氢氧机、氢氧能源机切割机切割碳钢板的介绍

想必大家听说过氢氧机、氢氧能源机，氢氧能源火焰切割机，它是一种将水电解成氢气和氧气后，用氢气和氧气燃料点燃产生氢氧焰的一种焊接、切割设备，氢氧火焰就是氢气和氧气的混合气体的火焰。

1、氢氧能源机原理

     水分子（H₂O）是由两个氢原子和一个氧原子组成，水经电化学反应，可以分解产生氢气和氧气。氢氧发生器采用电化学、材料学、电子学、流体动力学以及自动控制系统工程学等交叉科学的最新研究成果。IGBT逆变技术的电解电源给电解槽的特殊材料极板电极供电，电解槽内设置有按一定规律的多组电解槽，每组电解槽都由正极和负极组成。水分子在电解介质中分解成阳离子（H+）和阴离子（OH-），阴极产生氢气，阳极产生氧气。                       

 产氢电化学反应方程式如下： 

       4H₂O à 4H⁺ + 4OH^-

     阴极：4H⁺ - 4e=2H₂

     阳极：4OH^- +4e=O₂ +2H₂O

     总的反应式为：2H₂O =2H₂+O₂

2、氢氧燃气的理化性质：

2.1、比重少：氢气是所有气体中密度最小的；因此氢气不会聚集。即使泄漏也会迅速逃出户外，没有爆炸风险。

2.2、热值高：氢气的热值很高，每千克氢气的热值是3.4万大卡，是汽油的三倍。

2.3、温度高：氢氧燃气点燃后称为氢氧焰，氢氧焰的温度高达2860℃，与乙炔温度相当。

2.4、燃烧速度快：氢氧气的燃烧速度为11.2m/s, 快于任何其他气体，所带来的益处是氢氧气易于点火，点火温度510℃。

2.5、火力集中：氢氧焰火焰挺直、没有辐射的热损失，热值利用效率高。

2.6、无毒性：众所周知，氢气无毒，对环境和操作人员没有危害。

2.7、环保性：氢氧气可由水电解得到，燃烧后又生成水，没有任何废气排放，在制造和使用过程中对环境都没有任何污染。因此，氢氧燃气是一种可再生的环保能源。

3、氢氧机结构示意图

4、我们的优势

4.1、科技优势。潮平氢氧能源机是我司为响应“改善地球环境，减少化石能源利用，节能减排”等政府号召，组织电力电子、电化学、材料学、机械制造等多个专业的顶尖人才，融合全球先进技术，自主研发并获取多项发明和实用新型专利的新能源设备。通过创新性的设计，实现了“水变火”的神奇，把水通过电解产生稳定、持续的氢氧混合气，实现了高能燃气的无污染燃烧，是一种真正的清洁能源。

4.2、专利优势。潮平氢氧机是我司自主研发，获得国家多项专利技术的新能源设备，同时获得美国、墨西哥、印度、台湾等国家和地区的专利申请并受理。

4.3、自循环对流散热系统和发生器微孔射流技术。潮平氢氧机采用自循环对流散热技术和发生器微孔射流技术，增强了系统抗泄露的性能，同时提高了发生器的使用寿命。

4.4、自主研发的IGBT逆变电源，效率和寿命超行业同类产品。潮平氢氧机从电解电源发生器到防回火器等主要功能单位，均由自主研发，机器的效率、安全性和整机的寿命具有良好的技术保障。

4.5、多级压力保护和水封技术。潮平氢氧机具有多节点压力曲线侦测系统和双重水封技术。安全水封距离达到30m。

5、氢氧焰切割工艺介绍                               

氢氧气切割是一种新型的低碳钢切割工艺方法。氢氧切割与传统燃气切割在操作上是基本一致的，最直观的差别在于氢氧切割采用的燃气是氢氧混合气、而不是传统的乙炔、丙烷、金火焰、特利气等气体。在氢氧切割工艺中，氢氧混合气不需要瓶装和储存，而是由氢氧发生器即产即用。因此，传统燃气切割改造为氢氧气切割，只需要增加氢氧发生器即可。

根据氢氧燃气的理化特性，氢氧燃气在低碳钢切割方面是一种十分理想的燃气，具有优越的切割工艺：

5.1、氢氧焰的温度高（2860℃），高于丙烷温度。由于氢氧焰的火焰集中特性，预热速度、切割速度都要快于丙烷切割。

5.2、氢氧机与自动切割机床（龙门式数控火焰切割机）连接方便。氢氧机一般直接与自动切割机床的割枪燃气管连接，管路长度不宜超过100m，30m以内的距离可采用普通耐压橡胶软管即可。中间不需要安装任何防回火装置和电磁阀等。安装后即可开机通气、点火。要求输气管道畅通，没有堵塞和隘口。

5.3、氢氧焰切割的操作方法与常规工业燃气的完全一样，不需要更改切割机的结构和配件，切割割嘴为可用市场上普通的丙烷割嘴，也可采用氢氧气专用割嘴。

5.4、氢氧焰切割的钢板表面光洁度要比丙烷的好，截面平整、光滑，割缝边缘不挂渣。

5.5、由于氢氧焰切割速度快，火焰集中，热辐射小，所以采用氢氧气切割的工件比用其它工业燃气切割的变形要小。

5.6、设备安装和操作简单、方便。开机前先给主水箱加满水，然后在氢氧气出气口上接好气管、割炬；按下开关按钮，此时绿色工作指示灯亮，根据工况调整产气量旋钮，使产气量显示表调到需要值（见表1），本机即进入工作状态。                                

表1：                                                    

注：表中数据切割条件；

1、氧气纯度不低于99.5%；

2、所切割钢体含碳量≤0.45%；

3、切割方式为垂直切割；

4、氧气压力和氢氧气压力是指割嘴实际作业压力。

5.7、点火、气割、气焊、熄火等操作程序具体如下：

点火—关闭割（焊）炬低压氧阀，开机调节产气量至需要值（见表1），打开燃气阀，用手感觉到割嘴有一定压力的气体流出时，打开低压氧阀氢氧气流出，即可按常规点火，调节好火焰，否则，易发生回火。

气割—点火预热钢板，钢板温度达到合适切割状态时，加高压氧切割。

气焊—点火后不需要加氧，即可进行气焊作业。

熄火—关闭高压氧，关闭低压氧阀门切断氢氧气供给，在关闭燃气阀门切断丙烷气。长时间停用时，请排空氢氧气，拧紧燃气罐阀门。其它应用上点火、熄火，亦根据以上方式进行。

6、氢氧焰冷板切割的实用性

丙烷与氢氧气的比较

丙烷为石油化工加工副产品，燃点高，燃烧速度较慢，化学性质不活跃，爆炸范围小，不易回火。丙烷-氧焰的体积热值较乙炔高一倍，其切割工艺较乙炔好，而且丙烷是石化副产品，以前除用于燃料外，无其它用途。虽然丙烷在使用时安全可靠，操作简单，切割质量有所提高，但由于其火焰温度较低（2527°C），预热时间长、耗氧量较大、不能喷涂、不能焊接、切割厚大材料困难等，而且冬季低温下气化效果不理想。

丙烷(C₃H₈)，分子量为44.06，在0℃气态时的密度为2.014g/L,比空气重。逸出时易沉积于地面上的凹坑、地沟处，遇火就会燃烧。在空气中的体积比为2.3％～9.5％时，遇火星还会爆炸。工业应用时应注意场地平整，通风良好，严防丙烷逸出，同时严禁烟火。丙烷在氧气中的燃烧速度为4m/s,比乙炔的燃烧速度 (8m/s)低得多，故丙烷-氧焰不易产生回火。丙烷在空气中，气压为0.1MPa下的燃点为515～543℃，比乙炔的燃点(406～440℃)高,要用明火才能点燃丙烷。因此丙烷较乙炔相对安全，但使用丙烷气时必须另配明火点火装置。

氢氧气是按最佳燃烧混合比例混合的，在燃烧时不需要混合氧，因此燃气方面就比丙烷等气体的成本要低，而且燃烧速度快（11.2m/s），差不多是丙烷的3倍。气压在0.1MPa下的燃点温度也为515~543℃，也要用明火才能点燃。能充分燃烧，火焰集中挺直，温度高达2860℃，燃烧后不产生任何有害气体。

7、氢氧气切割的经济性

7.1、燃气成本的经济性

氢氧能源机替代传统燃气切割的主要优势包括切割成本、工作效率及切割损耗等方面。氢氧气在燃烧时不需要混合氧的消耗，而丙烷在燃烧时需要混合氧。它在氧气中完全燃烧的化学反应方程式为：

C₃H₈+5 O₂=3 CO₂₊4H₂O         （1）

由式（1）可计算出1mol丙烷需加5mol的混合氧气才能完全燃烧。1mol气体体积为22.4L，约为0.045Kg，需要混合氧气112L。按此计算1mol丙烷气成本为0.54元。即每2.008kg丙烷可以气化1立方丙烷气体。按物流部废钢加工区的丙烷采购价格5512.93元/吨，每立方丙烷11.069元每立方。

而氢氧气在0℃，气态时比空气轻。燃烧的化学反应方程式为：

2H₂+O₂=2H₂O                （2）

由式（2）氢气在燃烧时仅需要电解水产生的氧气就可以，无需再消耗混合氧气。氢氧气成本主要为电费，一台氢氧机每生产1000L氢氧气耗电3.8度电，按平均电价0.55元/度计算，氢氧气成本为2.09元/立方米。这样，等气量完全燃烧时，使用氢氧气的成本较之丙烷节约率在80%以上！

但实际操作中，因氢氧气低热值每立方2860大卡，高燃烧速度11.2米/秒的特性，且氢氧火焰颜色为淡蓝色，在室外操作不方便观察，室外手工操作一般采用混合燃烧。燃气阀控制丙烷流量在16%左右，低压氧阀控制氢氧气流量控制在84%左右。丙烷热值24135大卡每立方，经过调节火焰温度在2800度左右，热值在6300大卡每立方左右，混合气综合成本3.5266元/立方，相对于丙烷、氧气火焰切割理论节约率68%左右。现场实际切割，根据现场操作工的火焰比例调节，节约率有波动。

氢氧火焰有聚热性，建议采用3号割嘴，就能达到原4号割嘴的切割效果，同时低压氧全部节约了，高压氧也降低了喉径，氧气节约率在30%以上。

7.2、切割损耗的经济性

采用丙烷割咀切割，根据丙烷割咀的型号不同，切割割缝的宽度也有不同，以下是丙烷割咀使用丙烷气切割和使用氢氧气切割的割缝宽度： 

表2：

因为氢氧焰的聚热性，使得火焰对局部的加热比丙烷的要高，而加热区域要小，割缝小。根据表2的割缝对比，使用氢氧焰切割的割缝要比丙烷气体切割的割缝要窄20%左右。假如使用3#割嘴切割30mm厚钢板，切割长度为1m，节省的经济效益如下：

节省的钢板切割损耗量：

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

钢板价格按照1980元/吨进行计算。节省成本费用：

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

由此可见，切割30mm厚板，每切割1m，可节省成本0.2～0.23元。