[发明专利]一种高能液化天然气专用割嘴及应用

说明书

本发明涉及一种高能液化天然气专用割嘴及利用该割嘴进行钢材切割的方法，属于特种燃烧设备，及钢材加工领域。一种高能液化天然气专用割嘴，所述专用割嘴包括割嘴本体以及割嘴套管，所述切割氧孔末端设置为拉瓦尔管孔道，拉瓦尔管孔道由上至下为渐缩段、喉部和渐扩段；且在拉瓦尔孔道的渐扩段出口处设置一与渐扩段出口处直径相等的直管，所述直管长度与拉瓦尔管孔道渐扩段长度之比为0～1:1；所述切割氧孔的直径与拉瓦尔管孔道渐缩段入口处直径相等。本发明所述装置专用于具有特殊添加剂的甲烷含量97％以上的液化天然气作为切割气，相较于传统的乙炔、丙烷作为切割气使用，具有切割速度更快，切割面更平整，节省1/3以上成本的显著优点。

技术领域

本发明涉及一种高能液化天然气专用割嘴及利用该割嘴进行钢材切割的方法，属于特种燃烧设备，及钢材加工领域。

背景技术

火焰切割也称为氧气切割，是工业生产中最常用的金属热切割方式。割嘴是气割设备中最重要的执行部件和最易损坏的部件。切割不同厚度的钢板或燃用不同的燃气时，必须选用相应型号的割嘴，以达到高效、高质量切割钢材的目的。目前市面上已有乙炔割嘴和丙烷割嘴，而在切割领域具有广阔应用前景的具有特种添加剂的液化天然气(LNG)，还没有专用的割嘴。

已通过实验验证了用传统丙烷割嘴使用该高能液化天然气进行切割的效果能够达到，甚至是超过了用丙烷割嘴使用丙烷进行切割的效果。但是由于丙烷割嘴的结构对于丙烷有一定的针对性，所以在用该割嘴使用高能液化天然气时，会使得该燃气与氧气的混合气体垂直喷出后的火焰能量密度不集中。这样就会出现割缝宽、切割面不平整、上塌边和下挂渣等现象。因而迫需一种能够专门针对高能液化天然气的专用割嘴。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种专用于高能切割天然气的割嘴，通过改变割嘴的结构及相关参数，获得适合的火焰形状，切割温度，切割氧速度，考察切割过程的切割厚钢板的速度和切割面质量，确定该改进型割嘴适用于特种添加剂液化天然气作为切割气的工艺参数。

一种高能液化天然气专用割嘴，所述专用割嘴包括割嘴本体以及割嘴套管，所述割嘴本体分为进气段、混合段和出气段，其中，

进气段整体为圆锥台状，在其圆锥面上由上至下设有切割氧台阶、预热氧台阶和燃气台阶；所述切割氧台阶为圆锥台上端面，其上设有沿垂直方向贯穿整个割嘴本体的切割氧孔；所述预热氧台阶和燃气台阶分别设有预热氧进气孔和燃气进气孔，两者均与混合进气孔相通；混合进气孔连通位于混合段的混合空腔；所述混合空腔连通出气段的出气槽；

所述切割氧孔末端包括一段拉瓦尔管孔道结构，拉瓦尔管孔道由上至下为渐缩段、喉部和渐扩段；且在拉瓦尔孔道的渐扩段出口处设置一与渐扩段出口处直径相等的直管，所述直管长度与拉瓦尔管孔道渐扩段长度之比为0～1:1；所述切割氧孔的直径与拉瓦尔管孔道渐缩段入口处直径相等；

所述燃气进气孔的孔径与预热氧进气孔的孔径之比为1.4～2；

所述出气槽锥度为4°～11°。

本发明所述专用割嘴适用于高能液化天然气，通并过燃气进气孔向割嘴内通入高能液化天然气。

本发明所述的高能液化天然气为发明名称为《一种天然气金属切割气》，公开号为CN104877722A的中国专利中公开的添加有添加剂的天然气金属切割气。

本发明所述直管长度与拉瓦尔管渐扩段长度之比为0～1:1，当两者之比为0:1时，则表示无直管部分。

优选地，在切割氧台阶和预热氧台阶之间设置有预热氧集气槽；所述预热氧台阶与燃气台阶之间设置有燃气集气槽。

本发明一个优选的技术方案为：

一种高能液化天然气专用割嘴，所述专用割嘴包括割嘴本体以及割嘴套管，所述割嘴本体分为进气段、混合段和出气段，其中，