二氧化碳干冰清洗技术综述

二氧化碳干冰清洗技术综述①

左　华

(太原重型机械集团气体供应公司,山西太原万柏林玉河街53号　030024)

摘要:介绍了干冰清洗技术的原理及应用,分析了干冰清洗技术的优势和国内干冰清洗市场的前景。提出综合性气体供应公司应该大力推广干冰清洗技术,促进市场的成熟,把握未来的干冰颗粒的市场。

关键词:干冰;干冰清洗技术;市场;环保

中图分类号:TQ11613 文献标识码:A 文章编号:100727804(2005)022*******

Summarization of Dry Ice Purge T echnology

ZUO Hua

(Taiyuan Heavy Machinery Group Co.(TZ)G as Providing Company,Taiyuan030024,China)

Abstract:Introduce the principle and application of dry ice purge technology.Analyse the advantage of dry ice purge tech2 nology and the progress of domestic dry ice purge market.It is put forward that integrated gas2providing company should introduce dry ice purge technology forcefully.It is helpful to promote the development of market and catch hold of the good furture market of dry ice purge.

K ey w ords:dry ice;dry ice purge technology;market;environment protection

1　概　述

综合性工业气体企业的生存和发展有赖于不断地巩固已有的气体市场和不停地开拓发展新的气体市场。作为面向外销市场的供气单位,不但要在产品质量、数量、服务、价格等方面做文章,还要瞄准新的科技和市场的发展,带动用户对新的气体产品及其衍生产品的认知和需求,不断地向用户介绍和推荐新的使用方法和新的加工工艺,促进用户对新型气体产品的认同,培养潜在市场,通过双赢的方式谋求与用户的共同发展。

为了开拓新的产品,涉足新的市场,太重气体公司新近上了一套二氧化碳贮槽和充灌设备。并且配套上了干冰生产设备,力求将干冰推广到食品行业和冷冻保鲜行业,但鉴于目前的市场状况,销售业绩一直不佳,面对这样的局面,我们选择了新的突破口,把干冰清洗技术介绍给广大的用户。争取未来在干冰颗粒市场占领优势地位。2　干冰清洗技术介绍

干冰清洗技术源于美国,1945年美国海军率先将干冰颗粒作为喷射介质用于清理各种顽固的油脂及混合附着物,取得了良好的效果。六七十年代,以美国为首的一批学者就以干冰等“可挥发性”颗粒作为介质的喷砂清洗技术进行了深入的研究和广泛的尝试,奠定了干冰清洗技术的基础。20世纪80年代,随着干冰生产设备的日趋小型化、低成本化,干冰清洗技术也在不断地取得工业用户的认可,被越来越广泛地应用于各个领域。这一时期也是干冰清洗设备快速发展的时期,喷射载气压力由开始的114MPa下降到现在的015MPa,由原来的双管喷射改为单管喷射,新的喷嘴技术使设备迅速小型化,设备的易用性和经济性以及清洗效果明显提高,带给用户实际的利益。高性能的干冰清洗设备正在成为一些行业中不可或缺的重要辅助设备。干冰清洗是清洗行业的一次重大革命。

　第23卷第2期低温与特气Vol123,No12

　2005年4月Low Temperature and S pecialty G ases Apr1,2005

①收稿日期:2005203210

3　干冰的物理特性,清洗设备和清洗原理

干冰是二氧化碳的固态存在形式,是在-78℃的低温下二氧化碳凝结成的固态颗粒,这就是我们所说的“干冰”。干冰在常温、常压下可直接气化成二氧化碳气体,没有液化过程。这就使得干冰在清洗时除了被清除的污垢外没有其它废弃物,不会造成任何污染。

干冰清洗设备主要分为两个组成部分。第一是干冰生产设备,第二是干冰喷射清洗机。根据所选用设备的不同它们可以是整体的,也可以是分立的。干冰生产设备通常是以液态二氧化碳为原料,在低温液体泵的驱动下通过节流喷嘴,喷射入收集腔体,一部分液态二氧化碳瞬间气化,另一部分变成雪花状固体微粒,经过成型模具的挤压形成各种不同的块状或颗粒状干冰成品,在干冰清洗中使用的通常是直径3mm,长度5～10mm的圆柱状干冰颗粒。干冰喷射清洗机,它的工作原理与喷钢砂、喷塑料砂相似,通常它需要压力015MPa以上,流量为2m3/min以上的洁净压缩空气作为动力气源,通过机械供料系统,将干冰颗粒均匀地输送到空气喷射管道中,通过在管道中与空气混合加速,最终以2～3马赫的速度(根据不同设计和供气压力)从喷嘴喷出,冲击工作面以达到清洗的目的。干冰清洗的独特之处不单纯是物理打击,由于干冰是可挥发性的低温固体颗粒(-78℃),当其以高速喷射到物体表面时,冲击动能瞬间使干冰颗粒气化,并且吸收大量的热,在清洗表面产生剧烈的热交换,迫使附着物骤冷收缩、脆化,而且通常附着物和基底材料具有不同的膨胀系数,表层与内部的温度差将破坏两种材料间的结合,瞬间的快速收缩能够撕开非结构性连接,同时干冰在千分之几秒的气化过程中体积骤增800倍,这样就在冲击点造成“微型爆炸”,有效击落附着物,气化后干冰变为二氧化碳气体,没有残留,不产生废物。由此可见,干冰清洗具有独特的热学效应和力学效应,特别是当被清洗物体处于在线状态具有较高的温度,或附着物具有明显的冷脆性时效果更佳。国外的应用表明从金属物质上清除非金属污垢时效果最为明显。另外,根据研究和实践对比在使用干冰喷射清洗时,即使干冰在很高的速度下直接冲击清洗物表面,其冲击动能也是很小的,干冰在冲击瞬间气化消失,不会对被清洗物体造成冲击和磨损,因此可以用于清洗精密零件和模具。

4　应用范围

干冰清洗的应用范围非常广泛,而且还在不断地开拓新的应用领域。传统的应用行业是模具、食品、航空和其它特种清洗行业。

411　模具制品行业

模具制品行业是干冰清洗的传统应用领域。模具在多次使用后会在模具内残留部分加工原料,这样会极大地影响加工件的表面光洁度甚至降低产品品质,停机清理会极大地影响生产进度,增加备用模具又会造成重复投资,使用干冰清洗是最佳选择,用干冰去除脱模层和模具上的残留材料,不但热态在线清洗可以取得良好的效果,而且无残留、不磨损,特别适合清理复杂、精密的模具纹理。根据轮胎橡胶工业统计,可减少停机时间80%～90%。目前国际著名的轮胎橡胶企业如:米其林、固特异等都在广泛地使用干冰来清洗模具;通用、福特、本田等汽车公司也在发动机铸造等模具上使用干冰清洗技术,并且取得了良好的效果。另外,聚乙烯、PET、泡沫塑料等行业也是干冰清洗技术的用户。

412　食品行业

在食品加工中,糖分、油脂、面粉和其它混合原料在拌和设备、烘烤炉具、托盘以及模具和输送带上留下难以清除的积碳和附着层,不但影响食品品质还会不断地滋生细菌,对人体健康造成严重的危害,传统的水加洗涤剂的清洗方法通常需要停机清理,不但大量占用劳动力还会显著提高工作现场湿度,不利于抑制细菌的繁殖,化学洗涤剂的残留也会造成污染。干冰清洗完全解决了上述问题,它高效、快速,可以在线清洗基本不需要停机,清洗过程不产生化学残留,不会提高湿度,对环境和卫生不造成影响。同样的干冰清洗还可以用于餐饮、酒店、饭店等企业的厨具、灶具和排油烟管道的清理,彻底解决油垢的困扰,显著改善卫生状况,提高饭店的档次。

413　印刷、涂装行业

各类油墨、油漆和涂料都具有很强的附着力,它们耐水、耐磨、耐化学清洗、抗老化,在保证印刷品质量和涂装品质的同时也造成了清洗困难的问

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