乙炔、丙烷和天然气（LNG）的对比分析
（工业切割领域）
LNG是天然气经过过滤、压缩、去除CO2、H2S等杂质、并脱水干燥后，在经过冷冻液化深冷到－162℃，使天然气气体变为液态天然气（LNG）。

天然气经过处理后，脱除重质烃、硫化物、二氧化碳、水等杂质。

其组份更纯，对工业企业来说是一种真正的安全、经济又“绿色”环保性燃料。

其液态形式的LNG与气态时的体积比是1：620。

用汽车运送十分便利，能经济可靠地远距离运输，建设LNG储备、气化站不受天然气管网的制约。

液化石油气是石油产品之一，是由炼厂气或油田伴生气加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。

由炼厂所得的液化石油气，主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物等杂质。

由天然气所得的液化气的成分基本不含烯烃。

液化石油气中都掺入二甲醚，二甲醚结构因有氧从而拉低了液化石油气的热值，出现不耐烧的情况。

此外，液化气不能充分燃烧，特别是冬季气温较低时气化不完全，极易产生残液并伴有杂志，不仅增加成本而且影响产品质量。

LNG与LPG的理化性质对比
一、切割用气方面
（一）天然气与乙炔、丙烷的理化性质对比
在钢结构生产过程中，需要进行钢材的切割、火工校正等工作，一般采用燃气-氧气火焰。

目前在气焊、切割中应用最多的是乙炔气（C2H2），其次是石油气。

也有根据本地区的条件或所焊（割）材料采用氢气、天然气或煤气等作为可燃气体。

在选用可燃性气体时应考虑以下因素。

1.发热量要大，也就是单位体积可燃气体完全燃烧放出的热量要大。

2.火焰温度要高，一般是指在氧气中燃烧的火焰最高温度要高。

3.可燃气体燃烧时所需要的氧量要少，以提高其经济性。

4.爆炸极限范围要小。

5.运输相对方便。

由于乙炔气的活泼特性，其燃烧速度快、火焰温度高、气体相对密度与空气相近，被大量金属加工企业采纳使用。

但乙炔也有以下缺点：
1. 安全性差：由于乙炔气较为活泼，其容易回火、暗燃（无氧燃烧）、爆炸范围宽
等特性突出，安全事故时有发生。

2. 成本高、污染大：乙炔气的生产相对复杂、能耗大且污染严重，平均售价在20~25
元/kg，每瓶40升包装的乙炔气包装量在5~7kg。

3. 危害健康：乙炔气长期使用对人体的健康危害极大，长期吸入非致死性浓度本
品，会出现血红蛋白、网织细胞、淋巴细胞和中性粒细胞减少。

丙烷也作
为一种切割气
体，在一些行业
中普遍使用。

在
天然气出现以
前已经经过了
近15年的市场
应用。

由于它的
燃烧性能（与纯
氧燃烧的火焰
温度约为2700℃）、包装特性（设计压力 2.3MPa焊接钢瓶）、饱和蒸汽压（华东地区0.5-1.0MPa）均比较适中，被市场接受并被大量使用。

但丙烷燃烧温度低，切割速速慢，氧气消耗量大，在厚板切割上有难度；且丙烷比重比空气大，易沉积，不宜在类似船仓等相对密闭的空间中使用；其次部分产品纯度不高，含有部分烯烃成分，气化不充分，容易堵塞管道；另外需要频繁更换钢瓶，劳动强度大；同时丙烷价格随石油产品价格定价，市场价格波动大。

而天然气相对密度小，爆炸范围窄、安全性好，价格便宜较丙烷和乙炔均具有优势，虽然燃烧火焰温度较低，但通过燃烧增效技术可以达到相近加工能力，使得天然气作为工业切割燃料开始被重视并被开发利用。

所以，推动天然气、液化石油气、丙烷气等“绿色气体”的使用，使金属焊割气更清洁、安全、绿色、高效，就成为环境标志金属焊割气的导向目标。

下表给出了天然气、丙烷和乙炔作为工业燃气的物性比较。

从中可以看出，天然气的有效热值比乙炔低，火焰能率比乙炔小，燃烧速度比乙炔慢，这给使用天然气切割造成一定的困难。

另一方面，天然气在空气中的爆炸范围小，燃烧速度慢。

因此，爆炸、回火的可能性比乙炔小，使用天然气的安全性比乙炔高。

（二）催化助剂-天然气切割效果
在某企业的前期试验中，进行了乙炔气和天然气（加入了催化助剂）切割效果的比较。

用气试验的项目包括：打孔、切割和熔断，结果显示使用天然气作为切割气，切面平滑，熔渣少（见图1~3）。

天然气和乙炔气的切割速度和耗氧量大致相同，而天然气的耗气量比乙炔低37.5%。

具体试验结果如下：
图1 切割坡口图2 切割断面
图3 打孔图4 水中作业与丙烷相比，由于天然气密度小、不易堆积，所以在船舱等密闭空间使用时更安全，而且还可以在水中作业（见图4）。

（三）天然气替代乙炔和丙烷的经济性分析
经过实际使用效果比较，1kg乙炔约可以被低于1kg天然气切割气所替代，且在氧气使用量也可适当降低；而丙烷需用2kg，且氧气消耗量更大。

目前乙炔的市场价格在
20元/kg以上，丙烷的市场价格在15元/kg，而天然气切割气的价格约为10元/kg左右。

可见使用天然气切割气替代乙炔可以很大程度上降低切割气成本。

天然气切割气较乙炔可节省50%以上，较丙烷可节省33.3%。

（四）天然气切割技术
根据天然气和乙炔气的燃烧性能和气体消耗量分析：
天然气耗量较乙炔气耗量大，因此，在采用氧-天然气切割时须改变原乙炔割炬的混合室预热喷嘴孔径和射吸管孔径，同时扩大燃料气接头入口孔径，并调整氧与天然气气体比例。

又由于氧-天然气火焰的燃烧速度低于氧乙炔燃烧速度，因此，用乙炔切割炬改制成天然气割嘴的混合气喷出截面积，降低流出速度，使之与火焰的燃烧速度相适应，才能保证良好的燃烧。

二、工业燃料方面
液化气窑炉改换天然气后，由于原先使用液化气瓶组站，窑炉本体并不需要做太大的改动，只需要更换或改造原来的液化气烧嘴为天然气烧嘴，并增加一套LNG气化撬设备即可。

液化气不能充分燃烧，特别是冬季气温较低时气化不完全，极易产生残液并伴有杂质，不仅增加成本而且影响产品质量。

按日用1吨液化气，1% 的气损进行测算，具体经济性对比如下表。

LPG改为LNG使用成本对比表
如上表所示，改用天然气后日节省费用1401元，全年稳定生产后可节省46万元（按全年330天计算），经济效益可观。

天然气供应生产，没有损失浪费，安全环保，计量准确，品质稳定，可以实现精确燃烧控制，节省成本的同时可提高产品质量。