于氢氧发生器而言用电量和用水量均降低85%-90%左右；从后期维护来说此装置只需要半年定期检修不需要更多的维修成本投入，只要检修阀门是否正常工作，压力表和安全阀定期的第三方校验。
此装置使用的氢气主要是管束车供气或其他方式供气（其它工况企业废气或副产），该装置对氢气的纯度并无要求，使用的氢气量比较少，按照氢气量使用10Nm³/h计算，每台管束车按照8小时约使用一个月左右，按照24小时计算约使用半个月左右。从上面分析不管系统运营成本、系统后期维护成本，相比于常规氢氧发生器，该装置的总体运营成本大约降低70%-80%左右，所以此装置在钢铁行业占有绝对的优势，并且能够降低能耗和满足环保要求。
8、本发明具有较好的切割效果：本发明能够连续性使用，通过调节过氢量和过氧量能够保持钢坯割缝小于5mm，切割速度最大达到350mm/min，大大的提高切割速度，相比较于常规氢氧发生器而言，每天钢坯切割的生产量大幅提高；除此之外能够通过调节氢氧配比实现氢氧最小比例切割，从经济效益上分析能够有效节约用气成本；从安全上更加自动化，例如能够通过调节氢氧比例降低反渣的次数，发生回火时利用温度传感器和压力传感器检测，熄火时按照熄火顺序操作减少回火或者割枪喷嘴时的爆明等。
此套装置目前已经在河北某钢铁公司试验多天，其能够连续性使用5-6小时，在试验过程中此装置最大的优点为连续性切割相对于常规氢氧发生器的反渣次数较少，切割缝小于5mm，切割速度能够达到350mm/min等。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1是本发明中减压混合调节机构的结构示意图；
图2是本发明中一级减压机构的结构示意图；
图3是本发明中湿式氢氧混合器的主视剖视结构示意图；
图4是图3中A-A部位的横截面结构示意图。
图中：1-氢气源，2-氮气源，3-氧气源，4-湿式氢氧混合器，401-筒形壳体，402-密封端盖，403-氢气进气管道，404-氧气进气管道，405-扰流挡板，4051、通气孔，406-氢氧混合气出气管道，407-爆破片，408-搅拌轴，409、搅拌桨叶，410-喷嘴；5-供氢主管路，6-一级氢气减压阀，7-一级氢气压力传感器，8-氢气流量计，9-二级氢气减压阀，10-二级氢气压力传感器，11-氢气气动调节阀，12-供氧主管路，13-氧气流量计，14-氧气减压阀，15-氧气压力传感器一，16-氧气气动调节阀，17-氮气主管路，18-氢氧混合气管路，19-干式阻火器，20-氢氧混合气压力传感器一，21-双桶阻火装置，22-氢氧混合气压力传感器二，23-氢氧混合气止回阀三，24-氢氧混合气球阀，25-氢氧混合气止回阀二，26-氮氢球阀，27-氮氢止回阀一，28-氮氢气动三通阀，29-氮氢止回阀二，30-氮氧球阀，31-氮氧止回阀一，32-氮氧气动三通阀，33-氮氧止回阀二，34-氮气减压阀，35-氮气过滤器，36-氢气气动球阀，37-氢气过滤器，38-氢气压力传感器，39-氧气球阀，40-氧气气动球阀，41-氧气过滤器，42-氧气压力传感器二，43-氢氧混合气止回阀一，44-氢氧混合气过滤器， 45-氢气止回阀二，46-氧气止回阀，47-氢气排空管路，48-氢气排空气动球阀，49-氢气排空安全阀，50-氧气排空管路，51-氧气排空气动球阀，52-氧气排空安全阀，53-氮气电磁阀，54-氢气止回阀一，55-氢氧混合气减压阀。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种湿式氢氧混合调节装置及其工作方法，能够有效解决安全事故的发生、大幅度降低成本且实现较好的切割效果。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参考附图，图1是本发明中减压混合调节机构的结构示意图；图2是本发明中一级减压机构的结构示意图；图3是本发明中湿式氢氧混合器的主视剖视结构示意图；图4是图3中A-A部位的横截面结构示意图。
在一具体实施方式中，如图1～4所示，一种湿式氢氧混合调节装置，结合附图详细描述本发明的技术方案，如图1-2所示，一种湿式氢氧混合调节装置，包括氢气源1、氮气源2、氧气源3和湿式氢氧混合器4，其中氢气源1通过供氢主管路5及依次设置于供氢主管路5上的一级氢气减压阀6、一级氢气压力传感器7、氢气流量计8、二级氢气减压阀9、二级氢气压力传感器10和氢气气动调节阀11与湿式氢氧混合器4氢气进口连接，氧气源3通过供氧主管路12及依次设置于供氧主管路12上的氧气流量计13、氧气减压阀14、氧气压力传感器一15和氧气气动调节阀16与湿式氢氧混合器4氧气进口连接，湿式氢氧混合器4氢氧混合气出口通过氢氧混合气管路18与割枪连接，氮气源2通过氮气管路分别与供氢主管路5和供氧主管路12连接。
本发明所述的湿式氢氧混合调节装置中邻近氢气源1的供氢主管路5上设有干式阻火器19，氢气源1通过氢气金属软管及设置于该氢气金属软管上的氢气止回阀一54与供氢主管路5连接，邻近氧气源3的供氧主管路12上设有干式阻火器19，邻近割枪的氢氧混合气管路18上设有干式阻火器19。
本发明所述湿式氢氧混合器4主要由筒形壳体401、密封连接于筒形壳体401上的密封端盖402及填充于筒形壳体内部的水构成，该筒形壳体401侧壁上分别密封连接有氢气进气管道403和氧气进气管道404，氢气进气管道403和氧气进气管道404分别延伸至筒形壳体401内部的液侧区且均竖向向下延伸，且氢气进气管道403和氧气进气管道404的延伸底端相对侧为楔形结构，用于实现氢气和氧气在湿式氢氧混合器4内部液侧区的出气端实现旋流均匀混合，密封端盖402上设有氢氧混合气出气管道406和爆破片407。
具体而言，所述湿式氢氧混合器4还包括扰流挡板405、搅拌轴408和搅拌桨叶409，扰流挡板405水平间隔设置在筒形壳体401内的液侧区中，扰流挡板405中部可转动连接搅拌轴408，搅拌轴408根部通过塑料轴承或者陶瓷轴承及其相应的轴承座安装在扰流挡板405中部。搅拌轴408在扰流挡板405顶面上连接多个搅拌桨叶409，多个搅拌桨叶409圆周均布设置。氢气进气管道403和氧气进气管道404贴着筒形壳体401的内侧壁设置，氢气进气管道403和氧气进气管道404在搅拌桨叶409旋转范围外并不干涉。氢气进气管道403和氧气进气管道404的缩口底端探入到扰流挡板405下方，扰流挡板405上开设有多个均匀排布的通气孔4051，即扰流挡板405为筛孔板。氢气进气管道403和氧气进气管道404在扰流挡板405上方的缩口处还分别设置有喷气嘴410，喷气嘴410出气方向朝向搅拌桨叶409远端。喷气嘴410和所述缩口底端的出气截面积需要合理设置，保证大部分气体从所述缩口底端逸出。
湿式氢氧混合器4进行氢气和氧气的混合时，氢气进气管道403导入的氢气分为两部分曝气在液侧区，主要部分从缩口圆管底端的楔形口喷出，另一部分从喷气嘴410喷出；氧气进气管道404导入的氧气分为两部分曝气在液侧区，主要部分从缩口圆管底端的楔形口喷出，另一部分从喷气嘴410喷出。在扰流挡板405下方两处相对顺向喷气的楔形口形成旋流，便于两股气流初步混合。旋流气体在上升过程中遇到筛孔板的扰流挡板405，受到阻挡干扰再次混合，并且通过通气孔4051向上逸出底腔。在扰流挡板405顶部，两股从喷气嘴410喷出的氢气氧气不断鼓动液流，推动搅拌桨叶409旋转。旋转的搅拌桨叶409对穿透通气孔4051气条进行剪切分割混合，并继续旋动顶腔液体，有利于氢气和氧气的进一步混合。
本发明所述氢氧混合气管路18上沿气体输送方向依次设有氢氧混合气减压阀55、氢氧混合气压力传感器一20、双桶阻火装置21、氢氧混合气压力传感器二22和氢氧混合气止回阀三23。
本发明所述氢氧混合气压力传感器一20与双桶阻火装置21之间的氢氧混合气管路18上沿气体输送方向依次设有氢氧混合气球阀24和氢氧混合气止回阀二25。
本发明所述氮气源2与氮气主管路17连接，氮气主管路17通过氮氢支管一与一级氢气减压阀6进气端一侧的供氢主管路5连接，该氮氢支管路一上沿氮气输送方向依次设有氮氢球阀26和氮氢止回阀一27；氮气主管路17通过氮氢支管二及氮氢气动三通阀28与二级氢气压力传感器10进气端一侧的供氢主管路5连接，该氮氢支管路二上设有氮氢止回阀二29；氮气主管路17通过氮氧支管一与氧气流量计13进气端一侧的供氧主管路12连接，该氮氧支管路一上沿氮气输送方向依次设有氮氧球阀30和氮氧止回阀一31；氮气主管路17通过氮氧支管二及氮氧气动三通阀32与氧气压力传感器一15进气端一侧的供氧主管路12连接，该氮氧支管路二上设有氮氧止回阀二33。
本发明所述氮气源2通过氮气金属软管及沿气体输送方向依次设置于该氮气金属软管上的氮气减压阀34和氮气过滤器35与氮气主管路17连接，该氮气主管路17上设有氮气电磁阀53。
本发明所述的湿式氢氧混合调节装置中邻近二级氢气减压阀9进气端的供氢主管路5上沿气体输送方向依次设有氢气气动球阀36、氢气过滤器37和氢气压力传感器38；邻近氧气减压阀14进气端的供氧主管路12上沿气体输送方向依次设有氧气球阀39、氧气气动球阀40、氧气过滤器41和氧气压力传感器二42；邻近氢氧混合气减压阀55进气端的氢氧混合气管路18上沿气体输送方向依次设有氢氧混合气止回阀一43和氢氧混合气过滤器44；所述氢气气动调节阀11与湿式氢氧混合器4氢气进口之间的供氢主管路5上沿气体输送方向依次设有氢气止回阀二45；所述氧气气动调节阀16与湿式氢氧混合器4氧气进口之间的供氧主管路12上沿气体输送方向依次设有氧气止回阀46。
本发明所述二级氢气减压阀9与二级氢气压力传感器10之间的供氢主管路5上连接有氢气排空管路47，该氢气排空管路47上设有氢气排空气动球阀48且在氢气排空气动球阀48一侧通过管路并联连接有氢气排空安全阀49；所述氧气减压阀14与氧气压力传感器一15之间的供氧主管路12上连接有氧气排空管路50，该氧气排空管路50上设有氧气排空气动球阀51且在氧气排空气动球阀51一侧通过管路并联连接有氧气排空安全阀52。
本发明采用氢气集装格作为氢气源供气，氧气由氧气罐进行供气，氢气和氧气经过一级减压机构减压，再经过减压混合调节机构进行混合和减压，氢氧混合气经过氢氧混合管路与割枪连接。
本发明的工作原理为：氢气由一级减压机构减压至低压，再经过减压混合调节机构中湿式氢氧混合器前段的二级减压机构减压至一定压力，氧气经供氧主管路输送至减压混合调节机构，再经过减压混合调节机构中湿式氢氧混合器前段的二级减压机构减压至一定压力，经过二级减压后的氢气和氧气进入湿式氢氧混合器进行充分混合并减压至低压，然后经过防回火装置连接到割枪供给氢氧混合气。
由一级减压机构减压后的氢气经过减压混合调节机构的减压阀一减压调整成压力为一定压力，同样由一级减压机构减压后的氧气经过减压混合调节机构的减压阀二减压调整成压力为一定压力，两种相同压力的气源氢气和氧气以不同口径的截面积进入湿式氢氧混合器之前，氢气通过供氢主管路上的流量计一进行氢气流量监控并通过供氢主管路上的气动调节阀一进行氢气流量调节，氧气通过供氧主管路上的流量计二进行氧气流量监控并通过供氧主管路上的气动调节阀二进行氧气流量调节，从而实现控制氢气和氧气的混合比例，之后经湿式氢氧混合器实现氢气和氧气的混合并减压至低压，进入湿式氢氧混合器后，氢气和氧气能够在湿式氢氧混合器内部进行充分且安全的混合且能够保持氢氧混合气有一定的湿度，同时湿式氢氧混合器能够起到湿式阻火器的作用有效防止回火并阻断火源，该湿式氢氧混合器内设有分流装置且湿式氢氧混合器上设有爆破片。同时，湿式氢氧混合器特有的扰流板和搅拌结构，能够利用气动旋流、扰流、分割，再次旋流，保证了出水前氢气和氧气充分混合均匀，通过保证混合气均匀性提高了火焰切割效果。
本发明采用的氮气由氮气源进行供气，氮气在本发明中主要分为三路，主要用于氮气吹扫、置换和仪表用气等，其中一路氮气为装置中的气动三通阀一和气动三通阀二提供仪表用气；一路氮气为供氢主管路氮气吹扫和置换；一路氮气为供氧主管路氮气吹扫和置换。具有紧急切断、氮气吹扫、流量监控和超压保护等功能。
为了保障整个装置在使用中的安全性，在整个装置中添加的回火防线有2+3+1道，分别为：
一道供氢、供氧主管路：在分别的靠近气源部分的主管路上添加干式阻火器保证气源的安全性和后续传导性，总共2道；干式组阻火器能阻止以亚音速传播的爆燃或者爆轰火焰。
一道氢氧混合气管路：在氢氧混合气管路中分别添加3道阻火防线，分别为2道湿式阻火和1道干式阻火，其中干式阻火器安置在割枪的氢氧混合气进口端，作为第一道阻火防线，能够有效阻止火焰；第二道湿式阻火器采用双桶结构的双桶阻火装置，回火之后的热传递在湿式阻火器内产生爆明将力传递到水面，利用连通器的原理将高压气体又从割枪处出去；第三道湿式氢氧混合器为阻火和混合结构，氢气和氧气在混合器内水里面旋涡混合，能保证气体充分混合之后从水面分离，主要利用气水分离的原理，假如前面2道阻火失效时，湿式氢氧混合器内部的水也能够有效阻止火焰和温度的传播。
一道为惰性保护气体管路：主要用于氢氧混合气切断，在检测到回火传递到湿式氢氧混合器中可自动切换到氮气，用保护气体氮气熄灭火焰。
本发明还公开了一种湿式氢氧混合调节装置工作方法，使用在上述任一具体实施方式中所述的湿式氢氧混合调节装置进行氢气和氧气混合工作，能够调节氢气和氧气的混合比例或者混合气的压力来改变火焰从割枪喷射的气流，进而决定对钢坯切割的缝隙大小和切割速度，同时湿式混气方式安全性好，避免火焰向后传递。具有自动熄火功能，停止火焰时通过氢气和氧气管道上切换阀切换到氮气供应管路上，用氮气熄灭火焰，灭火焰后氢氧混合气管路充满氮气，保障了使用的安全性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种湿式氢氧混合调节装置，其特征在于：包括氢气源、氮气源、氧气源和湿式氢氧混合器，其中氢气源通过供氢主管路及依次设置于供氢主管路上的一级氢气减压阀、一级氢气压力传感器、氢气流量计、二级氢气减压阀、二级氢气压力传感器和氢气气动调节阀与湿式氢氧混合器氢气进口连接，氧气源通过供氧主管路及依次设置于供氧主管路上的氧气流量计、氧气减压阀、氧气压力传感器一和氧气气动调节阀与湿式氢氧混合器氧气进口连接，湿式氢氧混合器氢氧混合气出口通过氢氧混合气管路与割枪连接，氮气源通过氮气管路分别与供氢主管路和供氧主管路连接。
2.根据权利要求1所述的湿式氢氧混合调节装置，其特征在于：邻近氢气源的供氢主管路上设有干式阻火器，氢气源通过氢气金属软管及设置于该氢气金属软管上的氢气止回阀一与供氢主管路连接，邻近氧气源的供氧主管路上设有干式阻火器，邻近割枪的氢氧混合气管路上设有干式阻火器。
3.根据权利要求1所述的湿式氢氧混合调节装置，其特征在于：所述湿式氢氧混合器主要由筒形壳体、密封连接于筒形壳体上的密封端盖及填充于筒形壳体内部的水构成，该筒形壳体侧壁上分别密封连接有氢气进气管道和氧气进气管道，氢气进气管道和氧气进气管道分别延伸至筒形壳体内部的液侧区且均竖向向下延伸，且氢气进气管道和氧气进气管道的延伸底端相对侧为楔形结构，用于实现氢气和氧气在湿式氢氧混合器内部液侧区的出气端实现旋流均匀混合，密封端盖上设有氢氧混合气出气管道和爆破片。
4.根据权利要求3所述的湿式氢氧混合调节装置，其特征在于：还包括扰流挡板、搅拌轴和搅拌桨叶，扰流挡板水平间隔所述筒形壳体内的液侧区，扰流挡板中部可转动连接搅拌轴，搅拌轴在扰流挡板顶面上连接多个搅拌桨叶；氢气进气管道和氧气进气管道的底端探入到扰流挡板下方，扰流挡板上开设有多个均匀排布的通气孔；氢气进气管道和氧气进气管道在扰流挡板上方均设置有喷气嘴，喷气嘴出气方向朝向搅拌桨叶远端。
5.根据权利要求1所述的湿式氢氧混合调节装置，其特征在于：所述氢氧混合气管路上沿气体输送方向依次设有氢氧混合气减压阀、氢氧混合气压力传感器一、双桶阻火装置、氢氧混合气压力传感器二和氢氧混合气止回阀三；所述氢氧混合气压力传感器一与双桶阻火装置之间的氢氧混合气管路上沿气体输送方向依次设有氢氧混合气球阀和氢氧混合气止回阀二。
6.根据权利要求1所述的湿式氢氧混合调节装置，其特征在于：所述氮气源与氮气主管路连接，氮气主管路通过氮氢支管一与一级氢气减压阀进气端一侧的供氢主管路连接，该氮氢支管路一上沿氮气输送方向依次设有氮氢球阀和氮氢止回阀一；氮气主管路通过氮氢支管二及氮氢气动三通阀与二级氢气压力传感器进气端一侧的供氢主管路连接，该氮氢支管路二上设有氮氢止回阀二；氮气主管路通过氮氧支管一与氧气流量计进气端一侧的供氧主管路连接，该氮氧支管路一上沿氮气输送方向依次设有氮氧球阀和氮氧止回阀一；氮气主管路通过氮氧支管二及氮氧气动三通阀与氧气压力传感器一进气端一侧的供氧主管路连接，该氮氧支管路二上设有氮氧止回阀二。
7.根据权利要求1或6所述的湿式氢氧混合调节装置，其特征在于：所述氮气源通过氮气金属软管及沿气体输送方向依次设置于该氮气金属软管上的氮气减压阀和氮气过滤器与氮气主管路连接，该氮气主管路上设有氮气电磁阀。
8.根据权利要求1所述的湿式氢氧混合调节装置，其特征在于：邻近二级氢气减压阀进气端的供氢主管路上沿气体输送方向依次设有氢气气动球阀、氢气过滤器和氢气压力传感器；邻近氧气减压阀进气端的供氧主管路上沿气体输送方向依次设有氧气球阀、氧气气动球阀、氧气过滤器和氧气压力传感器二；邻近氢氧混合气减压阀进气端的氢氧混合气管路上沿气体输送方向依次设有氢氧混合气止回阀一和氢氧混合气过滤器；所述氢气气动调节阀与湿式氢氧混合器氢气进口之间的供氢主管路上沿气体输送方向依次设有氢气针阀和氢气止回阀二；所述氧气气动调节阀与湿式氢氧混合器氧气进口之间的供氧主管路上沿气体输送方向依次设有氧气针阀和氧气止回阀。
9.根据权利要求1所述的湿式氢氧混合调节装置，其特征在于：所述二级氢气减压阀与二级氢气压力传感器之间的供氢主管路上连接有氢气排空管路，该氢气排空管路上设有氢气排空气动球阀且在氢气排空气动球阀一侧通过管路并联连接有氢气排空安全阀；所述氧气减压阀与氧气压力传感器一之间的供氧主管路上连接有氧气排空管路，该氧气排空管路上设有氧气排空气动球阀且在氧气排空气动球阀一侧通过管路并联连接有氧气排空安全阀。
10.一种湿式氢氧混合调节装置工作方法，其特征在于：使用在上述权利要求1～9中任一项的湿式氢氧混合调节装置进行氢气和氧气混合工作，能够调节氢气和氧气的混合比例或者混合气的压力来改变火焰从割枪喷射的气流，进而决定对钢坯切割的缝隙大小和切割速度；具有自动熄火功能，停止火焰时通过氢气和氧气管道上切换阀切换到氮气供应管路上，用氮气熄灭火焰，灭火焰后氢氧混合气管路充满氮气，保障了使用的安全性。
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