高压水射流清洗技术在锅炉及压力容器中的应用

高压水射流清洗技术及其在锅炉及压力容器中的应用

申麦茹

陕西省锅炉压力容器检验所

1　前　言

高压水射流清洗技术是近年来迅速发展起来的一门新兴科学技术，是利用高压水发生设备产生的高压（10～100MPa之间）的水射流，以一种特定的流体运动方式通过一定形状的喷嘴将压力能转变为高度聚集的水射流动能，利用射流强大的冲击力及剪切力将结构物破碎、剥离后清洗出来的工艺技术。

清洗一直是工艺领域中极不可缺的一个重要工程项目，而多年来我国的清洗业一直处于化学和手工为主进行清洗的落后状态。手工清洗效率低、周期长、劳动强度大；化学清洗不但腐蚀性大，对环境造成严重污染、成本高、效率低，而且危害操作人员健康。针对这一落后状况而发展起来的高压水射流清洗技术的先进性及高效无污染的显著特征，自20世纪70年代问世以来，在清洗行业异军突起，已引起各行业的高度重视。

2　高压水射流清洗技术的特点

（1）以水为介质，不加任何化学物质，不会损坏和腐蚀被清洗物基体，不污染环境。

（2）除垢效果好，对于化学清洗无能为力的完全堵塞的管子，如锅炉上的水冷壁管、烟灰管可全部疏通。

（3）适应范围广，能够清洗常规方法难以清洗的工程，如：长管线内壁结构的清洗以及有毒、放射性及发生爆炸危险的工程清洗。

（4）成本低、只需消耗动力和易损部件。

（5）易于实现机械化、自动化、便于使用数字程控。

3　高压水射流清洗作业技术关键

高压水射流清洗属物理清洗，是被清洗的附着物在高压水射流冲击下遭到破坏的结果。这种破坏主要有以下几种作用引起：水射流的动压作用、冲击作用、水楔作用、气蚀破坏作用，以及脉动负荷引起的疲劳破坏作用。

选择合理的工艺、工作参数，并进行优化组合，是提高效率、降低能耗的主要技术手段，是清洗作业的技术关键。

3.1　工艺参数的确定

工艺参数（喷射压力、流量、喷嘴直径）在作业开始之前确定。一般情况下，该工艺参数一旦调整妥当，便不再大幅度调节。

（1）综合考虑被清洗附着层及其黏附强度合理选择水射流的喷射压力。其值应为泵工作压力减去高压灌录的压力损失（沿程阻力损失及局部阻力损失）所得；相应泵的工作压力可依据经验数据所得，但不得超高泵的额定工作压力；合适的喷射压力应与管路系统参数、喷射直径相匹配。

（2）根据高压管的内径、管长及压力损失的关系图，可确定管路系统各管段的允许流量。当管径不一时，以最小管径确定高压水流量的基准。高压水流量必须满足清洗作业的要求，同时还应考虑管路对高压水流速的限制。通常其流速限定在10m/s以内，按照其允许的流量及流速，确定可通过的流量。

（3）根据高压泵源的喷射流量及喷射压力采用公式计算法或查表法估算喷嘴直径。(www.xing528.com)

3.2　工作参数的确定

工作参数可在作业现场直接测出：①在压力足够大时，可适当提高横移速度，以提高清洗效率，降低清洗成本；②在水射流能力足够大时，可适当加大靶距提高单位时间的清洗面积；③当清洗较硬的附着层时，应保持较小的靶距，充分发挥水楔作用；④当清洗油脂等黏性污垢时，可适当加大冲击角，充分发挥水射流的剪切作用。

合理的选择和控制清洗参数，对于实施有效的清洗至关重要。

4　高压水射流清洗在锅炉情洗中的应用

4.1　除垢

锅炉中水垢一般是具有多孔性的碳酸盐水垢，常在水循环较慢部位和给水进口处结生；硫酸盐水垢碳酸盐水垢非常坚硬，常在温度较高的蒸发面上生成。含油水垢及泥垢等水垢均能降低锅炉出力，浪费燃料，使受热面损坏，可能产生垢下腐蚀。

依据锅炉的结构特点及水垢类别，选择合理的工艺参数，并在作业时及时合理的调整工作参数，可达到清洁、高效的清洗效果。尤其适用于大型锅炉及完全堵塞的管子的清洗。

4.2　除焦

锅炉受热面在运行期间外部形成不同厚度的集灰和结焦，大大降低传热效果。因为每1mm的焦垢的热阻是等厚度钢板的热阻的200倍。通常情况下，当锅炉受热面或烘炉、炉墙严重结焦，以及影响锅炉不能正常运行时，一般采用停炉打焦的方法，相比之下，用高压水除焦效果尤为突出。

5　高压水射流清洗在压力容器的应用

（1）清洗各类热交换器、容器的内外结垢物。

（2）表面预处理前的除锈蚀、油污、残漆。

（3）铸件表面的清砂。

（4）盛装易燃、易爆、有毒、腐蚀性介质的化工容器检修前的清洗。高压水清洗与蒸汽的清洗质量相当，一些部位还优于蒸汽。据统计，每节罐车采用高压水清洗比蒸洗法工作效率提高5～10倍。

（5）工作介质改变的情况下，必要时对原介质残留物进行清洗。

6　结　语

随着国家对环境保护以及环保意识的增强，高压水射流技术已被愈来愈多的人们认识和接受，应用前景将非常可观，同时，随着高压水射流清洗装备及技术的日臻完善，在清洗行业必将独树一帜。

（注：该论文发表于《锅炉压力容器安全技术》2003年第3期）