升压泵冷却夹套的正确化学清洗方法化学清洗失败案例分析（一）

伊藤日出生

（日本，999001）

“失败是成功之母”，指的是唯有善于总结过去的教训，才能获得更大的成功。对于长期从事化学清洗的人员来说，从以往的操作实例中获取有益的经验，不仅会减少走弯路，而且还能提高清洗效率，节约时间和劳动成本。为此，期刊编辑部通过多方努力，引进、整理、翻译了《食品と科学》的系列分析文章，以供读者阅读。本文作者是一名化学清洗顾问，伊藤日出生在工作中有机会接触到很多化学清洗的事例，其中不乏很多失败的案例，经过汇总和整理，现奉献给广大化学清洗的业界同仁，以便更好地推动化学清洗事业的发展。

1 化学清洗

化学清洗是指利用化学方法及化学药剂达到清洗设备目的的方法，它在众多领域得到了广泛的应用。

1.1 化学清洗的种类

工业化学清洗的种类非常多，同食品加工的制造设备一样，设备使用后，为防止微生物而进行的反复洗净称为日常清洗；在一定时间使用时，水中溶解的金属离子和水中存在的细菌，会在热交换器和阀门中析出，对设备的机能产生危害，使制造设备停止运转，针对这种情况的清洗就是紧急临时清洗；在对制造设备维修时，反复进行的清洗称为大扫除似的定期清洗。

1.2 从紧急临时清洗到大扫除似的定期清洗

对于反复定期清洗的设备，因突发原因导致设备停止运转，勿马上实施，应进行仔细检查后，方可进行清洗。化学清洗公司在收到设备清洗的请求时，化学清洗人员会对清洗设备进行目视确认，根据经验做出判断，然后对故障部位的水垢水平实施分析，开始清洗作业。设备停止运转的原因，大部分是由热交换器引起的，通过对热交换器上附着的污垢预测，就可以选择清洗剂的种类和数量，并准备相应的添加剂。因为工厂希望尽快恢复机器运转，所以通常是匆忙完成清洗，这样造成清洗不充分，导致开工途中不得不停车进行二次清洗。

1.3 对淤泥、水垢的考察

最重要的事情是要探明原因。首先，要花费少量的时间用手指对水垢的色调与共存的其他固形物综合考察，并用指甲刮擦水垢，调查水垢的硬度，以判断是钙垢，还是硅垢？如果在现场能对水垢冷静观察，那么就会使后续的作业顺利进行。

由于受时间的限制，像这样反复的观察在现场调查中是不允许的，这样做也很浪费时间。根据积累的经验和技术确定淤泥和水垢的状态，是避免失败操作的关键。

一旦装置有出现重大故障的苗头，需对设备进行紧急清洗。但在日常，这些设备需与工厂整体设备定期维护，实施定期的清洗。

1.4 具体的失败案例

必须依靠紧急清洗，清洗时间又很急迫，往往容易成为造成忽视初步理论的失败例子。的确，这样的事例就像是后面所说的“哥伦布的蛋”。

1.4.1 升压泵的水夹套清洗

在日本的一家化学工厂分布着各种各样的设备，其中就有一个需要进行化学清洗的例子。利用液压油加压的升压泵，在对冷却升压泵夹套内的水垢进行清洗时，就需要使用化学清洗。如果热交换效果不良，就会使升压泵得不到有效的冷却，升压泵就会因异常过热而停机。遇到这种情况，通常需要接受2～3天的紧急清洗。因为对循环冷却水的水质要求较高，因而，水源往往是取自工厂内的井水。如果工厂的附近有大河，就可以抽出它的潜流水加以利用。因为潜流水的水质良好，因而，无需经过水处理就可作为冷却水加以利用。

图1 水夹套清洗实例

1.4.2 化学洗净的准备

升压泵冷却水的夹套部分，需要进行单独的清洗。首先，为了关掉循环的冷却水，需要确实关掉安装在配管上的阀门，拆下升压泵连接的冷却水配管，另外连接一个专供清洗的短路配管。在拆下配管的接口处，可以明显看到管内壁上集聚的水垢。

图2 发生淤泥沉积的配管

1.4.3 淤泥的观察

用手指刮擦粘滑的淤泥，确认淤泥中存在粗糙的固形物。固形物的色调是红褐色的，红褐色表明是氧化铁，而黑色则是氧化锰。

1.4.4 淤泥清洗的开始

首先在清洗槽内充满水，然后启动循环泵，确认在不吸入空气的情况下保证水循环顺畅，同时，要注意边检查水循环边投入淤泥清洗剂。清洗剂的用量为包含热交换部分水在内的全部循环水量的10%，约为3L。

1.4.5 无法及时停止的异常反应

像这样刚刚缓慢投入清洗剂，就立刻发生比通常还要激烈的反应，使泡沫从清洗槽溢出来。循环泵因产生气体而发生空转，导致水无法循环。此时，即使立即切断电源，泡沫仍在源源不断地从清洗槽中溢出，顺着清洗槽外侧流到地面。现场的处理方法是：迅速用长柄勺将泡沫舀至大水桶中，盛满泡沫的大水桶在室外用水喷雾消泡后排出。通常需要反复进行10次以上这样的操作步骤，才能勉强压住泡沫，这时清洗槽内的清洗液已经变成了黑色混浊液体。这个过程大约花费30～40min。

1.4.6 由氧化锰生成的氧气

清洗作业中最先想起的就是氧化锰和过氧化氢发生的激烈反应。氧气产生是初步反应的现象。企业在清洗设备时过于匆忙，无视这种现象的发生，从而导致了清洗失败。

1.4.7 清洗溶液的置换

将发生短路的水全部排出，用水清洗清洗槽、高压水管和磁力泵，然后重新注满新水。该过程至少需要30min。

2 重新开始化学清洗

重新确认回路的接头部分是否漏水，循环水有无吸入空气。如果接头不漏水，循环水未吸入空气，就可开始清洗作业。

2.1 从金属表面处理开始

通常情况下的化学清洗是在淤泥处理后才进行水垢的去除。本文推荐的方法正好相反，首先做的是清洗水垢和铁锈，待排出清洗溶液后，再进行淤泥的处理。因此，如果氧化锰和氧化铁从清洗溶液中排出，就可避免与过氧化氢发生激烈的化学反应。

2.2 水垢的处理

投入水垢清洗剂，被钙化的水垢和氧化铁就会被去除。利用这项操作，可同时对金属表面进行处理。通常，伴随着清洗的顺利进行，清洗溶液会变成红黑色。因为除去了有害的氧化锰和氧化铁，待回收废液后，可反复用循环水漂洗。

2.3 淤泥清洗的恢复

最初进行的是淤泥清洗。缓慢投入淤泥清洗剂，发生的反应像跑了气一样，即使清洗剂全部投入也不会发生大的反应。经过30min也基本不会发生变化，这样就可结束清洗作业。

2.4 中和及防锈处理

因为清洗水垢后还没有实行中和反应与防锈处理，因而，需要利用碱中和及用聚合磷酸盐进行防锈处理。

2.5 清洗结果的考察

在本次的清洗作业中，对剥离清洗效果、怎样清洗、如何生成这种淤泥，以及清洗中出现的爆发反应，从理论层面展开思考。

2.5.1 清洗剥离效果的考察

由于最初的淤泥清洗排出很多泥状的泡沫，因此立即结束了初期清洗。在用水清洗泥状泡沫后实施了水垢清洗，这样几乎全部的淤泥及全部水垢均被排出。这可由制造机器上安装的升压泵温度得到确认。由于升压泵温度和冷却水入口温度一样低，表明清洗效果极佳。

2.5.2 淤泥反应的理论考察

通常的热交换器是列管式，而且大部分是由铜管和铸铁板、不锈钢制作的板式热交换器。在本事例中，热交换器的升压泵是用铸铁制作的，外面包裹着铁制钢板，内部有冷却管通过。热交换器就是通过冷却管冷却的。

因为热交换器部分或全部是铁制的，因而，热交换器上附着有由水中的细菌形成的生物膜。经过热交换后，冷却水的温度上升，附着在热交换器上的细菌就顺利生长成为淤泥。如果冷却水使用的是井水，因为未经处理，水中溶解的铁离子和锰离子会被氧化形成微细结晶，与淤泥共同存在于热交换器上面。

细菌附着在金属表面形成生物膜，生物膜进一步成长，转变为发粘的淤泥。

通过观察各种金属表面上附着的细菌的成长过程，发现细菌在铁材质上面最先大量成长。普遍认为，在这种形式的热交换器上就会出现这种现象。

如果这种淤泥接触清洗剂中的过氧化氢，就会发生爆发性的分解作用，在本文的讨论中已经观察到了这种现象。氧化铁和氧化锰的共存微细结晶，还会促进前述的爆发性分解作用。弄清楚这些原因后，这就是“哥伦布的蛋”了（意思是非常简单了）。除了初步清洗失败，不会再有任何事情发生。

3 总结

这种升压泵的清洗，以后依照顺序定期维护，经过一定时期后就要实施化学清洗。制造机械的运转良好，说明升压泵的冷却就不会有问题。

化学清洗在最初的淤泥清洗和金属表面处理后，不用交换循环清洗溶液，掌握连续投入淤泥清洗剂技术，即使没有花费太多的时间也能洗净升压泵。

本文译自2014.11《食品と科学》