焦爐煤氣切割技術應用與推廣

毛云 丁陽 湯升林

（安陽鋼鐵股份有限公司，河南安陽 455000）

焦爐煤氣切割技術應用與推廣

毛云 丁陽 湯升林

（安陽鋼鐵股份有限公司，河南安陽 455000）

傳統切割技術生產成本高、能耗大且污染嚴重，本著節能降效、經濟可行的原則，我們提出了焦爐煤氣替代乙炔切割方案，并進行了應用和推廣。這種輔助設施簡單，使用方便，安全可靠，很大程度上節省了乙炔費用，節省了連接乙炔氣瓶的時間，節省了施工成本，另外解決了生產中運送乙炔氣體、保存、看管等問題，并且節省了運輸費用等成本。

煤氣 切割 技術

1 前言

我廠主要承接公司內部檢修、備件制作、技改工程施工，在施工中，焊接結構件是應用最為廣泛的，而板材切割是焊接成品加工過程中的首要步驟，也是保證焊接質量的重要工序，采用先進的切割技術和切割材料，不但可以保證產品的焊接質量，提高勞動生產率，同時也使企業產品的制造成本大幅度下降。傳統使用的氧—乙炔切割主要用于鋼板下料、開坡口、切割零部件，在設備制造、安裝以及檢修中起著重要的作用。乙炔氣火焰大、切割快，在建筑施工中得到廣泛應用，但是乙炔氣生產成本高、能耗大且污染嚴重。我廠每年承接檢修項目200多項，技改項目30多項、備件加工3000多噸。施工作業中，乙炔使用量比較大，并且需要耗費大量人工和機械進行搬運，氧-乙炔切割消耗成本較高。經統計，20 12年全年消耗乙炔氣約20000瓶，僅乙炔費用花費近200萬元，本著節能降效、經濟可行的原則，我們提出了焦爐煤氣替代乙炔切割方案，這樣一來，節省了乙炔外購費用，還減少人工和機械搬運費、保管費，很大程度降低了施工成本。

2 系統特點研究

焦爐煤氣具有易燃、易爆、熱值高，生成廢氣密度小，廢氣中水蒸氣較多，能預熱等特點，并且成分明確、穩定，合乎氣割燃氣要求，可用于氣割氣焊，特別適用于焦爐煤氣為燃料的企業，焦爐煤氣成分及熱值見表1、2。

2.1 實施工藝

廠區焦爐煤氣一般壓力較高，不適于直接長時間切割使用，為更安全、可靠地用焦爐煤氣替代乙炔氣，設計如下工藝進一步保證焊割作業質量及安全：焦爐煤氣一減壓閥減壓一冷卻器一干燥器一裝乙炔表使用。通過減壓閥可將焦爐煤氣減壓至6KPa，然后再通過冷卻器降溫冷卻至60 ℃左右，另考慮到焦爐煤氣經脫硫反應生成的水冷卻冷凝后，不利于焊割使用。所以，冷卻后的焦爐煤氣最好設置一干燥器，在干燥器內裝填電石塊（電石塊易吸水），使冷卻后的焦爐煤氣干燥，避免氣體中凝結下來的水分被帶到焊、割炬里面而使切割、焊接火焰溫度降低，影響切削速度及質量。而且，電石塊遇水后可分解生成乙炔氣，又可與焦爐煤氣混合使用。這樣既不破壞焦爐氣燃燒成分，還能提高切割火焰的燃燒值。

我單位根據焦爐煤氣這一切割工藝過程，將廠區焦爐煤氣管道接出臨時接頭，連接QD-20型乙炔減壓器，使焦爐煤氣由原來的0. 6Mpa降低到6KPa，另外選用制氧廠生產的純度99.9%，壓力1.1MPa的氧氣一瓶，安裝QD-1型氧氣減壓器，調節減壓器出口壓力至0. 5MPa，另選型號為G01-100型割槍，安裝3#割嘴，使用中興火焰，試切割δ=20mm、40mm、60mm低碳鋼板，切割速度與使用乙炔氣一致。切割后檢查對比，對兩種燃氣的氣切割斷面進行觀察分析，發現焦爐煤氣切割時切割斷面光滑，平整無凹凸，斷面下緣基本不掛渣，而氧-乙炔切割時斷面凹凸不平整，不光滑，斷面下緣掛渣較多，因此，使用焦爐煤氣切割鋼材，可為后期加工制作提供優質基礎，進而可以提高最終產品的質量。通過氧—焦爐煤氣切割低碳鋼、低合金鋼試驗后認為：氣割時氧燃氣焰的作用是預熱鋼材和切割氧，保證切割點處鋼板的氧化反應溫度，因此高熱值和高的火焰溫度能保證較快的切割速度，用于切割時，由于金屬材料預熱時間稍短，可以減少切口邊緣的過燒現象，所以，連續切割性好，切割質量優于氧～乙炔切割，更適用于切割鋼材類工件。

2.2 方案實施

通過理論數據和實驗證明，焦爐煤氣替代乙炔切割可行，項目組決定首先從公司煤氣管網敷設一趟焦爐煤氣管道至金屬結構部院內。 在集團公司相關領導幫助下，從120t轉爐煤氣加壓站南北綜合管網焦爐煤氣管道引出一根DN50的煤氣支管，沿管網桁架敷設至工程技術分公司加工車間內，沿車間南北墻根每隔6m設置一個分氣缸，各用氣點從分氣缸引出，安裝接頭接乙炔表使用，以供應加工車間和露天平臺切割用氣。通過減壓、冷卻、干燥后的焦爐氣便可在廠內鋪設管網至各使用焊剖現場，安裝接頭接乙炔表使用。特別象我公司的金屬結構部，有固定的下料場、加工場、鉚焊工房，焊接作業集中，煤氣使用量大，更適宜這樣接管使用。

一煉軋扇形段維保焦爐煤氣管道施工實例：

（1）截斷車間原有的煤氣管道，在斷面位置安裝了三通、法蘭閥等，并在現場設置安全標志牌，增加監控設施。

（2）把原有煤氣管道引接到扇形段維修施工現場，增加了煤氣閥門煤氣分氣筒和放水閥。

檢查橡膠管、壓力表等是否正常，將氣割設備按操作規程連接好。切割前，首先將工件墊平，工件下面流出一定的間隙，以利于氧化鐵渣的吹除。檢查風線，點燃火焰，打開切割氧閥門，觀察切割氧流形狀，風線應筆直、清晰的圓柱體并有適當的長度。

（3）從工藝上來看，QD一20型乙炔減壓器，本身裝有安全閥，當輸出壓力大于0.18 MPa時開始自動泄氣，輸出壓力大于0.24 MPa時安全閥會打開。QD一20型減壓器的工作壓力為0.15 MPa時，最大流量為9 m5/h，該減壓器本身裝有高壓表，高壓表量程為0～25MPa，低壓表量程為0-0.25MPa，在乙炔減壓器的壓力表上均有指示該壓力表的最大許可工作壓力的紅色刻虛線，以便在使用中嚴格控制。因此，使用QD-20型乙炔減壓器可確保操作安全。

（4）為了保證在日常施工中的煤氣使用安全，在煤氣接點設置安全箱和注意煤氣的安全標志牌以及滅火器設施，并制定煤氣切割使用安全管理規程制度。每個工段設置多個煤氣報警裝置，對施工現場煤氣進行實時監控，對焊工進行煤氣作業安全培訓，防止應急事件發生，并制定了應急預案，對應急預案參與人員的職責分工明確，設置安全應急通道等。

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3 施工技術效果和經濟效益分析

通過焦爐煤氣和乙炔氣比價，焦爐煤氣的成本比乙炔氣低得多。焦爐煤氣是管道供氣，與乙炔氣相比，節省了換氣時間。在冬天使用時，乙炔氣容易上凍，切割時間短，往往需要幾瓶氣交替使用，增加了輔助工作時間，降低了勞動生產率，焦爐煤氣則節省了連接乙炔氣瓶的時間，方便了使用，提高了勞動生產率。并且，焦爐煤氣輔助設施十分簡單、安全可靠。而乙炔化學性質較為活潑，極容易發生燃燒爆炸事故，安全性較低，如操作不當易對人身安全造成危險，因此使用焦爐煤氣可大大提高現場操作的安全性。焦爐煤氣切口表面光滑干凈、不掛渣、切割厚度大、割縫寬窄一致，氧化物熔渣便于清理。因此，焦爐煤氣替代乙炔氣切割金屑材料，開發潛力巨大，并可獲得很好的經濟效益和社會效益。目前，焦爐煤氣替代乙炔切割工藝主要用在各維保工地以及小高爐拆除工地，輔助設施十分簡單、安全可靠，很大程度上節省施工成本，整個改造施工在各方安全監管情況下進行安裝，因改造范圍、作業實施難易，改造所需費用1500元-1萬元不等，并在安裝完成后進行測壓等一系列安全測試后，各項指標均達到使用要求。改造后節省了連接乙炔氣瓶的時間，方便了使用。改造后節省了乙炔費用，每瓶乙炔氣體90多元，通過成本數據表明，我廠目前已在部分廠區實施這一方案，每月節省乙炔氣2000瓶，節省乙炔費用18萬元，另外解決了生產中運送乙炔氣體、保存、看管等問題并且節省了運輸費用等成本，如果全廠區實施煤氣切割作業，估計能節省費用300多萬元。

4 結語

該方法工藝簡單、操作方便，進過兩年的實踐，已推廣實施到了二煉軋150t轉爐檢修、爐卷檢修、廠區定修、小高爐拆除以及備件制作中，得到良好的使用效果及經濟效益。

表2 焦爐煤氣組分熱值 單位：KJ/m3

表1 焦爐煤氣成分（單位 %）