干冰清洗

cocosyl 2017-06-11

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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。

基本原理

原理图原理图

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。

分类

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

特点

技术特点

干冰清洗的特点在于干冰颗粒在冲击瞬间气化，干冰颗粒的动量在冲击瞬间消失。干冰颗粒与清洗表面间迅速发生热交换，致使固体CO₂迅速升华变为气体。干冰颗粒在千分之几秒内体积膨胀近800倍，这样就在冲击点造成“微型爆炸”。由于CO₂挥发掉了，干冰清洗过程没有产生任何二次废物，留下需要收集清理的只是清除下来的污垢。

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。

与传统清洗方法的比较

干冰清洗不同于其他清洗方式，它喷射到被清洗物体，完成清洗任务后，已经变成为二氧化碳气体，不存在新增加污染介质的问题，需要进一步处理的介质仅仅为被清洗物体上的积垢等废料，这样不仅节省了大量的清洗费用，同时也不用停工，保证了工程的正常运行。

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。

系统组成

系统组成系统组成

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

损修复领域

火灾会在木材、砖、混凝土和金属器物上形成烟垢，并留下烧焦的痕迹。此类损害不仅难看，而且还有难闻的气味。使用冰清洗则可以减轻或消除由火灾、烟雾和水患导致的霉味和焦味。由于有很多枪嘴可以选择，所以即使是桁架的死角、钉头周围、线路和所有管路区域，都可以快速有效地清除烟熏损害，并且不会对物体表面造成损害。干冰清洗系统已成为清除烟灰、汽化合成树脂和烧焦物的首选方法。

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。