天然气代替乙炔切割

乙炔（acetylene）是最简单的炔烃，又称电石气。分子式HC≡CH，化学式C₂H₂，无色有芳香气味的易燃气体。乙炔分子量26.4，气体比重0.91（Kg/m3），热值12800（千卡/m3）在氧气中燃烧速度7.5 ，纯乙炔在空气中燃烧2100度左右，在氧气中燃烧可达3100℃，火焰明亮、带浓烟、燃烧时火焰温度极高，用于气焊和气割，其火焰称为氧炔焰。由于乙炔是不饱和烃，乙炔化学性质活泼，燃烧时能产生高温，氧炔焰用于切割和焊接金属。乙炔化学裂解速度极快，能够产生瞬间的热量聚集，反应在金属上能够最大化的降低金属碳元素的损失，并且，乙炔在裂解过程中能够产生很好的还原性元素，因此，在黑色金属及有色金属焊接中起到很好的保护作用。正因为乙炔分子的特殊性才铸就了乙炔在大工业时代的霸主地位。 在多年来人们一直在探索使用其它的能源来替代乙炔用在金属热加工领域，人们先后采用了一系列的添加剂或增效剂对石油液化气、丙烷气、天然气、汽油等燃料进行催化燃烧，由于添加剂的局限性，此类燃气只能在切割领域得到比较好的应用，但对于焊接等特殊应用领域还存在着一些技术问题，需要改进。由于烷烃类燃气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，因此在焊接过程中火焰温度明显低于氧炔焰，需要加大氧气的供给量来提升温度，因此造成焊接氧化加强，导致金属中的碳元素，及其它有用的合金元素损失，导致焊接无法成型，焊接强度达不到标准，限制了烷烃类燃气的应用与发展。 从根本上解决火焰燃烧的低效和高排放的途径是催化燃烧。它具有高效节能和环保的双重优点，是燃烧的最佳方式和最高境界。未来所有的燃烧，包括煤、燃油和各种可燃性气体（天然气、石油气、煤气、二甲醚气体等）的燃烧都将采用催化燃烧。这是人类科学发展和人类社会进步的必然结果。对于能源的优化利用，实现社会经济的可持续发展和环境保护，意义极为重大。 由于火焰燃烧实质上是燃烧物质的氧化反应，在燃烧过程中不可避免以可见光及火焰辐射散失的形式释放能量。这部分能量无法利用而损失掉，造成能量利用率低。我国每生产一吨工业产品所消耗的能量数倍于发达工业国家，传统的火焰燃烧法热效低，污染严重，制约了我国经济的发展。 与通常的燃烧相比，催化燃烧具有燃烧效率高、燃烧稳定、污染物（如CO、NOx和未完全燃烧物）超低排放等优点，这是各国在近40多年来致力于催化燃烧研究的原因。催化燃烧对催化剂的基本要求是具有良好的低温活性和高温热稳定性。 目前COB燃烧能够实现大负荷工况下的运行，大量的浓混合气同时着火燃烧促使燃烧速度加快而实现分子裂化速度加快，化学反应更加激烈，从而使得火焰瞬间温度增高。 改进型活性催化剂是在燃料（烷烃类燃气）燃烧过程中能起到促进燃烧作用的物质，燃料完全燃烧的好处就是降低了燃料的消耗、减少废气排放。改进型活性催化剂中加入抗暴剂，可避免燃料在燃烧过程中发生大频率的震动，影响燃烧效能；加入活性剂，可以有效的清除燃气在燃烧过程中产生大量有害物质；加入催化型助燃剂，能最大化使燃气的燃烧在同一时间完成，可以有效地提高燃气燃烧效率；加入稀有金属氧化物，能够分解出具有强还原性的物质，降低火焰对金属的氧化。 稀有金属氧化物的顺磁性，晶格氧的可移动性，阳离子的可变价以及表面碱性与许多催化作用有本质的联系。稀有金属氧化物不仅可以用作催化剂载体和助剂，而且在催化剂中添加稀有金属氧化物能够改善燃气燃烧表面的热稳定性和化学裂化性能，提高分子活性组分的分散度、提高催化剂的储氧能力和抗氧化性能等，弥补了焊接过程中的氧化现象。用稀有金属复合氧化物完全或部分担当催化剂的活性组份，能够催化还原CO、HC、NO。稀有金属催化材料由于其独特的催化氧化性质，已显示出越来越明显的开发应用前景。 稀有金属氧化物作为催化剂的结构和电子促进剂可以提高催化剂的活性、选择性及热稳定性。具有含Fe催化剂与稀有金属氧化物掺杂，结果表明， 搀杂Ba、La能够促进催化剂的形成，且Ba，La，Fe之间存在协同作用，极大的增强了催化剂的活性。 根据研究还发现，纳米粉末具有极强的储能特性，将其作为添加剂加入燃料中可大大提高燃烧率。将一些纳米粉末添加到改进型活性催化剂中，可大幅度提高燃料的燃烧热、燃烧效率，改善燃气的稳定性。经过测试表明，向烷烃类燃料中加入0.7%改进型活性催化剂，可使燃烧效率提高20%-35%，燃烧速度加快数倍，极大的缩短了金属预热的时间，改善了焊接溶池的环境，使之达到了乙炔的焊接效能。 usacob@yahoo.cn http://hi.baidu.com/usacob/blog 此文章的博客地址：https://blog.qejc.cn/myblog/detail.asp?id=4213775