近年來, 高壓水射流清洗技術(shù)發(fā)展很快,在石油、化工、電力、冶金等工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用。它可以用于清洗容器,如高壓釜、反應(yīng)器、冷卻塔、貯罐、槽車等;也可用于清洗各種設(shè)備、管道、煤氣管線及換熱器;還可用于清洗船舶上積附的海洋社會那怪物和水垢、鐵垢、各種涂層、混凝土、樹脂層、顏料、橡膠、石膏、塑料等,其清洗果頗佳。高壓水射流不影響環(huán)境,率高,容易滿足清洗要求。
1、高壓水射流清洗原理及點
高壓水射流清洗原理是用高壓泵打出高壓水,并使其經(jīng)管子到達(dá)噴嘴再把高壓低流速的水轉(zhuǎn)換為低壓高流速的射流;然后射流以其很高的沖擊動能,連續(xù)不斷地作用在被清洗表面,從而使垢物脫落,達(dá)到清洗目的。
高壓水射流清洗與傳統(tǒng)的水射流沖洗、機(jī)械方式清洗、化學(xué)清洗相比,具有以下優(yōu)點:
1)若選擇適當(dāng)?shù)膲毫Φ?,高壓水射流清洗不會損傷被清洗設(shè)備的基體;
2)高壓水射流清洗是用普通自來水于高速度下的沖刷清洗,所以它不污染環(huán)境,不腐蝕設(shè)備,不會造成任何機(jī)械損傷,清洗率高,節(jié)省能源,還可除去用化學(xué)清洗難溶或不能溶的殊垢;
3)洗后的設(shè)備和零件,不能進(jìn)行潔凈處理;
4)能在環(huán)境惡劣的場合進(jìn)行清洗;
5)易于實現(xiàn)機(jī)械化、自動化、便于數(shù)字程控;
6)節(jié)省能源,清洗率高,成本低。
2、高壓水射流清洗裝置結(jié)構(gòu)
高壓水射流清洗裝置稱為高壓水射流清洗劑,主要由高壓柱塞泵、動力部分、噴嘴、高壓軟管及工作附件等組成。
3、高壓水射流清洗過程中幾個主要參數(shù)的確定
1)工作壓力確定 高壓水射流清洗的工作壓力應(yīng)根據(jù)垢性質(zhì)合理選擇。
高壓水射流清洗壓力等:
低壓 0.5~20Mpa 高壓 140~400Mpa
中壓 20~70Mpa 超高壓 >400Mpa
高壓水射流清洗常用的壓力位 2~35Mpa,水流量 20~100L/min,在這樣的范圍之內(nèi),所耗費功率為 3~15KW;大多數(shù)的清洗作業(yè)都可使用 70Mpa 以內(nèi)的水射流來完成;只有少數(shù)結(jié)渣作業(yè)要用到 270Mpa。剝層材料與壓力對照如下:
剝層材料與壓力對照
高壓水射流清洗工程清洗設(shè)備壓力、流量聯(lián)系
2)實際流量確定 噴射時的實際流量般取決于原始的額定流量:U=√2P/ρ.式中,U 為流量,m/s;P 為工作壓力,Mpa;ρ 為液流密度,kg/m3。
3)載荷面所受打擊力的確定 連續(xù)射流垂直打擊平坦表面時,載荷面所受的打擊力 F 的經(jīng)驗計算公式如下:F=2.655x10 -4 Ap 1.5.式中,為載荷面所受打擊力,N;A 為噴嘴的截面積,m2;ρ 為工作壓力,Mpa。
4) 噴嘴距離的確定 噴嘴距離是指噴嘴到清洗表面的距離,它的大小對清洗質(zhì)量有很大的影響。噴射距離增大時,射流到被清洗表面的擴(kuò)散程度增大,于是也就增大了射流功率的損失;噴射距離減少時,單位時間內(nèi)除垢面積也會減小。因此,噴射距離過大或過小,都會降低清洗率。實驗證明,對般機(jī)體表面油脂類的清洗,噴射距離在(150~300)D 范圍內(nèi)較好,其中 D 為噴嘴的出口直徑。
5) 入射角的確定 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù),清洗油脂表面時,入射角 17°為宜。
4、高壓水射流清洗應(yīng)用實例
高壓水射流清洗技術(shù)廣泛用于各部門清洗各種化工容器、換熱器、冷凝器、管道、管束、清焦、除垢、除銹、水力、清洗等清洗工作。外石化企業(yè)換熱設(shè)備的清洗,80%采用高壓水射流清洗,10%~20%采用化學(xué)清洗。高壓水射流清洗與蒸汽沖洗質(zhì)量相當(dāng),但率提高 10%~40%,實現(xiàn)了無燃無毒無環(huán)境無燃的安文明作業(yè)。
儲罐是石油化工裝置中數(shù)量多、規(guī)格型式多,存儲介質(zhì)種類多的工藝設(shè)備,如合成橡膠膠液儲罐,需要定期清洗。過去用人工小鏟清除,天除幾平方米。選用高壓水射流清洗,壓力為 50Mpa 流量為 100L/min 的高壓水發(fā)生裝置,2~3 把單嘴噴槍,經(jīng) 10h 即可清洗臺膠液罐,提高率十幾倍。
當(dāng)列管換熱器完被堵塞時,化學(xué)清洗無法進(jìn)行。人工機(jī)械方法用鋼釬清理率低,還會損傷管件。采用高壓水射流清洗技術(shù),選用 70~100Mpa 壓力,水流量 84L/min,十多小時清洗干凈。
1)電廠輸灰管內(nèi)壁清洗實例 電廠是火力發(fā)電廠,主要燃料為煤粉。為將粉煤灰渣集中輸送到長江岸邊的灰場,裝置有泵站,并設(shè)有三條長為 2500m 的濕灰輸送管交替使用??克畨狠斔蜐窕?,在生產(chǎn)過程中因工藝物料和水系統(tǒng)在內(nèi)壁形成結(jié)構(gòu),厚度在 20~60mm,濕灰灰色,層狀結(jié)構(gòu)、堅硬、致密、形似瓦筒,影響正常運行。過去曾在日本家指導(dǎo)下,采用整個管系統(tǒng)加壓酸清洗、浸泡、排氣、循環(huán)化學(xué)清洗。因空氣、管線走向復(fù)雜,過橋、過路又拐彎,管路忽高忽低致使酸洗液很難充滿整個管腔,酸洗不徹底?,F(xiàn)采用高壓水射流清洗,壓力 100Mpa,流量 64L/min,功率 139kW。每 30m 段,分段清洗果良好。
2)換熱器清洗實例 陜西凱利清洗有限公司實例:某廠十余臺列管式碳鋼換熱器被水垢、泥沙堵死,采用高壓水射流技術(shù)進(jìn)行清洗。清洗面積近5000m2,清洗壓力位 60~80Mpa,每臺清洗時間 70~100h。清洗果表面露出金屬光澤,無損傷。北京某化工廠裂解車間的12 臺換熱器、聚苯乙烯車間的 8 臺換熱器、苯乙烯車間的 1 臺換熱器均采用高壓水射流技術(shù)清洗,清洗面積共 7772m2。清洗工作壓力 65~70Mpa,清洗時間 150h。清洗果:設(shè)備露出金屬光澤。
3) 某電廠 3#爐爐膛水冷壁油灰焦垢,厚 0~3mm 不等,采用高壓水射流清洗。清洗面積 1200m2。清洗工作壓力 45~50Mpa,清洗時間 50h。清洗果:除垢率為 95%。
4) 某廠的直徑 12.5m 容積 100m3的丁二烯球形貯罐,內(nèi)壁所結(jié)過氧化物垢厚 1~3mm不等,采用三維旋轉(zhuǎn)噴頭進(jìn)行高壓水射流清洗,清洗工作壓力 40Mpa,清洗時間 10h,除垢率大于 90%。
5) 某地有段 Φ700 長為 1000m 煤氣管線,內(nèi)壁結(jié)有重油、煤焦油等垢,并有部分管道堵塞,采用高壓水射流清洗。清洗工作壓力 50~60Mpa,清洗時間 160h,除垢率 90%以上。
6) 某鋼鐵廠自備熱電廠有臺 6000W 機(jī)組,由于冷凝管結(jié)垢,影響了蒸汽冷凝果,使系統(tǒng)內(nèi)真空度下降,機(jī)組不能滿負(fù)荷工作,每小時只能發(fā)電 4200 度;若按每度電 0.2 元計算,每天損失 8000 多元。該廠原來采用鋼釬子、鉆頭等清除污垢,不僅勞動強(qiáng)度大、率低,還容易損傷鋼管,使冷凝器報廢,其清除垢果不太理想;為其提供高壓水射流清洗技術(shù)進(jìn)行清洗,平均每 30s 清洗根管子,2000 多根管子不到 20 小時就清洗完畢,清洗垢皮上百公斤,清洗后的冷凝器工作正常,蒸汽冷凝溫度符合要求,機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電。
7)鍋爐的清洗實例 :某化工廠自備熱電廠的 2 臺 130t 旋風(fēng)式蒸汽鍋爐灰堵塞嚴(yán)重,采用投鋼砂的辦法清理空氣預(yù)熱煙管,結(jié)果投用的鋼砂不僅沒能有地控制住灰賭,而且形成了新的堵塞物,使換熱率大幅度下降,嚴(yán)重地影響了鍋爐的正常燃燒,降低了蒸汽產(chǎn)量,形成了鍋爐的“癥”。后為其改用水射流清洗,32h 便清洗完畢,正常生產(chǎn)后測試換熱能力和產(chǎn)汽量,均達(dá)到了額定值。
8)儲罐的清洗實例 某化石公司煉油廠從美引進(jìn)的清凈劑工程,建造 320 多座不同種類的大型儲罐,為了保證產(chǎn)品質(zhì)量必須進(jìn)行清洗以除去鐵銹、油質(zhì)、灰塵等雜志。采用水射流清洗與化學(xué)清洗結(jié)合的方法進(jìn)行清洗,其清洗工藝程序為:高壓水射流清洗→磷酸酸化處理→高壓水射流清洗→磷酸酸化處理→高壓水射流清洗→涂中性油保護(hù)。其中磷酸酸化處理的目的是除銹,配方如下:85%H3PO4 30kg 氧化鋅 1~1.5kg凈水 100kg 三氧化鉻 0.5kg
清洗后,經(jīng)干燥再涂層中性油的目的是為了加強(qiáng)保護(hù),防止生銹。清洗后,各罐表面無灰塵、鐵銹和雜質(zhì),保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
9)鐵路化工罐清洗實例 鐵路化工罐車是石油、化工等行業(yè)運輸石油化產(chǎn)品及原料的重要工具。石油化工產(chǎn)品的純度要求高,而且很多產(chǎn)品又易燃易爆、毒性大。因此,鐵路化工罐車在進(jìn)行產(chǎn)品換裝或檢修之前必須對其內(nèi)壁徹底清洗,以確保所裝運的石油化工產(chǎn)品的質(zhì)量及檢修安。