高压水射流清洗技术现状及发展前景

中国设备工程2013年2月编者按：为贯彻落实《重金属污染综合防治“十二五”规划》和《国家环境保护“十二五”规划》等相关规划，提升工业清洁生产水平，工信部、科技部、财政部在２０１２年联合制定并发布了《工业清洁生产推行“十二五”规划》。

明确了“十二五”期间工业清洁生产总体目标和主要任务，包括开展工业产品生态设计、提高生产过程清洁生产技术水平等。

工业清洁清洗涉及多学科技术领域，正逐步受到工业企业重视，各行业对工业清洁清洗技术和设备的需求强劲，工业清洁清洗的发展前景十分可观。

高压水射流清洗不仅为企业设备的检修、保洁、节能降耗提供了最佳手段，同时也消除人工清除设备污垢对设备造成的硬力伤害及潜在危害，对工业企业的增效功不可没。

但在实际操作中，如何解决和协调好各个设备、技术参数的关系，达到高效清洁的效果，使设备保持清洁如新的状态，应受到相关从业人员的高度关注。

有鉴于此，本期专题就高压水射流清洗技术在国内外的发展现状、清洗设备、清除乙烯裂解设备结焦的案例等进行介绍，以期加深大家对高压水射流清洗的理解，在实际工作中取得更高的效率与收益。

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"（策划吴建卿）高压水射流清洗技术现状及发展前景北京科技大学机械工程学院／北京亨必通水射流清洗技术有限公司陈玉凡简要描述了高压水射流技术在工业清洗中的应用状况以及高压水射流清洗机成为国内外工业清洗中主导设备的原因，阐述了高压水射流清洗技术在我国应用中存在的一些问题及该技术发展前景。

高压水射流清洗技术是近年来发展起来的一门新兴科学，它利用高压水发生设备产生高压水，通过喷嘴将压力转变为高度聚集的水射流动能完成清洗、切割、破碎等各种工艺的技术。

高压水射流清洗技术适用于冶金、石油、化工、电力、交通、国防、市政环卫、矿山等多行业、多领域各类管线、热交换器、容器、船舶、车辆及大型设备的内外清洗。

随着现代社会对清洗行业提出的效率、洁净率及环保要求的不断提高，高压水射流清洗技术的普及应用成为工业清洗的必然趋势。

一、高压水射流清洗技术的特点美国、德国、日本、英国、法国、澳大利亚等发达国家利用高压水射流进行清洗已占到工业清洗８０％￣９０％的市场份额。

作为一种先进的物理清洗方法，高压水射流清洗具有多方面的优势：（１）无环境污染。

高压水射流以自来水或工业用水为介质，无味、无色、无臭、无毒，对环境没有任何污染，属于环保型清洗方法。

（２）不腐蚀金属。

水射流中没有任何酸、碱药剂等添加剂，既不腐蚀金属，又不损坏管路及设备，延长了设备的使用寿命。

（３）应用范围广泛。

凡是水射流直接射到的部位，不论是管道、容器罐体的内外壁、建筑物的表面，还是坚硬结垢物、致密堵塞物，皆可迅即被击碎剥落，脱离粘结母体，清洗干净。

对设备、设施大小、形状、材质及垢物种类均无特殊要求，故其应用范围极其广泛。

（４）打击效率高、清洗成本低。

以廉价的水为介质，对任何结垢物及堵塞物，只要水射流的压力、流量选择合适，喷射枪具选型合理，就能进行高速有效清洗，获得低成本、高效率的双重效果。

（５）节水又节能。

水射流清洗属于高压细射流清洗。

喷嘴喷头的孔径只有０．５￣２．５ｍｍ，射流直径也以毫米计算，每小时只消耗３￣５ｍ３的水，用过的水还可以回收。

故高压水射流清洗机属节水节能设备。

由于上述高压水射流清洗的特性，高压水射流清洗在国内外，无论是在工矿企业还是在市政工程，无论在服务行业还是在机关单位，都能获得广泛的应用。

二、高压水射流清洗技术在发达国家中的发展状况6高压水射流清洗技术在发达国家中广泛应用，应用最普遍的是美国、德国和日本，他们的热交换器、工业锅炉、大型容器和罐体、物料输送管道、设备表面等清洗作业几乎全部使用高压水射流技术。

在很多特种清洗作业中，诸如轮船船体的除焦除藻、飞机跑道的除漆除胶、核电反应堆的除垢除污、特殊钢厂的铸件清砂、轧件除磷等，也多采用高压水射流技术。

经过多年的发展和进步，这些国家的高压水射流清洗工艺水平都比较高。

借助很多先进的周边设备，使高压水射流清洗作业中的喷射枪具的旋转和推进实现了机械化和自动化。

他们采用的高压柱塞水泵，单级压缩可达到３００ＭＰａ，即使不加磨料也可实现设备除鳞除锈、除氧化皮的要求。

重要的清洗参数，如清洗机的压力、流量和功率，也可根据清洗对象的要求随时调节至最合适的状态。

并且高压水泵的质量比较高、易损件的寿命也比较长，在国际上受到普遍欢迎。

高压水射流清洗中配套使用的高压胶管，最小外径可达到６￣８ｍｍ，通常可承压１００￣３００ＭＰａ，有的甚至可达到３００￣６００ＭＰａ。

他们使用的喷嘴、喷头和喷枪就有数百种之多，分别编辑成册，可根据清洗对象优化选用，以便获得最佳的使用效果。

这些喷射枪具都由专业厂家生产、供应。

为了提高清净率，多用二维或三维旋转的喷头、喷嘴，喷嘴、喷头的推进形式有喷射反力自进、液压旋转推进及外力牵引推进等。

另外，还有各式各样的空间辅助变位机构、清洗罐体的多维空间变幅机构、清洗排污管道的纵向牵引机构等。

当前，在美国最先进的送进机构是爬壁机器人，它可以在大型金属构件及建筑物表面纵向、横向自由地爬移，以便顺利和灵活地在这些平面上除漆、除锈和清除各种结合物及粘结物。

三、高压水射流清洗技术在我国工业中的应用现状在我国，使用高压水射流技术做工业清洗的单位也有很多。

我国高压水射流柱塞泵大型生产企业有十几家，分布在天津、辽宁、江苏、四川和陕西等地。

高压水射流清洗机的生产厂家多为大型柱塞泵的制造厂家。

目前在我国正常服役的大型高压水射流清洗机有上万台，每年投入生产使用的也有上千台。

一级压缩最高压力可达２８０ＭＰａ，高压水流量由每分钟几十升到几百升不等。

我国高压水泵厂的生产潜力很大，随着清洗机用户的增加，他们可以提供大量的水泵。

与之配套的柴油机、电机、配电柜等设备，也都能满足生产与使用要求。

清洗机主要用户分布在石油、化工、发电、炼油、动力、酿造、造纸、橡胶、冶金、制药及市政工程等行业或部门。

若我国大中城市及大中型企业都使用大型高压水射流清洗机，需要量将成倍增加，因此，其在我国清洗机制造及使用潜在市场都很巨大。

我国大型高压水射流清洗机重量多在２￣３ｔ，主要用来清洗城市上下水管道、工矿企业排污及物料运输管道、各类热交换器、工业锅炉、大型容器和罐体、大型设备表面和建筑物外墙等。

高压水射流工业清洗在我国已初步形成产业，并且每年大约以１０％￣２０％的速度增长。

四、我国高压水射流清洗存在的问题高压水射流清洗机在我国应用已有二、三十年的历史，在很多大中型企业中起着骨干清洗作用。

但目前毕竟高压水射流清洗技术还处于发展阶段，还不够成熟，存在下列一些问题。

１．整机设计问题整机由动力机械（柴油、电机）、高压泵组、水箱、配电柜、高压胶管、电缆、低压水管、脚控阀、机械室、底盘行走机构、喷枪喷头等部件所组成。

就整机而言，目前尚存在以下几个问题。

（１）整机配置不够完善。

整机供给用户应当接水接电即可工作，但很多清洗机厂家提供的部件种类不全、数量不足，随带枪具不能满足用户多种用途的需要。

（２）系统参数缺乏优化设计。

系统参数优化的目的是在额定压力、额定流量、额定功率的前提下，获得最大打击效果和清洗效率。

这就要求清洗机在额定状态下工作。

但在实际上，由于高压胶管规格使用不当，清洗结垢物对象与清洗机主要参数不符合，喷嘴、喷头的孔径、孔向与主参数不一致等情况，整机工作经常事倍功半，甚至在很小的功率下作业，使整机功能白白浪费。

２．高压泵质量问题高压泵是高压水射流的发生装置，是清洁机整机的作业核心。

工作时高压泵作业正常，则整机工作基本正常。

但在实际工作中经常出现高压泵部件的质量问题，如运动件耐磨性差、高压胶管非正常破损等问题，以及喷射枪具性能问题、寿命问题、种类欠缺问题等，都会影响清洁机的工作效能。

３．操作维修人员作业资格问题高压水射流设备是高风险作业装置。

高压水射流象高速子弹一样，能击穿坚硬结垢物和堵塞物，也能击穿和截断人体和设备，作业人员应当像防范子弹一样防范水弹，避免高压水射流伤人和损坏设备。

因此，作业人员必需经过正规、严格的培训并在完全合格之后再持证上岗。

但在目前，我国上万台清洗机的操作者和维护者大部分是无证上岗，存在着严重的安全隐患，这已成为相关企业和管理72013年2月中国设备工程机构必须解决的安全问题。

五、我国高压水射流工业清洗的发展前景工业厂房的维护、设备的运行与维修都离不开工业清洗。

采用高压水射流的方法进行清洗，目前在国际和国内都处于主导地位，清洗所占比重约为整体清洗的８０％￣９０％。

因此，高压水射流技术的进一步研究、高压水射流理论深入发展都显得十分重要。

在今后较长一段时间内要强化高压水射流理论的研究，要进一步应用和发展更强更大打击力度的磨料高压水射流理论和技术，使我国设备工程和工业清洗的管理和技术水平处于世界领先地位。

［编辑：吴建卿］高压水射流清洗设备的应用北京科技大学高压水射流研究所刘庭成北京北科威斯迈技术发展有限公司范晓红高压水射流清洗以水为介质，无污染、无腐蚀，已被广泛应用。

本文对高压水射流清洗设备的特点及其在设备节能环保方面的应用进行了介绍。

“十二五”规划纲要将绿色低碳发展作为我国经济社会发展的重大战略任务，明确了降低能耗、碳排放及污染物减排等约束性指标。

低碳经济催生节能环保产业的迅猛发展，其中就包括工业清洗行业。

一方面，随着低碳意识的不断深入，工业清洗作为节能手段将更加经常化和习惯化，另一方面，工业清洗也将产生深刻变革，低碳的高压水射流清洗技术将获得更快的发展。

一、我国高压水射流清洗技术发展概况高压水射流清洗技术是从２０世纪７０年代迅速发展起来的一项技术，以前发达国家主要采用化学方法清洗。

目前，高压水射流清洗已经成为发达国家的主流清洗技术，占到了清洗业市场份额的８０％以上。

国内开发应用高压水射流清洗技术是在２０世纪８０年代，主要应用于石油化工、电力、煤炭、机械制造、涂装及核能军工等领域。

经过３０多年的研究和实践，我国高压水射流清洗技术的研究取得了很大进展，研制开发出了一批新产品，有些已处于国际领先水平，特别是１５０ＭＰａ高压泵和清洗机的成功应用，对促进我国高压水射流清洗技术的发展具有重要意义。

二、高压水射流清洗技术和典型设备１．高压水射流清洗的基本原理高压水射流技术就是将水通过高压柱塞泵或是增压器升压至３０￣４００ＭＰａ，经过控制系统，通过喷嘴喷出能量高度集中的高速水流，速度一般接近声速或超过声速，甚至是声速的几倍，这种水流称为高压水射流，目前最高水压可达到５６００ＭＰａ。