（一）化學(xué)清洗現(xiàn)狀

化學(xué)清洗是一門新型技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。它的研究內(nèi)容包括:積垢的形成機(jī)理與性能；化學(xué)清洗劑及助劑；緩蝕劑作用機(jī)理；化學(xué)清洗工藝技術(shù)；化學(xué)清洗設(shè)備研制；清洗過程廢液處理及監(jiān)測技術(shù)等。

在國外，如美國、日本、新加坡等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的化學(xué)清洗業(yè)發(fā)展較早，已有專業(yè)化程度很高的化學(xué)清洗體系。我國在20世紀(jì)80年代以后成立了第一家化學(xué)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(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)，成功地清洗了揚(yáng)子30萬噸合成氨、90萬噸氮磷復(fù)肥裝置等幾十套大型引進(jìn)裝置和1萬多臺單元設(shè)備，技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，打破了外商壟斷大型設(shè)備系統(tǒng)清洗的局面。

（二）化學(xué)清洗的工業(yè)應(yīng)用

隨著近代工業(yè)的迅速發(fā)展和生產(chǎn)需要，化學(xué)清洗的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。

1.化學(xué)工業(yè)的化學(xué)清洗

化學(xué)工業(yè)的化學(xué)清洗主要包括如下幾個方面：

（1）新建裝置投產(chǎn)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(shè)備垢層的清洗?；ぱb置的垢型多種多樣，十分復(fù)雜，如各類油垢、積炭、各種催化劑、粉塵、副反應(yīng)沉積物、聚合物，需設(shè)計(jì)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(tǒng)的清洗。主要去除各類水垢、設(shè)備腐蝕積垢、其他系統(tǒng)帶入的沉積物等。

2.金屬加工工業(yè)的化學(xué)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(jìn)行表面處理和化學(xué)清洗，提高鍍層、涂層、搪玻璃等附著力。

3.輕工業(yè)的化學(xué)清洗

包括家用器皿、織物、皮革、衛(wèi)生設(shè)備、家具、裝飾品等的去污、去油、去灰、脫臭、脫脂等。

4.動力工業(yè)的化學(xué)清洗

主要是發(fā)電廠和工業(yè)、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(hù)不夠造成的腐蝕產(chǎn)物。電廠的清洗包括整個水汽系統(tǒng)、水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)及冷卻循環(huán)系統(tǒng)的清洗。對于核電廠，主要是清洗原子能反應(yīng)堆。

5.醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)的化學(xué)清洗

主要是以保持衛(wèi)生為目的的消毒、滅菌、洗凈。包括生產(chǎn)車間、設(shè)備、容器、器具、產(chǎn)品等，都需要進(jìn)行清洗。

6.建筑工業(yè)的化學(xué)清洗

建筑工業(yè)中的清洗包括建筑物內(nèi)部、外部、建筑材料的化學(xué)清洗。

7.車輛工業(yè)的化學(xué)清洗

車輛工業(yè)的化學(xué)清洗主要包括以下幾個方面：

（1）鐵路車輛的清洗，主要是機(jī)車的水汽系統(tǒng)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(xué)清洗，包括汽車水箱、燃燒氣系統(tǒng)和外表面的清洗。

（3）鋁制拖車的化學(xué)清洗。

（4）車輛零件的清洗。

8.船舶工業(yè)的化學(xué)清洗

包括油艙、深艙、船體、發(fā)動機(jī)、部件等的化學(xué)清洗。

9.航空工業(yè)的化學(xué)清洗

主要是為了防腐蝕和美觀而進(jìn)行的機(jī)身外部和內(nèi)部的清洗、發(fā)動機(jī)清洗，以及飛機(jī)外部老化涂料的剝離。

10.宇航工業(yè)的化學(xué)清洗

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

11.軍事工業(yè)的化學(xué)清洗

軍事工業(yè)中的清洗包葫槍械、炮、火箭發(fā)射臺、飛機(jī)、坦克、汽車、軍艦、核潛艇的運(yùn)轉(zhuǎn)零部件及殼體的清洗，核污染的清洗，以及化學(xué)和細(xì)菌玷污的清洗。

12.其他領(lǐng)域的化學(xué)清洗

化學(xué)清洗在園林、農(nóng)業(yè)、生活等各方面有著廣泛的應(yīng)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?；瘜W(xué)清洗的應(yīng)用越來越廣泛，已成為生產(chǎn)生活中必不可少的重要環(huán)節(jié)。

（三）化學(xué)清洗注意事項(xiàng)

1.要了解被清洗設(shè)備

化學(xué)清洗前首先要了解被清洗設(shè)備的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、適用時間、工藝介質(zhì)、溫度、介質(zhì)流速、結(jié)垢情況、歷次化學(xué)清洗情況分析等。

2.進(jìn)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(yàn)，選定清洗劑及清洗工藝條件，確定方案。

3.清洗劑對材質(zhì)的影響

特別注意清洗劑對某些材質(zhì)應(yīng)力腐蝕破壞的敏感性，如不銹鋼不能用鹽酸清洗，銅材質(zhì)不能用氨及氨類清洗劑，鋁設(shè)備不能用強(qiáng)堿清洗。

4.正確選擇清洗主劑

一般碳鋼設(shè)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(bǔ)助清洗劑。對貴重設(shè)備如電廠銅凝汽器、鍋爐使用多年，又經(jīng)過幾次化學(xué)清洗，為安全起見用1%以上氨基磺酸清洗。此外，貴重設(shè)備最好用有機(jī)酸清洗，清洗效果好又安全，但價格比無機(jī)酸貴。

5.選擇優(yōu)質(zhì)緩蝕劑

化學(xué)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(dāng)，如不銹鋼常用HNO，加HF清洗，用吸附性緩蝕劑可使不銹鋼產(chǎn)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(yōu)質(zhì)緩蝕劑，尤其是異材組合設(shè)備應(yīng)選擇多種材質(zhì)均適用的復(fù)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(chǎn)生點(diǎn)蝕。因此，為了防止Fe3+的累積，應(yīng)預(yù)先加入一定量的還原劑，要經(jīng)常分析Fe3+的含量，當(dāng)達(dá)到500mg/L時要補(bǔ)加還原劑。還原劑如亞硫酸鈉、氯化亞錫或聯(lián)氨等，用來抑制腐蝕。當(dāng)Fe*含量超過lOOOmg/L時，就會出現(xiàn)點(diǎn)蝕。此時應(yīng)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(jìn)劑

對溶垢促進(jìn)劑HF、氟化氫錢應(yīng)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(jī)酸清洗盡可能在常溫進(jìn)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(jié)構(gòu)清洗，但濃度過高，溫度過高，對設(shè)備材質(zhì)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(jī)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(yīng)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(yīng)用于清洗工業(yè)水冷設(shè)備及中央空調(diào)，溫度不超過50咒。因?yàn)楦邷貢r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(dá)到終點(diǎn)后，應(yīng)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(bǔ)充，易產(chǎn)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(xué)清洗前只有弄清垢的形成原因、形成條件和性質(zhì)，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(jié)垢。工業(yè)設(shè)備中最常見的積垢類型有水垢、腐蝕積垢、生物黏泥、有機(jī)質(zhì)垢及其他積垢。垢的形成大都起因于沉淀、結(jié)晶、化學(xué)反應(yīng)、腐蝕和微生物的生成等因素，結(jié)垢過程復(fù)雜。

1.固體顆粒的沉淀

流體系統(tǒng)中所夾帶的固體顆粒如沙粒、灰塵、炭黑，在設(shè)備表面沉積而形成垢。這種垢在冷卻水系統(tǒng)中的換熱器表面最容易出現(xiàn)。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(tǒng)、冷卻塔，工業(yè)粉塵、炭粒容易沉積結(jié)垢。

2.由結(jié)晶造成的結(jié)垢

由結(jié)晶引起的結(jié)垢是經(jīng)常遇到的。比如在蒸發(fā)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(jié)垢主要取決于物質(zhì)的溶解度。如果溶液中主要是單鹽，則垢層較厚，結(jié)垢致密，與壁面的結(jié)合較牢固；若是復(fù)鹽，則垢層薄，易清洗，易脫落。在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中析出的CaCO3和CaSO4就屬于此類，常稱為水垢。

水垢是工業(yè)設(shè)備中最常見的積垢，因鍋爐、換熱器等系統(tǒng)大都是以水為介質(zhì)。水垢的成分相當(dāng)復(fù)雜，有碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽及其混合物等。它們的形態(tài)也各不一樣，有的堅(jiān)硬，有的松軟，有的是粉末狀，有的呈鱗片狀。熱導(dǎo)率比金屬低很多，一般為0.058-5.8W/（m3）。金屬鋼管的熱導(dǎo)率比水垢的熱導(dǎo)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(xué)反應(yīng)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(yīng)而生成污垢，牢固附著設(shè)備表面。設(shè)備表面金屬腐蝕有助于氧化，當(dāng)溫度高時還會導(dǎo)致結(jié)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(xué)或電化學(xué)腐蝕引起，例如通過表面的均勻腐蝕或孔蝕使金屬受損，產(chǎn)生金屬腐蝕產(chǎn)物。這種腐蝕產(chǎn)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(jié)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(jié)垢和增強(qiáng)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(tài)極有影響。低的pH值易引起均勻片狀的腐蝕產(chǎn)物，而中性或堿性的冷卻水易導(dǎo)致孔蝕。

金屬暴露于大氣中與介質(zhì)接觸產(chǎn)生腐蝕，產(chǎn)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(yè)冷卻水系統(tǒng)中，設(shè)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(shè)備正常安全運(yùn)行，也要清洗。

由微生物群體及其排泄物與化學(xué)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(qū)別是:在成分上，黏泥的有機(jī)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(nèi)就能形成；黏泥可以有效地黏附在任何設(shè)備表面，而其他垢的黏附性能不強(qiáng)。生物黏泥是由細(xì)菌、真菌、藻類等微生物引起的，但主要是細(xì)菌。它繁殖速度是非?？斓模绻麠l件適宜，經(jīng)過1小時就可繁殖近億個。循環(huán)冷卻水是一個特殊的生態(tài)環(huán)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(huán)境，而且循環(huán)濃縮營養(yǎng)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(yán)重的局部腐蝕。

生物黏泥附著速度快，一個月就可達(dá)數(shù)毫米，它比腐蝕產(chǎn)物和垢的附著所引起換熱器效率的降低還要嚴(yán)重。因此，應(yīng)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(jī)質(zhì)垢

有機(jī)質(zhì)垢有結(jié)焦的積炭、有機(jī)物黏附和人為的藥劑涂料等，多數(shù)積炭是瀝青質(zhì)、焦油質(zhì)等的混合物。

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

無機(jī)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(shù)除碳劑由溶劑、稀釋劑、活性劑和緩蝕劑組成。

有機(jī)物黏附是以有機(jī)物、油類、脂類為主體，混有固體塵?；蛞恍┯H水性物質(zhì)。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(jī)黏附物的化學(xué)清洗主要用有機(jī)溶劑溶解。有機(jī)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(jī)物聚合結(jié)垢以及化工設(shè)備中各類反應(yīng)所造成的特殊結(jié)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(xì)分析結(jié)垢形態(tài)和機(jī)制。

（1）采樣。從受熱面上直接采集垢樣，經(jīng)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(jī)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(xué)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(guī)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。