高壓清洗設備的技術改進

郭 吉，劉 凱

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山市753202）

采用種子乳液法生產P440、P450 型糊狀樹酯，由于粘度大，在生產中容易產生自聚，聚合釜運行一段時間后冷卻器列管就會出現不同程度的堵塞。 為了保障糊狀樹脂產量和質量， 需要定期對自聚物進行清洗，常規清洗多采用高壓水射流清洗技術。

1 項目提出的背景

寧夏英力特化工股份有限公司糊狀樹脂裝置共有8 臺聚合釜，每臺聚合釜冷卻器列管（Φ32）624 根，每月需對聚合釜冷卻器進行一輪清洗。 前期清洗列管效率低，每天僅可清洗208 根列管，清洗1 臺冷卻器需要3 天時間，8 臺全部清洗完畢需要24 天以上。 設備一直處于連續運行狀態，人員疲憊、設備故障率高，而且維修成本高。

為了提高清洗效率，通過查閱相關資料，并與其他高壓清洗單位的設備進行比較，通過計算，發現影響清洗效率的主要因素是噴嘴選型、噴孔角度、噴孔數量。

2 改進方法

2.1 與同行業高壓清洗設備比較

面對清洗效率低，材料損耗大的問題，該公司通過與某工業清洗公司進行技術交流， 并對高壓清洗設備主要技術參數進行了對比（詳見表1）。 通過對比后發現， 致使清洗效率低的主要原因是噴嘴的選型不合理。

表1 高壓清洗設備主要技術參數對比表

表2 高壓清洗設備噴孔角度使用對比表

2.2 噴孔角度的改進

經過和高壓清洗設備供貨單位交流， 分別訂購了噴孔角度15°、30°、45°、60°的噴嘴，現場進行對比試驗，使用情況見表2。

對比發現噴孔角度在30°～45°時使用效果最好，隨后又訂制了35°和40°的噴嘴，經過反復測試最后選定噴孔角度為42°的噴嘴。

2.3 最佳清洗距離和噴孔直徑的選取

冷凝器列管清洗簡圖見圖1， 根據作業現場實際尺寸，當噴孔角度為42°時，根據三角函數公式可得。

所得最佳清洗距離為19～30 mm。

圖1 冷凝器列管清洗簡圖

根據針形噴嘴射流關系式：

式中：L—最佳清洗距離，mm；

p—射流壓力，MPa；

d—噴孔直徑，mm。

將（1）、（2）式分別代入（3）可得噴孔直徑d 為0.33～0.52 mm，根據現場測試實際距離為25 mm，最終確定選擇噴孔直徑0.5 mm。

2.4 噴孔數量的確定

通過對比、使用某清洗公司清洗設備時發現，操作時產生的后作力使清洗槍處于懸浮狀態， 不僅提高了清洗效率，還能很大程度的節省操作人員體力。現以某工業清洗公司噴嘴水流量為標準對噴孔數量進行了計算。

在忽略噴孔內壁阻力的情況下。

式中：Q—流量，L/min；

g—重力加速度，9.8 m/s2；

h—水柱高度，m；

A—噴孔面積，m2；

μ—流量系數，取值在0.60～0.68。

通過計算可得某工業清洗公司清洗設備噴嘴水流量約為35 L/min。

式中：Q—流量，L/min；

p—壓力，kgf/cm2；

n—噴孔數量；

d—噴孔直徑，mm。

由公式（5）計算得出n≈4。

通過上述計算、技術對比，最后確定了適應設備和現場條件的噴嘴。選用圓柱形4 孔噴嘴，噴孔直徑0.5 mm，噴孔角度42°。

3 改造效果

通過不斷的提升清洗技能、改進設備元件，將糊狀聚合釜冷卻器清洗1 臺釜需要3～5 天減少到只需12～15 h。

在高效率完成糊狀聚合釜清洗工作的同時，還承接了其他化工設備及管道的清洗， 替代部分外協單位清洗工作， 并將原來一些需要化學清洗的設備改用高壓水射流清洗。