干冰和干冰清洗技术基础知识 - 文章

干冰和干冰清洗技术基础知识

作者：爱瑞环保

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干冰及其应用

干冰是CO2的固态存在形式。CO2常态下是一种无色、无味、无毒的气体，自然存在于空气中。在-78.5℃低温，CO2以固体形式存在。在常压下，固体CO2直接升华。

干冰的物理特性：分子量44.01
密度（固态）1560kg/m3(-79℃)
密度（液态） 1019 kg/m3(-17.8℃)
密度（气态） 2 kg/m3(0℃)
熔点 -56.6℃
沸点 -78.477℃
液体转化为气体比率 8.726SCF(气体)/LB
(液体-17.8℃,压力21 kg/cm2)
液体转化为固体比率 0.46（-17.8℃）
0.57（-48.3℃）

干冰主要用做制冷剂。在低温实验、人工降雨、模制橡胶部件去毛刺和高速研磨等场合，都用干冰做制冷剂。干冰因其具有干式、低温杀菌、隔离氧气杀菌，可抑制细菌滋生、挥发无残留物等特点，还可做食品的速冻保鲜剂。在实验室里，干冰与一种挥发性液体（如乙醚、丙酮或三氯甲烷等）组成的混合物，可形成-77℃左右的低温浴。

干冰（粒）被广泛应用于：
酒店烹饪的海鲜和特色菜肴，加入干冰粒，产生白色烟雾景观，提高宴会档次。
水果、蔬菜、海产品、食品或饮料的冷藏、保鲜。
用于生物药品、活体细胞标本、生物酶等的冷藏运送，较用液氮罐冷藏运送更安全、方便。
用在医学上，作冷冻治疗。
提供纳米材料生产的必须超低温环境。
用于机械加工的冷装配。
用于工业清洗，是目前最具环保性的清洗工艺、革命性除污新技术。
还在舞台烟雾效果、灭火、人工降雨、飞机特技烟雾效果等方面有着广泛的应用。

干冰清洗技术发展

1930年，美国制造“干冰”就在实验室中做试验用。
1945年，美国海军将干冰作为喷射介质，清除各种油脂。
1963年，雷金纳德·林德利用喷射二氧化碳颗粒的办法“从骨头上剔除肉”，获得一项专利。
1972年，埃德温·瑞斯以“喷射高速干冰颗粒从物体上去除残余部分”的办法，而获得一项专利。
1977年，卡尔文·冯以“用可挥发性颗粒介质进行喷砂”获得专利。

80年代初，美国利用干冰颗粒喷射弹道轨迹和低温龟裂之原理，解决了军事领域卫星导航系统、核动力发电系统设备清洗维护及特殊需求。其时制冰机外观粗糙、体积庞大，重约60多吨，而且干冰颗粒制造效率很低，硬度不高，规格尺寸单一，使其利用受到很大限制。

80年代末，由于加工精度和集成电路技术的不断发展，美国对干冰制造机、喷射机进行了较大改进，体积大大缩小，重量减到2吨，并且利用微循环深冷技术，使CO2利用率提高近2倍，制造出不同硬度和尺寸的干冰颗粒，降低了成本，使得该项技术由军事转向民用领域、工业领域，并得到飞速发展。

美国、欧洲、日本等发达地区应用干冰清洗技术很普遍。在轮胎、铸造、塑料、橡胶、烘焙食品、航空、汽车内饰件生产等领域发挥了重要作用，为企业节约了大量的清洗费用，为环境保护带来了巨大益处。干冰清洗被美国空军大规模采用进行飞机维修、飞机脱漆，波音公司也是如此；固特异轮胎公司的每个工厂均采用干冰清洗轮胎模具；沃尔沃、通用、福特、丰田、本田等汽车公司都应用干冰清洗铸造模具。德国、挪威和日本已把干冰清洗应用于造船业。

进入90年代，我国的一些清洗、铸造等专业性书籍和杂志中，对该技术也只有简要性介绍。90年代末期，国内在引进国外成套设备的同时引进了干冰清洗设备。较早采用干冰清洗的上海汽车有色铸造总厂从干冰清洗中获得了巨大效益，有效的保障了铸件质量，提高了生产效率。近些年来，一些外资企业和大型国企也都陆续引进或使用国外干冰清洗设备，如华东Teksid、山西Asimco、米其林轮胎、辽河油田、东风汽车等企业。而专业清洗公司、一汽铸造、昆山Cooper、西安Hydro、扬子石化等企业则应用了国产干冰清洗设备，很好的解决了生产清洁的难题。

世界制造业逐步向中国转移，我国《清洁生产促进法》等法律业已出台，大力推行清洁生产，重点发展资源利用率高、污染物产生量少的工艺、设备和技术替代物耗、能耗和污染物产生量大的落后工艺、设备和技术。有关环境污染方面的立法也将对工业排放施加持续的更加严格的管制，要求企业进行“清洁生产”。国家发改委2005年5月下发的《中国节水技术政策大纲》中明确指出“发展装备清洗技术。推广干冰清洗、喷淋清洗、不停车在线清洗等技术”。这些都为干冰清洗技术在我国的应用推广提供了良好的契机，干冰清洗技术将会得到更多的应用和发展。

干冰清洗原理

"能量转移"。干冰高速撞击到被清洗表面，撞击动能散逸，干冰粒与清洗表面发生极其快速的热转移，二氧化碳瞬间升华。

"低温龟裂"。不同热膨胀系数的两种不同材料，它们之间的温差会破坏两种材料间的结合。干冰粒（-78.5℃）冲击处理物表面，使污垢冷冻至脆化及爆裂，产生"龟裂"，影响粘附污垢的机械性能。

"微爆炸"。干冰粒钻进污垢裂缝后，在几千分之一秒内气化，其体积瞬间膨胀600～800倍，将污垢剥离物件表面。

干冰清洗过程，利用压缩空气作为动力，把干冰颗粒以超音速喷射至被清洗对象表面，但并非单依赖干冰颗粒的动能，而是利用干冰的超低温性能达到除污目的。

干冰清洗设备

干冰清洗设备一般可分为两个部分：

⑴干冰粒制机。将液态CO2制作成一定规格的干冰颗粒，这些颗粒通常是直径为3mm，长度为2.5mm-10mm的高密度干冰颗粒。

⑵干冰清洗机。该设备一般需要4.5bar以上、3m3/min以上的洁净压缩空气气源，装入清洗机内的高密度干冰颗粒，在压缩空气的驱动下，随着压缩空气，经由特殊设计的喷枪系统混合、加速，喷射到被清洗物体表面。

用户可根据需要：①只购置干冰清洗机。将外购的干冰颗粒装入干冰清洗机进行清洗作业。②购置干冰粒制机与干冰清洗机，但分开单独使用。把干冰粒制机生产的干冰粒贮存于专用密封容器中，运至施工现场，装入干冰清洗机进行清洗作业。③将干冰粒制机与干冰清洗机配套成一个系统使用。

干冰清洗优点

除污宽泛

油污、油墨、油漆、黏合剂、积碳、沥青、水垢、树脂、模具脱模层、表层锈污等。

经济高效

清洗快速、效果最佳。
不损伤被清洗物表面，延长其使用寿命。
无残留，无污染，免除清洗污染的处理费用。
在线清洗，无须拆卸，无须停工，避免损伤，提高产能。

安全环保

操作安全性高。
清洗过程无二次污染。
CO2无毒，符合美国农业部（USDA）、食品与药物管理局（FDA）、环境保护总局（EPA）环保要求。
替代有毒化学物质清洗，从根本上避免对人体的侵害。
在食品、医药工业领域更是具有低温灭菌之功效。
符合我国鼓励类产业政策和环保政策。
符合我国清洁生产的有关法律法规。

作业简便

使用现场压缩空气，方便实用。
操作简易。

应用广泛

广泛应用于军工、核能、冶金、铸造、石油、化工、橡胶、塑料、船舶、汽车、食品、医药、机械、印刷、电力、电子等领域。

干冰清洗与其它清洗之比较

项目	其他清洗方式	干冰清洗
二次污染程度	化学清洗、水射流清洗、喷砂清洗二次污染严重	干冰清洗后无二次污染
资源利用	化学清洗、水射流清洗资源浪费大	干冰清洗利用废气CO2不浪费资源，变废为宝
清洗效果	化学清洗、喷砂清洗对设备有损害，损害程度较大	干冰清洗对设备表面不造成任何损害
应用范围	化学清洗、水射流清洗、喷砂清洗局限性大	干冰清洗应用范围广
操作性能	化学清洗、水射流清洗、喷砂清洗操作防护复杂，危险性大	干冰清洗操作防护简单无危险

(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (2/27/2006)


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