1 干冰清洗系统 完整的干冰清洗系统包括液体二氧化碳贮存系统、干冰制造系统、干冰储存系统、压缩空气供应系统、喷射清洗系统,各系统之间的联系 介绍,其它各部分介绍如下。 干冰储存箱用于保存和运输制出的干冰。由于干冰在常态下会持续缓慢升华为气体二氧化碳,必须用适当的容器保存干冰,减少其气化损失。 短时间的干冰储存可采用市场上常见的泡沫保温箱,用塑料布封装好后可保存2天。3天以上的干冰保存则需要专用的储存箱,这些储存箱通常采用夹层结构,内外壳为聚乙烯注塑成形,夹层填充聚氨酯材料,坚固耐用,保温效果好,适于长时间、长途保存和运输。 但任何常规的包装方式都无法避免干冰在常温常态下的升华,包装好的干冰每天升华速度可为5%~10%。 专用的干冰储存箱在国内很难得到,美国的产品在行业内广泛应用。 3 干冰制冰机 液体二氧化碳需要在2.0 MPa的压力下, -18 ℃的低温条件下储存。二氧化碳低温储罐用于储存液体二氧化碳,供给干冰制冰机,生产干冰颗粒,是干冰清洗流程中一个很重要的设备。二氧化碳低温储罐的一个重要作用是阻热,通常采用真空粉末绝热方式,夹层绝热介质为珠光砂。储罐内筒通常采用16MnDR材质,外筒采用碳钢,如储存食品级二氧化碳,则内筒材质须为不锈钢。作为标准通用产品,液体二氧化碳储罐在市场上有众多生产厂家。 干冰制冰机用于制造清洗用干冰颗粒。干冰清洗要求高质量、高密度干冰颗粒,要求干冰中无冰屑、无雪花,干冰在运输、存储过程中不结块、可自由流动。 干冰为二氧化碳的固体形式,可为各种形态,如雪状、块状、颗粒状等。干冰清洗通常需要直径为3 mm的柱状干冰颗粒。 干冰由液体二氧化碳转化而来,液体二氧化碳通过管道从储罐喷入干冰制冰机的成形腔,约有50%的液体二氧化碳气化吸热,使另外50%的液体二氧化碳转化为雪状干冰。 干冰制冰机依靠液压或机械力推动活塞运动,将成形腔中的雪状干冰压缩,通过成形腔前端的孔状模板高压挤出,形成条状干冰,条状干冰进一步被折断就形成干冰清洗所用的干冰颗粒。 在市场上,块状干冰制冰机比较常见,许多气体公司也装备有这样的设备,生产的块状干冰主要用于冷冻保鲜。颗粒状干冰制冰机挤出压力大,技术要求高,生产厂家主要在美国和欧洲,国内目前也有厂家生产颗粒状干冰制冰机。 2 二氧化碳储存系统 4 干冰储存箱 干冰清洗机是干冰清洗系统中最为核心、关键的部分,通过它干冰颗粒被高速喷射到清洗对象表面,来清除污垢。 根据输送干冰颗粒至喷嘴的方法不同,干冰清洗机可分为两大类:单喉管清洗机和双喉管清洗机。不同类型清洗机有不同的喷嘴结构。图2显示了用于干冰喷射的两种不同类型的喷嘴。 5 干冰清洗机 在相同的条件下(空气压力、流量、温度、干冰颗粒大小等)单喉管喷嘴相对双喉管喷嘴更加高效,这个差别直接与单、双喉管的特征有关。双喉管机型中,供给喷射机的能量不只用来加速干冰颗粒,而且要产生真空从另外一条管道中吸出干冰颗粒。因此,双喉管中用来加速干冰颗粒的能量减少。 双喉管机型中,干冰颗粒用不同的方法输至喷管入口,并由喷嘴产生的真空吸力将干冰吸入喷嘴。该机型中,从机器引出两根管道,一个输送压缩空气,一个输送干冰颗粒,两管在喷枪处汇合。汇合处,压缩空气管道产生真空,将干冰粒从干冰管道中吸出,在喷枪中汇合、加速,喷向清洗表面。这种机型的优点是结构相对简单,供冰系统简洁,主要的缺点是适用范围小,并且干冰冲击力和污垢清除能力不及单喉管机型。 单喉管系统中,干冰颗粒直接由机械方式供入压缩空气管道,在压缩空气管道中干冰颗粒与空气混合、加速,从喷嘴喷出。单喉管机型的优点是具有较宽的适用范围和大的喷射冲击力,缺点是要有相对复杂的机械系统。 喷射机又可分为直接使用干冰颗粒的喷射机和使用干冰块、再由干冰块刮出干冰微粒进行喷射的喷射机。后者使用标准的干冰块,用旋转刮刀从干冰块上刮下薄层干冰,这些薄片干冰在自身重力作用下粉碎成砂糖大小的微粒,然后落入收集漏斗。清洗机将漏斗底部的干冰喷向清洗表面。由于该机型单位时间内喷向单位面积的干冰微粒数目多,它适用于薄层、不牢固的污垢清理。 相对而言,直接使用干冰颗粒的喷射机漏斗中充满预先制好的干冰颗粒,用机械的方法,将颗粒送入漏斗底部,送进输送系统。这些干冰颗粒经高压挤出成型,密度大,能够产生较大的冲击能量。这些颗粒直径为1 ~3 mm。单喉管喷射系统中,最终颗粒尺寸和喷射密度受喷射管(管径、内壁、粗糙度)和喷嘴影响。正是由于这样的设计,单喉管喷射机经过适当配置可适用于较宽范围的污垢清理。 对每一种干冰清洗机来说,一个最大的技术挑战在于怎样达到流畅的干冰供应。干冰一个令人惊讶的特性,在于它既不象冰那样光滑,也不象铁砂和玻璃砂那样易于流动。正因为如此,各种喷射机通过各种振动器、螺杆和其它机构来提高干冰颗粒的流动性。通常来讲,干冰的质量越差(如结冻,干冰雪含量多),干冰在系统中的流动越困难。 通常来讲,高质量的干冰清洗机与一般干冰清洗机的区别在于能够快速、经济地进行清洗工作,并且在真实工况中干冰颗粒能够顺畅,持续地流动。 干冰清洗机在国内市场上的需用量较大,主要用于橡胶、轮胎、铸造行业,另有一部分为各个清洗服务公司所保有。前期干冰清洗机完全依赖进口,从2003年开始,国产干冰清洗机逐渐走向市场。 烟台突驰科技是首先开始参与干冰清洗技术,并专门开展研发实验室进行技术更新。
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