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驗，不僅會減少走彎路，而且還能提高清洗效率，節約時間和勞動成本。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，經過匯總和整理，現奉獻給廣大化學清洗的業界同仁，以便更好地推動化學清洗事業的發展。

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，因突發原因導致設備停止運轉，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，根據經驗做出判斷，然后對故障部位的水垢水平實施分析，開始清洗作業。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與共存的其他固形物綜合考察，并用指甲刮擦水垢，調查水垢的硬度，以判斷是鈣垢，還是硅垢？如果在現場能對水垢冷靜觀察，那么就會使后續的作業順利進行。

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

一旦裝置有出現重大故障的苗頭，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。因為對循環冷卻水的水質要求較高，因而，水源往往是取自工廠內的井水。如果工廠的附近有大河，就可以抽出它的潛流水加以利用。因為潛流水的水質良好，因而，無需經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，可以明顯看到管內壁上集聚的水垢。

圖2 發生淤泥沉積的配管

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

首先在清洗槽內充滿水，然后啟動循環泵，確認在不吸入空氣的情況下保證水循環順暢，同時，要注意邊檢查水循環邊投入淤泥清洗劑。清洗劑的用量為包含熱交換部分水在內的全部循環水量的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，就立刻發生比通常還要激烈的反應，使泡沫從清洗槽溢出來。循環泵因產生氣體而發生空轉，導致水無法循環。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?，F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，這時清洗槽內的清洗液已經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

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

1.4.7 清洗溶液的置換

將發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，循環水有無吸入空氣。如果接頭不漏水，循環水未吸入空氣，就可開始清洗作業。

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，發生的反應像跑了氣一樣，即使清洗劑全部投入也不會發生大的反應。經過30min也基本不會發生變化，這樣就可結束清洗作業。

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，以及清洗中出現的爆發反應，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，轉變為發粘的淤泥。

通過觀察各種金屬表面上附著的細菌的成長過程，發現細菌在鐵材質上面最先大量成長。普遍認為，在這種形式的熱交換器上就會出現這種現象。

如果這種淤泥接觸清洗劑中的過氧化氫，就會發生爆發性的分解作用，在本文的討論中已經觀察到了這種現象。氧化鐵和氧化錳的共存微細結晶，還會促進前述的爆發性分解作用。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生。

3 總結

這種升壓泵的清洗，以后依照順序定期維護，經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，不用交換循環清洗溶液，掌握連續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》