CN116590061A - 一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂及其添加方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂及其添加方法，涉及助燃剂及助燃剂添加技术领域。该用于天然气助燃切割的高效节能添加剂，其成分包括环烷酸铁、甲基叔丁基醚、正乙烷、烷基二茂铁、乙醇、硝酸异辛酯、丙酮和200#溶剂油，所述基叔丁基醚4‑8％、正乙烷8‑12％、烷基二茂铁1～3％、乙醇8～12％、硝酸异辛酯6～12％、环烷酸铁7～12％、丙酮10～22％、200#溶剂油22～55％。该用于天然气助燃切割的高效节能添加剂及其添加方法采用在天然气中非定流量注入添加剂的方式可以间歇性扰动输送管内壁上的边界层，加强添加剂与天然气的混合程度，进一步提高助燃剂的助燃效果，可以有效降低切割缝的宽度，并提高切割缝的平整程度。
Description
技术领域
本发明涉及助燃剂及助燃剂添加技术领域，具体为一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂及其添加方法。
背景技术
随着我国工业经济的迅速发展，金属气割加工的社会需求量越来越大。目前，我国金属气割加工普遍使用氧—乙炔机械清理的传统方法。
乙炔在生产使用中存在耗能大，成本高，机械清理质量差，挂渣结瘤，不易清除，易爆易燃危害工人类身体健康，污染严重，这种气割技术出现至今已有100余年的历史，替代乙炔早已成为业界共识，因此国内外也采用一些石油气类的燃气来代替乙炔燃气进行焊割，但是普遍存在预热穿孔的时间短、机械清理速度慢、火焰温度低、实际应用性能差等问题，而且大部分的类似添加剂不稳定、易分层及含有二甲苯等有毒组分。
除此之外，目前助燃添加剂往往会采用稳定流量的方式进行添加入切割气中，但由于带压的切割气体与助燃气体与输送管路的内壁之前的边界层无法破除，因此气体混合的效果比较有限，在从喷嘴喷出后与氧气混合后的助燃效果也受此影响。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂及其添加方法，解决了背景技术中提到的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂，其成分包括环烷酸铁、甲基叔丁基醚、正乙烷、烷基二茂铁、乙醇、硝酸异辛酯、丙酮和200#溶剂油，所述基叔丁基醚4-8％、正乙烷8-12％、烷基二茂铁1～3％、乙醇8～12％、硝酸异辛酯6～12％、环烷酸铁7～12％、丙酮10～22％、200#溶剂油22～55％。
优选的，所述烷基二茂铁为2,2-双乙基二茂铁丙烷。
一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂的添加方法，包括一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂和如下添加方法：
在天然气助燃切割中的添加量为天然气质量流量的0.2％～2％；
在选定一个质量流量b下该质量流量的添加量A满足如下函数：
A＝esin(ct)*b+d，式中c为周期常量，d为固定流量，e为常量系数。
优选的，所述固定流量d采用独立管路和独立阀门控制流量。
(三)有益效果
本发明提供了一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂及其添加方法。具备以下有益效果：
(1)、该用于天然气助燃切割的高效节能添加剂及其添加方法中采用2,2-双乙基二茂铁丙烷为金属有机化合物，属于一种高效助燃剂、增速剂，在本发明添加剂中助溶剂等协同作用下，加入到天然气助燃切割中，与其混合，在燃烧时具有催化作用，改变燃烧链式反应动力学历程，可提高自由基产生效率，进而明显提高火焰燃烧速度和燃烧温度，同时减少燃气消耗量，提高火焰机械清理效率，可大幅减小机械清理逢宽度并提高机械清理面质量。甲基叔丁基醚可以使得各种有机成分结合在一起、并且相互作用还起到增温和不产生沉淀的功能；200#溶剂油在各组分作用下还具有助溶的效果。它加入天然气助燃切割中后可以完全代替乙炔使用，是一种可以广泛的添加在天然气、工业丙烷等石油气类液体、气体中，能够代替乙炔气、天然气、丙烷用于机械清理的新型添加剂，具有安全、环保、节能、高效的特点。它实现了石油气类气体添加剂的突破，热值能达到25500Kcal/m3，火焰温度可以达到3450℃，该添加剂可在多家炼钢厂连铸车间汽车用钢板机械清理中得到应用。
(2)、该用于天然气助燃切割的高效节能添加剂及其添加方法采用在天然气中非定流量注入添加剂的方式可以间歇性扰动输送管内壁上的边界层，加强添加剂与天然气的混合程度，进一步提高助燃剂的助燃效果，可以有效降低切割缝的宽度，并提高切割缝的平整程度。
附图说明
图1为边界层示意图；
图2为适用于本发明添加剂添加方法的系统示意图。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
添加剂及机械清理燃气的制备：
实施时首先将200#溶剂油、乙醇、甲基叔丁基醚、按照比例倒入搅拌反应器中进行搅拌均匀，再将环烷酸铁、正乙烷、硝酸异辛酯、丙酮按照比例用防爆泵打入搅拌反应器中搅拌60分钟，加入2,2-双乙基二茂铁丙烷搅拌反应90分钟、再静置陈化24小时，进入气液体过滤器进过滤，然后通过计量装置将反应器中溶液倒入镀锌铁包装桶中，便制成该类型的燃气添加剂。
可用手动增压泵或自动计量装置充装到工业的气瓶中，或者用计量泵按照0.5～1.5％的比例充装到储燃气气罐即制成混合工业燃气，或者在进行机械清理时，在燃气管道或混液气化装置中按照比例1立方米的燃气添加6-12毫升进行混合。
实施实例1(寒冷季节按重量比)
一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂配方(重量百分比)为：甲基叔丁基醚8％、正乙烷10％、2,2-双乙基二茂铁丙烷3％、乙醇12％、硝酸异辛酯6％、环烷酸铁10％、丙酮15％、200#溶剂油36％。
实施实例2(炎热季节按重量比)
一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂配方(重量百分比)为：甲基叔丁基醚6％、正乙烷11％、2,2-双乙基二茂铁丙烷2％、乙醇10％、硝酸异辛酯9％、环烷酸铁9％、丙酮14％、200#溶剂油39％。
实施实例3
本发明各例添加剂添加在液化石油气后与空气和氧气的爆炸极限：
| 可燃气体 | 空气 |
| 乙烃 | 2.2—81 |
| 丙烷 | 2.3—9.5 |
| 添加后的液化石油气 | 1.6—6.5 |
实施实例4
在进行机械清理时，将实施例1的添加剂在燃气管道中按照10ml/m3液态丙烷的配比加入液态丙烷中并混合，将混合气在室内进行气体机械清理钢材，并检测室内空气质量。
机械清理过程中室内二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧气碳的浓度值分别为0.02mg/m3、0.15mg/m3、1.05mg/m3、0.050％、低于国家《室内空气质量标准》的0.50mg/m3、0.24mg/m3、10mg/m3、0.079％。
实施实例5
将实施例1和2的添加剂接质量比1％的比例添加入天然气中，检测其性能并与乙炔作对比。
添加本发明添加剂后的天然气与乙炔性能对比表：(各取三次做总体平均值)
实施例6
在进行对钢板进行火焰切割时，按照稳定流量7ml/m3的天然气的配比加天然气中并混合切割。
实施例7
在进行对钢板进行火焰切割时，按照变流量9.8ml/m3*sin(2πt)的天然气的配比加天然气中并混合切割。定量流量d可以根据切割的情况进行选择性配置，变流量的主要作用在于扰动天然气输送管内壁的边界层，其流量和压力控制都较为精密，大流量下不易进行控制，因此在助燃剂流量不大的情况下，仅通过变流量管加入助燃剂，在流量增大的情况下可以选择利用独立设置的定流量管加入一定定量流量的助燃剂。虽然助燃剂的添加比例占整个混合气体比重不大，但周期性变化的流量也足以扰动天然气体。但选择周期性变化加入助燃剂后，不增大用量的话，助燃剂的整体用量会有所减少，因此在实施例7中e的常量系数选用1.41(接近于根号2)，这样助燃剂的整体用量与之前稳定的7ml/m3的比例相当。
下表为实施例6和实施例7切割8mm钢板的割缝大小和割缝平整程度的比较(各取三次做总体平均值)。
需要说明的是，在发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，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。
对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。
另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (4)
1.一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂，其成分包括环烷酸铁、甲基叔丁基醚、正乙烷、烷基二茂铁、乙醇、硝酸异辛酯、丙酮和200#溶剂油，其特征在于：所述基叔丁基醚4-8％、正乙烷8-12％、烷基二茂铁1～3％、乙醇8～12％、硝酸异辛酯6～12％、环烷酸铁7～12％、丙酮10～22％、200#溶剂油22～55％。
2.根据权利要求1所述的一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂，其特征在于：所述烷基二茂铁为2,2-双乙基二茂铁丙烷。
3.一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂的添加方法，其特征在于：包括权利要求1或2所述一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂和如下添加方法：
在天然气助燃切割中的添加量为天然气质量流量的0.2％～2％；
在选定一个质量流量b下该质量流量的添加量A满足如下函数：
A＝esin(ct)*b+d，式中c为周期常量，d为固定流量，e为常量系数。
4.根据权利要求3所述的一种用于天然气助燃切割的高效节能添加剂的添加方法，其特征在于：所述固定流量d采用独立管路和独立阀门控制流量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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