焦炉煤气切割技术应用与推广

2015-11-20毛云丁阳汤升林

中国科技纵横 2015年16期

关键词：减压器焦炉煤气乙炔

毛云丁阳汤升林

（安阳钢铁股份有限公司，河南安阳 455000）

焦炉煤气切割技术应用与推广

毛云丁阳汤升林

（安阳钢铁股份有限公司，河南安阳 455000）

传统切割技术生产成本高、能耗大且污染严重，本着节能降效、经济可行的原则，我们提出了焦炉煤气替代乙炔切割方案，并进行了应用和推广。这种辅助设施简单，使用方便，安全可靠，很大程度上节省了乙炔费用，节省了连接乙炔气瓶的时间，节省了施工成本，另外解决了生产中运送乙炔气体、保存、看管等问题，并且节省了运输费用等成本。

煤气切割技术

1 前言

我厂主要承接公司内部检修、备件制作、技改工程施工，在施工中，焊接结构件是应用最为广泛的，而板材切割是焊接成品加工过程中的首要步骤，也是保证焊接质量的重要工序，采用先进的切割技术和切割材料，不但可以保证产品的焊接质量，提高劳动生产率，同时也使企业产品的制造成本大幅度下降。传统使用的氧—乙炔切割主要用于钢板下料、开坡口、切割零部件，在设备制造、安装以及检修中起着重要的作用。乙炔气火焰大、切割快，在建筑施工中得到广泛应用，但是乙炔气生产成本高、能耗大且污染严重。我厂每年承接检修项目200多项，技改项目30多项、备件加工3000多吨。施工作业中，乙炔使用量比较大，并且需要耗费大量人工和机械进行搬运，氧-乙炔切割消耗成本较高。经统计，20 12年全年消耗乙炔气约20000瓶，仅乙炔费用花费近200万元，本着节能降效、经济可行的原则，我们提出了焦炉煤气替代乙炔切割方案，这样一来，节省了乙炔外购费用，还减少人工和机械搬运费、保管费，很大程度降低了施工成本。

2 系统特点研究

焦炉煤气具有易燃、易爆、热值高，生成废气密度小，废气中水蒸气较多，能预热等特点，并且成分明确、稳定，合乎气割燃气要求，可用于气割气焊，特别适用于焦炉煤气为燃料的企业，焦炉煤气成分及热值见表1、2。

2.1 实施工艺

厂区焦炉煤气一般压力较高，不适于直接长时间切割使用，为更安全、可靠地用焦炉煤气替代乙炔气，设计如下工艺进一步保证焊割作业质量及安全：焦炉煤气一减压阀减压一冷却器一干燥器一装乙炔表使用。通过减压阀可将焦炉煤气减压至6KPa，然后再通过冷却器降温冷却至60 ℃左右，另考虑到焦炉煤气经脱硫反应生成的水冷却冷凝后，不利于焊割使用。所以，冷却后的焦炉煤气最好设置一干燥器，在干燥器内装填电石块（电石块易吸水），使冷却后的焦炉煤气干燥，避免气体中凝结下来的水分被带到焊、割炬里面而使切割、焊接火焰温度降低，影响切削速度及质量。而且，电石块遇水后可分解生成乙炔气，又可与焦炉煤气混合使用。这样既不破坏焦炉气燃烧成分，还能提高切割火焰的燃烧值。

我单位根据焦炉煤气这一切割工艺过程，将厂区焦炉煤气管道接出临时接头，连接QD-20型乙炔减压器，使焦炉煤气由原来的0. 6Mpa降低到6KPa，另外选用制氧厂生产的纯度99.9%，压力1.1MPa的氧气一瓶，安装QD-1型氧气减压器，调节减压器出口压力至0. 5MPa，另选型号为G01-100型割枪，安装3#割嘴，使用中兴火焰，试切割δ=20mm、40mm、60mm低碳钢板，切割速度与使用乙炔气一致。切割后检查对比，对两种燃气的气切割断面进行观察分析，发现焦炉煤气切割时切割断面光滑，平整无凹凸，断面下缘基本不挂渣，而氧-乙炔切割时断面凹凸不平整，不光滑，断面下缘挂渣较多，因此，使用焦炉煤气切割钢材，可为后期加工制作提供优质基础，进而可以提高最终产品的质量。通过氧—焦炉煤气切割低碳钢、低合金钢试验后认为：气割时氧燃气焰的作用是预热钢材和切割氧，保证切割点处钢板的氧化反应温度，因此高热值和高的火焰温度能保证较快的切割速度，用于切割时，由于金属材料预热时间稍短，可以减少切口边缘的过烧现象，所以，连续切割性好，切割质量优于氧～乙炔切割，更适用于切割钢材类工件。

2.2 方案实施

通过理论数据和实验证明，焦炉煤气替代乙炔切割可行，项目组决定首先从公司煤气管网敷设一趟焦炉煤气管道至金属结构部院内。在集团公司相关领导帮助下，从120t转炉煤气加压站南北综合管网焦炉煤气管道引出一根DN50的煤气支管，沿管网桁架敷设至工程技术分公司加工车间内，沿车间南北墙根每隔6m设置一个分气缸，各用气点从分气缸引出，安装接头接乙炔表使用，以供应加工车间和露天平台切割用气。通过减压、冷却、干燥后的焦炉气便可在厂内铺设管网至各使用焊剖现场，安装接头接乙炔表使用。特别象我公司的金属结构部，有固定的下料场、加工场、铆焊工房，焊接作业集中，煤气使用量大，更适宜这样接管使用。

一炼轧扇形段维保焦炉煤气管道施工实例：

（1）截断车间原有的煤气管道，在断面位置安装了三通、法兰阀等，并在现场设置安全标志牌，增加监控设施。

（2）把原有煤气管道引接到扇形段维修施工现场，增加了煤气阀门煤气分气筒和放水阀。

检查橡胶管、压力表等是否正常，将气割设备按操作规程连接好。切割前，首先将工件垫平，工件下面流出一定的间隙，以利于氧化铁渣的吹除。检查风线，点燃火焰，打开切割氧阀门，观察切割氧流形状，风线应笔直、清晰的圆柱体并有适当的长度。

（3）从工艺上来看，QD一20型乙炔减压器，本身装有安全阀，当输出压力大于0.18 MPa时开始自动泄气，输出压力大于0.24 MPa时安全阀会打开。QD一20型减压器的工作压力为0.15 MPa时，最大流量为9 m5/h，该减压器本身装有高压表，高压表量程为0～25MPa，低压表量程为0-0.25MPa，在乙炔减压器的压力表上均有指示该压力表的最大许可工作压力的红色刻虚线，以便在使用中严格控制。因此，使用QD-20型乙炔减压器可确保操作安全。

（4）为了保证在日常施工中的煤气使用安全，在煤气接点设置安全箱和注意煤气的安全标志牌以及灭火器设施，并制定煤气切割使用安全管理规程制度。每个工段设置多个煤气报警装置，对施工现场煤气进行实时监控，对焊工进行煤气作业安全培训，防止应急事件发生，并制定了应急预案，对应急预案参与人员的职责分工明确，设置安全应急通道等。

……

3 施工技术效果和经济效益分析

通过焦炉煤气和乙炔气比价，焦炉煤气的成本比乙炔气低得多。焦炉煤气是管道供气，与乙炔气相比，节省了换气时间。在冬天使用时，乙炔气容易上冻，切割时间短，往往需要几瓶气交替使用，增加了辅助工作时间，降低了劳动生产率，焦炉煤气则节省了连接乙炔气瓶的时间，方便了使用，提高了劳动生产率。并且，焦炉煤气辅助设施十分简单、安全可靠。而乙炔化学性质较为活泼，极容易发生燃烧爆炸事故，安全性较低，如操作不当易对人身安全造成危险，因此使用焦炉煤气可大大提高现场操作的安全性。焦炉煤气切口表面光滑干净、不挂渣、切割厚度大、割缝宽窄一致，氧化物熔渣便于清理。因此，焦炉煤气替代乙炔气切割金屑材料，开发潜力巨大，并可获得很好的经济效益和社会效益。目前，焦炉煤气替代乙炔切割工艺主要用在各维保工地以及小高炉拆除工地，辅助设施十分简单、安全可靠，很大程度上节省施工成本，整个改造施工在各方安全监管情况下进行安装，因改造范围、作业实施难易，改造所需费用1500元-1万元不等，并在安装完成后进行测压等一系列安全测试后，各项指标均达到使用要求。改造后节省了连接乙炔气瓶的时间，方便了使用。改造后节省了乙炔费用，每瓶乙炔气体90多元，通过成本数据表明，我厂目前已在部分厂区实施这一方案，每月节省乙炔气2000瓶，节省乙炔费用18万元，另外解决了生产中运送乙炔气体、保存、看管等问题并且节省了运输费用等成本，如果全厂区实施煤气切割作业，估计能节省费用300多万元。