干冰清洗技术

POST TIME:2017-03-07 10:37 READ:

干冰清洗技术,是一种清洗污垢采用的方法。干冰清洗(dry ice blast cleaning)又称冷喷,是以压缩空气作为动力和载体,以干冰颗粒为被加速的粒子,通过专用的喷射清洗机喷射到被清洗物体表面,利用高速运动的固体干冰颗粒的动量变化(Δmv)、升华、熔化等能量转换,使被清洗物体表面的污垢、油污、残留杂质等迅速冷冻,从而凝结、脆化、被剥离,且同时随气流清除。不会对被清洗物体表面,特别是金属表面造成任何伤害,也不会影响金属表面的光洁度。

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。

干冰清洗

干冰清洗过程包括:低温冷冻剥离、吹扫剥离、冲击剥离。

低温冷冻剥离
-78.5℃的干冰颗粒作用在被清洗的物体表面时,首先冷冻脆化污物,污物在被清洗的表面上破裂,由粘弹态变成固态,且脆性增大,粘性减小,使之在表面上的吸附力骤减,同时表面积增大,部分污物可以自动剥离。

吹扫剥离
在压缩空气作为动力的环境下,其对脆化了的污物产生剪切力,引起机械断裂,由于污物与被清洗物表面低温收缩比差很大,在接触面处产生应力集中现象,污物在剪切力作用下剥离。

冲击剥离
高速的干冰颗粒碰撞到增大了的污物表面时,将上述动能传递给污物,克服已经减小了的粘附力,因此而产生的剪切力使污物随气流卷走,达到了脱除污物的目的。

干冰清洗方法

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、对于清洗表面粘有易变形、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。


干冰清洗应用范围

工业模具
轮胎模具、橡胶模具、聚氨酯模、聚乙烯模、PET模具、泡沫模具、注塑模具、合金压铸模、铸造用热芯盒、冷芯盒,可清除余树脂、失效脱膜层、炭化膜剂、油污、打通排气孔,清洗后模具光亮如新。
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%。
干冰清洗益处: 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。

石油化工
清洗主风机、气压机、烟机、汽轮机、鼓风机等设备及各式加热炉、反应器等结焦结炭的清除。清洗换热器上的聚氯乙烯树脂;清除压缩机、储罐、锅炉等各类压力容器上的油污、锈污、烃类及其表面污垢;清理反应釜、冷凝器;复杂机体除污;炉管清灰等。

食品制药
可以成功去除烤箱中烘烤的残渣、胶状物质和油污以及未烘烤前的生鲜制品混合物。有效清结烤箱、混合搅拌设备、输送带、模制品、包装设备、炉架、炉盘、容器、辊轴、冷冻机内壁、饼干炉条等。
干冰清洗的益处: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。

印刷工业
清除油墨很困难,齿轮和导轨上的积墨会导致低劣的印刷质量。干冰清洗可去除各种油基、水基墨水和清漆,清理齿轮、导轨及喷嘴上的油污、积墨和染料,避免危险废物和溶液的排放,以及危险溶剂造成的人员伤害。

电力行业
可对电力锅炉、凝汽器、各类换热器进行清洗;可直接对室内外变压器、绝缘器、配电柜及电线、电缆进行带电载负荷(37KV以下)清洗;发电机、电动机、转子、定子等部件无破损清洗;汽轮机、透平上叶轮、叶片等部件锈垢、烃类和粘着粉末清洗,不需拆下桨叶,省去重新调校桨叶的动平衡。
干冰清洗的益处:使被清洗的污染物有效地分解;由于这些污染物被清除减少了电力损失;减少了外部设备及其基础设备的维修成本;提高电力系统的可靠性;非研磨清洗,保持绝缘体的完整;更适合预防性的维护保养。

汽车工业
清洗门皮、蓬顶、车厢、车底油污等无水渍,不会引致水污染;汽车化油器清洗及汽车表面除漆等;清除引擎积碳。 如处理积碳,用化学药剂处理时间长,最少要用48小时以上,且药剂对人体有害。干冰清洗可以在10分钟以内彻底解决积碳问题,即节省了时间又降低了成本,除垢率达到100% 。

电子工业
清洁机器人、自动化设备的内部油脂、污垢;集成电路板、焊后焊药、污染涂层、树脂、溶剂性涂覆、保护层以及印刷电路板上光敏抗腐蚀剂等清除。

航空航天
导弹、飞机喷漆和总装的前置工序;复合模具、特殊飞行器的除漆;引擎积碳清洗;维修清洗(特别是起落架-轮仓区);飞机外壳的除漆;喷气发动机转换系统。可直接在机体工作,节省时间。

船舶业
船壳体;海水吸入阀;海水冷凝器和换热器;机房、机械及电器设备等,比一般用高压水射流清洗更干净。

高速列车
发动机、线路管束、换热器及电气设备等,可直接清洗,高校省时。

核工业
核工业设备的清洗若采用水、喷砂或化学净化剂等传统清洗方法,水、喷砂或化学净化剂等介质同时也被放射性元素污染,处理被二次污染的这些介质需要时间和资金。而使用干冰清洗工艺,干冰颗粒直接喷射到被清洗物体,瞬间升华,不存在二次污染的问题,需要处理的仅仅是被清洗掉的有核污染的积垢等废料。

一般制造业
清洗油污、油漆、油墨、黏合剂、积碳、沥青、表层锈污、工业风扇、焊接熔渣、电镀涂装等。


干冰历史发展

1930年,美国制造“干冰”就在实验室中做试验用。
1945年,美国海军将干冰作为喷射介质,清除各种油脂。
1963年,雷金纳德·林德利用喷射二氧化碳颗粒的办法“从骨头上剔除肉”,获得一项专利。
1972年,埃德温·瑞斯以“喷射高速干冰颗粒从物体上去除残余部分”的办法,而获得一项专利。
1977年,卡尔文·冯以“用可挥发性颗粒介质进行喷砂”获得专利。

80年代初,美国利用干冰颗粒喷射弹道轨迹和低温龟裂之原理,解决了军事领域卫星导航系统、核动力发电系统设备清洗维护及特殊需求。其时制冰机外观粗糙、体积庞大,重约60多吨,而且干冰颗粒制造效率很低,硬度不高,规格尺寸单一,使其利用受到很大限制。

80年代末,由于加工精度和集成电路技术的不断发展,美国对干冰制造机、喷射机进行了较大改进,体积大大缩小,重量减到2吨,并且利用微循环深冷技术,使CO2利用率提高近2倍,制造出不同硬度和尺寸的干冰颗粒,降低了成本,使得该项技术由军事转向民用领域、工业领域,并得到飞速发展。 美国、欧洲、日本等发达地区应用干冰清洗技术很普遍。在轮胎、铸造、塑料、橡胶、烘焙食品、航空、汽车内饰件生产等领域发挥了重要作用,为企业节约了大量的清洗费用,为环境保护带来了巨大益处。干冰清洗被美国空军大规模采用进行飞机维修、飞机脱漆,波音公司也是如此;固特异轮胎公司的每个工厂均采用干冰清洗轮胎模具;沃尔沃、通用、福特、丰田、本田等汽车公司都应用干冰清洗铸造模具。德国、挪威和日本已把干冰清洗应用于造船业。

进入90年代,我国的一些清洗、铸造等专业性书籍和杂志中,对该技术也只有简要性介绍。
90年代末期,国内在引进国外成套设备的同时引进了干冰清洗设备。较早采用干冰清洗的上海汽车有色铸造总厂从干冰清洗中获得了巨大效益,有效的保障了铸件质量,提高了生产效率。近些年来,一些外资企业和大型国企也都陆续引进或使用国外干冰清洗设备,如华东Teksid、山西Asimco、米其林轮胎、辽河油田、东风汽车等企业。而专业清洗公司、一汽铸造、昆山Cooper、西安Hydro、扬子石化等企业则应用了国产干冰清洗设备,很好的解决了生产清洁的难题。

世界制造业逐步向中国转移,我国《清洁生产促进法》等法律业已出台,大力推行清洁生产,重点发展资源利用率高、污染物产生量少的工艺、设备和技术替代物耗、能耗和污染物产生量大的落后工艺、设备和技术。有关环境污染方面的立法也将对工业排放施加持续的更加严格的管制,要求企业进行“清洁生产”。国家发改委2005年5月下发的《中国节水技术政策大纲》中明确指出“发展装备清洗技术。推广干冰清洗、喷淋清洗、不停车在线清洗等技术”。这些都为干冰清洗技术在我国的应用推广提供了良好的契机,干冰清洗技术将会得到更多的应用和发展。
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