CN201744770U - 天然气切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天然气切割机，包括依次管路连接的低压过滤装置，增压机，高压过滤装置，缓冲罐，调节器，切割装置，所述低压过滤装置的进气口与天然气输送管路连接。采用上述装置，管路输送来的天然气经过过滤、提纯、增压，天然气燃烧时的火焰温度最高可达3200℃。本实用新型不需要添加任何助燃剂就能实现对金属尤其是钢材的切割。天然气成本低，也没有添加剂与母液混合后的挂壁、沉淀、堵塞瓶口、割咀的安全问题。特别是管路中设置有压力控制器和供电电源过载保护装置，对切割机起到了供电安全保护和安全控制的作用。整套装置不仅切割成本低，质量好、低碳环保，且使用安全，是氧-乙炔切割技术中乙炔的理想替代品。

Description

天然气切割机

技术领域

本实用新型涉及一种天然气切割机，尤其是一种天然气钢材切割机。

背景技术

目前金属切割工艺包括激光、等离子、氧-火焰切割等切割技术，氧-火焰切割工艺以其投资少、易操作、工艺成熟等特点成为国内外工业企业钢材切割加工技术的主要选择。其中，氧一乙炔切割又是氧-火焰切割工艺中最为成熟、广泛采用的方法。但是乙炔在生产和使用过程中不仅能耗高、不安全且“三废”污染俱全，乙炔的原料电石是一种高耗能产品，每生产1吨乙炔气耗电10800度、焦碳4.5吨，排出3.5t电石渣及CO、H₂S、SO₂等有害气体及16吨污水，每使用1m³乙炔气，就排放出1500mg硫化氢(H₂S)和1200mg磷化氢(PH₃)有害气体，严重污染空气，对环境、生态的危害更为恶劣。由于乙炔的分子结构不是饱和键，易发生聚合反应而引起爆炸，因此乙炔在使用中还存在安全性差的问题，其爆炸极限范围宽达2.4～80％。自2004年以来乙炔平均每年发生爆炸数十起，损失非常惨重。

为此，工业发达国家在20世纪60年代后根据各自实际情况相继开发了丙烯、丙烷等燃气替代乙炔作为切割燃料。从20世纪90年代初起，我国也开始限制乙炔发展，积极推广环保节能工业燃气，并引进了丙烷类切割气技术。但由于国内油气资源缺乏、丙烷液化气的价格上涨较快、燃气切割性能不理想等原因，替代乙炔切割气的进展很缓慢，以致乙炔还在我国焊割市场占据统治地位。另外，丙烷气密度大于空气，不宜在船舱等密闭场所使用，并且生产成本较高、运输不便，在一定程度上也影响了丙烷切割气的使用推广。

我国从80年代后期开始引入燃气助燃添加剂的新型燃气，像美国的“CHEMTANE2”、“FLAMEX”，日本的“霞普气”等，90年代推广应用，一般燃气都比不上氧-炔焰的燃烧温度，通过在燃气尤其是天然气中加入添加剂提高燃气燃烧温度和性能，天然气切割气由于在其清洁、经济、环保、安全等方面都有一定优势，再加上天然气在能源中比例的提高，也有了气源保障，从而成为替代乙炔的最佳选择。但在天然气中加入助燃添加剂的方法，同样存在着增大切割成本和使用方法不便的问题。而且在天然气当中加入助燃剂，普遍存在燃烧率不足，火焰温度不足以满足切割较厚钢板；与母气混溶后出现挂壁、无沉淀现象(即固体悬浊物、固体颗粒结晶)，导致堵塞瓶口，造成切割安全隐患；添加剂本身成分复杂，带有一定毒性，燃烧有黑烟，对环境有污染等一系列问题。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种不采用天然气助燃剂的天然气切割装置。

本实用新型天然气切割机采用的技术方案是包括依次管路连接的低压过滤装置，增压机，高压过滤装置，缓冲罐，调节器，切割装置，所述低压过滤装置的进气口与天然气输送管路连接。

采用上述装置，从管网中输送来的低压天然气经过低压过滤装置如金属过滤网过滤后，去除管网中天然气携带的残渣、水分等微量元素，并通过增压机加压使净化后的天然气在切割过程中达到一定的工作压力参数值，增压后的天然气，送入高压过滤装置如纤维高分子筛，将微量水气和其他杂质吸附、过滤处理后，使天然气纯度达到98％以上，再送入缓冲储气罐储存，储气罐在工作环节中起到稳压调值作用，从储气罐输出的天然气经调节器调压，送入到切割装置如割枪机具，用于切割金属材料如钢材。采用本实用新型装置解决了一般燃气燃烧温度不足的难题，火焰温度最高可达3200℃，切割质量优于乙炔切割效果，满足切割的要求。

更进一步的是，本实用新型装置还包括压力控制器，所述压力控制器的传感器输入端与缓冲罐管路连通，传感器的输出端与压力控制器的控制器输入端连接；控制器输出端与增压机的电源控制装置连通。当传感器采集的天然气压力值达到限定高压值时，压力控制器会自动切断电源，使增压机停止工作，达到安全控制的目的。当采集的天然气压力值小于设定的压力值时，压力控制器接通电源，增压机启动工作，既保证了切割机切割过程中的天然气气流稳定运行，又实现了切割过程中的安全控制。

更进一步的是，本实用新型装置的增压机的供电电源还设置有过载保护装置。即当该机工作电流超过限定值时开关自动切断电源，对设备起到供电安全保护作用。

更进一步的是，本实用新型装置的增压机设置有降温装置，如风冷装置或水冷装置。通过降温装置对增压机和高压管路进行充分冷却，起到对增压机的安全运行保护。

更进一步的是，本实用新型装置的缓冲罐的内腔为0.8-1.3m³，增压机的功率为0.75-1.5KW。特别是缓冲罐的内腔为0.8m³，增压机的功率为1KW，通过合理的配置缓冲罐的腔体容积与增压机的功率大小，实现设备购置成本低，增压机工作和停止的时间设计合理，从而延长增压机的寿命。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型不需要添加任何助燃剂就能实现最简便的切割方式，降低了切割用燃气的成本，也没有添加剂与母液混合后的挂壁、沉淀现象和导致堵塞瓶口的安全问题，且使用时不堵割咀，不须频繁清咀捅咀，较乙炔延长割嘴寿命数倍，有效降低生产成本。装置中采用的多级安全保护措施，确保了整套装置不仅切割成本低，质量好、低碳环保，且使用安全，是目前天然气切割钢材技术的最高水平体现。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，从普通管网中输送来的天然气通过管路进入低压过滤装置如金属过滤网过滤，去除管网中天然气携带的残渣、水分等微量元素；过滤后的天然气经管路进入增压机，增压后的天然气，经管路进入高压过滤装置如纤维高分子筛过滤，将增压过程中产生的微量水气和其他杂质过滤消除；提纯后的天然气通过管路进入缓冲罐，缓冲罐内储存的气体经管路中的调节器输出到切割枪。缓冲罐上的采气口还与压力控制器输入端连通，压力控制器输出端与增压机的电源控制装置连通。

采用天然气作为切割气的难点主要在于烷烃类燃气(天然气主要成分是甲烷，CH4)本身具有很稳定的分子结构，在燃烧过程中的热裂解速度，及裂解后的有效成分不及乙炔，因此在切割过程中火焰温度明显低于氧炔焰，导致切割火焰达不到标准，尤其是在切割厚度100mm及以上的钢板时更是无法进行切割工作。而采用本装置，管网中的低压天然气经上述提纯、增压处理，清除管网中的残渣、水分等微量元素，使天然气纯度达到98％以上，并通过加压方式使净化后的天然气在切割过程中达到一定的工作压力，通过采用控制设备压力控制器、缓冲罐和调节器稳定气体工作流量等技术手段提高切割速度，当压力控制器的传感器将采集的缓冲罐内的天然气压力信号传输到控制器，与控制器中设定的压力限定值进行比较，当缓冲罐内天然气压力大于设定的最高压力值时，控制器输出控制信号到电源控制管路，开关断开，切断电源，使增压机停止工作。当缓冲罐内天然气压力值小于设定的最高压力值时，控制器输出控制信号到电源控制管路，开关闭合，接通电源，增压机重新开始工作，实现安全控制的目的。

整个装置中增压机还设置风冷装置，增压后的气体温度升高，经风冷装置对增压机和高压管路冷却后，再进入高压过滤装置净化过滤进入缓冲器储存，然后再经过减压器输出，使净化后气流稳定的天然气供给切割枪切割钢材。

上述装置中还安装了低、中高压力表显示工作压力，方便对装置中各工作段气压状态进行观察和控制。

上述装置中增压机电路控制部分安装了6A的空气开关，当该机工作电流超过限定值时开关自动切断电源，对设备起到供电安全保护作用。

上述装置中缓冲罐的内腔容积为0.8m³，增压机的功率为1KW，确保了增压机每工作4分钟即可停机6分钟，从而延长增压机的寿命。

本实用新型装置经重庆江东机械制造有限公司、成都五冶钢构厂、成都132飞机制造公司、四川石油管理局内江石油容器厂、成都巨能恒泰焊割机械设备厂等单位试用，为用户节约了大量经费，无一起安全事故发生，效果反应良好。

2009年8月19日，本实用新型设备由重庆市计量质量检测研究院根据JB/T10045.3-1999标准检测，采用本项目技术切割100mm钢板，切割面平面度≤0.15mm，割纹深度≤100μm，缺口最小间距＞2000mm，指标优于国家标准。

以下表1、表2分别为本实用新型与乙炔、丙炔切割效能及经济价值测试对比表。切割对象为相同材质钢板厚度30mm，切割速度一致，价格按照川渝地区天然气现价测算。

表1本实用新型与乙炔切割效能及经济价值测试对比表

表2本实用新型与丙烷切割效能及经济价值测试对比表

本实用新型不需要添加任何助燃剂即解决了天然气在切割过程当中火焰温度不足，预热时间长，气体流量不稳定等的技术难题。火焰温度最高可达3200℃，切割钢材的厚度达到300mm，切割质量优于乙炔切割效果，切口平整，不挂渣，不倒轮，切割成品几何尺寸精度高；不堵割咀，较乙炔延长割嘴寿命2-3倍；由于天然气压力较高，切割过程不回火，比使用乙炔气、丙烷气切割更安全，且切割成本大大降低。具有成本低，质量好，使用安全，环保的特点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种天然气切割机，其特征在于：包括依次管路连接的低压过滤装置，增压机，高压过滤装置，缓冲罐，调节器，切割装置，所述低压过滤装置的进气口与天然气输送管路连接。

2.根据权利要求1所述的天然气切割机，其特征在于：还包括压力控制器，所述压力控制器的传感器输入端与缓冲罐管路连通，传感器的输出端与压力控制器的控制器输入端连接；控制器输出端与增压机的电源控制装置连通。

3.根据权利要求1所述的天然气切割机，其特征在于：所述增压机的供电电源还设置有过载保护装置。

4.根据权利要求1所述的天然气切割机，其特征在于：所述增压机还设置有降温装置。

5.根据权利要求1所述的天然气切割机，其特征在于：所述降温装置为风冷装置或水冷装置。

6.根据权利要求1所述的天然气切割机，其特征在于：所述低压过滤装置为金属过滤网。

7.根据权利要求1所述的天然气切割机，其特征在于：所述高压过滤装置为纤维高分子筛。

8.根据权利要求1所述的天然气切割机，其特征在于：所述缓冲罐的内腔为0.8-1.3m³，增压机的功率为0.75-1.5KW。

9.根据权利要求1所述的天然气切割机，其特征在于：所述缓冲罐的内腔为0.8m³，增压机的功率为0.75KW。

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