金屬切焊用稀土cng高壓充瓶設備及充瓶方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及CNG的回收、催化和高壓充瓶技術領域，具體是回收CNG高壓瓶車內余氣，注入增益劑活化后進行高壓充瓶的金屬切焊用稀土 CNG高壓充瓶設備及充瓶方法。
【背景技術】
[0002]在近代世界工業(yè)燃氣領域，乙炔氣在金屬切焊工藝中仍處于壟斷地位，但因其易燃易爆，安全系數(shù)低，生產(chǎn)過程中耗能耗電，污染環(huán)境，生產(chǎn)成本偏高，以至在生產(chǎn)、存儲、運輸、使用、環(huán)保及價格方面存在諸多缺陷和隱患，發(fā)展受到了很大限制，許多國家都在研制新的更安全、更節(jié)能的工業(yè)燃氣。我國機械工業(yè)部一九九五年在全國乙炔生產(chǎn)會議上明確不再審批新建擴建電石廠、乙炔廠，現(xiàn)有的廠家面臨轉產(chǎn)的境地。國家科委早在八五期間，就極力推廣石油氣(如"氨氧氣"、"丙烷氣"、"丙烯氣"、"丙烯混合氣"等等)替代乙炔氣，但由于這些產(chǎn)品的燃燒溫度，預熱時間、耗氣量、使用效率以及黑色金屬焊接、噴涂、熱處理，切割大、厚金屬材料等實際應用方面都存在著一些難以克服的缺點。相比之下，在天然氣中添加少量的稀土有機化合物的增益劑，發(fā)揮其助燃、阻聚、催化等特殊功能。添加劑與基料能完全相互溶解，在燃燒狀態(tài)下可以改變火焰頻率及波長，激化甲烷介質，使之能釋放出更多的熱能，同時抑制燃燒焰向外輻射，火焰更加集中，以達到更高溫度(3300°C以上)，成本僅為乙炔切焊成本的50%，因而成為當今最高效、最經(jīng)濟、最環(huán)保、最安全的金屬切焊燃氣。
[0003]再者、自天然氣西氣東輸管線貫通以來，CNG(壓縮天然氣)、L-CNG(液化-壓縮天然氣)汽車加氣站紛紛建立，一般CNGV(壓縮天然氣汽車)加氣子站，每天銷售運輸瓶車提供的CNG、2?3車，每次運輸瓶車殘余CNG約300?500Nm3(2.0?3.0MPa)，若不加以回收利用，將始終殘留在高壓瓶內，既不能應用，又影響鋼瓶容積利用率和CNGV加氣子站的經(jīng)濟效益，這也是當前急待解決技術難題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種金屬切焊用稀土 CNG高壓充瓶設備，該裝置將CNG高壓瓶車內余氣活化后再充填到高壓金屬切焊氣瓶內，作為金屬切焊氣使用，不僅將CNG瓶車內的余氣加以回收利用，還提高了CNG的燃燒溫度和氣瓶的充裝量，代替現(xiàn)有的乙炔、丙烷等作為切焊氣使用，切焊效率高、成本低、環(huán)保、安全系數(shù)高。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:金屬切焊用稀土 CNG高壓充瓶設備，包括底座、撬體，調壓閥、流量計、緩沖罐、加注增益劑系統(tǒng)、天然氣壓縮機、儲氣瓶組和加氣機，調壓閥的出氣口與流量計管道連接，流量計的出氣口與緩沖罐進氣口連接，緩沖罐的進液口連接加注增益劑系統(tǒng)，緩沖罐的出氣口與天然氣壓縮機連接，天然氣壓縮機出氣口與儲氣瓶組連接，儲氣瓶組又與加氣機連接，所述的調壓閥、流量計、緩沖罐、加注增益劑系統(tǒng)、天然氣壓縮機、儲氣瓶組和加氣機均安裝在底座上，并位于同一撬體內，撬體上設有與CNG瓶車連接的卸氣口，所述的卸氣口與調壓閥進氣口連接；
[0006]所述的加注增益劑系統(tǒng)包括儲液罐、單片機控制器和加液栗，儲液罐內裝有天然氣增益劑，儲液罐經(jīng)加液栗與緩沖罐連接。
[0007]所述的加液栗為隔膜栗，由單片機控制器控制，工作壓力0.2?0.76MPa，最大輸出壓力I.73MPa，加液量2?40g/min，頻率I?100次/分。
[0008]所述的緩沖罐的工作容積為3m3，工作壓力為0.5MPa，所述的天然氣壓縮機的排氣壓力為20.0?25.0MPa，所述的儲氣瓶組的額定壓力為25.0MPa，所述的加氣機的額定壓力為25.0MPa。
[0009]本發(fā)明提供了一套功能齊備、經(jīng)濟合理、安全高效地回收高壓瓶車內CNG余氣、經(jīng)天然氣增益劑活化后再充入高壓金屬切焊氣瓶中用作金屬切焊氣的裝置，利用回收的高壓瓶車內殘余的CNG，通過隔膜栗注入適當?shù)奶烊粴庠鲆鎰蕴岣逤NG的燃燒熱值，提高其切焊溫度、減少消耗量，大幅度提高切焊速度;用天然氣壓縮機增壓，充入金屬切焊氣氣瓶內，大大增加金屬切焊氣充裝量。
[0010]天然氣的有效熱值比乙炔低，火焰所含熱能比乙炔小，燃燒速度比乙炔慢，這給使用天然氣切焊造成一定的困難，向天然氣中加入天然氣增益劑來改善天然氣的性能，在加入了天然氣增益劑后，與氧混合的火焰溫度達到3315°c，焊割性能和質量達到或超過乙炔氣的水平，抗氧化、焊池好、熔深夠、能滲透、成形好、強度高、易浮渣。同時切焊斷面光潔，預熱時間平均比乙炔短，切焊速度比乙炔快，并有利于切焊大、厚度鋼材，在環(huán)保的基礎上真正做到既提高切焊效率又節(jié)約切焊成本。
[0011]本發(fā)明還提供了金屬切焊用稀土CNG高壓充瓶方法，包括以下步驟:
[0012](I)降壓:CNG瓶車與卸氣口連接，將CNG瓶車內2.0?3.0MPa的余氣經(jīng)調壓閥降壓至0.3?0.5MPa，經(jīng)流量計計量后泄入緩沖罐內緩沖、穩(wěn)壓；
[0013](2)活化:加注增益劑系統(tǒng)在單片機控制器控制下按照3?7g天然氣增益劑/INm3CNG的比例將儲液罐內的天然氣增益劑栗入緩沖罐中，與緩沖罐內的CNG充分混合、催化、活化，使CNG轉化為金屬切焊氣；
[0014](3)增壓、充瓶:將緩沖罐內的金屬切焊氣經(jīng)天然氣壓縮機壓縮至25.0MPa后充入儲氣瓶組，然后用加氣機向高壓金屬切焊氣瓶中充氣，直至達到高壓金屬切焊氣瓶的額定壓力。
[0015]所述的天然氣增益劑為SQ-1稀土燃料增益劑、SQ-1I稀土燃料增益劑或SQ-99稀土燃料增益劑，SQ-1稀土燃料增益劑主要用于瓶(罐)裝天燃氣的節(jié)能、催化、助燃，在原有基礎上提高燃燒溫度600?900°C，增強了活性，環(huán)保節(jié)能又安全。SQ-1I稀土燃料增益劑用于天然氣通過燃氣增效器設備發(fā)生活化、催化、助燃，廣泛應用于鋼廠、鋼構、造船行業(yè)，可在船艙內安全使用。在切割鑄件冒口，厚鋼板，坡口切割，烤校，熱處理等方面都有優(yōu)越的性能。SQ-99稀土燃料增益劑主要用于天然氣的增溫助燃，可提高天然氣的火焰溫度，用于切焊，其特點是即節(jié)省燃料又降低切焊成本，切焊效果較好。
[0016]本發(fā)明通過添加天然氣增益劑形成的金屬切焊氣的切焊溫度較乙炔提高600?900°C，切焊速度比乙炔快，成本僅為乙炔的50%，焊割工具與乙炔一樣，無須更換割具，高壓金屬切焊氣瓶(額定壓力為20.0或25.0MPa，相同水容積的高壓金屬切焊氣瓶可多儲存10或13倍的氣量)內不需要裝特殊的氣化裝置。在有效提高火焰溫度，省燃氣而延長燃燒時間的同時，耗氧量減少15%以上，工件的焊割切口平整、不掛渣，比乙炔割口窄0.5毫米，切焊過程不回火、不爆鳴、不產(chǎn)生磷化氫、硫化氫等有毒氣體，燃燒完全;基本消除了一氧化碳和碳氫化物的排放及污染環(huán)境的三廢排放，大幅減少了二氧化碳的排放，實現(xiàn)了低碳排放。
[0017]本發(fā)明的金屬切焊用稀土 CNG高壓充瓶方法，實現(xiàn)了 CNG回收、CNG活化處理、CNG增壓充瓶，既提高了CNGV加氣子站瓶車內CNG的利用率，增加了 CNGV加氣子站效益；又通過對CNG進行活化和增壓處理，提高了 CNG的燃燒熱值和金屬切焊氣瓶內金屬切焊氣的儲存量，突破新型金屬切焊氣推廣、利用的瓶頸，為我國金屬切焊提供經(jīng)濟、高效氣源，節(jié)能減排，具有相當高的社會經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明金屬切焊用稀土 CNG高壓充瓶設備的主視圖。
[〇〇19]圖2是本發(fā)明金屬切焊用稀土 CNG高壓充瓶設備的俯視圖。
[〇〇2〇]圖3是本發(fā)明金屬切焊用稀土 CNG高壓充瓶方法的流程圖。
【具體實施方式】
[〇〇21]下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作具體描述:
[〇〇22] 實施例一
[〇〇23] 金屬切焊用稀土 CNG高壓充瓶設備，如圖1和圖2所示，包括底座10、撬體20，調壓閥
1、流量計2、緩沖罐3、加注增益劑系統(tǒng)4、天然氣壓縮機5、儲氣瓶組6和加氣機7,調壓閥1的出氣口與流量計2管道連接，流量計2的出氣口與緩沖罐3進氣口連接，緩沖罐3的進液口連接加注增益劑系統(tǒng)4，緩沖罐3的出氣口與天然氣壓縮機5連接，天然氣壓縮機5出氣口與儲氣瓶組6連接，儲氣瓶組6又與加氣機7連接，所述的調壓閥1、流量計2、緩沖罐3、加注增益劑系統(tǒng)4、天然氣壓縮機5、儲氣瓶組6和加氣機7均安裝在底座10上，并位于同一撬體20內，撬體20上設有與CNG瓶車連接的卸氣口 8，所述的卸氣口 8與調壓閥1進氣口連接；
[〇〇24]所述的緩沖罐3的工作容積為3m3,工作壓力為0.5MPa.。
[〇〇25]所述的加注增益劑系統(tǒng)4包括儲液罐41、單片機控制器43和加液42栗，儲液罐41內裝有天然氣增益劑，儲液罐41經(jīng)加液栗42與緩沖罐3連接。
[〇〇26]所述的加液栗42為隔膜栗，由加注增益劑系統(tǒng)4內的單片機控制器43控制，工作壓力0.2?0.76MPa，最大輸出壓力1.73MPa，加液量2?40g/min(20?2000mL/min)，頻率1?100次/分。
[〇〇27]所述的天然氣壓縮機5為VF-1.4/(0.5?3)-250型天然氣壓縮機，氣缸、級間冷卻器風冷、少油潤滑，傳動機構壓力油潤滑;吸氣壓力〇.05?0.3MPa，排氣壓力25.0MPa，排氣量125?330Nm3/h，密封的曲軸箱通過止回閥與壓縮機進氣口聯(lián)通，電機功率65kW，軟啟動、PLC控制。
[〇〇28]所述的高壓儲氣瓶組6的水容積為0.212m3，額定壓力25.0ΜPa，可充分利用不充瓶、或換瓶空余時間向儲氣瓶組6內充氣，充瓶時利用高壓瓶組來提高充瓶效率，避免天然氣壓縮機5頻繁停機。
[〇〇29]所述的加氣機7為雙槍加氣機，雙槍加氣機的額定壓力為25.0MPa。
[0030] 金屬切焊用稀土 CNG高壓充瓶方法，如圖3所示，包括以下步驟:
[〇〇31] (1)降壓:將CNG瓶車內2.0?3.0MPa的余氣經(jīng)調壓閥1降壓至0.3MPa后，然后經(jīng)流量計2計量后泄入緩沖罐3內緩沖、穩(wěn)壓，緩沖罐3內氣體壓力為0.3MPa;
[0032](2)活化:加注增益劑系統(tǒng)4在單片機控制器43控制下按照7g SQ-1稀土燃料增益劑/INm3CNG的比例將儲液罐41內的SQ-1稀土燃料增益劑栗入緩沖罐3中，調節(jié)天然氣壓縮機5的吸氣壓力為0.2MPa，排氣量為4.16Nm3/min，SQ-1稀土燃料增益劑注入的流量為29.15g/min，SQ-1稀土燃料增益劑與緩沖罐3內的