（论文）铁路油罐车清洗效果因素分析.pdf

第 2 2卷第 4期 2 0 1 0年 1 2月 甘 肃 科 学 学 报 j o u r n a l o f ga n s u s c e n c e s vo 1 2 2 no 4 de c 2 0 1 0 铁路 油罐 车清洗效 果 因素分析 邢 育红 ( 兰州寰球工 程公司 ， 甘肃 兰州 7 3 0 0 6 0 ) 摘要 ： 阐述 了铁路 油罐丰清洗种类和现状 ， 分析 了机械 清洗 系统的水压、 水温、 流量及清洗抽残 系统的选配 探讨 了干冰清洗的可行性 ， 为铁路 油罐 车清洗技 术进步提供 了参考 关键 词 ： 铁 路 油罐 车 ； 机械 清洗 ； 清洗 效 果 中图分类 号 ： u2 7 2 4 文献标 志码 ： a 文章编 号 ： 1 0 0 4 0 3 6 6 ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 1 5 3 0 3 fa c t o r ana l y s i s o f cl e a ni ng re s u l t s wi t h ra i l r o a d oi l ta nke r s xi ng yu ho n g ( c h i n a hu a n q i u co n t r a c t i n g a n d en gi n e e r i n g c o r p( la n z h o u )co ， la n z h o u 7 3 0 0 6 0 ， c h i n a) ab s t r a c t ：the t y pe s a nd t h e pr e s e nt s t a t e of r a i l wa y t a nk e r c l e a ni n g we r e de s c r i b e d the wa t e r p r e s s u r e ， wa t e r t e mp e r a t u r e ， f l o w r a t e a n d t h e c h o i c e o f me c h a n i c a l c l e a n i n g r e s i d u a l s y s t e ms we r e a n a l y s e d th e f e a s i bi l i t y of d r y i c e c l e a ni n g wa s di s c us s e d， t hus pr o v i d i n g r e f e r e nc e f or t he t e c h no l og i c a l a d v a nc e me nt wi t h me c h a n i c a l c l e a n i n g p r o j e c t s ke y wo r ds ： r a i l t a n ke r ； me c h a ni c a l c l e a n i ng； c l e a ni n g r e s ul t 目前 ， 油罐 车清 洗方 法 可分 为物 理清 洗 、 化学 清 洗及 物理 化学 清洗 选择 不 同 的清洗 技术 ， 清 洗效 果 及 清洗 成本 也不 同 ， 应综 合分 析 比较 ， 合理 选 择清 洗 技 术 1 清洗技术概 况 国外 油 品输送 主要 以管道 为 主 ， 铁 路罐 车 为辅 ， 铁 路罐 车下 卸开 口结 构使 得装 卸作 业 人为 带入 的杂 质基 本消 除 ， 罐 内壁 污垢 随着 车体 的运 动积 累 减少 西 欧等发 达 国家 已有 多年 的清 洗 经 验 ， 其 清 洗 方 法 主要 采用 物理 清洗 和 化学清 洗 到 目前 为止 ， 物 理 清 洗方 法 中的高 压水 射 流清洗 技术 约 占工 业清 洗 领域 8 o 的份 额 1 以下对 几种 清 洗技 术分 别进 行 介 绍 ： ( 1 )人 工清 洗人 工 清洗 是指 工 人 佩戴 安 全 防 护用 品和作 业工 具 ， 进 到罐 内清 洗 ， 属 于 物理 清 洗 人 工清 洗技 术 由于罐 体结 构形 式 和 自身佩 戴 负荷 加 重等不 利 于作业 因素 ， 使 得 清洗效 率 较低 、 劳 动 强度 收 稿 日期 ： 2 0 1 0 0 9 2 8 大 、 清洗 合格 率低 ， 清 洗 过 程 中 ， 罐 顶 挥 发 出来 的 油 气 一方 面对 清洗工 人 健 康 危 害 较 大 ， 另 一 方 面 对 环 境 污染较 大 ( 2 )高温蒸气蒸洗高温蒸气蒸洗是将低压蒸 气通入罐 内， 利用油污垢在高温状态下粘度降低 的 特性 ， 使粘 稠 、 固化 的 油 污 转 化 为 液 态或 气 态 ， 然 后 改为人 工 清洗 ， 属于 物理 清洗 高 温蒸 气蒸 洗技术 存 在 一 定缺 点 ： 从 罐顶 孔 口挥发 出来 的油气 ， 在没 有 回 收设施 的前 提下 ， 挥 发 到空 气 中 ， 一 方 面污 染 环 境 ， 另 一方 面如 果在 空气 中达 到爆 炸 浓 度 范 围 ， 则 遇 到 火 源 随即产 生爆 炸 ， 引发事 故 ( 3 )机 械 清洗机械 清 洗是 指 一定 压 力 的新 鲜 水 经管路 进 入储水 罐 ， 给水 泵 将 储 水 罐 的水 通 过 管 路 送至具 有 独特传 动结 构 的洗 罐 器 喷 嘴 ， 形 成 三 维 空 间高速 水 流轨迹 ， 彻 底 冲洗整 个 油罐 内 的油污 ， 是 物理 清洗 的一 种 ( 4 )干冰 清洗 干 冰 清 洗 属 于 物理 清洗 技 术 ， 1 5 4 甘 肃科学 学报 2 0 1 0年第 4期 利用 冲击 力使 附着 物 剥 离 、 利用 大 幅度 的温 度 差使 剥 离力提升及 利用 升 华作 用 清 除 附 着 物 干 冰 清洗 技术具 有低污 染 、 高效 率 、 效 果 好 等 优 点 ， 目前 在汽 车 、 橡 胶 、 印刷 、 铸 造 、 食 品加工 、 航 空 、 电力 、 医药 等 多个领域 都有 广泛 的应 用 对 于油 罐 车的 清洗 ， 由于 仍 有油 污冷凝后 的 排 出及 费 用 等 问题 需 研 究 解 决 ， 故还未在油罐车清洗行业中推广使用 ( 5 )化学清洗化学清洗是指以添加了化学药 剂的水溶液作为清洗介质， 清洗后污水成分复杂 ， 处 理难 度大 、 清 洗成 本较 高 ； 另 外 ， 油 罐 车 在 清 洗 不 干 净时 ， 罐 内留存 的微 量 化 学 品会 对 输 送 的油 品 有 质 量影 响 综上 ， 对 于油罐车 的清 洗 ， 传 统的人 工 清洗 存在 高能耗 、 高成本 、 环境 污 染 大 、 对 操 作工 人 职 业 毒 害 程度 大等 缺点 ， 不符 合 国家相关 产业 政 策 、 清 洁生 产 和 以人为本 理念 ； 高温清洗 存在 一定 的 安全 隐患 ； 干 冰清洗仍未得到广泛推广 ； 化学清洗成本过高 借鉴 国外先 进 的洗车经 验 ， 目前 国 内逐 步 开 始 采 用 机械 清洗 ， 并 尝试 干冰清 洗 2 机械清洗 ( 1 )系统构 成 机 械 清 洗 按 功 能 可 分 为 牵 引 、 供 水 、 清洗 、 抽残 、 烘 干 、 人工 呼 吸 、 电视监 控 7个 系 统 ， 见表 1 表 1机械 清 洗 系统 构 成 ( 2 )清洗原 理 需 要清 洗 的油 罐车 交 由牵 引 系 统牵 引对 位后 ， 先 观察 罐 车 内剩 余 物料 情况 ， 如 果残 料较多 ， 先抽残 再清洗 新鲜水 经管路进 入储水 罐 ( 如 果需要用热水 清洗 ， 用温度控制 系统控制蒸 汽将水 加 热至需要温度 ) ， 来 自储水 罐 的新鲜 水经 给水 泵 送 至 洗罐器， 由喷嘴喷出至罐壁， 进行清洗 清洗过程开始 后， 利用真空泵机组造成真空， 将废水抽至污水罐 射 流 清洗 内壁残 料 结束 后 ， 工 人戴 长 管 呼吸 面 罩进入罐车内， 用清水将罐车壁上残余 、 喷溅的脏水 边 冲边打 扫 ， 同时用 抽水管 将脏水 抽 吸至污 水罐 内 ， 待脏 水置换 干净 后再 对个 别残余 的死角 进行 局部处 理 ， 将 抽不走 的残 渣 清走 ； 然后用拖 布将罐 车 内壁 的 可见水珠擦拭干净 人工清扫结束后 ， 用热风 ( 或凉 风) 将罐 车 内壁烘 干 ； 烘 干后 ， 如有 明显 的浮锈 ， 可用 抹布擦 拭 清 洗流 程见 图 1 图 1清洗 流程 ( 3 )供 水压 力确定不 同的 清洗 水压 不 仅 影响 其清洗效 果 ， 同时造成 洗车 成本 的不 同 z ， 故宜遵 循 以下水压 选择 的 原则 ： 对 于 固定 的 洗 罐 站 ， 对 待 洗 的罐车 类型 、 容 积 、 内壁 材 料 、 污垢 特性 及洗 车 远 景 规划等 ， 宜进行 统计分 析 ， 根 据分 析结 果合 理选 择 供水 压力 供 水压力 强度 必须 大 于罐 底 积 液层 处 油垢 物的 耐压强 度而小 于罐 内壁抗 压强 度 ( 4 )水流 量确定 清洗水 压 强 度足 以使罐 壁 污 垢破 坏 、 剥 离 及 冲刷 的 情 况 下 ， 如 果 要 提 高清 洗 效 果 ， 根 据水 射流 清洗 的喷射 力计 算式 可得 出 ， 清洗 水 流 量是影 响清洗 效 果 的 主要 因素 水 射 流清 洗 的 喷 射力 表示 为 3 f p i d q x p d2 e ， ( 1 ) 式 中 f 为 喷 射 力 ， 单 位 n； 为高 压 水 密度 ， 单 位 k g m。 ； q 为高压 水流 量 ， 单位 m。 s ； p 为 喷嘴 出 口 压力 ， 单 位 n m 第 2 2卷 邢育红 ： 铁路 油罐车清洗效果因素分析 1 5 5 由式 ( 1 )可见 ， 水 射 流清 洗 的喷 射 力 与 流 量 q成正 比， 与压力 的平方根成正 比， 说明流量是 影 响清洗效 果 的主 要 因素 之 一 ， 由此 得 出 流量 选 择 宜遵 循 的原则 ： 若增 加 流量 ， 供 水 系统 、 清洗 系统 、 抽 残 系统 规模 增 大 ， 污水 处 理 量 增 大 ， 投 资 和 能 耗 增 加 ； 若 减少 流量 ， 达 不 到 清 洗 效 果 ， 需 要 根 据 待 洗 车 辆特征等因素进行综合分析论证 ( 5 )水 温度确 定油 的污 垢 粘度 随 清 洗水 温 度 的不 同而有 明显 变 化 ： 水 温 升 高 ， 油 的 污 垢 粘 度 降 低 ， 垢 层 剥 离 、 断 裂 、 脱 落 的 速 度 加 快 ， 清 洗 时 问 缩 短 根据 国内油罐车残余油污的物性、 清洗车辆所在 地 区环境 温 度及 洗 车 行 业 经 验 数据 等分 析 ， 水 温 控 制 在 4 o 7 o 为宜 ( 6 )清洗 系统 、 抽 残 系统 选 配 旋 转 喷 头 是 水 射 流清洗 系统 中关 键 的组 成元 件 ， 为 了 避 免 污垢 尚 未 被破坏 而射 流 就 滑 离 打击 点 的现 象 出现 ， 必 须 优 选合 适 的旋转 速度 4 旋转 喷 头 喷 嘴是 形 成 水 射 流 重 要 的 部件 ， 需 严 格按 设计 者给 出 的粗 糙 度 和精 度 进 行 加 工 ， 以减 少 因流道粗糙 造成 的能量损失 ， 确保喷嘴出 口处水 射流动能值最大 在清 洗 的 同 时要 合 理 选 配 抽 残 系统 ， 确保 抽 残 时 间和清 洗时 间相 近 ， 保 证 罐底 的清 洗 质量 需根 据 清洗 罐车 的规模 ， 以及 清洗 车辆 的 布置 方案 、 待 清洗 车辆 的特征 、 普洗 或 者 特洗 、 清 洗 地 区 配套 设 施 、 清 洗地 区环境 条 件 、 洗 车 成 本 等 因 素 综 合 分 析 ， 合 理 选 配 。 3 干冰清洗 干 冰清 洗技术 是 最 近几 年新 兴 的一种 工业 清 洗 技术， 其原理是利用干冰升华时温度较低的特性 ， 以 压 缩空气 为 载体将 干 冰 颗粒 喷射 作 用 于 污物 表 面 ， 使被处理物体表面的污垢 在极短 的时间内冷冻 、 脆 化 以至爆 裂 同时 ， 当干冰 颗粒 进入 污 垢 的裂缝 后 立 即气 化 ， 其 体积 在 千 分 之 几 秒 内膨 胀 近 8 0 0倍 ， 在 附着物与 附着 体之 间形 成 一 种 “ 微 型” 爆 炸 ， 从 而把 污物层吹扫带离物体表面 干冰喷射法清洗油罐 车 的可行性 主要 有 ： ( 1 )干冰在通常状态下能够迅速升华变成 c 0 z 气体 ， 这就大大降低了油罐车着火爆炸的危险性 ( 2 )干冰 升华 时急剧 、 大 量 吸热 的特 性 ， 使得 油 污 冷 凝并 以 固化形 式 被 清 理 出 去成 为 可 能 ， 这 既减 少 了 油蒸气 对周 围 环境 的 污染 ， 也 为 回 收油 污 中的 烃类 成 分 、 有效 避免 能源 浪费提 供 了便 利 ( 3 )采 用 干冰 对 油 罐 车 内壁 喷 射 时 ， 由于 油 污 与 罐壁 金属 的热 胀 冷缩 系数 不 同 ， 二 者 之 间 的 附着 力必 然 降低 而产 生缝 隙 ， 干 冰微 粒进 入缝 隙后 气化 ， 使得 固化 、 脆 裂 的油污 更容 易从 罐 壁表 面剥 离下来 此外 ， 干冰在 喷射 过 程 中 的 冲击 力 也 必 然 会 对 油 污 产生 冲蚀 、 剥 离作用 ( 4 )干 冰升华 后 ， 尽 管 c 0。 气 体 密 度 较 空 气稍 重而 不 易从罐 内排 出 ， 但 由于 c o 气体 几 乎 不 溶 于 油 品 ， 因此 ， 盛 装油 品后 ， 几 乎 不 会 对 油 品的 品 质产 生任 何影 响 ， 而且排 出罐外 的 c o ：气体 也 不 会 造 成 人 员 的毒 害和 环境 的污染 油罐车的干冰清洗技术方案还只是一个初步的 理 论 构想 ， 仍存 在着 许多 问题 有待 进一 步 研究解 决 随着全球一体化步伐的加快 ， 国内油罐车清洗 技术必然趋 向国际先进水平 选用高效低污染 、 本质 安 全 高 、 清 洗成 本低 的工 艺技术 势 在必 行 参 考 文 献 ：