工廠保潔之化學清洗概述

（一）化學清洗現狀

化學清洗是一門新型技術，在工業生產中發揮著重要作用。它的研究內容包括:積垢的形成機理與性能；化學清洗劑及助劑；緩蝕劑作用機理；化學清洗工藝技術；化學清洗設備研制；清洗過程廢液處理及監測技術等。

在國外，如美國、日本、新加坡等工業發達國家的化學清洗業發展較早，已有專業化程度很高的化學清洗體系。我國在20世紀80年代以后成立了第一家化學清洗公司，在全國有300多家分公司，初步形成了我國新興的清洗產業網絡，成功地清洗了揚子30萬噸合成氨、90萬噸氮磷復肥裝置等幾十套大型引進裝置和1萬多臺單元設備，技術已經達到了國際先進水平，打破了外商壟斷大型設備系統清洗的局面。

（二）化學清洗的工業應用

隨著近代工業的迅速發展和生產需要，化學清洗的應用領域越來越廣泛。

1.化學工業的化學清洗

化學工業的化學清洗主要包括如下幾個方面：

（1）新建裝置投產前的清洗。主要去除軋制氧化皮、防銹油、保溫材料碎屑等。

（2）設備垢層的清洗。化工裝置的垢型多種多樣，十分復雜，如各類油垢、積炭、各種催化劑、粉塵、副反應沉積物、聚合物，需設計特殊的清洗工藝除垢，保證化工裝置的正常使用。

（3）水冷系統的清洗。主要去除各類水垢、設備腐蝕積垢、其他系統帶入的沉積物等。

2.金屬加工工業的化學清洗

金屬加工前和加工過程中往往需要除去表面的油垢、氧化物等。電鍍、涂漆、搪玻璃、冷軋熱軋鋼板、塑性加工等工藝，都要進行表面處理和化學清洗，提高鍍層、涂層、搪玻璃等附著力。

3.輕工業的化學清洗

包括家用器皿、織物、皮革、衛生設備、家具、裝飾品等的去污、去油、去灰、脫臭、脫脂等。

4.動力工業的化學清洗

主要是發電廠和工業、民用鍋爐的清洗。鍋爐的清洗具有普遍性:一是清除水處理不妥而生成的水垢；二是清除由于停爐保護不夠造成的腐蝕產物。電廠的清洗包括整個水汽系統、水系統、蒸汽系統及冷卻循環系統的清洗。對于核電廠，主要是清洗原子能反應堆。

5.醫藥衛生和食品工業的化學清洗

主要是以保持衛生為目的的消毒、滅菌、洗凈。包括生產車間、設備、容器、器具、產品等，都需要進行清洗。

6.建筑工業的化學清洗

建筑工業中的清洗包括建筑物內部、外部、建筑材料的化學清洗。

7.車輛工業的化學清洗

車輛工業的化學清洗主要包括以下幾個方面：

（1）鐵路車輛的清洗，主要是機車的水汽系統的清洗和車輛外表面鐵粉、銅粉、炭粉、砂石油污垢的清洗。

（2）汽車的化學清洗，包括汽車水箱、燃燒氣系統和外表面的清洗。

（3）鋁制拖車的化學清洗。

（4）車輛零件的清洗。

8.船舶工業的化學清洗

包括油艙、深艙、船體、發動機、部件等的化學清洗。

9.航空工業的化學清洗

主要是為了防腐蝕和美觀而進行的機身外部和內部的清洗、發動機清洗，以及飛機外部老化涂料的剝離。

10.宇航工業的化學清洗

從宇航、外星系返回地球的座艙、器械、衣服、人體等要進行消毒、滅菌、去除宇宙污染等特殊清洗。

11.軍事工業的化學清洗

軍事工業中的清洗包葫槍械、炮、火箭發射臺、飛機、坦克、汽車、軍艦、核潛艇的運轉零部件及殼體的清洗，核污染的清洗，以及化學和細菌玷污的清洗。

12.其他領域的化學清洗

化學清洗在園林、農業、生活等各方面有著廣泛的應用。如谷物、蔬菜、果品的殺菌去霉、去污物等的清洗，樹木綠化的殺蟲清洗，動物園脫臭清洗，橋梁、隧道的清洗，家用熱水器的清洗，等等。化學清洗的應用越來越廣泛，已成為生產生活中必不可少的重要環節。

（三）化學清洗注意事項

1.要了解被清洗設備

化學清洗前首先要了解被清洗設備的材質、結構、適用時間、工藝介質、溫度、介質流速、結垢情況、歷次化學清洗情況分析等。

2.進行垢樣分析

取垢樣分析，確定垢的成分、組成，通過溶垢、腐蝕試驗，選定清洗劑及清洗工藝條件，確定方案。

3.清洗劑對材質的影響

特別注意清洗劑對某些材質應力腐蝕破壞的敏感性，如不銹鋼不能用鹽酸清洗，銅材質不能用氨及氨類清洗劑，鋁設備不能用強堿清洗。

4.正確選擇清洗主劑

一般碳鋼設備，碳酸鹽垢、鐵垢可選用鹽酸、硝酸清洗，個別含硅垢20%以上，可加HF、NaF補助清洗劑。對貴重設備如電廠銅凝汽器、鍋爐使用多年，又經過幾次化學清洗，為安全起見用1%以上氨基磺酸清洗。此外，貴重設備最好用有機酸清洗，清洗效果好又安全，但價格比無機酸貴。

5.選擇優質緩蝕劑

化學清洗時為防止金屬基體被腐蝕，要加入緩蝕劑。緩蝕劑能吸附或沉積在金屬表面而有效地防止氫離子、氧化性離子對金180

屬的腐蝕。緩蝕劑選擇不當，如不銹鋼常用HNO，加HF清洗，用吸附性緩蝕劑可使不銹鋼產生腐蝕；又如若丁緩蝕劑中含有NaCl，不能用于清洗不銹鋼。清洗溫度過高會使緩蝕劑分解失效造成腐蝕。因此，要選用優質緩蝕劑，尤其是異材組合設備應選擇多種材質均適用的復合緩蝕劑，加入足夠量后混勻。

6.加入一定量的還原劑

清洗液中Fe*會加速鋼鐵的腐蝕而產生點蝕。因此，為了防止Fe3+的累積，應預先加入一定量的還原劑，要經常分析Fe3+的含量，當達到500mg/L時要補加還原劑。還原劑如亞硫酸鈉、氯化亞錫或聯氨等，用來抑制腐蝕。當Fe*含量超過lOOOmg/L時，就會出現點蝕。此時應立即采取有效措施，將清洗液排空，重新更換清洗液清洗。

7.慎用溶垢促進劑

對溶垢促進劑HF、氟化氫錢應慎用，除非清洗含硅垢，否則一般清洗不加入。

8.清洗溫度

用無機酸清洗盡可能在常溫進行。如HNO3清洗劑對水垢（除硅垢之外）及氧化鐵垢有較高的清洗能力，加入高效緩蝕劑特別適用于碳鋼、不銹鋼、銅、鋁、鈦等異種材料混合結構清洗，但濃度過高，溫度過高，對設備材質具有一定的危險性。又如氨基磺酸做清洗劑，腐蝕性能比其他無機酸小，對碳鋼腐蝕速率僅為鹽酸的1/10，不含鹵素離子，不會造成應力腐蝕破壞，除垢速度較快，除鐵垢也有一定能力。10%氨基磺酸應用于清洗工業水冷設備及中央空調，溫度不超過50咒。因為高溫時會水解生成硫酸鍍，除了失去除垢能力之外，還會腐蝕銅部件。

9.清洗時間

達到終點后，應排放廢液，總清洗時間不宜太長。

10.清洗流速

一般控制在0.5m/s為宜，流速過低清洗劑不能及時更新，溶解氧、緩蝕劑消耗來不及補充，易產生濃差電池腐蝕；流速太快溶垢快，但容易造成沖蝕破壞。

（四）垢的形成和分析

化學清洗前只有弄清垢的形成原因、形成條件和性質，才能正確選擇清洗劑及工藝條件，清除積垢，同時還有助于防止或減輕結垢。工業設備中最常見的積垢類型有水垢、腐蝕積垢、生物黏泥、有機質垢及其他積垢。垢的形成大都起因于沉淀、結晶、化學反應、腐蝕和微生物的生成等因素，結垢過程復雜。

1.固體顆粒的沉淀

流體系統中所夾帶的固體顆粒如沙粒、灰塵、炭黑，在設備表面沉積而形成垢。這種垢在冷卻水系統中的換熱器表面最容易出現。這種垢較為疏松，易于除去。例如翅片式換熱器、開放式冷卻系統、冷卻塔，工業粉塵、炭粒容易沉積結垢。

2.由結晶造成的結垢

由結晶引起的結垢是經常遇到的。比如在蒸發時鹽濃度不斷提高，直至溶液飽和或過飽和，晶粒析出，沉積于換熱器表面，結垢主要取決于物質的溶解度。如果溶液中主要是單鹽，則垢層較厚，結垢致密，與壁面的結合較牢固；若是復鹽，則垢層薄，易清洗，易脫落。在冷卻水循環系統中析出的CaCO3和CaSO4就屬于此類，常稱為水垢。

水垢是工業設備中最常見的積垢，因鍋爐、換熱器等系統大都是以水為介質。水垢的成分相當復雜，有碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽及其混合物等。它們的形態也各不一樣，有的堅硬，有的松軟，有的是粉末狀，有的呈鱗片狀。熱導率比金屬低很多，一般為0.058-5.8W/（m3）。金屬鋼管的熱導率比水垢的熱導率大6-10000倍，也就是對同樣的傳熱面積，水垢的熱阻要比金屬大6-10000倍。

3.由化學反應生成的垢

物體與加熱表面接觸時，由于自身氧化和聚合反應而生成污垢，牢固附著設備表面。設備表面金屬腐蝕有助于氧化，當溫度高時還會導致結焦，這種垢層硬而韌，不易清除。

4.由腐蝕形成的垢

由金屬表面的化學或電化學腐蝕引起，例如通過表面的均勻腐蝕或孔蝕使金屬受損，產生金屬腐蝕產物。這種腐蝕產物一方面造成換熱器表面上大的熱阻，同時又可起到催化作用，有利于其他結垢過程；另一方面腐蝕后增加了金屬表面的粗糙度，而有利于沉積結垢和增強表面晶核附著能力。

金屬腐蝕形成了垢，同時也增加物料的污損。冷卻水的pH值對金屬腐蝕的形態極有影響。低的pH值易引起均勻片狀的腐蝕產物，而中性或堿性的冷卻水易導致孔蝕。

金屬暴露于大氣中與介質接觸產生腐蝕，產物主要有金屬氫氧化物、氧化物、碳酸鹽、硫化物等。

5.生物黏泥

在石油、化工、冶金等工業冷卻水系統中，設備的冷卻裝置及其他管道由于微生物大量繁殖而形成的生物黏泥，同樣威脅著設備正常安全運行，也要清洗。

由微生物群體及其排泄物與化學污染物、泥漿等組分黏附在換熱器、管道、冷卻塔、水槽等壁上的膠黏狀沉積物，稱生物黏泥或軟泥、軟垢。與其他垢的區別是:在成分上，黏泥的有機物占40%-60%，灼燒后減量在20%以上，而其他垢的灼燒減量一般都低于20%；黏泥形成速度較快，在短時內就能形成；黏泥可以有效地黏附在任何設備表面，而其他垢的黏附性能不強。生物黏泥是由細菌、真菌、藻類等微生物引起的，但主要是細菌。它繁殖速度是非常快的，如果條件適宜，經過1小時就可繁殖近億個。循環冷卻水是一個特殊的生態環境，水溫25~40咒和pH值6.5-&5，恰好是多種微生物生長的最佳環境，而且循環濃縮營養源和氧均豐富。在生物黏泥的下方形成局部氧濃差電池，鐵不斷被溶解，引起嚴重的局部腐蝕。

生物黏泥附著速度快，一個月就可達數毫米，它比腐蝕產物和垢的附著所引起換熱器效率的降低還要嚴重。因此，應適時地采用生化清洗方法投加具有殺滅、溶解、剝離、清洗作用的生化藥劑，消除微生物的種種危害。

6.有機質垢

有機質垢有結焦的積炭、有機物黏附和人為的藥劑涂料等，多數積炭是瀝青質、焦油質等的混合物。

有機碳常用混合酚、苯、二氯甲烷清除，這種方法除碳能力強，常溫對有色金屬無腐蝕現象，但成本高，有毒。

無機碳常用NaOH，Na3PO4，Na2CO3清除。毒性小，成本低。但除碳效果差，對某些有色金屬有腐蝕作用。多數除碳劑由溶劑、稀釋劑、活性劑和緩蝕劑組成。

有機物黏附是以有機物、油類、脂類為主體，混有固體塵粒或一些親水性物質。如煤焦油垢、原油輸送管線、儲罐、煤氣管線的垢體等屬于此類。有機黏附物的化學清洗主要用有機溶劑溶解。有機涂層可用高壓水射流沖洗清除。

7.其他積垢

其他積垢如大氣中塵埃積垢、催化劑粉塵積垢、有機物聚合結垢以及化工設備中各類反應所造成的特殊結垢。

8.垢的分析

垢的分析有定性分析和定量分析之分，前者用于鑒別，后者用于仔細分析結垢形態和機制。

（1）采樣。從受熱面上直接采集垢樣，經過破碎、縮分、研磨等過程制成分析試樣。

（2）垢的定性分析。包括對鐵垢、碳酸鹽水垢、硫酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、磷酸鹽垢、銅垢、油垢、有機物垢、鋁垢、垢樣中氯離子和pH值的測定。

（3）垢樣的分解。垢樣分解的目的在于將試樣制成便于分析的溶液，常用的方法有酸溶樣法、氫氧化鈉熔融法和碳酸鈉熔融法。

（4）垢樣的化學定量分析。包括水分的測定、灼燒減（增）量的測定、氧化鐵的測定、鈣和鎂氧化物的測定、二氧化硅的測定、硫酸鹽的測定（硫酸規光度法）等。

（5）垢樣的儀器分析方法。主要有分光光度法、原子吸收光譜法、電子能譜法、極譜分析法等。