干冰清洗,是一种清洗污垢采用的方法。有关干冰的历史可以追述到1823年的英国的两位叫法拉地和笛彼的人,他们首次液化了二氧化碳,其后的1834年德国的奇络列成功地制出了固体二氧化碳。但是当时只是限于研究使用,并没有被普遍使用。干冰被成功地工业性大量生产是在1925年的美国设立的干冰股份有限公司。当时将制成的成品命名为干冰,现在已经将它视为普通名词,但其正式的名称叫固体二氧化碳。1999年后进入中国。较早的有厦门和丰利、上海驷诚等公司引进中国干冰清洗。
通过压缩空气的流动,干冰颗粒被加速到接近音速的速度撞击被清洗的表面污垢,表面污垢突然降温导致表面脆化,同时造成这些温度极低的干冰气体进入出现裂缝的污染物内;当表面的污垢遭到撞击时,干冰颗粒迅速升华为气体,(这里气体所产生的能量大约是原能量的700倍)这些碎裂的污染物从物体的表面被剥离移走。可归纳为以下三点:
1.“能量转移”。干冰高速撞击到被清洗表面,撞击动能散逸,干冰粒与清洗表面发生极其快速的热转移,二氧化碳瞬间升华。
2.“低温龟裂”。不同热膨胀系数的两种材料,它们之间的温差会破坏两种材料间的结合。干冰粒(-78.5℃)冲击处理物表面,使污垢冷冻至脆化及爆裂,产生"龟裂",影响粘附污垢的机械性能。
3.“微爆炸”。干冰粒钻进污垢裂缝后,在几千分之一秒内气化,其体积瞬间膨胀600~800倍,将污垢剥离物件表面。
按清洗的污垢成份分两种:
1、清洗一些易碎的污垢,诸如油漆,那么,这个过程是在设备表面及涂层之间产生收缩的张力。这种张力能够充分地破坏污垢的结垢力,将污垢从设备涂层上剥离。
2、表面粘有易变形、粘性的污垢,诸如油、油污、蜡,那么这个清洗的过程就如同高压水清洗一样。当干冰颗粒高速度撞击设备表面时,迅速利用张力将污垢顶开。
清洗流程图
干冰颗粒温度极低(-78℃),这样的低温使具有独特的热力学性能,影响粘附污垢的机械性能。由于干冰颗粒与清洗表面间的温度差,就发生热冲击现象。材料温度降低、脆性增大,干冰颗粒能够将污垢层冲击破碎。
很多常规的工业清洗方法,如喷沙等清洗方法不适宜,因为要污染清洗介质,形成新的核废料,会增加更多的核废料,给处理核废料增加更大的工作量。干冰清洗优点在于干冰清洗可以降低停工工时;减少设备损坏;极有效的清洗高温的设备;减少或降低溶剂的使用;改善工作人员的安全;增进保养效率;减少生产停工期、降低成本、提高生产效率,具体比较如下:
1.设备停工 传统清洗需拆卸、降温、重新组装;
干冰清洗能清洗到肉眼看到传统无法清洗的地方, 清洗后立即恢复生产,无需拆卸、降温,可在线清洗。
2、污染问题 传统清洗的清洗物会形成二次污染物;
干冰清洗无二次污染,干冰从接触表面升华。
3、工时 传统的清洗、打磨、浸泡等方式费时费力;
干冰清洗是传统清洗的四分之一时间或更快。
4、对设备的危害 传统清洗会磨损及污染被清洗区域;
干冰清洗无危害、有利于环保。
5、安全 传统清洗危害环境及人体、不能在带电的环境中使用;
干冰清洗是标准的安全预防,可在带电环境中使用。
6、费用 传统清洗会增加额外的清洗产品费用及二次处理费用;
干冰清洗只需少量的干冰费用。
干冰清洗系统一般可分为两个部分:
第一部分是干冰制备系统,其作用是将液态CO2制作成一定规格的干冰颗粒或干冰块;
第二部分是干冰喷射清洗系统,该系统利用由专门配制的空压机或利用工厂本身配制的压缩空气系统产生的压缩空气,在清洗设备内装入已制作好的干冰颗粒或干冰块,在压缩空气的驱动下,高密度干冰颗粒或细粉随着压缩空气冲击到被清洗物体表面,从而起到清洗作用。
干冰清洗系统可将干冰制备系统与干冰喷射系统配套组装在一起作为一套系统使用,也可以将干冰制备系统与干冰喷射系统分开,干冰制备系统只是作为提供原料的生产设备,干冰喷射系统单独用于清洗工程。
完整的干冰清洗系统包括液体二氧化碳贮存系统、干冰制造系统、干冰保存运输系统、压缩空气供应系统、喷射清洗系统,各系统之间的联系如图。
在线清洗,无需降温和拆卸模具,避免了化学清洗对模具的腐蚀和损害、机械清洗对模具的机械损伤及划伤,以及反复装卸导致模具精度下降等缺点。关键的是,可以免除拆卸模具及等待模具降温这两项最耗时间的步骤,这样均可以减少停工时间约80%-95%。
干冰清洗可以排除有害化学药剂的使用,避免生产设备接触有害化学物和产生第二次垃圾;拟制或除掉沙门氏菌、利斯特菌等细菌,更彻底的消毒、洁净;排除水刀清洗对电子设备的损伤;最小程度的设备分解;降低停工时间。
干冰清洗可以使被清洗的污染物有效地分解;提高电力系统的可靠性;非研磨清洗,保持绝缘体的完整。
而传统的清除方法是打磨、刮削和用钢丝刷刷洗,由三到五名技术人员需要五六个工作日才能完成一个普通的火损修复项目。但如果使用干冰清洗解决方案,两名技术人员在两天之内即可完成完全相同的工作。此外,干冰清洗没有二次废物流。因此,在完成清洁后,无需再清理其他喷射介质(如苏打、水和砂子)留下的额外污物。
干冰清洗机是干冰清洗中最为核心、关键的部分,通过它干冰颗粒被高速喷射到清洗对象表面,清除污垢。
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