用天然气替代丙烷气，是工业切割气体
的一场革命
一种优质环保节能低碳的新型工业切割气
北京润拓工业技术有限公司
刘亚滨宋晓仑
用天然气替代丙烷气，是工业切割气体的一场革命
一种优质环保节能低碳的新型工业切割气
工业切割气主要用于我国钢铁冶金、机械机床、造船修船、铁路矿山、桥梁建筑、锅炉机电、钢结构等行业的金属切割、烘烤矫形、预热加温等，使用行业广泛，需求数量很大，是工业企业一种重要的消耗性原料。目前，我国主要的工业切割气是石油副产品—丙烷气，在上世纪90年代初它取代了大部分污染重，能耗高的乙炔气，占据着主要工业切割气市场。
1992年国家科委成果办下文号召推广使用氧一烃切割技术，将丙烷气切割技术列入《国家科技成果重点推广计划》。随着我国经济高速发展，在目前经济环境和国家大力提倡节能减排的形势下，虽然丙烷气替代了大部分乙炔气，但是丙烷气在使用中出现的切割厚金属质量差，冬季使用困难（尤其北方地区），安全环保性能低，以及耗费氧气燃气偏多的现象，已经不能适应工业企业的需要。因此，研制一种优质高效、节能环保、低碳清洁、全天候使用的工业切割气是当务之急。
北京润拓工业技术有限公司根据目前工业切割气存在的问题和市场需求，积极响应国家节能减排和开发新能源的号召，投入大量人力物力，运用天然气增效，双充双减压的高新技术，申报了多项国家专利，研制成功了以天然气为主要原料，命名为“锐锋燃气”（天然气）的工业切割气，成为可全面替代丙烷气的一种新型工业燃气。
一、目前我国工业切割气的市场状况
自1903年法国科学家皮尔卡将乙炔气运用到金属切割和焊接，乙炔气就成为金属焊割的主要工业切割气，历史已经百年。但是乙炔气因为能耗高、污染重、易爆炸、价格高（据资料记载，每生产1吨乙炔气，需要消费3.3吨焦炭，3吨水及10800度电。同时产生污染渣3吨，污染水1.5吨）已经不能适应人们越来越重视环保节能安全和效率的要求，随着科技发展和社会进步，各国都在寻找一种替代乙炔气的新型工业切割气。
于是做为石油的副产品—丙烷气应运而生，由于其能耗比乙炔气小，安全系数比乙炔气高，很快进入工业企业，到现在已经占据了约80%以上的工业切割气市场，成为目前我国工业领域最主要的工业切割气。在21世纪，各国政府把环境保护，开发新能源都做为发展社会经济，稳定社会安定的重要战略方针。我国政府把节能减排列为基本国策。随着我国经济发展和对环保的重视和要求，做为我国工业领域主要工业切割气的丙烷气，在使用中出现的各种问题逐渐显现，已经不能适应当前的形势发展。丙烷气属于液化石油气，它需要一个从液态到气态的气化过程，受外界温度影响较大，尤其在我国北方寒冷的冬季，使用丙烷气会带来许多困难。在切割中，由于气流不稳定火焰忽大忽小，影响了切割质量，尤其是切割厚金属切割面不平整，有时会断火。
在安全和环保方面，丙烷气对空气的比重为1.3：1，如果发生泄露，丙烷气会堆积在工作场地，容易形成安全隐患。也是不能进入船舱工作的主要原因。
另外，由于丙烷气的价格随着石油价格浮动，销售价格极不稳定，对企业降低产品成本，增强市场竞争力都带来一些不利的影响。
二、天然气是替代丙烷气的新型工业切割气
近几年天然气作为一种洁净燃料被引入生产中。主要用于供热烘干等，如果天然气作为工业切割气存在着燃烧温度偏低、切割锋焰偏短等问题。
天然气正常燃烧温度是2200℃,天然气经过净化后，形成平PNG（管道天然气）和CNG（压缩天然气）。如果使用天然气替代丙烷气，必须提高温度才能切割各种不同材质、不同厚度的金属。近期北京润拓公司科技人员经过大量反复实验研制出来的一种全称为“锐锋高效节能环保的工业燃气”。这种燃气是应用增效技术，进而使普通天然气转变成适应于高效节能环保的工业燃气。增效技术主要是由优化、增效、助燃、洁净等助剂组合而成。增效剂进入气体后均匀扩散，形成特定的氢氧原子团，在燃烧过程中发生裂变，对燃气有优化重组作用，产生二次燃烧改善燃气的燃烧性能，使燃气得以充分雾化完全燃烧，从而提高热效率，增加火焰温度。增效后天然气火焰温度最高达到3300℃。经过国家有关部门检测、试验、论证、鉴定、各项指标均达到了国家规定的技术标准。鉴定结论对本产品给予了很高评价。其技术指标、经济指标都优于丙烷气，是清洁的高效绿色环保产品。许多企业也做了对比测试和试用，结果证明：天然气优质环保节能各种性能确实优于丙烷气。可以认定，它必将成为受企业欢迎的理想产品。
这种新型的工业切割气，它有四个主要特点：
技术领先。预热时间短，矫形速度快，切割表面光滑，不用清渣割缝小。切割厚度为6-250mm，适用于各种金属板材切割，双面打坡口以及烘烤矫形等。
它压力稳定气流平稳，保证了切割金属的质量。同时适用于玻璃、陶瓷、钢瓶制造窑炉等行业的预热加温。
绿色环保。天然气对空气的比重为0.7：1，丙烷气对空气的比重为1.3：1，天然气易于挥发，适用于车间和船舱内使用。是目前世界上最清洁的能源。
使用时不回火，不爆鸣，无黑烟，无有害气体。是安全可靠的环保型工业燃气。（见公安部天津消防研究所测试报告2008第51号）
全天候使用。在任何气候条件下都不会结霜也没有残液，不需要加热，更适合北方冬季使用。它采用瓶组式和管道输气方式，送气时间较快，输气数量较多，及时保证企业的生产需要。
经济节省。在使用中比丙烷气节省20%~25%的氧气。天然气的分子式是C1H4，丙烷气的分子式是C3H8，减少二个碳分子的燃烧，可相应减少氧气的使用。
由于“锐锋”增效剂的作用，使气体温度增高，燃烧速度加快，切割时间缩短，企业反映火头足、用气少，有效地节省了燃气，降低了产品成本。（见机械工业火焰切割机械产品质量监督检测中心检验报告2008第16号）
它替代丙烷气不需要购置新的割具、割嘴和所有配件，使用原有的即可。它比丙烷气价格降低幅度为10%~30%。
它与丙烷气的使用效果比例为1：1.5~1.9，也就是同时使用1立方米天然气和1.5~1.9公斤丙烷气，在同等条件下切割同等数量、同等厚度的金属。（见中冶建筑研究总院焊接所检查报告2009年第021号）
三、节能减排功效是对工业切割气的重大变革
我国石油燃料消费量在逐年增加，根据国际能源机构（IEA）预测，我国今年石油燃料消费将达到3.55亿~3.71亿吨。而丙烷气做为石油的副产品也将大幅度的增加，如果将天然气做为工业切割气运用到我国工业领域中，将大量减少丙烷气的使用量，也减少了进口石油的数量，可以说这是一场工业切割气的革命。
（1）从使用天然气，节省丙烷气方面计算：如果按我国每年丙烷气消费量1亿吨，使用天然气节省率按15%计算，每年可节省1500万吨，节能能力为2569.5万吨标准煤，减少排放二氧化碳为6406万吨。(按照1千克液化气折合1、713千克标准煤计算；按照1千克标准煤等于减排2.493千克计算。公式摘自SGS国际通标标准技术服务公报)
（2）从使用天然气替换丙烷气方面计算：用同等量化的天然气替换丙烷气（8500万吨），丙烷气二氧化碳全年排放26350万吨，天然气二氧化碳全年排放15300万吨，天然气比丙烷气减少排放二氧化碳11050万吨。（按照1千克丙烷气排放3、1千克，1立方米天然气排放1、8千克计算。公式摘自SGS国际通标标准技术服务公报）
（3）从节省丙烷气和替代丙烷气两个方面综合计算：全年可节省2569、5万吨标准煤；全年可减少排放二氧化碳17456万吨。（每年消费1亿吨丙烷气是根据我国年石油需求量提炼液化气的比例设定。）
四、用天然气替代丙烷气的案例
案例1.
北京首钢集团首嘉钢结构公司，2008年12月3日对天然气和丙烷气从切割质量、切割速度、耗气量方面进行了连续22个小时的对比测试后，认为测试结果满意。并在全厂替换了丙烷气，至今已经使用两年时间。该公司这样评价：
火焰温度明显高于丙烷气，氧化挂渣少易清理，工人们反映在减少操作时间提高功效方面比较明显。
天然气燃烧比较充分，使用干净没有残留物，采用计量表记录使用数量，是加强气体管理减少浪费的有力措施。
以2009年3月份为例，共切割各种型号材质钢板245吨。使用天然气1134立方米，氧气6636立方米，经过测算比用丙烷气切割钢板综合成本减少18.1%，对降低公司产品成本，增加企业收入效益是十分可观的，而且这种效益也是长期持续的。（见对比测试报告书2009第2号）。
案例2
北京北方车辆制造有限公司（军工企业），产品中有一大部分需要切割特种钢材，企业对切割厚度、光洁度、割缝宽度、切割速度要求都非常严格，经过对比测试后，该公司领导技术人员和军方代表都对这个产品给予肯定。要用天然气直接替换掉乙炔气，在保证质量的前提下，比用天然气替换丙烷气节能减排效果更加明显。1瓶天然气使用效果可以顶3瓶乙炔气，而购买价格是乙炔气的1/3，该公司2009年乙炔气需要量36000瓶，购买价格288万元，如使用天然气需12000瓶，购买价格96万元，节省资金192万元，资金节省率为67%。在减排环保安全方面两种产品的对比结果更是相差甚远。节能减排让企业看到了明显的经济效益，也为天然气不断满足更多行业的不同需求开拓了思路。（见对比测试报告书2010第27号）
案例3
北京北泡轻钢集团公司，主要生产环保型建筑材料，对工作场地加工环境防火防污染等都有很高要求，选择一种清洁环保节能的工业切割气对保证产品质量是重要的必备条件。他们对市场上的工业切割气反复比较测试，最后选定和该公司合作。在使用天然气的一年中，不仅排放废气量低于国家标准，而且在节能方面也取得成效。今年工业切割气的费用比上年节省100多万。并签订了长年供气合同。（见对比测试报告书2010第33号）
这种新型工业切割气的优质高速，环保安全，经济节能优势很快被有关部门领导、专家和企业所认同，并给予积极的支持和帮助。在2009年6月27日，由国家建设部钢结构协会和北京建委工程物资协会的专家委员会在北京首钢建设集团召开了节能产品“锐锋燃气”（天然气）专家评审会。专家们认真评审各种测试报告和观看现场使用情况，最终顺利通过专家评审。北京润拓公司在不断完善产品总结经验的过程中，得到了企业的信任和肯定。天然气确实给企业带来节能减排效果，一部分企业签订了长期合作合同。为了尽快把这一节能减排产品向全国推广，让更多的工业企业享受到这个科技产品的成果，采取连锁经营方式，在每个城市发展一个经营这种新型工业切割气的公司，目前有部分城市已经加盟到这个项目中来。使用天然气的企业，每年会节省下大量的资金，对降低产品成本，提高市场竞争力，实现节能减排目标都会持续的发挥出不可替代的作用。
五、天然气广阔的市场前景与推广普及情况。
天然气面临着市场的巨大需求，仅靠企业的能力去推广普及，无论在普及层面，推广速度，产品宣传等方面都显得身单力薄困难重重。当这个产品取得显著成果后，尽快发挥它的优势是需要进行探讨和解决的问题。
工业切割气使用行业广泛，由于供求信息不对等不准确，企业对使用节能新产品持谨慎态度，需要通过联系用户、介绍产品、测试对比、试用评价等工作几经周折才能最终将产品进入企业，这样产品进入企业的缓慢过程，造成时间上经济上的浪费。仅以北京市钢结构行业为例，在北京市注册的钢结构生产企业达470多家，通过一年多时间的推广，目前只进入几十家企业，这种自行推广小打小闹的模式与天然气产品优势的市场需求显得极不和谐，因推广不畅普及面小耽误时间而造成的损失和浪费更是难以计算。
在当前石油燃料十分紧缺的情况下，研制成功了新型工业切割气有着重要的现实意义。但是还存在一些问题，从总体上看推广普及力度不够，缺乏鼓励节能产品推广的机制，从推广到应用时间长见效慢。大家一般比较重视煤炭、石油等的资源节约和利用。工业切割气在工业生产中的使用量和排除废气量也占较大的比例，却没有引起足够重视，这也是节能减排和利用资源工作被忽视的一个方面。针对我国工业企业能耗巨大的现实和快速增长的趋势，实现节能减排目标面临着时间紧迫形势严峻。国务院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能减排的一系列政策措施。作为高科技企业，有信心把这个节能减排产品做好，承担起义不容辞的社会责任。
天然气是当今最清洁的能源，又是全球共享的资源，对国民经济的可持续发展有着重大的意义，符合我国优化的能源结构。天然气处理后脱除了气体的杂质，它排放的二氧化碳含量很小，净化后的天然气纯度很高，由于它的全能优势具有推广价值和市场竞争力，可大量减少大气污染，节约能源，有利于经济和环境的协调发展。通过节能减排取得的社会效益和经济效益，看到了这种新型节能产品的广阔市场，也感觉到任重道远。
《国家中长期科学和科技发展规划纲要》中，将能源作为一个重点发展的领域和优先主题。可见国家政策的高瞻远瞩，我国实施“保障供应，节能优先，结构优化，环境友好”的能源可持续发展的战略，为天然气替代丙烷气这个工业切割气项目的推广创造了一个十分良好的环境。
这种新型工业切割气进入工业领域后，我国工业企业通过节能减排会带来巨大的社会效益和经济效益，也会为我国环保安全节能事业做出重大贡献。
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