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工业清洗应用
发布日期：2008-06-01

12.1工业清洗方法　　在工业生产领域，尽管同各种工业设备接触的介质有所不同，但在不同温度、压力、介质之间的物理化学作用下，常常会在设备中产生高温聚合物、结焦、水垢、油垢、沉积物、腐蚀物等。这些污垢的产生显著影响到设备运行的效益和安全，使装置效率下降、能耗物耗增加、工艺流程中断、设备装置失效、恶性事故发生。尽管通过水质处理、添加化学剂、采用合理的工艺参数等措施可在一定程度上改善这些状况，但要完全避免污垢的产生是不可能的。因此，采用正确的方法进行清洗就成为工业生产中的一个不可缺少的环节。　　工业清洗的主要作用是: 　　(1)恢复生产。在生产过程中，有时会因为突发性情况或操作不当造成设备的堵塞；或有些装置的生产是间断性的，需要定期进行清洗。这时候，清洗的主要作用是恢复生产。　　(2)恢复装置的生产效率。几乎所有的工业装置在正常情况下都会随着开工时间的延长而使流程中的污垢逐渐增加。尽管这时候生产还可以维持，但能耗物耗增加、生产效率下降。这时候清洗的主要作用是恢复装置的生产效率。　　工业清洗的效益是非常显著的，无论是由于提高清洗质量而延长设备使用寿命，还是因清洗速度加快而缩短设备检修周期，都将获得巨大的经济效益和社会效益。　　工业清洗的主要方法有: 　　(1)人工清洗。指依靠人工采用简单的工具对工业设备进行清洗。如采用钢钎、手电钻等清理换热器的管程；用机械式清管器清理锅炉管路；用锯片、刮铲等清理换热器壳程；用小铲、钢丝刷等清理塔盘、容器、反应釜内外壁等。　　采用人工清洗的弊端是显而易见的。其清洗质量差、速度慢，需要占用大量的人力，特别在企业大检修期间，同时有大量的设备需要清洗，这时候往往要组织“突击队”进行长时间、高劳动强度、恶劣工作环境下的清洗工作。而对一些有毒、有害环境下的清洗工作，人工往往难以承担。　　(2)化学清洗。化学清洗的历史也比较悠久了，对于工业管路、设备、系统、人们早就采用一些化学药剂加上相应的温度、压力环境来用化学反应和水力冲刷或单纯化学浸泡的方法来清除工业污垢。常用的办法有酸洗、碱洗等。近几年来，针对酸洗、碱洗存在的对设备的腐蚀影响，还相应开发出了一些低腐蚀性的化学清洗剂。　　化学清洗相对人工清洗来说简便、易行，无疑是在工业清洗技术方面前进了一步，使得快速、高效地进行大规模工业清洗成为可能。但是，化学清洗也有它的不足:一是由于在化学清洗过程中，许多不同类型的化学清洗剂对工业设备的金属材料都有一定的腐蚀作用，在一定程度上使设备的使用寿命受到影响；另外一个影响化学清洗应用的原因是化学清洗废液的处理和排放，大多数化学清洗液都是难以再次回收利用的。此外，为降低对设备的腐蚀，化学清洗后的设备还经常需要用另外的化学药剂(如缓蚀剂和中和剂等)进行处理，以及用大量的清水进行反复冲洗，才能使设备达到使用要求，这就大大增加了废液的处理量和排放量，相应地增加了清洗成本并受到环保法规的制约。由于世界各国对环境保护日益重视，也使化学清洗的发展受到了一定的限制。因此，在许多情况下都采用机械、物理清洗方法。例如，在美国石油化工企业的换热设备清洗中，除了百分之十不需要清洗外，采用高压水射流清洗的占百分之八十，而采用化学清洗的只占百分之十^【1】。因此，化学清洗主要用于其它清洗方法难以奏效的设备和系统清洗中。　　(3)气体喷砂。气体喷砂除应用于设备制造业作为金属材料的表面处理外，也用于工业设备表面的除垢作业，可快速清除设备表面的积垢、锈斑等。但由于噪声、粉尘影响作业人员的健康，喷砂材料(铜矿渣)成本较高，废渣的处理亦存在问题，限制了它的应用场合。美国环境大气质量标准(The National AmbientAir Quality Standards)及OSHA条例已禁止许多工种的喷砂作业。　　(4)超声波清洗。超声波清洗也是近年发展起来的一项工业清洗技术，并得到推广应用。超声波清洗的主要应用范围为小型物件的清洗，而难于应用到大型设备的清洗上。　　(5)高压水射流清洗。高压水射流的主要用途之一即是进行工业清洗，其实质就是由高压泵(或增压器)产生的高压水流经喷头喷射出一束或多束不同方向的高速水流，对清洗对象进行冲蚀、剥层、切除、打击以达到清洗目的。广泛应用于船舶、电力水利、民航、核电、轻工、建筑、石油、化工等各工业部门。　　水射流应用之所以如此广泛，主要是由于其通用性和快速、高质量的作业能力，而且由于采用清水作清洗介质，一般不添加化学药剂，可对废水进行简单处理、过滤后循环使用，大大减少了废水的排放量和降低了清洗成本，减轻了对环境的危害。另外，同一套清洗装置可对各种不同的设备、不同的材料表面进行清洗.可完成从表面除垢到管道内壁清洗等许多工作，通用性很强。现在，不仅国内外许多企业拥有水射流清洗设备和作业人员，而且大规模的专业化工业清洗承包业也发展起来了，这更加促进了清洗设备向更大功率、更高压力、更完善的成套功能方向发展，使作业效率和操作者的安全性均得到大幅度提高。同化学清洗相比，在清洗单台设备和大面积清洗方面水射流清洗占有一定的优势，但对于成套工业装置和复杂管路系统的清洗则化学清洗较为适宜。随着清洗技术和设备的不断完善和推广应用，水射流的应用也在不断地推向深入。　　12.2有效清洗的参数控制　　1.工业清洗压力的选择　针对不同的工业清洗对象，清洗机制造厂商生产了各种规格的水射流清洗设备。但不论其具体用途和周边设备如何变化，所有水射流清洗系统都是高压泵(或增压器)以及配套的控制机构、执行机构和辅助机构等基本部件组成的。根据使用场合的不同分为移动式或固定式。在移动式装置中，主泵及原动机(电动机或柴油机)一般安装在卡车或拖车上。早期的水射流清洗设备，除了应用于生活及轻工业一些易清洗污垢(如汽车、酿造厂的储罐和发酵罐、肉食加工厂等)场合采用4～10MPa的清洗压力外，一般用于工业清洗的设备压力参数为30～40MPa，但在这个压力范围内对许多工业设备的清洗效果不佳。因此，目前工业清洗设备的压力参数一般都设置为70～140MPa，功率等级在55～250kW。特大型清洗设备的功率可达1320kW，其压力为70MPa，流量9600L/min。　　不同应用场合进行有效清洗的参数选择可参见表12-1。　　　　　　2.超高压水射流进行工业清洗的优势　随着超高压技术的迅速发展，采用280MPa增压器组成超高压清洗系统也得到了广泛应用。此类系统的流量一般在4～10L/min，流量较小。在很小的反冲力下，形成穿透力很强的水射流，用于清除一些难以清除，的污垢(如环氧树脂等)效果较好。并且，加入磨料后具有一定的切割能力，可用于切割管线、水泥柱、钢筋混凝土等。　　使用超高压水射流设备进行工业清洗的好处有:对于许多工业污垢来说，除垢效率随着压力的升高而增加，即单位功率所清洗的工作表面积随着压力的升高而增加；在较高的工作压力下，相同功率的水射流流量减少，这不仅降低了操作者所承受的反冲力，使其不易疲劳，增加了安全性，而且还减少了耗水量和需处理的废液量。换言之，在相同的反冲作用力下，人们可以得到更多的射流功率用于清洗^【2】。　　图12-1为固定射流功率时，不同压力下反冲力和流量的变化情况。　　图12-2为固定反冲力时，不同压力下射流功率和流量的变化情况。　　　　　　3.超高压水射流对除垢速度和效率的影响　通过试验得知，水射流的除垢速度在很大程度上依赖于水射流速度。水射流速度和喷嘴压力的关系如图12-3所示^【3】。　　水射流压力对除垢效果的影响可以由不同的方式得到。美国FLOW公司在试验室试验时经常使用金属合金来测量喷嘴的效率，因为除去合金的能力通常与喷嘴在实际除垢中的表现有关。图12-4即为采用0.3mm直径的喷嘴除去青铜合金靶材的试验结果。在这项试验中，采用280MPa的压力比采用140MPa压力时的切除效果增强了150%。这一效果的增加不是由于在280MPa时有较高的功率输出，而是单位功率除去靶材的质量增加了。不同的靶材和喷嘴会有不同的结果，但总的趋势是类似的。　　　　　　图12-5表明了另外一个由于压力增高而使除垢效率增加的例子。这项试验表明了压力和靶距相结合的影响。用一扇形喷嘴在280MPa压力下，以12.7mm的靶距取得了4.25g/kWh的高除垢效率，而在140MPa压力下所取得的除垢效率仅为1.5g/kWh。在这种情况下，使用280MPa的压力，除垢效率的增加超过180%。　　　　水射流清洗过程是与靶材特性、喷嘴设计、操作方法等密切相关的，因此根据试验结果对实际现场除垢特性进行预测是有局限性的。但是较高的压力可以使除垢效率得到显著提高，这对那些难以清除的工业污垢特别是如此。除垢效率的进一步提高可通过适当的选择和使用喷嘴和操作工况(如喷头的转速和靶距)来得到。　　12.3管束的清洗　　在工业领域中，各个行业都要用到大量的保温、冷却、换热设备，特别在石油化工行业此类设备往往占所需清洗设备的一个很大比例。根据具体用途的不同，换热器的结构型式、外形尺寸各异，但量大面广的有列管式、U形管式、浮头式等。这类换热器材的共性在于分为管程和壳程两个不同的工作区间，不同工作区间的介质(可能相同也可能不同)在流动过程中通过与管道内外壁的接触达到传热的目的。这样，在其工作时的温度、压力、介质的物理与化学作用下，往往在换热器管道内外壁附着产生污垢，使设备的传热系数降低、物料流通面积变小，增大设备运行时的能耗与物耗，严重时使设备不能正常工作。因此，在平时正常运行期间和检修期间都需经常对其污垢进行清洗，以恢复设备性能，达到生产工艺的要求。　　管壳式换热器材的清洗分为管程和壳程两部分，分别予以讨论。　　12.3.1换热器管程的清洗　　通常用高压水射流清洗管程的污垢，所采用的方法有: 　　1.人工手持刚性喷杆作业　用一外径小于换热器管内径的刚性管(一般控制单边间隙在2mm左右)连接于软管上，另一端连接相应的固定喷头或旋转喷头(或采用液压、气动方式使喷杆本身旋转)，由人工递进管道内进行清洗，脚踏控制阀用来控制高压水的开启与关闭，对于清洗换热器为直管的列管式换热器材很有效，见图12-6。这种方法简便易行，但由于刚性喷杆的进给作业需要一定的距离和空间，因此对较长的换热器需多人手持喷杆协同作业，劳动强度较大。在清洗在线设备时，一般需要搭设脚手架进行作业。　　2.人工手持柔性软管作业　有些换热器的管道不是直管，而是有一定曲率半径的弯管，如U形管换热器、立式锅炉水管等，采用刚性喷杆作业就难以适应，此时可采用柔性软管作业。柔性软管的种类有金属制造的小直径柔性管和外包敷有橡胶或塑料的多层钢丝缠绕软管。为了保证安全，软管的一端应连接适当长度的一段硬管后再与喷头相连，硬管的长度应保证在清洗时软管在管道内不会突然反向冲出管道而使作业人员受到伤害。　　　　用软管清洗管道内壁时，同样由操作人员通过脚踏控制阀来控制高压水的开启和关闭。此时所采用的喷头可为力平衡型　(即多眼喷头的前后向喷射射流反冲力相互平衡)，由人工递进进行清洗；也可采用具有自进性能的喷头(依靠喷头向后喷射时所产生的反冲力推动喷头沿管道前进)进行清洗。但为了安全不宜采用前向喷头，并应采用喷头护套以避免由于射流反冲力使喷头突然由管路内退出伤人。采用柔性软管人工作业的情形可见图12-7。　　　　上述两种作业方法的优点是简便易行，适应性广，特别是可使换热器进行在线清洗，适应运行中设备抢修的需要；缺点是劳动强度大，作业效率较低。　　3.机械化清洗作业　由于清洗工作环境一般比较恶劣，随着射流清洗压力和流量的提高，使得人工操作越来越困难。近几年来射流技术的进步，特别是旋转密封技术的进步，清洗作业的机械化就开始普及应用。图12-8即为用于清洗换热器管程的专用设备。其工作原理为被清洗的管束在液压驱动的滚轴组上和清洗设备台架上的钻枪成一直线，在台架上可同时安装单根或多根刚性喷杆，喷嘴安装在喷杆的前端，喷杆在液压装置的驱动下进行旋转，并通过液压驱动直接伸入管内，在管内进行旋转并喷射高压水射流。在喷杆支架下安装有一升降平台，以使钻枪能够进入每根管内，确保每根管子均得到彻底清洗。这样的清洗装置需要建立大功率的清洗站。　　　　柔性喷杆的机械化清洗装置除了相应的工作台架具有垂直和水平进给以保证连接于柔性软管上的喷头能通过导向段与所需清洗的管道对中外，还采用一相应直径的绞盘(须保证高压软管的允许弯曲半径)执行回卷和进给软管的功能。此时应选用自进喷头进行清洗作业。图12-9所示为一种手工操作柔性软管清洗管程的设备。作业时人工手持喷枪对准所需清洗的管道，打开扳机，在气动装置驱动下转盘放出并进给软管，加之喷头的射流反冲力使之沿管束前进；回程时由气动装置驱动转盘转动收回软管，以便清洗下一根管程。这一装置的特点是可快速清洗大量的小直径管束，较好地解决了小直径软管的动力进给问题。　　采用机械化清洗装置进行作业，不论是单喷杆装置还是多喷杆系统，一般都具有比较完善的自动化控制系统。除了简化操作程序、降低作业人员的劳动强度、加强工作现场的安全性外，由于喷杆、喷头由机械装置牢固地支撑递进，消除了人工操作时反冲力大对操作人员的限制，所以可直接使用大功率机组进行清洗作业，同时也避免了反溅水及污垢残渣对作业人员的不利影响，大大提高了清洗作业的效率和质量。随着清洗作业的专业化，具有多功能的、自动化程度较高的机械化清洗场将越来越受到重视。其不便之处是必须将换热器从生产线上拆卸下来集中清洗，但作业效率的提高完全可以补偿所造成的不便，特别适合大检修时的大批量清洗。　　　　12.3.2换热器壳程的清洗　　同换热器管程的清洗相比，彻底地清洗换热器壳程的难度则相对大一些。因为一般工业用管壳式换热器列管数目庞大，管子之间相隔距离较小，此外在管束上还布置有若干导流板，使得一般的喷枪及清洗喷头难以接近内层管壁进行清洗。对壳程的清洗和对管程的清洗一样，正由初期的人工清洗逐渐转变到机械化清洗方面来。　　通常情况下人工手持喷枪可以清除壳程的大部分污垢，但对管间距较小的换热器则只能对壳程外边的几层管壁进行较好的清洗。或者采用较细的喷杆、扁平状的喷头伸入管间距内进行清洗。此时由于射流反冲力的影响，操作人员对稳定地操作喷枪可能会感到困难，并由于手持式喷枪射流反冲力的限制，人工作业时的射流机组功率也就受到了一定的限制。　　对经常有大量换热器需进行清洗的场合，方式还是采用机械化作业清洗。图12-10所示为一机械化清洗换热器壳程实例。这种装置一般都是将被清洗管束放于两个液压驱动的滚轴组上，使被清洗管束在作业中能按要求滚转，而喷嘴及其支架则通过液压、气动或电动方式完成所需要的进给运动。清洗中管束在滚轴组上旋转，喷嘴系统在支架上或上下、或左右进给，支架在导轨上沿管束平行移动，同时喷嘴在其活动机构的驱动下做弧形摆动，保证管束外部的所有部位均被彻底清洗。机械化清洗装置可采用大功率设备以带动多个喷嘴进行清洗，而使清洗作业效率成倍提高。　　　　除了管壳式换热器壳程外，另外还有一些设备的清洗类似于这种情况，如各种锅炉炉膛内的热水管道、空气预热器、烟道的清洗。在锅炉炉膛内热水管道外壁上经常沉积很厚的一层灰垢，其厚度根据所使用的煤质或燃油的品质而不同，特别当燃烧、通风不完全时会结成非常硬的烟垢。在这种管外壁清洗作业中，主要是清除管束外壁上的积垢。为了提高清洗质量和尽可能地清除积垢，操作人员应按图12-11所示的作业方式进行清洗，在这样清洗后，通常可近于完全恢复锅炉的效能。在清洗压力的选择上，50～60MPa是必要的，甚至可用到80MPa的压力。喷头应选择与工作压力和流量相匹配的圆柱形喷嘴。用于这种场合的清洗机组功率建议为110kW，流量大约为75L/min。此外，在工作时应考虑到在锅炉中应有合适的排水孔，在炉膛内搭设必要的脚手架。锅炉类管道内壁的清洗则类似换热器材管程的清洗，其清洗压力根据垢层的不同而异，一般60MPa的工作压力已足以清除管道内的污垢。但清洗堵塞的烟道管内壁时，则宜采用较高的工作压力。　　　　12.4跟踪管道自进清洗　　1.复杂管路系统的清洗　管道清洗，特别是管道内壁的清洗是工业清洗应用的一个重要领域。对于管道内壁清洗，一般采用固定喷头或旋转喷头利用射流反冲力沿管道前进并清洗内壁的污垢。对复杂管路系统来说，若其中沉积的污垢比较牢固，利用射流反冲力作为喷头前进的动力，则射流能量的分散使打击力下降、清洗质量下降。另外，管路过长或弯头多时喷头旋转和进给速度也难于保证。所以，理想的方法是选用软管旋转推进器强制软管进给，装置简图见图12-12。　　　　软管旋转推进器一般由动力车、旋动车和推进器三部分组成，与高压泵机组配合使用。其工作原理为由高压泵机组产生的高压水经软管接到旋动车上的旋转接头固定端，再从其旋转端沿一根可以转动的高压软管经推进器后进入被清洗管路内孔，从喷头上的三个喷嘴喷出。旋转接头的固定端与旋动车固定在一起，旋转端由液压马达驱动旋转，带动高压软管转动。推进器是固定的，它把装有喷头的软管的旋转运动转化为边旋转边进给的复合运动。喷头喷出的高压水流沿管路产生螺旋轨迹，该轨迹可包络整个管道内表面，从而将管道内壁清洗干净。由于高压软管的柔性，在进给作用下能够进入弯曲的管路，软管的动力驱动装置可带动软管对长距离复杂管路系统进行清洗。动力车由小型内燃机组驱动液压系统，通过液压胶管给旋动车提供动力源。喷头的转速调节通过液压系统的节流阀来实现无级调速。由于工作中对转速稳定性要求不高，所以利用节流阀双向节流的特点，在液压马达正转时构成进油口节流调速回路，使软管在管道中向前进给；反转时又构成回油口节流调速回路，使软管向后进给，简化了回路设计。推进器是推动软管进给和牵引旋动车前进的支座，它工作时放置在管路人口附近，工作原理为用三个胶轮夹持住胶管，胶轮轴线与软管轴线成α角。当软管旋转时，胶轮与软管形成一对摩擦传动的螺旋运动副，α角即为螺旋升角，其相互作用的机理类似于蜗轮蜗杆传动。为了保持胶轮对软管适当的正压力，除了合理地选择胶轮材料外，还采用一套调整胶轮位置的装置。工作中调整α角，即可方便地改变每转的进给量，以满足不同清洗工况的需要。每个喷头设计在圆周方向均布三个喷嘴，喷嘴与轴线夹角为30°，一个前喷，两个后喷，以保持一个向前的反作用合力，使胶管在管道内拉直。喷嘴采用硬质合金特制，用机械连接方式固定在喷头上，磨损后可方便地进行更换。软管旋转推进器的技术指标为:工作压力100MPa，喷头旋转速度4～25r/min，清洗管路直径1.5m^【4】。它主要用来配合高压清洗机清洗管道内壁，能通过弯曲的管路和弯头，管路系统不需拆卸即可进行清洗，有利于缩短设备检修周期，清洗质量好，适用于化工、石油、电站、盐业等部门管路系统的清洗除垢作业。　　2.城市排水系统的清洗　城市排水系统是城市清洁系统的一部分，它充斥着各种污水和液状废弃物。城市排水系统还具有排泄地表雨水、溢流造成的积水的功能。由于各种原因，下水道经常被污泥等堵塞，因此下水道的疏通、维护就成了市政维修部门的一项经常性任务。　　下水道的清洗作业条件是较差的，不清洁的下水道内会细菌滋生、产生异味，而且会传播疾病。清理下水道的作业人员不仅要保证下水系统畅通无阻而且还要清除掉那些对污水处理厂造成不必要负担的固体废物残渣，此外还需将下水道壁面上附着的一层污垢膜也清除掉。因为它不仅是细菌的滋生地，而且还妨碍下水道系统的正常维护和保养。　　早期人们清理下水管道主要有机械疏通法和水力冲刷法，不仅占用路面时间长，妨碍交通和存在安全隐患，而且劳动强度大、施工环境恶劣、工作效率不高，难以保证清洗质量。高压水射流应用于下水道的清洗则有显著的优势，它不仅比冲刷法优越，而且同传统机械清理方法相比不需要作业人员进入下水道，还可避免传统机械清理工具可能给下水道管壁造成的损害和工具的适应性问题。因为一次只需打开一个窨井，工作效率比原来快许多，对交通的妨碍也降到了限度。高压水射流作业的效率和质量远高于其它下水道清洗方法，降低了人工费用和时间，也可显著地降低清洗成本。　　高压水射流用于城市下水道系统的清洗是在1959年由德国Duisburg市引入的，当初用来恢复和清洗战争期间遭受轰炸区域的下水道系统。这些系统的位置和方向都是未知的。因为高压水射流作业不需要从一个窨井到另一个窨井之间连通作业，所以在这种情况下是最为可行的。对一些通向湖海和河流的下水道系统就更加适用了。　　高压水射流清洗下水道通常采用一辆配备水箱、内燃机(或由电动机驱动)和高压泵的清洗车或两轮拖车。如果清洗装置本身不带水箱，则可直接从消防栓供水，也可由池塘或其它容器供水。下水道清洗车的结构可参见3.7节。　　用高压水射流来清洗下水道时，将清洗车尾部对着窨井孔以便放下缠绕在绞盘上的软管。使喷头、高压软管从绞盘进入窨井，喷头到达窨井的底部后打开控制阀，喷头就借助射流反冲力的作用自行进入下水道。绞盘的转速、转向是可以控制的。如果喷头到达了下一个窨井，或前进了预期的一段距离，则可通过改变绞盘的转向来回收软管，回收的速度取决于下水道的清洁程度。对日常维护的下水道，回收速度约为15～25m/min，以保证清洗质量。这时，应考虑下水道截面所通过的流量，下水道的截面尺寸越大、泥沙沉积物越多，回收软管的速度应越慢。在泥沙沉积严重的区域，建议采用分段清洗法，即首先清洗10m一段，然后20m、30m……。清洗工作完成后，可关闭控制阀，将软管完全回收到绞盘上。然后用手持喷枪冲洗窨井、路面后盖好井盖。如果清洗后留在井孔中的泥沙较多，或在清洗若干段后积累了大量的泥沙，就需要用真空射流泵或抽吸车将其清除。在采用高压水射流清洗的整个过程中，操作人员并无必要进入窨井，交通安全由安装在清洗车上的信号灯来保障。　　3.水井进水管的清洗　地下水含有许多化学元素和离子及离子化合物，在采水区域或含水层中也含有大量的泥沙、粘土、有机或无机物杂质等，会由于沉淀、生物和化学作用而在进水管管壁形成一层垢层，使水井的产水量下降。水井生产能力下降后采用的清洗方法通常是机械式的，即在抽干水井后，用钢丝刷清理进水管。尽管清理工作是复杂和耗费时间的，往往还是不能达到所希望的效果。因为用钢丝刷清理，水垢及离子氧化物可被清除，但进水管上的孔槽(沿纵向开设的窄缝8mm×40mm到8mm×80mm)则不能被清理干净。进水区域由于堵塞使渗透性下降后，也不能采用一般的办法来清除堵塞使其保持畅通来增加水量。　　在将高压水射流清洗方法引入后，情况就发生了变化，图12-13所示即为用高压水射流清洗水井的例子。图中在水平进水管的末端是一个闸门，此外连接一个泻流罩(见“I”细部图)将带有喷头的软管导人到这个泻流罩内。当闸门打开时，带有喷头的软管在射流反冲力的作用下进入进水管。此时水下工作的喷头要考虑到水下约0.2MPa的压力。喷头喷出的射流不仅清除了管壁上和缝隙里的污垢，而且足以搅动进水管周围的渗水区，改善了渗水条件，使水井的产量增加。清洗结束后，水井必须进行消毒，可用次氯酸钠制成1:10的溶液进行消毒。在用次氯酸钠消毒后，清洗泵应用清水清洗干净。　　　　4.高层建筑垃圾竖井的清洗　在实际工作中，高层建筑垃圾竖井的清洗一直是一个难以解决的问题。在法国已经成功地将高压水射流应用于这种情况的清洗，并取得了很大的成功。　　当建筑物高达6层(包括地下室)时清洗工作压力为8～10MPa，喷头可利用射流反冲力自行上行而无需拖曳绳和绞盘。垃圾竖井的尺寸在欧共体内已经标准化了，对6层或7层其尺寸为250mm×300mm，7层以上减小为75mm×100mm。清洗时污水的下泻可通过一个位于竖井下端开口的导流容器来解决(见图1214)。当然，也可以采用不具有自行能力的喷头来进行清洗，此时则应采用拖曳绳或其它方式进行导向。清洗结束后，可将消毒剂加入到水中对竖井进行消毒。　　　　12.5管道内外表面同步清洗　　许多管道和管路系统的内外壁同介质接触后都会产生较严重的污垢而影响正常使用，因此就需对管道内外壁进行清洗。管道内外表面的同步清洗装置可大幅度地提高清洗效率和质量，其中一个典型的例子就是应用于油田采油油管的同步清洗装置。　　油管经过一段时间的采油使用后，因原油中杂质含量高，就会在管内外壁结垢，严重影响了原油开采作业，必须取出清洗。油管垢层通常含有沥青、白蜡和其它有机物等，粘附于管壁，难以清除。为此，油田都设有专门的油管厂来应付常年累月拆换下来的油管的清洗。　　传统的油管清洗方法不外乎沸煮，即首先将油管在露天干化，然后放人注满酸液、碱液或清洗液的大池中沸煮，煮后的油管内壁可直接磷化或再用机械清理。尽管如此，这样处理的油管仍难于达到内外壁完全干净的要求。原因在于垢层厚薄不一，大块垢层看似干化，实际仍粘附于壁面，很难溶化或整体脱离，管扣部分则更难洗净；清洗液的配比难以理想化，并且随着清洗液浓度越来越稀其作用也越来越弱。但是，因为没有更理想的工艺取而代之，这种传统的化学清洗方法仍在各油田沿用。　　另外，化学清洗油管作业存在许多难以克服的实际问题。首先是清洗液煮沸后会挥发出有毒气体，严重影响工人的身体健康；周围环境浓雾弥漫、可视度低，要靠工人将沸煮后的油管捞出，进入下一道工序，有的油田则采用机械钻垢工序，劳动强度极大，且钻杆易损伤管的内壁。除此之外，作业现场到处积垢，清洗池换清洗液时沉积的油垢也难以排出。油管清洗工艺的改造已得到油田的广泛重视，到了非进行不可的地步。　　用高压水射流清洗油管的难点是结垢粘稠、附着力强；但它又有容易作业的一面，这就是标准化的油管尺寸便于设计专用清洗流水线。油管的具体尺寸为　　 (内径62mm、外径73mm、接箍外径93mm)、3″(内径76mm、外径89mm、接箍外径114mm)，长度均为9.7m。　　在70MPa射流压力下，分别以55kW和110KW清洗机组进行油管清洗试验。试验表明，对垢层不厚但附着力很强、表面很硬的垢层，采用70MPa、55kW高压水射流机组便能较好地清洗内外壁。具体结果是，内壁呈现均匀的本底发黑色，外壁附着力极强的白色油漆标识被剥除，管扣全部沟槽发白锃亮，但除漆速度较慢。采用70MPa、110kW高压水射流机组试验，速度明显加快。内壁清洗分别采用旋转喷头和固定多喷嘴喷头，结果旋转喷头能均匀洗净，不留垢迹，但喷头本身会因偶而的外界作用(如碰壁、污垢粘附等)停止旋转；而固定多喷嘴喷头在内壁往往打出可见沟槽，即留有垢迹。试验还显示出一个重要结果:射流以一个人射角接触壁面比垂直接触壁面清洗效果好得多。这就说明射流的切向作用至关重要，也就是说让射流旋转起来模仿钻杆作业是个有效的方式。　　油管清洗装置的设计原则是:形成两束高压旋转射流，以旋转喷头清洗内壁，以环形旋转喷头清洗外壁，喷头相对油管转动，而油管相对喷头一个往复运动便完成全部清洗。图12-15所示为油管内外壁同步清洗装置原理图。装置包括两台70MPa、110kW高压往复泵，控制台、执行机构和油管进给机构^【5】。　　　　油管进给装置基本借用油田现有装置，即由滚轮的转动带动油管的往复进给，进给速度由调速电动机保证。一根油管的清洗周期设计在2.5min左右。每一个滚轮由端部的皮带联动，油管的上、下线则由液压操作。整套装置自动控制作业。　　为了保证内外壁同步清洗，将内、外旋转喷头嵌套在同一位置，内、外壁旋转喷头的转速应与油管进给速度一致，保证清洗无遗漏。两个旋转喷头是本装置的技术关键，也是这一新工艺的成功所在。旋转喷头一直是水射流的攻关技术，压力越高，技术性也就越强。　　图12-16所示为内表面旋转喷头。它采用偏置一对喷嘴形成喷头旋转水力扭矩，这也是自转旋转喷头的特点；间隙节流无接触密封可靠地保证了水射流70MPa高压力工况。喷头旋转后，由于水力扭矩没有降低，转速会越来越快，高达约2000r/min，这样水射流就会产生严重雾化，破坏了应有的射流打击力。为此，在喷头内设计了粘性流体减速机构，喷头转动要克服粘液剪切应力，从而使转速下降，保证了良好的射流形状。内表面旋转喷头在油管中的对中性非常重要，否则喷头转动就会因外力而停滞。为此，必须在喷头后的喷杆上设置相应支撑机构，采用塑料滚轮使喷头相对于油管对中。　　　　外表面旋转喷头专为油管外壁清洗设计成环状，喷头与油管进给相匹配的低速摆动依靠齿轮传递动力控制，实现高压环形摆动水射流。环形喷头沿周向均匀布置6个喷嘴，摆幅略大于90°。主要用于清洗63mm(2.5in)、76mm(3in)油管和钻杆。装置采用专用扇形喷嘴，目的是形成一个具有一定宽度的窄扁水射流，作业时扫出一个宽带，以提高清洗效率。该喷头的优点是摆动旋转避免了大直径高压旋转密封，提高了运行可靠性，但它对高压软管的柔韧性要求较高，且平稳性不如大直径高压旋转喷头。　　考虑两台110kW机组耗水量在9m³/h，而油管厂均须连续作业，可在清洗现场配置污水池。用过的水首先流入污水池，沉淀并刮去表层浮油污物，再经过滤后进入清水池供泵循环使用，达到循环用水的目的。油管内外壁同步清洗装置的应用从根本上实现了高压常温清水同步清洗油管内外壁新工艺，具有良好的经济和社会效益。　　12.6容器的清洗　　容器(包括塔、釜、罐、槽、舱等)的内外壁除垢、清洗对容器的制造、检验、安全评定与使用维护极为重要。多年来，容器的清洗除垢技术和工艺有手工刮铲除、机械清除、气体喷砂、涂刷化学清洗剂等，但都不同程度地存在着工作环境恶劣、劳动强度大、作业作率低下、清洗效果不尽人意等弊病。将高压水射流技术引入到这一领域则在一定程度上解决了上述问题。　　1.大型容器内壁清洗装置　对大型容器内壁清洗装置的主要要求是室外控制，并保证35～70MPa的高压水射流能冲洗到容器内壁的每一点。该装置为在通用高压清洗机的基础上配备专门的进给机构和三维旋转喷头而成。　　三维旋转喷头工作时其水射流喷头可沿两个互相垂直的轴旋转，转速可在5～100r/min之间调节，通常工作转速为20～40r/min。喷嘴的旋转可利用水射流反冲力通过喷嘴的偏心配置所产生的水力旋转力矩，并通过一对伞齿轮实现喷嘴自身的自转和　　　　喷头体对主轴的公转，也可以通过气动、液动的方式使喷嘴产生所需要的自转和公转。重要的是喷嘴的转速不能过高，以免射流雾化影响清洗效果。　　立式容器和卧式容器的进给装置不同。图12-17所示为几种常见立式容器进给装置。图a进给机构具有四项功能:(1)垂直进给:通过三层矩形管内置高压软管同三维旋转喷头相连接，依靠自身重力自上而下进给，同时蜗轮蜗杆联动绞盘牵引钢丝绳控制进给的方向和速度。该机构进给深度可达8～12m，垂直进给动作可使喷头停在任一高度位置进行清洗作业；(2)倾斜:在外层矩形管与底座之间设置转动支点，通过倾斜机构3的螺距调节，使伸缩机构4相对于铅垂轴线倾斜达40°，以保证喷头贴近容器内壁。(3)旋转:整个进给机构4的质量通过推力轴承和滚动轴承组合支承在底座2上，旋转机构5使一组蜗轮蜗杆带动一组链轮，被动链轮固定在外管上，由此实现整个机构相对于容器内壁的转动，使三维旋转喷头在自转的同时又能随装置做360°的公转，保证水射流的复合旋转并能在任意角度停止且作业；(4)曲臂:曲臂机构6与矩形管端面有一个旋转接头，其动力来自进给机构的蜗轮蜗杆箱，同样以钢丝绳牵引。该箱两轴输出，分别驱动进给和曲臂机构。在轴端设计有一离合器，保证两种动作可分可合。曲臂的目的在于使用列式喷头进行大面积清洗和内壁的上部进行清洗，这个功能对于矩形舱室尤其很有意义。它的曲臂角接近180°。上述四种功能均可在高压下独立动作，也可复合动作，能够满足各种釜、罐、舱的内壁清洗需要^【6】。图b机构将喷头直接联接于高压软管，软管的伸缩控制喷头进给深度，而软管外套管的摆角则控制着喷头与容器壁的距离。图c机构最为简单，绞盘转动带动软管伸缩控制着喷头的进给深度。　　图12-18所示为几种卧式容器内壁清洗装置。图a为通过可伸缩套管使喷头进给到所需清洗位置上；图b为通过液压装置使安装有喷头的套管张开到所需角度和长度，对壁面进行清洗；图c为通过桁架的伸缩推进喷头进行清洗。清洗卧式容器同样使用　　三维旋转喷头，它的进给装置较为简单，且容器尺寸越小就越简单。容器内壁清洗的关键在于性能良好的三维旋转喷头，由于动作速度较慢，一般采用手动控制。此外，与三维旋转喷头匹配的高压泵机组性能参数(压力、流量、功率)范围很广，对不同的清洗对象只需相应更换喷嘴即可。　　　　2.小直径容器的清洗　小直径容器和大口径管道的清洗大多采用二维旋转喷头，其外形尺寸与所清洗内壁直径相适应。同三维旋转喷头一样，二维旋转喷头的旋转动力可以来自于射流反冲力，也可采用气动或液动。旋转密封的结构也与三维旋转喷头相似。二维旋转喷头清洗作业的进给方式一般有喷杆直接递进与绳索牵引两种。前者用于较短的容器(如气瓶)与管道的清洗，后者则用于较长的容器(如塔器)与管道(烟囱、输送管等)的清洗。图12-19所示即为二维旋转喷头装置用于清洗塔器类较长容器及管道时常见的作业方式。小型容器和管道的清洗也常采用固定喷头。固定喷头具有结构简单、性能可靠、进给方式简便(一般直接采用喷杆或软管递进)等优点，但为了清洗得尽可能彻底、均匀，固定喷头上的喷嘴数必须尽可能多，一般均在4～5个以上，这样就分散了射流功率，降低了射流打击力。为了确保全面彻底的清洗效果，作业时往往需要进行多次反复进给清洗。因此，就同样功率的机组设备而言，采用固定喷头清洗作业，其速度与效果均不及采用旋转喷头作业理想。　　12.7平面清洗　　　　1.地面清洗　平面清洗器是对地板、栅格等平面进行清洗的有效工具，其产生的平面旋转射流能有效地去除各种地板或地面上的污垢、痕迹、粘着物、废旧油漆等。大部分用于混凝土表面及柏油路面上的涂层(如焦油、油漆层及环氧树脂隔膜等)都可以用水射流清除。　　在平面清洗装置中，旋转射流应完全封闭。设备底部装有小轮，可很容易地用手推着走，有些还设置有液压或气压助动行走机构。产生旋转射流的旋转动力可以是水射流的反冲力，或靠气动、液压装置驱动。平面清洗器可使水射流的功率得到更充分的发挥。　　平面清洗器的典型应用有汽车制造厂喷漆车间地板格栅和地板的清洗。由于喷漆室的工作特点，地板格栅总是很快就沾满了漆垢，因此用水射流设备进行经常性的清洗对于保证正常的工作环境是十分必要的。　　另外，水射流在高速公路、市政建设中也得到了广泛应用。较小半径的平面旋转射流是用来除去道路上旧的交通标志线的有效工具。　　在机场，由于飞机频繁起降而造成跑道挂胶过多使摩擦系数下降，严重影响飞机的起降安全。国内外机场都在普遍应用水射流进行除胶作业。根据机场除胶频次的不同，可分别采用手推式平面清洗器配合高压清洗机组和水车进行除胶，或采用自动化程度较高的专用除胶车利用车载式平面清洗器进行除胶作业。有关除胶设备的详细介绍可参见3.8节。　　2.建筑物外墙清洗　外墙清洗与外墙涂料相比，的好处是建筑物在清洗掉污垢以后可以恢复原有的色彩和光泽。　　上海工业展览中心建于50年代末，大厦外墙用的是50年代的先进工艺“渗色水泥汰白元石”，表面微观凹凸参差，但远远望去整幢大厦气势恢宏，呈现一派俄罗斯风情。由于从启用后一直未对大厦外墙进行清洗，经过40余载的风蚀雨涤，整个建筑的廊、檐、廓、柱及阴阳镂花到处衍生灰褐斑驳的各类酸碱混合物，跟基体坚固复合，通常的物理方法根本清除不掉。为使这一建筑物重放异彩，展览中心物业管理处曾试图用化学清洗来还其本来面目，但庞大的建筑群外墙面积达5万m²，难以实施。后来，采用两台高压水射流清洗机进行了清洗，通过试验得出表12-2所示结果^【7】。通过对试验结果进行分析认为，当压力为70MPa、流量为60L/min、配以双孔旋转喷头时，清洗效率高、清洗质量好、对墙面无损伤，适合于大面积的清洗。但是对于那些廓、檐、阴阳镂刻、凹凸成形等具有民族风格的建筑花纹，则清洗效果不理想，长年沉积的苔渍几乎清洗不掉。当提高压力时，建筑花纹因承受不住压力而成块剥落。后通过试验在40MPa压力的水射流中加入40#的石英砂形成磨料水射流，则可洗得干净且不伤花纹，达到了满意的效果。　　用高压水射流和磨料水射流进行建筑物外墙清洗，比用清洗剂加水射流进行冲洗可省去刷化学清洗剂这一道工序，既避免污染，又较为方便，另外，由于磨料射流具有较强的冲蚀、剥离、磨削能力，因而可以显著改善清洗效果，提高清洗效率。但对于光滑墙壁(如釉面砖等)建筑物的清洗，采用水射流加清洗剂的工艺也很有效。　　　　12.8水下清洗应用　　当在水下清洗船体、桩基等金属或混疑土结构物时，用清水射流可以非常成功地清除各种海洋生物附着生成的垢层及大面积锈蚀，所使用的工作压力在30～40MPa。对距离水面小于2m的水下待清洗表面，清洗工作可由操作人员在水面上使用加长的喷杆或喷枪进行。这时候人们应当选用合适的扇形喷头，也可使用一个T型接头在上面安装两个扇型喷头进行清洗。对较深的水下待清洗面或不便于在水面上用加长喷枪进行清洗的表面，如水下闸门、桩基、构件等，可由潜水员进行水下清洗作业，此时须注意所选用的喷头必须是平衡型的，以抵消射流反冲力对潜水员的影响。水下清洗通常选用散射角为30°～45°的扇型喷头，而平衡反冲力则选用圆柱状射流喷头。　　除了采用普通高压水射流清除水下船体等的海生附着物外，国外还进行了空化射流清除水下结构生物附着的应用研究^【8】。高压水射流清除与机械清理方法相比有了很大的进步，而磨料射流和超高压纯水射流的成功应用大大提高了清洗速度和质量，但空化射流可在较低的压力下具有较强的冲蚀性能，因此所耗用的能量相对较少。空化射流是采用空化喷嘴在水射流中产生大量气泡，当气泡被冲击到被清洗表面产生的高压驻止区破裂时，由于气泡破裂的能量聚集在一个微小的区域内，所产生的集中应力较大，使得空化射流比稳定的普通射流在相同的压力和流量下冲蚀能力更强。空化射流的另一个优点是气泡破碎时形成的微小射流速度对不同特性的被冲击表面材料不一样，较软的表面材料会降低其速度和冲蚀力。根据这个机理，工作在较低压力下的空化射流可用于选择性地去除坚硬的海生物附着垢层而不损伤较软的油漆表面。图12-20所示为试验用喷头型式，图12-21所示为靶距和压力在进给速度为0.6m/s时空化射流对油漆涂层的影响。由图可以看出，在20MPa压力时对油漆涂层的损伤很小，靶距大于40mm时所去除的漆层厚度小于25μm；在5.2MPa时对漆层无可测量到的损伤；在压力为7MPa、靶距为13mm时去除的漆层厚度小于13μm。并且，由于被清洗表面的局部凸起所引起的靶距变化不会对漆层产生不利影响。　　　　　　图12-22表明了不同的清洗参数对清洗宽度的影响。图a为靶距固定在40mm，改变压力和进给速度所得到的结果。由图可以看到，海生物垢层在低达3.5MPa的压力下即可被清除掉，随着压力的升高和进给速度的降低清洗宽度缓慢地有所增加。图b表明在进给速度为0.3m/s时靶距的变化对漆层的影响。除了在靶距很小的情况外，靶距的变化对漆层的影响非常小。选择高达75mm的靶距即可使清洗效果在作业中变化不大，又可使清洗喷头越过表面凸起的部分(如焊缝等)而不造成对喷头和被清洗表面的损伤。　　清洗作业的清洗效率可表示为　　　　对清洗效率的表达式，并不能简单地理解为加大进给速度和清洗宽度、减小射流压力和流量即可提高η，事实上清洗宽度是进给速度、压力和流量的函数，因此在选择工况参数时应考虑到它们之间的相互影响。根据试验得到的数据，由一组空化射流喷头组成的清洗工具，当工作在4.0～6.2MPa压力时，清洗效率可达130m²/(h·kW)。喷嘴安装在一个由射流反冲力形成旋转的旋臂上，当清洗装置前进时即均匀旋转扫过船体表面。若要进一步提高清洗效率，则需通过试验进一步优化喷嘴和工况参数。　　　　12.9轮毂清洗装置　　该设备是设计用于客车和货车轮毂的全自动清洗装置(见图12—23)，可进行轮盘、轴颈和轴的清洗。轮毂组件在不添加任何化学剂的情况下用常温清水在4MPa压力下进行射流清洗。清洗是在一个封闭的工作间内进行的，它的进入侧和出口侧都由升降门来开启和关闭。系统的操作全部在清洗间外控制进行。所需的清洗用水由两个安置于清洗间旁、低于地面的水池提供。清洗水在一个封闭的循环系统中运行，从清洗间出来的污水经过排水沟进入个水池(粗滤池)进行初步的净化，污泥和固体杂质进入污物桶；漂浮在上层的油污被撇油器刮除，并由一个收集容器或类似的设备所收集。在第二个水池(精滤池)内进行进一步的净化后，再被水泵抽吸经管路送到喷嘴。根据循环水的污染程度，间隔一定时期后循环清洗用水必须进行更换。清洗设备中所有的与水相接触的部件都经过镀锌，以防生锈。　　　　清洗间前后两扇升降门可以避免在清洗过程中飞溅的水流和水雾的影响，在轮毂进入和离开时，这两扇门由一个电气装置控制自动地上升和下降。在每扇门上还设有两个用厚安全玻璃制成的观察窗。由于该机组的门架式结构，轮毂组件可以从其前面滚人到清洗间，清洗结束后再从后面滚出。为了固定和松开轮毂，采用了一个设置在清洗机中部的固定升降装置。该装置可扣紧轮毂的边缘将其固定，与升降装置配套的自动定位系统可自动将轮毂的高度同喷嘴的工作区域相吻合。在升降装置升起轮毂后，有一个旋转机构使轮毂旋转，它采用可调节速度的液压马达驱动，速度一经设定后，在工作期间则保持一定。升降装置上的固定和释放机构能将轮毂地定位在升降装置上，当清洗结束后升降装置下降且能自动释放轮毂使其滚出。在清洗间内设置有用于清洗轮轴的固定喷嘴组和通过进给运动用于清洗轮盘表面的活动喷嘴组，活动喷嘴组的进给速度可根据所需的清洗时间进行调节。清洗装置用水泵为一台多级离心泵，额定工作压力为4MPa。为了防止水泵空运转，在水池中设置了两个水位开关，当水位到达一半时给出灯光报警信号，到达水位时切断泵的运行。此外还设有压力表和流量计来显示泵的工作状态。　　12.10　危险场合的清洗　　1.爆炸性材料的清洗　过去从弹壳内清除炸药都沿用蒸汽液化法^【9】，这种方法对于难融装药则不适用。如果采用普通回收方法，不仅效率低而且危险性大；若对其销毁，则会造成严重的环境污染和人力物力的浪费。类似地，在固体火箭发动机中经常会遇到固体装药因质量问题而报废的情况^【12】，因此必须将报废的推进剂装药从燃烧室清除掉，以使昂贵的金属壳体得到回用。由于固体推进剂有较高的冲击、摩擦敏感性，易燃易爆，所以无法用传统的机械切削方式进行清除。采用人工清除则难度大、效率低，而且极为危险，操作中稍不留意就会引起爆炸。此外，对既要将燃烧室内的固体装药清除掉，又不允许破坏金属壳体内表面粘接的玻璃钢内衬的发动机来说，传统的手工处理方式更是难以奏效。鉴于水射流清洗的高效和安全，在国内外正被成功地用于过期或剩余弹药的处废以及火箭发动机固体装药的清除工作^【9-12】。　　在对各种爆炸性材料进行分析的基础上，利用水射流切割、清洗时不产生火花和显著的切削热的特性，在选择合理的工况参数后，经过试验和应用表明:水射流清洗爆炸性材料不仅安全可靠、提高清洗效率几倍到几十倍，而且可根据爆炸性材料的特性任意调节水压、靶距、进给速度和喷射角等参数。　　由于一般弹药壳体和火箭发动机壳体大多是圆柱体或变截面回转体，所以对其内部装药的清洗类似于小直径容器类的清洗。在充分考虑安全措施的前提下，可采用类似图12-24所示的方法进行^【10】，即在喷杆的前端装有合适的喷头，喷杆在进给机构的作用下具有前后、左右、上下三个位移自由度，此外可以通过进给机构、旋转喷头或使工件产生旋转来提供正反两个方向的旋转自由度。在实际清洗应用中，对一些体积较大的工件要产生旋转比较困难时，则主要靠进给机构提供必要的旋转运动或采用旋转喷头来达到清洗装药的目的，从而使工件的夹持装置得到简化，这对于防止薄壁大口径类容器的变形是非常重要的。　　　　在一般情况下，不仅要求彻底清除装药，同时还要求清洗装药容器的表面。根据移动水射流的冲蚀机理，为充分利用水射流的切割、冲蚀和水楔作用，可使喷嘴沿着炸药与容器的分界面转动清洗。在70～100MPa的压力范围内，容器壁面可达到金属发白的清洁程度。　　水射流还可对固体火箭发动机燃烧室内壁表面上粘贴的隔热贴片进行清除。隔热贴片是一种特制胶片，经加温加压固化形成厚度不等、形状各异的隔热层被牢牢粘贴在内壁上。在贴片过程中有时会遇到质量问题而需重新贴片，或是发动机进行地面热试车后需将贴在燃烧室内腔的贴片层和贴片烧蚀后的残留物(包括碳化层和熔融橡胶层)清除干净重新贴片。用传统方式采用化学药剂浸泡后人工铲剥撕扯，劳动强度大、清理不彻底，且易损坏金属壳体。用水射流进行清理时，虽然隔热贴片具有很高的柔韧性，与金属壳体的粘接力也很强，但只要调节好水压和流量，采用合适的清洗角度，即可有效地清除贴片，确保具有各种内型面的发动机壳体在清洗时不受损坏，表面清洗质量远胜于手工清洗。　　在大批量的弹药处废作业中，有必要建立相应的清洗工作站，并解决不同于小规模试验和小批量清洗作业中的特殊问题。首先，规模清洗作业时，为了满足环保法规和降低消耗，整个清洗用水应是可循环使用的，并需考虑到及时移走清洗工位的废水和爆炸物碎屑。通过分离、过滤系统使固液分离，将固体爆炸物碎屑收集后回收或进一步处理，液体则可循环使用。由于水在系统中闭式循环，所以水温的升高也是一个需要考虑的问题。解决方法一是可在系统中加入冷却器，二是可向系统中注入新鲜常温清水以免温升过高。在清洗工位上，由工件输送系统输送来的工件(如去掉引信的炮弹头)被夹持装置夹持并旋转到合适的角度，以利于喷头进行冲洗，并利用重力的作用使清洗废水和爆炸物碎屑流出，由射流泵抽走进入分离系统。　　表12-3即为上述几种场合的主要参数。　　　　2.放射性污染的清洗　在具有放射性的场合进行清洗作业一般有两种目的:一是通过清洗降低被清洗表面的放射性，以利于人员接近进行正常的操作或维护；二是对沾染放射性的污垢进行清除，以达到降低放射性污染和恢复设备功能的双重目的。由于人员不宜在强放射性场合下进行作业，以免受过多的辐照剂量的影响，所以采用常规方法进行清洗受到了制约。这时采用遥控操作的高压水射流装置进行清洗除污就成为一种适宜的工艺，特别适用于反应堆热室等高放射性场合。虽然反应堆热室的环境使得人员不宜直接进入其内部进行清洗，但可参照立式容器的清洗方法，采用配有进给机构的三维旋转喷头对其内表面进行均匀有效的彻底清洗。除因场合和被清洗表面带有放射性而需对人员和设备按有关规定进行防护外，其余的清洗步骤同立式容器内壁的清洗。　　此外，核反应堆退役前都需对沾染放射性的设施进行消除放射性处理。国内曾对某退役反应堆的工艺水池进行了高压水射流去污试验^【13】。该反应堆运行时间长达20年，工艺水池内存有大量的从堆芯中卸出的燃料元件铝块、工艺管头、控制棒等多种高放射性物件，在反应堆关闭5年多后，仍有多种放射性废物存放其中。该工艺水池的长为5m，宽为3.7m，深6.6m。其中垂直长度方向有两块高3m的隔板，将水池中下部等分为三个池格。整个水池去污内表面积为183m²，容积为122m³。在长期使用过程中，水池的碳钢覆面因空气氧化和电化学腐蚀，在表面上形成了一层瘤状铁锈。经过高放射性溶液的浸泡，使池壁也变成了高放射性表面。为了减少退役作业人员的受照射剂量，确保工艺水池安全退役，必须对水池进行彻底的清洗去污。在将池内存放元件时所用的水溶液排出后，剩余污染主要是池面污染，放射性的主要载体为池壁与池底由于多年腐蚀和沉积形成的锈垢。水池内表面的去污采用高压水射流装置配以三维旋转喷头(如图12-25所示)进行。去污作业分三格进行，中间穿插放射性取样测量、废液排放和固体废物的收集与清理等工作。通过试验表明，欲去除水池表面的锈垢并露出金属基体，喷射压力不应低于30MPa，且喷射点距壁面不能太远。清洗试验的去污效果较好，所产生的废液不含化学剂，不需进行特殊的化学处理。废液放射性浓度为4.79×10⁴Bq/L(<3.7×10⁵Bq/L)，属低放射性废液，可直接排放到天然蒸发池。所产生的固体废物直接收集后，其放射性比活度为(1.3～2.5)×10⁵Bq/kg，属中放射性废物，需装桶存放。采用高压水射流全自动喷射去污效果好、工效高、作业人员受辐照剂量小、废物易处理，适合于工艺水池的清洗去污，有重要的工程应用价值。　　　　参考文献　　1冯壁.高压水清洗技术——石化工业的需要.喷射技术1992(2):19～21 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