氫氧機、氫氧能源機切割機切割碳鋼板的介紹

想必大家聽說過氫氧機、氫氧能源機，氫氧能源火焰切割機，它是一種將水電解成氫氣和氧氣后，用氫氣和氧氣燃料點燃產(chǎn)生氫氧焰的一種焊接、切割設(shè)備，氫氧火焰就是氫氣和氧氣的混合氣體的火焰。

1、氫氧能源機原理

     水分子（H₂O）是由兩個氫原子和一個氧原子組成，水經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)，可以分解產(chǎn)生氫氣和氧氣。氫氧發(fā)生器采用電化學(xué)、材料學(xué)、電子學(xué)、流體動力學(xué)以及自動控制系統(tǒng)工程學(xué)等交叉科學(xué)的最新研究成果。IGBT逆變技術(shù)的電解電源給電解槽的特殊材料極板電極供電，電解槽內(nèi)設(shè)置有按一定規(guī)律的多組電解槽，每組電解槽都由正極和負(fù)極組成。水分子在電解介質(zhì)中分解成陽離子（H+）和陰離子（OH-），陰極產(chǎn)生氫氣，陽極產(chǎn)生氧氣。                       

 產(chǎn)氫電化學(xué)反應(yīng)方程式如下： 

       4H₂O à 4H⁺ + 4OH^-

     陰極：4H⁺ - 4e=2H₂

     陽極：4OH^- +4e=O₂ +2H₂O

     總的反應(yīng)式為：2H₂O =2H₂+O₂

2、氫氧燃?xì)獾睦砘再|(zhì)：

2.1、比重少：氫氣是所有氣體中密度最小的；因此氫氣不會聚集。即使泄漏也會迅速逃出戶外，沒有爆炸風(fēng)險。

2.2、熱值高：氫氣的熱值很高，每千克氫氣的熱值是3.4萬大卡，是汽油的三倍。

2.3、溫度高：氫氧燃?xì)恻c燃后稱為氫氧焰，氫氧焰的溫度高達(dá)2860℃，與乙炔溫度相當(dāng)。

2.4、燃燒速度快：氫氧氣的燃燒速度為11.2m/s, 快于任何其他氣體，所帶來的益處是氫氧氣易于點火，點火溫度510℃。

2.5、火力集中：氫氧焰火焰挺直、沒有輻射的熱損失，熱值利用效率高。

2.6、無毒性：眾所周知，氫氣無毒，對環(huán)境和操作人員沒有危害。

2.7、環(huán)保性：氫氧氣可由水電解得到，燃燒后又生成水，沒有任何廢氣排放，在制造和使用過程中對環(huán)境都沒有任何污染。因此，氫氧燃?xì)馐且环N可再生的環(huán)保能源。

3、氫氧機結(jié)構(gòu)示意圖

4、我們的優(yōu)勢

4.1、科技優(yōu)勢。潮平氫氧能源機是我司為響應(yīng)“改善地球環(huán)境，減少化石能源利用，節(jié)能減排”等政府號召，組織電力電子、電化學(xué)、材料學(xué)、機械制造等多個專業(yè)的頂尖人才，融合全球先進(jìn)技術(shù)，自主研發(fā)并獲取多項發(fā)明和實用新型專利的新能源設(shè)備。通過創(chuàng)新性的設(shè)計，實現(xiàn)了“水變火”的神奇，把水通過電解產(chǎn)生穩(wěn)定、持續(xù)的氫氧混合氣，實現(xiàn)了高能燃?xì)獾臒o污染燃燒，是一種真正的清潔能源。

4.2、專利優(yōu)勢。潮平氫氧機是我司自主研發(fā)，獲得國家多項專利技術(shù)的新能源設(shè)備，同時獲得美國、墨西哥、印度、臺灣等國家和地區(qū)的專利申請并受理。

4.3、自循環(huán)對流散熱系統(tǒng)和發(fā)生器微孔射流技術(shù)。潮平氫氧機采用自循環(huán)對流散熱技術(shù)和發(fā)生器微孔射流技術(shù)，增強了系統(tǒng)抗泄露的性能，同時提高了發(fā)生器的使用壽命。

4.4、自主研發(fā)的IGBT逆變電源，效率和壽命超行業(yè)同類產(chǎn)品。潮平氫氧機從電解電源發(fā)生器到防回火器等主要功能單位，均由自主研發(fā)，機器的效率、安全性和整機的壽命具有良好的技術(shù)保障。

4.5、多級壓力保護(hù)和水封技術(shù)。潮平氫氧機具有多節(jié)點壓力曲線偵測系統(tǒng)和雙重水封技術(shù)。安全水封距離達(dá)到30m。

5、氫氧焰切割工藝介紹                               

氫氧氣切割是一種新型的低碳鋼切割工藝方法。氫氧切割與傳統(tǒng)燃?xì)馇懈钤诓僮魃鲜腔疽恢碌模钪庇^的差別在于氫氧切割采用的燃?xì)馐菤溲趸旌蠚狻⒍皇莻鹘y(tǒng)的乙炔、丙烷、金火焰、特利氣等氣體。在氫氧切割工藝中，氫氧混合氣不需要瓶裝和儲存，而是由氫氧發(fā)生器即產(chǎn)即用。因此，傳統(tǒng)燃?xì)馇懈罡脑鞛闅溲鯕馇懈睿恍枰黾託溲醢l(fā)生器即可。

根據(jù)氫氧燃?xì)獾睦砘匦裕瑲溲跞細(xì)庠诘吞间撉懈罘矫媸且环N十分理想的燃?xì)猓哂袃?yōu)越的切割工藝：

5.1、氫氧焰的溫度高（2860℃），高于丙烷溫度。由于氫氧焰的火焰集中特性，預(yù)熱速度、切割速度都要快于丙烷切割。

5.2、氫氧機與自動切割機床（龍門式數(shù)控火焰切割機）連接方便。氫氧機一般直接與自動切割機床的割槍燃?xì)夤苓B接，管路長度不宜超過100m，30m以內(nèi)的距離可采用普通耐壓橡膠軟管即可。中間不需要安裝任何防回火裝置和電磁閥等。安裝后即可開機通氣、點火。要求輸氣管道暢通，沒有堵塞和隘口。

5.3、氫氧焰切割的操作方法與常規(guī)工業(yè)燃?xì)獾耐耆粯樱恍枰那懈顧C的結(jié)構(gòu)和配件，切割割嘴為可用市場上普通的丙烷割嘴，也可采用氫氧氣專用割嘴。

5.4、氫氧焰切割的鋼板表面光潔度要比丙烷的好，截面平整、光滑，割縫邊緣不掛渣。

5.5、由于氫氧焰切割速度快，火焰集中，熱輻射小，所以采用氫氧氣切割的工件比用其它工業(yè)燃?xì)馇懈畹淖冃我　?/span>

5.6、設(shè)備安裝和操作簡單、方便。開機前先給主水箱加滿水，然后在氫氧氣出氣口上接好氣管、割炬；按下開關(guān)按鈕，此時綠色工作指示燈亮，根據(jù)工況調(diào)整產(chǎn)氣量旋鈕，使產(chǎn)氣量顯示表調(diào)到需要值（見表1），本機即進(jìn)入工作狀態(tài)。                                

表1：                                                    

注：表中數(shù)據(jù)切割條件；

1、氧氣純度不低于99.5%；

2、所切割鋼體含碳量≤0.45%；

3、切割方式為垂直切割；

4、氧氣壓力和氫氧氣壓力是指割嘴實際作業(yè)壓力。

5.7、點火、氣割、氣焊、熄火等操作程序具體如下：

點火—關(guān)閉割（焊）炬低壓氧閥，開機調(diào)節(jié)產(chǎn)氣量至需要值（見表1），打開燃?xì)忾y，用手感覺到割嘴有一定壓力的氣體流出時，打開低壓氧閥氫氧氣流出，即可按常規(guī)點火，調(diào)節(jié)好火焰，否則，易發(fā)生回火。

氣割—點火預(yù)熱鋼板，鋼板溫度達(dá)到合適切割狀態(tài)時，加高壓氧切割。

氣焊—點火后不需要加氧，即可進(jìn)行氣焊作業(yè)。

熄火—關(guān)閉高壓氧，關(guān)閉低壓氧閥門切斷氫氧氣供給，在關(guān)閉燃?xì)忾y門切斷丙烷氣。長時間停用時，請排空氫氧氣，擰緊燃?xì)夤揲y門。其它應(yīng)用上點火、熄火，亦根據(jù)以上方式進(jìn)行。

6、氫氧焰冷板切割的實用性

丙烷與氫氧氣的比較

丙烷為石油化工加工副產(chǎn)品，燃點高，燃燒速度較慢，化學(xué)性質(zhì)不活躍，爆炸范圍小，不易回火。丙烷-氧焰的體積熱值較乙炔高一倍，其切割工藝較乙炔好，而且丙烷是石化副產(chǎn)品，以前除用于燃料外，無其它用途。雖然丙烷在使用時安全可靠，操作簡單，切割質(zhì)量有所提高，但由于其火焰溫度較低（2527°C），預(yù)熱時間長、耗氧量較大、不能噴涂、不能焊接、切割厚大材料困難等，而且冬季低溫下氣化效果不理想。

丙烷(C₃H₈)，分子量為44.06，在0℃氣態(tài)時的密度為2.014g/L,比空氣重。逸出時易沉積于地面上的凹坑、地溝處，遇火就會燃燒。在空氣中的體積比為2.3％～9.5％時，遇火星還會爆炸。工業(yè)應(yīng)用時應(yīng)注意場地平整，通風(fēng)良好，嚴(yán)防丙烷逸出，同時嚴(yán)禁煙火。丙烷在氧氣中的燃燒速度為4m/s,比乙炔的燃燒速度 (8m/s)低得多，故丙烷-氧焰不易產(chǎn)生回火。丙烷在空氣中，氣壓為0.1MPa下的燃點為515～543℃，比乙炔的燃點(406～440℃)高,要用明火才能點燃丙烷。因此丙烷較乙炔相對安全，但使用丙烷氣時必須另配明火點火裝置。

氫氧氣是按最佳燃燒混合比例混合的，在燃燒時不需要混合氧，因此燃?xì)夥矫婢捅缺榈葰怏w的成本要低，而且燃燒速度快（11.2m/s），差不多是丙烷的3倍。氣壓在0.1MPa下的燃點溫度也為515~543℃，也要用明火才能點燃。能充分燃燒，火焰集中挺直，溫度高達(dá)2860℃，燃燒后不產(chǎn)生任何有害氣體。

7、氫氧氣切割的經(jīng)濟性

7.1、燃?xì)獬杀镜慕?jīng)濟性

氫氧能源機替代傳統(tǒng)燃?xì)馇懈畹闹饕獌?yōu)勢包括切割成本、工作效率及切割損耗等方面。氫氧氣在燃燒時不需要混合氧的消耗，而丙烷在燃燒時需要混合氧。它在氧氣中完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

C₃H₈+5 O₂=3 CO₂₊4H₂O         （1）

由式（1）可計算出1mol丙烷需加5mol的混合氧氣才能完全燃燒。1mol氣體體積為22.4L，約為0.045Kg，需要混合氧氣112L。按此計算1mol丙烷氣成本為0.54元。即每2.008kg丙烷可以氣化1立方丙烷氣體。按物流部廢鋼加工區(qū)的丙烷采購價格5512.93元/噸，每立方丙烷11.069元每立方。

而氫氧氣在0℃，氣態(tài)時比空氣輕。燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

2H₂+O₂=2H₂O                （2）

由式（2）氫氣在燃燒時僅需要電解水產(chǎn)生的氧氣就可以，無需再消耗混合氧氣。氫氧氣成本主要為電費，一臺氫氧機每生產(chǎn)1000L氫氧氣耗電3.8度電，按平均電價0.55元/度計算，氫氧氣成本為2.09元/立方米。這樣，等氣量完全燃燒時，使用氫氧氣的成本較之丙烷節(jié)約率在80%以上！

但實際操作中，因氫氧氣低熱值每立方2860大卡，高燃燒速度11.2米/秒的特性，且氫氧火焰顏色為淡藍(lán)色，在室外操作不方便觀察，室外手工操作一般采用混合燃燒。燃?xì)忾y控制丙烷流量在16%左右，低壓氧閥控制氫氧氣流量控制在84%左右。丙烷熱值24135大卡每立方，經(jīng)過調(diào)節(jié)火焰溫度在2800度左右，熱值在6300大卡每立方左右，混合氣綜合成本3.5266元/立方，相對于丙烷、氧氣火焰切割理論節(jié)約率68%左右。現(xiàn)場實際切割，根據(jù)現(xiàn)場操作工的火焰比例調(diào)節(jié)，節(jié)約率有波動。

氫氧火焰有聚熱性，建議采用3號割嘴，就能達(dá)到原4號割嘴的切割效果，同時低壓氧全部節(jié)約了，高壓氧也降低了喉徑，氧氣節(jié)約率在30%以上。

7.2、切割損耗的經(jīng)濟性

采用丙烷割咀切割，根據(jù)丙烷割咀的型號不同，切割割縫的寬度也有不同，以下是丙烷割咀使用丙烷氣切割和使用氫氧氣切割的割縫寬度： 

表2：

因為氫氧焰的聚熱性，使得火焰對局部的加熱比丙烷的要高，而加熱區(qū)域要小，割縫小。根據(jù)表2的割縫對比，使用氫氧焰切割的割縫要比丙烷氣體切割的割縫要窄20%左右。假如使用3#割嘴切割30mm厚鋼板，切割長度為1m，節(jié)省的經(jīng)濟效益如下：

節(jié)省的鋼板切割損耗量：

1000mm×30mm×(1.6～1.9)mm×20%=12800～15200mm³

鋼板價格按照1980元/噸進(jìn)行計算。節(jié)省成本費用：

12800～15200mm³×7.8g/cm³×1980元/噸=0.2～0.23元

由此可見，切割30mm厚板，每切割1m，可節(jié)省成本0.2～0.23元。