1 引言
在國內(nèi)燃氣市場上，由于中石化、中石油等上游供氣商均要求中、下游用氣城市簽訂天然氣照付不議采購合同，造成沿線各城市天然氣公司面臨巨大銷售壓力。以南京市城市天然氣公司為例，根據(jù)氣源采購協(xié)議，2009年天然氣銷售任務為3.38億m3，到2011年則達到4.67億m3，增長達38.2%。這對于已進入退二進三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型軌道、燃料用氣市場逐步萎縮的南京市，和區(qū)域范圍狹窄的城市天然氣公司來說，氣源供應量已大大超出現(xiàn)有市場的需求量。
因此，必須盡快拓展新的用氣市場、開發(fā)新的銷售途徑，其中開發(fā)用氣量大、供氣年限長、銷售利潤高的工業(yè)用氣市場顯得尤其重要。據(jù)調(diào)查，在經(jīng)營區(qū)域內(nèi)的眾多造船廠、鋼鐵廠、金屬加工廠，均需用到數(shù)量不等的切割燃氣，而目前還無一使用天然氣。因此，能否利用天然氣替代其他燃氣進行金屬切割，成為我們努力探索的一條市場開拓途徑。
2 天然氣的切割特性
天然氣屬石油烴類，90%以上成分為甲烷，相對其他切割燃氣具有以下優(yōu)點：
(1) 在空氣中爆炸范圍為5.3%～14%(V/V)，其下限是丙烷的2.5倍，爆炸范圍小、燃燒速度慢，發(fā)生爆鳴、回火的可能性比乙炔小，安全性更高。
(2) 比重小于空氣(1：0.7)，泄漏時易向空中散發(fā)、不易在低洼地面沉積，減少了爆炸發(fā)生的可能性。
(3) 天然氣沸點較低(-160%)，不受環(huán)境溫度影響、不需氣化，無采購、運輸、儲存、換瓶、氣化等環(huán)節(jié)，氣源供應和價格更加穩(wěn)定，用氣成本和管理成本大大降低。
(4) 天然氣為清潔環(huán)保能源，其經(jīng)過脫硫、干燥等前期處理，燃燒后不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。據(jù)有關數(shù)據(jù)顯示，以天然氣代替丙烷切割后，二氧化碳排放量和折算標準煤能耗可下降55%～65%，節(jié)能減排效果顯著，符合國家政策導向。
3 天然氣切割市場現(xiàn)狀
由于天然氣的理論熱值較低，在氧氣中的火焰溫度低于丙烷和乙炔，一般認為其預熱時間長、切割速度慢，不能滿足工業(yè)金屬切割的需要。因此，近年國內(nèi)外市場上出現(xiàn)各種天然氣助燃添加劑及其專用混配裝置，這些廠商在宣傳中也一致宣稱天然氣不添加其生產(chǎn)的增效劑就無法進行工業(yè)切割。同時，經(jīng)初步了解后發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)天然氣切割市場基本已被各類增效天然氣廠商占領，要開拓天然氣切割市場，必須首先對增效天然氣市場進行調(diào)查研究。
3.1 增效天然氣的市場分析
據(jù)添加劑廠商宣傳：增效添加根據(jù)游離基催化原理，按1%的比例與天然氣混合后，具有助燃、阻聚、催化、裂化等特殊功效，可加快天然氣火焰燃燒的反應速度，明顯提高天然氣火焰溫度，達到甚至超過乙炔的預熱打孔時間、切割速度和質(zhì)量，氣割性能效益和純天然氣相比有明顯的提高。
以市場價位較高的某天然氣添加劑為例，據(jù)廠商宣傳和有關資料稱：
(1) 可提高天然氣火焰溫度至3250℃；
(2) 對40mm鋼板預熱打孔時間為5s，穿透時間為13s，3mm鋼板數(shù)控切割速度550mm/min，切割速度較純天然氣提高45%，打坡口速度提高120%，累計工作效率提高20%以上；
(3) 天然氣和氧氣的用量可降低20%以上；
(4) 必須使用各廠商專用的添加劑混配裝置和割嘴。[1]
市場現(xiàn)有增效氣項目多為二級供應方式，即天然氣公司按基本氣價將純天然氣售給添加劑廠商，由其通過專用摻混設備加入添加劑后，直接以增效天然氣的形式銷售給終端用戶，按天然氣基價、添加劑價格、設備管道租賃費的綜合氣價銷售。
其供氣流程如圖1所示。
由圖1可見，添加劑混配環(huán)節(jié)介于天然氣公司氣源與用戶終端用氣設備之間，位于整個供氣流程的關鍵位置。由于添加劑混配設施必須購買或租賃添加劑廠商指定的專用裝置，廠商通過與客戶簽訂設備長期租用或回購協(xié)議來鎖定客戶，因此，終端市場和客戶資源始終把握在添加劑廠商手中。
根據(jù)廠商公開數(shù)據(jù)分析，增效天然氣的價格與添加劑原料價格、天然氣價格并非直接相關，其綜合氣價一般為常規(guī)工業(yè)用天然氣基價的2倍～3倍，而此時客戶的用氣成本仍可降低30%～60%。由此可見，增效天然氣的定價范圍有相當大的彈性，其利潤空間相當可觀。
3.2 增效天然氣的市場前景
目前，我公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)尚無增效天然氣應用項目，但在周邊中小城市及國內(nèi)幾大城市，近年已有多個增效天然氣項目投產(chǎn)，其中不乏用氣量較高的大型項目。
由于這一現(xiàn)狀，以我公司為代表的城市天然氣公司要想進入這一市場，必然面臨兩難的選擇：
其一，選擇以與增效添加劑廠商合作的方式進入切割氣市場，與添加劑廠商簽訂管輸供氣協(xié)議，僅作為原料供應商，賺取管輸供氣的基本氣費。
其二，選擇自行研制開發(fā)或引進代理一種天然氣添加劑及其專業(yè)設備，自主開拓切割氣市場，與終端客戶直接簽訂供氣協(xié)議，賺取基本氣費和添加劑的附加利潤。
方式一雖然經(jīng)營風險較小、無需付出開發(fā)市場尋找客戶的努力、收益快，卻不可避免的淪為添加劑廠商的廉價原料供應商，只能賺取管輸供氣的少量利潤。而更重要的是，因為與終端客戶和市場絕緣，從而失去了市場主動權，對長期發(fā)展極為不利。
方式二雖可以自主掌握市場，賺取最大利潤，但也存在著明顯問題：
(1) 增效添加劑至今沒有得到國家標準和權威認可，天然氣公司經(jīng)營這類產(chǎn)品要冒很大的信用風險。
(2) 城市天然氣公司的經(jīng)營范圍一般未包含增效天然氣和相關設備，超范圍經(jīng)營增效天然氣將冒較大的法律風險。
(3) 切割氣市場利潤巨大、廠商眾多、價格混亂、競爭激烈，與傳統(tǒng)城市燃氣經(jīng)營方式截然不同，市場開拓投入高、暗箱交易多。如果在地區(qū)內(nèi)有限的大客戶資源上與多家添加劑廠商展開競爭，需要更高的前期投入和營銷成本，而城市天然氣公司一般作為全國資或國資控股企業(yè)，沒有足夠的自南度和營銷資源來開拓占領該市場，因此，存在著較大的經(jīng)營風險。
(4) 雖然城市天然氣公司占據(jù)著氣源和管道資源的優(yōu)勢，但增效氣的巨大利潤空間，允許其他添加劑廠商以CNG、LNG供氣的形式壓價競爭，對天然氣公司自營增效氣的市場極具威脅。
(5) 切割氣市場只是新的天然氣銷售增長點之一，城市天然氣公司受制于經(jīng)營區(qū)域，局限于單一城市、有限市場可創(chuàng)造的利潤，不足以支撐自行研發(fā)或代理引進添加劑的高昂成本，且對天然氣公司總體利潤增長的貢獻有限。[3]
由于以上原因，處于困境中的城市天然氣公司必須開拓思路，尋找其他途徑去開辟天然氣工業(yè)切割市場。
4 純天然氣切割可行性分析
4.1 理論經(jīng)濟分析
經(jīng)測算分析，在工業(yè)切割應用中，考慮耗氧成本的純天然氣單位熱值用氣成本約為乙炔的50%、丙烷的84%。
4.2 國內(nèi)外有關經(jīng)驗和實例
通過與港方專家溝通了解到，純天然氣作為切割燃氣并非添加劑廠商宣傳的絕無可能，而恰恰相反，在國外早有廣泛應用，如Ryerson-Tull、Samuels Plate、O’Neal Steel、Alro等企業(yè)均有采用。
例1：國內(nèi)某冶金公司制造廠，以純天然氣代替乙炔用于切割，除手工割炬切割速度較乙炔慢10%以外，其他各項指標均優(yōu)于乙炔切割，燃氣成本降低52%。[4]
例2：新加坡某機械制造公司采用純天然氣及美國某牌增效天然氣，使用同一設備進行對比試驗，切割鋼板厚度76mm。在同樣割面效果的情況下，純天然氣最大割速為229mm/min，增效天然氣最大割速為203mm/min。經(jīng)實驗室檢驗，增效天然氣割邊有較大硬化導致焊接網(wǎng)難。
例3：據(jù)港方組織的一次針對市場主流增效丙烷氣、增效天然氣與純天然氣的現(xiàn)場切割實測結(jié)果，純天然氣切割效果與丙烷基本相當。對比試驗結(jié)果如表2所示。
同時對純天然氣、丙烷氣進行比對實驗，結(jié)果顯示：
曲線切割25mm普鋼板，割速580mm/min，快于丙烷氣，割面效果好。
弧線切割150mm普鋼板，割速204mm/min，快于丙烷氣，割面效果好。
實驗結(jié)論：純天然氣可應用于一般生產(chǎn)工藝切割普鋼和部分特鋼，不需要混合添加劑也能達到滿意的割面效果，割速與丙烷相當；采用增效丙烷氣、增效天然氣的割面效果及切割速度與純天然氣基本相當，增效天然氣沒有突出的優(yōu)勢。[5]
例4：近年來，國內(nèi)也已有少數(shù)企業(yè)初步嘗試純天然氣切割并取得成功，如遼寧某港口機械制造公司、山東某化工機械公司、新疆某鋼鐵公司等，對此我們進行了多方溝通和實地考察，客戶反饋意見與同行提供的實驗數(shù)據(jù)基本一致，反應良好。
4.3 實地工況檢驗
為驗證實際操作的可行性，掌握第一手資料，我們與港方專家、客戶合作，共同進行了一次切割比對實驗。實驗以一家大型金屬加工企業(yè)為應用背景，實驗對象為其主要加工型號工件，實驗場地、設備、操作人員均由第三方客戶提供。實驗證明，以純天然氣切割厚度為25mm～110mm的Q345型鋼件，切割速度均高于或等于丙烷，割面質(zhì)量等于或高于丙烷。經(jīng)客戶檢驗，切割性能完全達到其質(zhì)量標準。
通過本次試驗及考察，參與各方達成以下共識：
(1) 將純天然氣一氧切割，應用在造船、機械制造、鋼結(jié)構等行業(yè)中最常見的普鋼切割方面，切割厚度至少可達11Omm(本次實驗工件最大厚度)；
(2) 切割面效果良好，尤其對含錳(Mn)量高的鋼材，選用較低溫的純天然氣切割更為合適；
(3) 純天然氣割速與丙烷氣相當，并無市面所傳的割速緩慢等問題；
(4) 純天然氣在以上領域可完全替代乙炔、丙烷，并且無需任何添加劑，僅需常規(guī)供氣條件下的微調(diào)；
(5) 同時客戶企業(yè)反映，應用純天然氣切割相比丙烷切割顯著減低了燃氣成本和管理成本，而氧氣消耗量與原用丙烷氣時基本相當。
因此，純天然氣切割在一般工業(yè)切割領域具有可行性，可完全替代乙炔、丙烷等切割燃氣。
5 市場啟動項目的開發(fā)過程
經(jīng)過充分的調(diào)研和前期準備，最終決定以純天然氣作為切割氣市場推廣方向，并選擇參與試驗的某大型結(jié)構制造安裝企業(yè)為首個市場啟動項目。該企業(yè)實力居國內(nèi)前列，主要切割件為結(jié)構鋼件，類型以普碳鋼、低合金鋼為主，厚度多為20mm～80mm，少量90mm～160mm。產(chǎn)品主要作為國內(nèi)外大型工程項目的鋼結(jié)構件配套使用，加工量大、工期緊、質(zhì)量要求高。切割原使用瓶裝丙烷氣，及少量乙炔氣，另有激光、等離子等切割設備用以加工高合金鋼、有色金屬件。除切割外，廠內(nèi)還有為防止大厚度工件斷裂的預熱、烘烤、糾正等輔助工序需用燃氣。年用瓶裝丙烷氣約360t，后期擴建完成后，總用氣量將增加1倍，用氣規(guī)模達到中等。在前期管網(wǎng)建設時已預留氣源接口至廠區(qū)，用氣前景和氣源條件良好。同時經(jīng)勘測，廠內(nèi)原有丙烷氣管道和氣割設備可完全兼容天然氣，轉(zhuǎn)換工程僅需投建少量天然氣中壓管和1座中-中壓調(diào)壓器、計量表等設施。項目改造投入少、投產(chǎn)快、風險小、示范效應好。
由于在前期調(diào)研中，我們已通過邀請該企業(yè)參與對比實驗，使其親身體驗純天然氣切割的優(yōu)勢，因此下一步工作重點就是協(xié)助客戶進行經(jīng)濟分析。經(jīng)評估測算，其改用天然氣切割后，年燃氣使用成本預計將比原使用丙烷氣時降低68%，較使用增效天然氣約低57%，經(jīng)濟效益顯著。
經(jīng)協(xié)商，與客戶很快就簽訂了置換備忘錄，商定采取管道輸送方式，廠內(nèi)設中-中壓凋壓器1座，供氣壓力根據(jù)用氣設備要求調(diào)整為中壓B級，新鋪中壓管、調(diào)壓器、燃氣表由我方投資建設，客戶負責廠內(nèi)原有管道和設備的改造、置換，按工業(yè)用氣標準價格計價收費，并納入我方大客戶項目進行管理服務。
經(jīng)過1個月的施工置換，該項目于2010年12月順利投產(chǎn)。由于我們提前邀請專家協(xié)助客戶操作工試產(chǎn)調(diào)試，熟悉天然氣切割的特性，并結(jié)合原有設備特性總結(jié)出新的切割操作要點，因此，設備置換通氣后，客戶的生產(chǎn)效率很快達到正常水平，切割加工的工件厚度已達120mm，同時切割用燃氣成本大幅降低。表3為置換前后氣費數(shù)據(jù)，其中9月～11月為置換前的丙烷用量及費用，12月～3月為置換后的天然氣用量及費用：
由于減本增效明顯，客戶當即決定在隨后啟動的增產(chǎn)擴建項目中，同步配套天然氣作為切割燃氣。同時，通過與該客戶的坦誠合作，我們與客戶建立了互惠互信的伙伴關系，當我們提出欲將其切割車間作為華東地區(qū)首家純天然氣切割推廣示范基地時，客戶當即同意并給予了最大支持，為我們進一步推廣純天然氣切割、開拓切割用氣市場奠定了良好的基礎。
6 結(jié)語
(1) 對普通碳鋼、低合金鋼等常規(guī)的金屬切割加工工藝，在保證原有工效、質(zhì)量的前提下，現(xiàn)有城市天然氣無需添加劑，可直接替代乙炔、丙烷等燃氣用于切割。置換后，燃氣和氧氣耗用的生產(chǎn)成本均明顯降低。
(2) 對終端用氣客戶，原有乙炔切割裝置經(jīng)少量改造即可，原丙烷切割裝置可直接改用天然氣，無需承擔任何捆綁銷售的專用混配裝置和割嘴，整個置換工程成本低。無需儲運、換瓶，安全性大為提高，并且徹底杜絕了乙炔、丙烷、添加劑采購中的暗箱交易、以次充好、短斤少兩等問題，管理成本也得到明顯降低，綜合經(jīng)濟效益顯著，客戶滿意度高，市場前景好。
(3) 對城市天然氣公司，由于無需添加劑廠商的介入，可在保證正常利潤的前提下增加銷售量，擴大市場規(guī)模，牢牢把握客戶和市場。
(4) 隨著城市功能的轉(zhuǎn)換，許多具備用氣潛力的工業(yè)客戶紛紛遷出城區(qū)，往往遠離氣源管網(wǎng)，城市天然氣公司在進行項目發(fā)展時，可根據(jù)用氣規(guī)模、管網(wǎng)投資、回報周期等因素，在做好項目投資評估的基礎上，合理選擇管道天然氣、CNG、LNG等3種不同方式供氣。
在國內(nèi)燃氣市場上，由于中石化、中石油等上游供氣商均要求中、下游用氣城市簽訂天然氣照付不議采購合同，造成沿線各城市天然氣公司面臨巨大銷售壓力。以南京市城市天然氣公司為例，根據(jù)氣源采購協(xié)議，2009年天然氣銷售任務為3.38億m3，到2011年則達到4.67億m3，增長達38.2%。這對于已進入退二進三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型軌道、燃料用氣市場逐步萎縮的南京市，和區(qū)域范圍狹窄的城市天然氣公司來說，氣源供應量已大大超出現(xiàn)有市場的需求量。
因此，必須盡快拓展新的用氣市場、開發(fā)新的銷售途徑，其中開發(fā)用氣量大、供氣年限長、銷售利潤高的工業(yè)用氣市場顯得尤其重要。據(jù)調(diào)查，在經(jīng)營區(qū)域內(nèi)的眾多造船廠、鋼鐵廠、金屬加工廠，均需用到數(shù)量不等的切割燃氣，而目前還無一使用天然氣。因此，能否利用天然氣替代其他燃氣進行金屬切割，成為我們努力探索的一條市場開拓途徑。
2 天然氣的切割特性
天然氣屬石油烴類，90%以上成分為甲烷，相對其他切割燃氣具有以下優(yōu)點：
(1) 在空氣中爆炸范圍為5.3%～14%(V/V)，其下限是丙烷的2.5倍，爆炸范圍小、燃燒速度慢，發(fā)生爆鳴、回火的可能性比乙炔小，安全性更高。
(2) 比重小于空氣(1：0.7)，泄漏時易向空中散發(fā)、不易在低洼地面沉積，減少了爆炸發(fā)生的可能性。
(3) 天然氣沸點較低(-160%)，不受環(huán)境溫度影響、不需氣化，無采購、運輸、儲存、換瓶、氣化等環(huán)節(jié)，氣源供應和價格更加穩(wěn)定，用氣成本和管理成本大大降低。
(4) 天然氣為清潔環(huán)保能源，其經(jīng)過脫硫、干燥等前期處理，燃燒后不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。據(jù)有關數(shù)據(jù)顯示，以天然氣代替丙烷切割后，二氧化碳排放量和折算標準煤能耗可下降55%～65%，節(jié)能減排效果顯著，符合國家政策導向。
3 天然氣切割市場現(xiàn)狀
由于天然氣的理論熱值較低，在氧氣中的火焰溫度低于丙烷和乙炔，一般認為其預熱時間長、切割速度慢，不能滿足工業(yè)金屬切割的需要。因此，近年國內(nèi)外市場上出現(xiàn)各種天然氣助燃添加劑及其專用混配裝置，這些廠商在宣傳中也一致宣稱天然氣不添加其生產(chǎn)的增效劑就無法進行工業(yè)切割。同時，經(jīng)初步了解后發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)天然氣切割市場基本已被各類增效天然氣廠商占領，要開拓天然氣切割市場，必須首先對增效天然氣市場進行調(diào)查研究。
3.1 增效天然氣的市場分析
據(jù)添加劑廠商宣傳：增效添加根據(jù)游離基催化原理，按1%的比例與天然氣混合后，具有助燃、阻聚、催化、裂化等特殊功效，可加快天然氣火焰燃燒的反應速度，明顯提高天然氣火焰溫度，達到甚至超過乙炔的預熱打孔時間、切割速度和質(zhì)量，氣割性能效益和純天然氣相比有明顯的提高。
以市場價位較高的某天然氣添加劑為例，據(jù)廠商宣傳和有關資料稱：
(1) 可提高天然氣火焰溫度至3250℃；
(2) 對40mm鋼板預熱打孔時間為5s，穿透時間為13s，3mm鋼板數(shù)控切割速度550mm/min，切割速度較純天然氣提高45%，打坡口速度提高120%，累計工作效率提高20%以上；
(3) 天然氣和氧氣的用量可降低20%以上；
(4) 必須使用各廠商專用的添加劑混配裝置和割嘴。[1]
市場現(xiàn)有增效氣項目多為二級供應方式，即天然氣公司按基本氣價將純天然氣售給添加劑廠商，由其通過專用摻混設備加入添加劑后，直接以增效天然氣的形式銷售給終端用戶，按天然氣基價、添加劑價格、設備管道租賃費的綜合氣價銷售。
其供氣流程如圖1所示。
由圖1可見，添加劑混配環(huán)節(jié)介于天然氣公司氣源與用戶終端用氣設備之間，位于整個供氣流程的關鍵位置。由于添加劑混配設施必須購買或租賃添加劑廠商指定的專用裝置，廠商通過與客戶簽訂設備長期租用或回購協(xié)議來鎖定客戶，因此，終端市場和客戶資源始終把握在添加劑廠商手中。
根據(jù)廠商公開數(shù)據(jù)分析，增效天然氣的價格與添加劑原料價格、天然氣價格并非直接相關，其綜合氣價一般為常規(guī)工業(yè)用天然氣基價的2倍～3倍，而此時客戶的用氣成本仍可降低30%～60%。由此可見，增效天然氣的定價范圍有相當大的彈性，其利潤空間相當可觀。
3.2 增效天然氣的市場前景
目前，我公司經(jīng)營區(qū)域內(nèi)尚無增效天然氣應用項目，但在周邊中小城市及國內(nèi)幾大城市，近年已有多個增效天然氣項目投產(chǎn)，其中不乏用氣量較高的大型項目。
由于這一現(xiàn)狀，以我公司為代表的城市天然氣公司要想進入這一市場，必然面臨兩難的選擇：
其一，選擇以與增效添加劑廠商合作的方式進入切割氣市場，與添加劑廠商簽訂管輸供氣協(xié)議，僅作為原料供應商，賺取管輸供氣的基本氣費。
其二，選擇自行研制開發(fā)或引進代理一種天然氣添加劑及其專業(yè)設備，自主開拓切割氣市場，與終端客戶直接簽訂供氣協(xié)議，賺取基本氣費和添加劑的附加利潤。
方式一雖然經(jīng)營風險較小、無需付出開發(fā)市場尋找客戶的努力、收益快，卻不可避免的淪為添加劑廠商的廉價原料供應商，只能賺取管輸供氣的少量利潤。而更重要的是，因為與終端客戶和市場絕緣，從而失去了市場主動權，對長期發(fā)展極為不利。
方式二雖可以自主掌握市場，賺取最大利潤，但也存在著明顯問題：
(1) 增效添加劑至今沒有得到國家標準和權威認可，天然氣公司經(jīng)營這類產(chǎn)品要冒很大的信用風險。
(2) 城市天然氣公司的經(jīng)營范圍一般未包含增效天然氣和相關設備，超范圍經(jīng)營增效天然氣將冒較大的法律風險。
(3) 切割氣市場利潤巨大、廠商眾多、價格混亂、競爭激烈，與傳統(tǒng)城市燃氣經(jīng)營方式截然不同，市場開拓投入高、暗箱交易多。如果在地區(qū)內(nèi)有限的大客戶資源上與多家添加劑廠商展開競爭，需要更高的前期投入和營銷成本，而城市天然氣公司一般作為全國資或國資控股企業(yè)，沒有足夠的自南度和營銷資源來開拓占領該市場，因此，存在著較大的經(jīng)營風險。
(4) 雖然城市天然氣公司占據(jù)著氣源和管道資源的優(yōu)勢，但增效氣的巨大利潤空間，允許其他添加劑廠商以CNG、LNG供氣的形式壓價競爭，對天然氣公司自營增效氣的市場極具威脅。
(5) 切割氣市場只是新的天然氣銷售增長點之一，城市天然氣公司受制于經(jīng)營區(qū)域，局限于單一城市、有限市場可創(chuàng)造的利潤，不足以支撐自行研發(fā)或代理引進添加劑的高昂成本，且對天然氣公司總體利潤增長的貢獻有限。[3]
由于以上原因，處于困境中的城市天然氣公司必須開拓思路，尋找其他途徑去開辟天然氣工業(yè)切割市場。
4 純天然氣切割可行性分析
4.1 理論經(jīng)濟分析
經(jīng)測算分析，在工業(yè)切割應用中，考慮耗氧成本的純天然氣單位熱值用氣成本約為乙炔的50%、丙烷的84%。
4.2 國內(nèi)外有關經(jīng)驗和實例
通過與港方專家溝通了解到，純天然氣作為切割燃氣并非添加劑廠商宣傳的絕無可能，而恰恰相反，在國外早有廣泛應用，如Ryerson-Tull、Samuels Plate、O’Neal Steel、Alro等企業(yè)均有采用。
例1：國內(nèi)某冶金公司制造廠，以純天然氣代替乙炔用于切割，除手工割炬切割速度較乙炔慢10%以外，其他各項指標均優(yōu)于乙炔切割，燃氣成本降低52%。[4]
例2：新加坡某機械制造公司采用純天然氣及美國某牌增效天然氣，使用同一設備進行對比試驗，切割鋼板厚度76mm。在同樣割面效果的情況下，純天然氣最大割速為229mm/min，增效天然氣最大割速為203mm/min。經(jīng)實驗室檢驗，增效天然氣割邊有較大硬化導致焊接網(wǎng)難。
例3：據(jù)港方組織的一次針對市場主流增效丙烷氣、增效天然氣與純天然氣的現(xiàn)場切割實測結(jié)果，純天然氣切割效果與丙烷基本相當。對比試驗結(jié)果如表2所示。
同時對純天然氣、丙烷氣進行比對實驗，結(jié)果顯示：
曲線切割25mm普鋼板，割速580mm/min，快于丙烷氣，割面效果好。
弧線切割150mm普鋼板，割速204mm/min，快于丙烷氣，割面效果好。
實驗結(jié)論：純天然氣可應用于一般生產(chǎn)工藝切割普鋼和部分特鋼，不需要混合添加劑也能達到滿意的割面效果，割速與丙烷相當；采用增效丙烷氣、增效天然氣的割面效果及切割速度與純天然氣基本相當，增效天然氣沒有突出的優(yōu)勢。[5]
例4：近年來，國內(nèi)也已有少數(shù)企業(yè)初步嘗試純天然氣切割并取得成功，如遼寧某港口機械制造公司、山東某化工機械公司、新疆某鋼鐵公司等，對此我們進行了多方溝通和實地考察，客戶反饋意見與同行提供的實驗數(shù)據(jù)基本一致，反應良好。
4.3 實地工況檢驗
為驗證實際操作的可行性，掌握第一手資料，我們與港方專家、客戶合作，共同進行了一次切割比對實驗。實驗以一家大型金屬加工企業(yè)為應用背景，實驗對象為其主要加工型號工件，實驗場地、設備、操作人員均由第三方客戶提供。實驗證明，以純天然氣切割厚度為25mm～110mm的Q345型鋼件，切割速度均高于或等于丙烷，割面質(zhì)量等于或高于丙烷。經(jīng)客戶檢驗，切割性能完全達到其質(zhì)量標準。
通過本次試驗及考察，參與各方達成以下共識：
(1) 將純天然氣一氧切割，應用在造船、機械制造、鋼結(jié)構等行業(yè)中最常見的普鋼切割方面，切割厚度至少可達11Omm(本次實驗工件最大厚度)；
(2) 切割面效果良好，尤其對含錳(Mn)量高的鋼材，選用較低溫的純天然氣切割更為合適；
(3) 純天然氣割速與丙烷氣相當，并無市面所傳的割速緩慢等問題；
(4) 純天然氣在以上領域可完全替代乙炔、丙烷，并且無需任何添加劑，僅需常規(guī)供氣條件下的微調(diào)；
(5) 同時客戶企業(yè)反映，應用純天然氣切割相比丙烷切割顯著減低了燃氣成本和管理成本，而氧氣消耗量與原用丙烷氣時基本相當。
因此，純天然氣切割在一般工業(yè)切割領域具有可行性，可完全替代乙炔、丙烷等切割燃氣。
5 市場啟動項目的開發(fā)過程
經(jīng)過充分的調(diào)研和前期準備，最終決定以純天然氣作為切割氣市場推廣方向，并選擇參與試驗的某大型結(jié)構制造安裝企業(yè)為首個市場啟動項目。該企業(yè)實力居國內(nèi)前列，主要切割件為結(jié)構鋼件，類型以普碳鋼、低合金鋼為主，厚度多為20mm～80mm，少量90mm～160mm。產(chǎn)品主要作為國內(nèi)外大型工程項目的鋼結(jié)構件配套使用，加工量大、工期緊、質(zhì)量要求高。切割原使用瓶裝丙烷氣，及少量乙炔氣，另有激光、等離子等切割設備用以加工高合金鋼、有色金屬件。除切割外，廠內(nèi)還有為防止大厚度工件斷裂的預熱、烘烤、糾正等輔助工序需用燃氣。年用瓶裝丙烷氣約360t，后期擴建完成后，總用氣量將增加1倍，用氣規(guī)模達到中等。在前期管網(wǎng)建設時已預留氣源接口至廠區(qū)，用氣前景和氣源條件良好。同時經(jīng)勘測，廠內(nèi)原有丙烷氣管道和氣割設備可完全兼容天然氣，轉(zhuǎn)換工程僅需投建少量天然氣中壓管和1座中-中壓調(diào)壓器、計量表等設施。項目改造投入少、投產(chǎn)快、風險小、示范效應好。
由于在前期調(diào)研中，我們已通過邀請該企業(yè)參與對比實驗，使其親身體驗純天然氣切割的優(yōu)勢，因此下一步工作重點就是協(xié)助客戶進行經(jīng)濟分析。經(jīng)評估測算，其改用天然氣切割后，年燃氣使用成本預計將比原使用丙烷氣時降低68%，較使用增效天然氣約低57%，經(jīng)濟效益顯著。
經(jīng)協(xié)商，與客戶很快就簽訂了置換備忘錄，商定采取管道輸送方式，廠內(nèi)設中-中壓凋壓器1座，供氣壓力根據(jù)用氣設備要求調(diào)整為中壓B級，新鋪中壓管、調(diào)壓器、燃氣表由我方投資建設，客戶負責廠內(nèi)原有管道和設備的改造、置換，按工業(yè)用氣標準價格計價收費，并納入我方大客戶項目進行管理服務。
經(jīng)過1個月的施工置換，該項目于2010年12月順利投產(chǎn)。由于我們提前邀請專家協(xié)助客戶操作工試產(chǎn)調(diào)試，熟悉天然氣切割的特性，并結(jié)合原有設備特性總結(jié)出新的切割操作要點，因此，設備置換通氣后，客戶的生產(chǎn)效率很快達到正常水平，切割加工的工件厚度已達120mm，同時切割用燃氣成本大幅降低。表3為置換前后氣費數(shù)據(jù)，其中9月～11月為置換前的丙烷用量及費用，12月～3月為置換后的天然氣用量及費用：
由于減本增效明顯，客戶當即決定在隨后啟動的增產(chǎn)擴建項目中，同步配套天然氣作為切割燃氣。同時，通過與該客戶的坦誠合作，我們與客戶建立了互惠互信的伙伴關系，當我們提出欲將其切割車間作為華東地區(qū)首家純天然氣切割推廣示范基地時，客戶當即同意并給予了最大支持，為我們進一步推廣純天然氣切割、開拓切割用氣市場奠定了良好的基礎。
6 結(jié)語
(1) 對普通碳鋼、低合金鋼等常規(guī)的金屬切割加工工藝，在保證原有工效、質(zhì)量的前提下，現(xiàn)有城市天然氣無需添加劑，可直接替代乙炔、丙烷等燃氣用于切割。置換后，燃氣和氧氣耗用的生產(chǎn)成本均明顯降低。
(2) 對終端用氣客戶，原有乙炔切割裝置經(jīng)少量改造即可，原丙烷切割裝置可直接改用天然氣，無需承擔任何捆綁銷售的專用混配裝置和割嘴，整個置換工程成本低。無需儲運、換瓶，安全性大為提高，并且徹底杜絕了乙炔、丙烷、添加劑采購中的暗箱交易、以次充好、短斤少兩等問題，管理成本也得到明顯降低，綜合經(jīng)濟效益顯著，客戶滿意度高，市場前景好。
(3) 對城市天然氣公司，由于無需添加劑廠商的介入，可在保證正常利潤的前提下增加銷售量，擴大市場規(guī)模，牢牢把握客戶和市場。
(4) 隨著城市功能的轉(zhuǎn)換，許多具備用氣潛力的工業(yè)客戶紛紛遷出城區(qū)，往往遠離氣源管網(wǎng)，城市天然氣公司在進行項目發(fā)展時，可根據(jù)用氣規(guī)模、管網(wǎng)投資、回報周期等因素，在做好項目投資評估的基礎上，合理選擇管道天然氣、CNG、LNG等3種不同方式供氣。
