升壓泵冷卻夾套的正確化學清洗方法化學清洗失敗案例分析（一）

伊藤日出生

（日本，999001）

“失敗是成功之母”，指的是唯有善于總結過去的教訓，才能獲得更大的成功。對于長期從事化學清洗的人員來說，從以往的操作實例中獲取有益的經(jīng)驗，不僅會減少走彎路，而且還能提高清洗效率，節(jié)約時間和勞動成本。為此，期刊編輯部通過多方努力，引進、整理、翻譯了《食品と科學》的系列分析文章，以供讀者閱讀。本文作者是一名化學清洗顧問，伊藤日出生在工作中有機會接觸到很多化學清洗的事例，其中不乏很多失敗的案例，經(jīng)過匯總和整理，現(xiàn)奉獻給廣大化學清洗的業(yè)界同仁，以便更好地推動化學清洗事業(yè)的發(fā)展。

1 化學清洗

化學清洗是指利用化學方法及化學藥劑達到清洗設備目的的方法，它在眾多領域得到了廣泛的應用。

1.1 化學清洗的種類

工業(yè)化學清洗的種類非常多，同食品加工的制造設備一樣，設備使用后，為防止微生物而進行的反復洗凈稱為日常清洗；在一定時間使用時，水中溶解的金屬離子和水中存在的細菌，會在熱交換器和閥門中析出，對設備的機能產(chǎn)生危害，使制造設備停止運轉，針對這種情況的清洗就是緊急臨時清洗；在對制造設備維修時，反復進行的清洗稱為大掃除似的定期清洗。

1.2 從緊急臨時清洗到大掃除似的定期清洗

對于反復定期清洗的設備，因突發(fā)原因?qū)е略O備停止運轉，勿馬上實施，應進行仔細檢查后，方可進行清洗?；瘜W清洗公司在收到設備清洗的請求時，化學清洗人員會對清洗設備進行目視確認，根據(jù)經(jīng)驗做出判斷，然后對故障部位的水垢水平實施分析，開始清洗作業(yè)。設備停止運轉的原因，大部分是由熱交換器引起的，通過對熱交換器上附著的污垢預測，就可以選擇清洗劑的種類和數(shù)量，并準備相應的添加劑。因為工廠希望盡快恢復機器運轉，所以通常是匆忙完成清洗，這樣造成清洗不充分，導致開工途中不得不停車進行二次清洗。

1.3 對淤泥、水垢的考察

最重要的事情是要探明原因。首先，要花費少量的時間用手指對水垢的色調(diào)與共存的其他固形物綜合考察，并用指甲刮擦水垢，調(diào)查水垢的硬度，以判斷是鈣垢，還是硅垢？如果在現(xiàn)場能對水垢冷靜觀察，那么就會使后續(xù)的作業(yè)順利進行。

由于受時間的限制，像這樣反復的觀察在現(xiàn)場調(diào)查中是不允許的，這樣做也很浪費時間。根據(jù)積累的經(jīng)驗和技術確定淤泥和水垢的狀態(tài)，是避免失敗操作的關鍵。

一旦裝置有出現(xiàn)重大故障的苗頭，需對設備進行緊急清洗。但在日常，這些設備需與工廠整體設備定期維護，實施定期的清洗。

1.4 具體的失敗案例

必須依靠緊急清洗，清洗時間又很急迫，往往容易成為造成忽視初步理論的失敗例子。的確，這樣的事例就像是后面所說的“哥倫布的蛋”。

1.4.1 升壓泵的水夾套清洗

在日本的一家化學工廠分布著各種各樣的設備，其中就有一個需要進行化學清洗的例子。利用液壓油加壓的升壓泵，在對冷卻升壓泵夾套內(nèi)的水垢進行清洗時，就需要使用化學清洗。如果熱交換效果不良，就會使升壓泵得不到有效的冷卻，升壓泵就會因異常過熱而停機。遇到這種情況，通常需要接受2～3天的緊急清洗。因為對循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求較高，因而，水源往往是取自工廠內(nèi)的井水。如果工廠的附近有大河，就可以抽出它的潛流水加以利用。因為潛流水的水質(zhì)良好，因而，無需經(jīng)過水處理就可作為冷卻水加以利用。

圖1 水夾套清洗實例

1.4.2 化學洗凈的準備

升壓泵冷卻水的夾套部分，需要進行單獨的清洗。首先，為了關掉循環(huán)的冷卻水，需要確實關掉安裝在配管上的閥門，拆下升壓泵連接的冷卻水配管，另外連接一個專供清洗的短路配管。在拆下配管的接口處，可以明顯看到管內(nèi)壁上集聚的水垢。

圖2 發(fā)生淤泥沉積的配管

1.4.3 淤泥的觀察

用手指刮擦粘滑的淤泥，確認淤泥中存在粗糙的固形物。固形物的色調(diào)是紅褐色的，紅褐色表明是氧化鐵，而黑色則是氧化錳。

1.4.4 淤泥清洗的開始

首先在清洗槽內(nèi)充滿水，然后啟動循環(huán)泵，確認在不吸入空氣的情況下保證水循環(huán)順暢，同時，要注意邊檢查水循環(huán)邊投入淤泥清洗劑。清洗劑的用量為包含熱交換部分水在內(nèi)的全部循環(huán)水量的10%，約為3L。

1.4.5 無法及時停止的異常反應

像這樣剛剛緩慢投入清洗劑，就立刻發(fā)生比通常還要激烈的反應，使泡沫從清洗槽溢出來。循環(huán)泵因產(chǎn)生氣體而發(fā)生空轉，導致水無法循環(huán)。此時，即使立即切斷電源，泡沫仍在源源不斷地從清洗槽中溢出，順著清洗槽外側流到地面。現(xiàn)場的處理方法是：迅速用長柄勺將泡沫舀至大水桶中，盛滿泡沫的大水桶在室外用水噴霧消泡后排出。通常需要反復進行10次以上這樣的操作步驟，才能勉強壓住泡沫，這時清洗槽內(nèi)的清洗液已經(jīng)變成了黑色混濁液體。這個過程大約花費30～40min。

1.4.6 由氧化錳生成的氧氣

清洗作業(yè)中最先想起的就是氧化錳和過氧化氫發(fā)生的激烈反應。氧氣產(chǎn)生是初步反應的現(xiàn)象。企業(yè)在清洗設備時過于匆忙，無視這種現(xiàn)象的發(fā)生，從而導致了清洗失敗。

1.4.7 清洗溶液的置換

將發(fā)生短路的水全部排出，用水清洗清洗槽、高壓水管和磁力泵，然后重新注滿新水。該過程至少需要30min。

2 重新開始化學清洗

重新確認回路的接頭部分是否漏水，循環(huán)水有無吸入空氣。如果接頭不漏水，循環(huán)水未吸入空氣，就可開始清洗作業(yè)。

2.1 從金屬表面處理開始

通常情況下的化學清洗是在淤泥處理后才進行水垢的去除。本文推薦的方法正好相反，首先做的是清洗水垢和鐵銹，待排出清洗溶液后，再進行淤泥的處理。因此，如果氧化錳和氧化鐵從清洗溶液中排出，就可避免與過氧化氫發(fā)生激烈的化學反應。

2.2 水垢的處理

投入水垢清洗劑，被鈣化的水垢和氧化鐵就會被去除。利用這項操作，可同時對金屬表面進行處理。通常，伴隨著清洗的順利進行，清洗溶液會變成紅黑色。因為除去了有害的氧化錳和氧化鐵，待回收廢液后，可反復用循環(huán)水漂洗。

2.3 淤泥清洗的恢復

最初進行的是淤泥清洗。緩慢投入淤泥清洗劑，發(fā)生的反應像跑了氣一樣，即使清洗劑全部投入也不會發(fā)生大的反應。經(jīng)過30min也基本不會發(fā)生變化，這樣就可結束清洗作業(yè)。

2.4 中和及防銹處理

因為清洗水垢后還沒有實行中和反應與防銹處理，因而，需要利用堿中和及用聚合磷酸鹽進行防銹處理。

2.5 清洗結果的考察

在本次的清洗作業(yè)中，對剝離清洗效果、怎樣清洗、如何生成這種淤泥，以及清洗中出現(xiàn)的爆發(fā)反應，從理論層面展開思考。

2.5.1 清洗剝離效果的考察

由于最初的淤泥清洗排出很多泥狀的泡沫，因此立即結束了初期清洗。在用水清洗泥狀泡沫后實施了水垢清洗，這樣幾乎全部的淤泥及全部水垢均被排出。這可由制造機器上安裝的升壓泵溫度得到確認。由于升壓泵溫度和冷卻水入口溫度一樣低，表明清洗效果極佳。

2.5.2 淤泥反應的理論考察

通常的熱交換器是列管式，而且大部分是由銅管和鑄鐵板、不銹鋼制作的板式熱交換器。在本事例中，熱交換器的升壓泵是用鑄鐵制作的，外面包裹著鐵制鋼板，內(nèi)部有冷卻管通過。熱交換器就是通過冷卻管冷卻的。

因為熱交換器部分或全部是鐵制的，因而，熱交換器上附著有由水中的細菌形成的生物膜。經(jīng)過熱交換后，冷卻水的溫度上升，附著在熱交換器上的細菌就順利生長成為淤泥。如果冷卻水使用的是井水，因為未經(jīng)處理，水中溶解的鐵離子和錳離子會被氧化形成微細結晶，與淤泥共同存在于熱交換器上面。

細菌附著在金屬表面形成生物膜，生物膜進一步成長，轉變?yōu)榘l(fā)粘的淤泥。

通過觀察各種金屬表面上附著的細菌的成長過程，發(fā)現(xiàn)細菌在鐵材質(zhì)上面最先大量成長。普遍認為，在這種形式的熱交換器上就會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

如果這種淤泥接觸清洗劑中的過氧化氫，就會發(fā)生爆發(fā)性的分解作用，在本文的討論中已經(jīng)觀察到了這種現(xiàn)象。氧化鐵和氧化錳的共存微細結晶，還會促進前述的爆發(fā)性分解作用。弄清楚這些原因后，這就是“哥倫布的蛋”了（意思是非常簡單了）。除了初步清洗失敗，不會再有任何事情發(fā)生。

3 總結

這種升壓泵的清洗，以后依照順序定期維護，經(jīng)過一定時期后就要實施化學清洗。制造機械的運轉良好，說明升壓泵的冷卻就不會有問題。

化學清洗在最初的淤泥清洗和金屬表面處理后，不用交換循環(huán)清洗溶液，掌握連續(xù)投入淤泥清洗劑技術，即使沒有花費太多的時間也能洗凈升壓泵。

本文譯自2014.11《食品と科學》