专利名称：：用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法
技术领域：
：本发明涉及一种工业燃气用于金属加热、切割和焊接的方法，尤其是涉及用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法。
背景技术：
：随着我国现代化工业的迅猛发展，国内的支柱企业和民营企业蓬勃发展，工业切割和焊接遍及城市和农村，工业燃气的需求量日益增大，焊、割作为一种通用的共性技术，在制造业中被相当数量的企业用作关键的加工工艺，焊、割质量直接决定着其产品的质量。现有技术多采用乙炔为燃料进行金属加热、切割和焊接。在我国，乙炔生产主要采用电石法；其主要缺点是生产工艺复杂，成本高、能耗大、污染严重，在生产和使用过程中安全系数低、易爆炸；另外乙炔气为难压縮气体，灌装、储存都非常不便。伴随着现代化工业的发展，工业燃气的消耗量激增。乙炔的生产和使用对地球水资源和大气环境乃至人类的生存所造成的危害日趋严峻，不利于国民经济的可持续发展。例如，生产一吨电石耗电35003800度、焦炭1.5吨，每生产一吨乙炔气将产生3.5吨废渣和16吨废水，且排放大量有害气体，是一大工业污染源。20世纪70年代初，日本、欧美等国开始逐步淘汰乙炔气，取而代之的是丙烷、丙烯气等为主体的工业燃气。我国90年代也陆续出现了加添加剂和不加添加剂的丙烷燃气，但因其火焰温度低，预热慢、耗氧量大、不能实现钢对钢焊接等缺点，而主要用于气割，且大多用于机械切割。手工切割效率低，多不采用。其工具也不能与乙炔气作为燃料的工具通用，即不能使用乙炔割嘴而用丙烷割嘴，实际操作中非常不方便。另外，丙烷割嘴为多孔，增加了燃气耗量和氧气耗量；丙烷作为燃料常常来源不一，纯度不能保证，冬季使用时会有残液。为了解决乙炔燃气的高能耗、重污染、缺乏安全性以及丙烷燃气的高燃气耗量、高氧气耗量、使用面窄和有残液等问题，有待于发明一种新型工业燃气用于金属加热、切割和焊接的工艺以克服现有技术所存在的缺陷。
发明内容本发明的目的在于提供一种用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法，该方法以乙烯为主要燃料，佐以燃气增效剂，在实现金属加热、切割和焊接的同时提高操作的安全性、减少污染、降低能耗；用乙烯作为燃料在金属加热、切割和焊接中取代乙炔燃气以解决乙炔气生产、运输、使用及后续处理中存在的诸多问题。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法，包括如下步骤A、先将乙烯储罐内的液态乙烯经低温液体泵提压，再经空温式加热器升温至ot:后经充装线进行钢瓶罐装得到瓶装乙烯；B、将燃气把具的氧气进口和乙烯气进口分别与氧气钢瓶和乙烯钢瓶的出口用管线连接。所述的用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法，还包括如下步骤C、在燃气把具和乙烯钢瓶之间的管线上安装一调节阀门，将一燃气增效剂瓶与所述调节阀门用管线并联，所述燃气增效剂瓶内的燃气增效剂的充装量为4060%;D、用调节阀门控制进入燃气把具的乙烯气中的燃气增效剂含量来调节火焰温度进行金属加热、切割和焊接操作。所述充装线在充装乙烯钢瓶时，由充装线上的传感器检测乙烯钢瓶的空瓶重量和充装了既定量的乙烯满瓶重量，当达到既定量的乙烯满瓶重量时传感器仪表显示且关闭充装线上的充装控制阀门。本发明与现有技术相比有如下优点1、与乙炔相比，本发明更加节能，减少污染，符合环境要求，提高安全性；与丙烷相比，本发明能减少燃气、氧气耗量，消除冬季残液而且扩大了使用范围。2、本发明的操作中使用的工器具可以和乙炔燃气的工器具通用，便于推广应用；本发明技术方案容易实现，生产成本较低，投入市场后将对现有技术产生积极的更新换代的作用。3、本发明改善了以往工业燃气对能源的要求，缓解了工业燃气资源紧张的问题，符合能源发展趋势。4、乙烯燃气广泛用于机械、冶金、冶炼、造船、建筑、五金、机电等领域。5、在现有技术中，45%的乙烯用于生产聚乙烯，其次是用乙烯生产二氯乙烷和氯乙烯，将乙烯氧化制备环氧乙烷、乙二醇和乙醛；另外，乙烯烃化制备苯乙烯，乙烯合成酒精，用乙烯制备高级醇等。乙烯作为新型燃料的出现可以避免电力资源不足的问题，是工业燃气未来发展的方向。本发明为国内外首创，突破了传统技术的瓶颈，填补了行业空白，弥补了工业燃气领域的不足，有广阔的市场前景，推广后具有较好的社会效益和经济效益。图1为乙烯装瓶工艺流程图；图2为本发明实施例一的工艺流程图；图3为本发明实施例二的工艺流程图。具体实施例方式下面结合实施例对本发明作一详细描述。实施例1:一种用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法，包括如下步骤A、先将乙烯储罐内的液态乙烯经低温液体泵提压，再经空温式加热器升温至ot:后经充装线进行钢瓶罐装得到瓶装乙烯；本实施例中所采用的低温液体泵为低温液体往复泵(型号为BP0100-600/165)，空温式加热器为空温式高压加热器(型号为YQK50/150)。参见图l和图2，在本实施例中，乙烯储罐内的液态乙烯，压力约为O.2Mpa，温度约为-9(TC;经低温液体往复泵提压，又经空温式高压加热器升温至(TC左右，再经充装线进行钢瓶罐装得到瓶装乙烯。充装乙烯钢瓶时，由充装线上的传感器(称重误差0.3X，10Kg瓶装误差为0.03Kg)检测乙烯钢瓶的空瓶重量和充装了既定量的乙烯的满瓶重量，当达到既定的乙烯满瓶重量时传感器仪表显示，然后关闭充装线上的充装控制阀门。如图l所示，A线、B线、C线为乙烯钢瓶充装线，A1、A2、A3为A线上的充装控制阀门，B1、B2、B3为B线上的充装控制阀门，Cl、C2、C3为C线上的充装控制阀门。B、将燃气把具的氧气进口和乙烯气进口分别与氧气钢瓶和乙烯钢瓶的出口用管线连接。实施例2:—种用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法，包括如下步骤A、先将乙烯储罐内的液态乙烯经低温液体泵提压，再经空温式加热器升温至ot:后经充装线进行钢瓶罐装得到瓶装乙烯；本实施例中所采用的低温液体泵为低温液体往复泵(型号为BP0100-600/165)，空温式加热器为空温式高压加热器(型号为YQK50/150)。在本实施例中，乙烯储罐内的液态乙烯，压力约为0.2Mpa，温度约为_901:;经低温液体往复泵提压，又经空温式高压加热器升温至ot:左右，再经充装线进行钢瓶罐装得到瓶装乙烯。充装乙烯钢瓶时，由充装线上的传感器(称重误差O.3%，lOKg瓶装误差为O.03Kg)检测乙烯钢瓶的空瓶重量和充装了既定量的乙烯的满瓶重量，当达到既定的乙烯满瓶重量时传感器仪表显示，然后关闭充装线上的充装控制阀门。如图1所示，A线、B线、C线为乙烯钢瓶充装线，Al、A2、A3为A线上的充装控制阀门，B1、B2、B3为B线上的充装控制阀门，Cl、C2、C3为C线上的充装控制阀门。B、将燃气把具的氧气进口和乙烯气进口分别与氧气钢瓶和乙烯钢瓶的出口用管线连接；C、在燃气把具和乙烯钢瓶之间的管线上安装一调节阀门，将一燃气增效剂瓶与所述调节阀门用管线并联，所述燃气增效剂瓶内的燃气增效剂的充装量为4060%;D、用调节阀门控制进入燃气把具的乙烯气中的燃气增效剂含量来调节火焰温度进行金属加热、切割和焊接操作。参见图1和图3，在本实施例中，燃气增效剂为IH-7工业燃气增效剂，它是一种无毒、无腐蚀性的桔黄色液体。可选用燃气增效剂瓶的容积为l升，耐压大于2Kg/cm2，燃气增效剂瓶可以采用透明或不透明材料制成；为了使乙烯气与燃气增效剂充分接触，在燃气增效剂瓶内设置隔板或丝状填料以避免沟流。为了避免燃气增效剂液体随乙烯气从燃气增效剂瓶内出来，燃气增效剂瓶上部留出4060%的容量空间，即容积为1升的燃气增效剂瓶中燃气增效剂的充装量为400ml600ml。在本实施例的金属加热、切割和焊接操作中，当阀门全开时进入燃气把具的乙烯气中不含有燃气增效剂，随着阀门的逐渐关小，部分乙烯气经过燃气增效剂瓶后汇入乙烯气管线中，这时进入燃气把具的乙烯气中含有燃气增效剂；可依据金属加热、切割、焊接的不同需求来调节阀门开度，并通过调节火焰焰芯的大小来实现调节火焰温度，满足操作需要。在金属加热、切割和焊接操作中，金属加热、切割和焊接又多具体表现为烘烤校正、机械切割和手工切割、焊接等。薄钢板(厚度小于一厘米)焊接件烘烤校正的火焰温度可以稍低一点，厚钢板(厚度大于二厘米)焊接件烘烤校正的火焰温度要求高一点，钢板焊接件的烘烤校正火焰为中性焰；机械切割被切割的钢板通常较长(一到十米)，这种情况火焰温度稍低一点，预热时间长几秒钟基本不影响工作效率。手工切割时，被切割件较小，不断更换被切割件，这种情况火焰温度稍低，如果预热时间长会影响工作效率，火焰温度则要求相对高一些，切割火焰为氧化焰；焊接操作时，为保证焊接质量火焰必须为中性焰，并且要求的火焰温度高一些。为了改善燃烧特性、加快燃烧速度、提升火焰温度，可将阀门逐渐关小，使部分乙烯气经过燃气增效剂瓶后汇入乙烯气管线中，这时进入燃气把具中的乙烯气中含有燃气增效剂；在实际操作中，可根据不同的需要调整乙烯气中燃气增效剂的含量来达到调整火焰温度的目的；乙烯气中燃气增效剂含量为0.5%(质量百分数)时，火焰温度可提高约500度。表一为进行烘烤校正、焊接时进入燃气把具的乙烯气中有无燃气增效剂实验结果的比较表一<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在操作中，火焰状态和火焰温度之间的关系可以通过以下描述进行判断1、调整火焰状态，依据燃烧时可燃物(如乙烯)和助燃物(氧气)的比例，可以把火焰状态分为三种还原焰、氧化焰和中性焰。当可燃物(乙烯)过量，助燃物(氧气)不足时，其表现为冒黑烟，此时火焰状态为还原焰。随着助燃物(氧气)的增加，即助燃物(氧气)由不足经适量再到过量，其宏观表现为黑烟逐渐减少到完全消除，火焰很大很分散时为氧化焰，火焰状态由还原焰调整到氧化焰的过程较快，称之为粗调。通常将火焰状态调整为中性焰，都是由氧化焰调整为中性焰，而不是由还原焰调整为中性焰。火焰状态由氧化焰调整到中性焰的过程较慢，所以称之为微调。火焰的结构可以分为两部分外焰(橙黄色)和焰芯(蓝色)。火焰为氧化焰时火焰很大很分散，外焰(橙黄色)和焰芯(蓝色)都很分散。随着助燃物(氧气)的逐渐减少，火焰逐渐縮小，外焰(橙黄色)和焰芯(蓝色)都逐渐縮小，直至焰芯恒定，此时火焰为中性焰。2、调整火焰温度，对于给定的可燃物而言，中性焰时焰芯大小是恒定的。对于不同的可燃物而言，中性焰时火焰温度高的焰芯收縮的更紧凑，焰芯更小。中性焰时火焰温度低的焰芯收縮的不够紧凑，焰芯就大一点。为了调节乙烯燃气的火焰温度，更准确地讲为了升高乙烯燃气的火焰温度，我们采取的办法是在乙烯气中加入燃气增效剂，用于改善燃烧特性、加快燃烧速度、提高火焰温度。随着燃气增效剂的加入，乙烯燃气的火焰状态为中性焰时焰芯收縮的更紧凑，焰芯更小(比不加燃气增效剂)，标志着火焰温度得到了提高。乙炔、乙烯燃气的主要技术问题分析实际操作中乙炔燃气存在诸多缺点和弊端，我们把乙烯和乙炔燃气在实际操作中进行了各项要素的对比分析，经过研究实验，我们认为乙烯作为乙炔的替代品用于金属加热、切割和焊接较为理想。乙烯、乙炔实验结果比较如表二所示表二<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>乙烯、丙烷实验结果比较如表三所示表三<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如上列表分析，乙烯燃气的主要技术优势有以下几点1、先进切割速度、效果超过乙炔；突破了全功能取代乙炔的技术难关，性能居世界领先水平；首创工业燃气罐装替代了现有的乙炔燃气气瓶盛装的储存方式，处于领先地位。2、经济与乙炔相比成本大幅度降低；其钢瓶成本为乙炔的1/5;瓶重为乙炔瓶的1/3，可节省运费2/3;15kg钢瓶的切换率为乙炔的1/5。避免了传统乙炔耗电量大以及丙烷高燃气耗量及高氧气耗量的缺点，极大地节约了成本。3、优质焊割性能和质量全面达到或超过乙炔气，优于同类焊割气性能。切割性能优良；切割断面平滑光洁，不塌边，基本无挂渣、不粘渣且极易清除。4、节能环保乙炔气成本高、能耗大、污染严重、易爆炸；生产一吨电石耗电35003800度和1.5吨焦炭，每生产一吨乙炔气产生3.5吨废渣和16吨废水，是一大工业污染源。相比较乙烯在生产、运输、使用中较经济，能耗小、污染少。5、安全爆炸极限范围为乙炔的20%，更安全，不回火。乙炔气在使用过程中安全系数不高；它为难压縮气体，罐装储存及搬运非常不便，而乙烯采用钢瓶运输更安全。由此可见，乙烯燃气可以基本取代乙炔燃气绝大部分工作，而且节能，减少污染，提高了安全性，符合国家的节能政策、环保政策和可持续发展战略，大面积推广有显著的经济效益和社会效益。权利要求一种用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法，其特征在于，包括如下步骤A、先将乙烯储罐内的液态乙烯经低温液体泵提压，再经空温式加热器升温至0℃后经充装线进行钢瓶罐装得到瓶装乙烯；B、将燃气把具的氧气进口和乙烯气进口分别与氧气钢瓶和乙烯钢瓶的出口用管线连接。2.根据权利要求1所述的用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法，其特征在于，还包括如下步骤C、在燃气把具和乙烯钢瓶之间的管线上安装一调节阀门，将一燃气增效剂瓶与所述调节阀门用管线并联，所述燃气增效剂瓶内的燃气增效剂的充装量为4060%;D、用调节阀门控制进入燃气把具的乙烯气中的燃气增效剂含量来调节火焰温度进行金属加热、切割和焊接操作。3.根据权利要求1或2所述的用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法，其特征在于所述充装线在充装乙烯钢瓶时，由充装线上的传感器检测乙烯钢瓶的空瓶重量和充装了既定量的乙烯满瓶重量，当达到既定量的乙烯满瓶重量时传感器仪表显示且关闭充装线上的充装控制阀门。全文摘要本发明涉及一种用乙烯作燃料进行金属加热、切割及焊接的方法。该方法包括如下步骤A、先将乙烯储罐内的液态乙烯经低温液体泵提压，再经空温式加热器升温至0℃后经充装线进行钢瓶罐装得到瓶装乙烯；B、将燃气把具的氧气进口和乙烯气进口分别与氧气钢瓶和乙烯钢瓶的出口用管线连接。本发明更加节能，减少污染，符合环境要求，提高安全性；本发明的技术方案容易实现，生产成本较低，投入市场后将对现有技术产生积极的更新换代的作用，缓解了工业燃气资源紧张的问题，符合能源发展趋势。文档编号F23D14/38GK101793398SQ20101010452公开日2010年8月4日申请日期2010年2月1日优先权日2010年2月1日发明者王明华,王萌,赵多山申请人:王明华;赵多山;王萌