一種新型超聲波清洗設(shè)備及環(huán)保清洗劑的應(yīng)用研究

楊佳楠 郭建峰 閆媛媛 王秋燕

摘 要：本研究介紹了一種新型超聲波清洗機的應(yīng)用情況，通過超聲波清洗、蒸汽清洗和真空干燥，實現(xiàn)對電子零部件更好的清洗效果。同時采用揮發(fā)性小、無毒的碳氫清洗劑替代揮發(fā)性大、毒性較大的二氯甲烷作為清洗劑。項目廢氣經(jīng)收集治理后能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定達標排放。

關(guān)鍵詞：碳氫清洗劑;超聲波清洗;真空干燥

1 背景介紹

近年來，生產(chǎn)機械、電子零部件的企業(yè)對清洗劑和清洗機的需要量迅速增長，隨著中國淘汰ODS進程的加快，以及政府對環(huán)境保護和勞動者人身健康的重視，ODS和其他鹵代烴清洗劑面臨淘汰的巨大壓力，許多企業(yè)急于尋找適合的替代方法。碳氫清洗劑具有揮發(fā)性小、無毒的優(yōu)勢，是很多清洗企業(yè)的首選替代選擇。而碳氫清洗劑必須借助于真空清洗機才能徹底發(fā)揮其優(yōu)勢。出于環(huán)境保護及職業(yè)衛(wèi)生安全角度考慮，本項目采用揮發(fā)性小、無毒的碳氫清洗劑替代二氯甲烷作為清洗劑，同時配套新型超聲波清洗機，該清洗機可以減小清洗劑的損耗同時獲得更好的清洗效果。

2 新型設(shè)備清洗工藝

本項目采用全自動化清洗，具體工序包括上料、1槽超聲波清洗、2槽超聲波清洗、3槽蒸汽清洗、3槽真空干燥和出料。具體工藝流程如下：

（1）上料：將數(shù)十片片狀產(chǎn)品放置在洗凈籃內(nèi)，將洗凈籃碼放在進料口處的鏈條式傳送機上。通過鏈條式輸送機對片狀產(chǎn)品進行輸送。片狀產(chǎn)品清洗機內(nèi)置3個清洗槽位，其中1槽和2槽進行超聲波清洗，3槽進行蒸汽清洗和真空干燥。下面分別進行介紹。

（2）1槽超聲波清洗：鏈條式輸送機首先將片狀產(chǎn)品（放置在洗凈籃內(nèi)）輸送至1槽工位。1槽為敞開式結(jié)構(gòu)，設(shè)置溫度為35-40℃，內(nèi)置碳氫清洗液，清洗液液面高度維持0.35m。片狀產(chǎn)品浸入清洗液，在超聲波作用下，將金屬表面粘附的油污、灰塵等清洗掉。1槽清洗液揮發(fā)會產(chǎn)生少量有機廢氣（G1）。

（3）2槽超聲波清洗：鏈條式輸送機將片狀產(chǎn)品（放置在洗凈籃內(nèi)）輸送至2槽工位。2槽為敞開式結(jié)構(gòu)，運行溫度為35-40℃，內(nèi)置碳氫清洗液，清洗液液面高度維持0.38m。片狀產(chǎn)品浸入清洗液進行第二次清洗。2槽清洗液揮發(fā)會產(chǎn)生少量有機廢氣（G1）。

（4）3槽蒸汽清洗（利用清洗液高溫蒸汽進行清洗）：鏈條式輸送機將片狀產(chǎn)品（放置在洗凈籃內(nèi)）輸送至3槽工位。3槽為密閉結(jié)構(gòu)，設(shè)置溫度為105-110℃，壓力為12Kpa，在此溫度和壓力下，利用清洗液的高溫蒸汽對片狀產(chǎn)品進行第三次清洗。

（5）3槽真空干燥：蒸汽清洗工序和真空干燥工序均在3槽進行，兩種工序循環(huán)接替進行。片狀產(chǎn)品完成蒸汽清洗后，3槽蒸汽（清洗液的高溫蒸汽）通過冷凝管液化（高溫蒸汽通過冷凝管采用間接水冷的方式進行冷凝，冷凝水溫度低于20℃，冷凝時間約為5～8min，絕大部分蒸汽均能夠冷凝為液態(tài)），液化后的清洗液補入2槽。隨后將3槽抽真空，壓力小于01Kpa，在此溫度（105-110℃）和壓力（<0.1Kpa）下，片狀產(chǎn)品表面沾附的高溫清洗液蒸汽迅速揮發(fā)，獲得干燥的片狀產(chǎn)品。3槽蒸汽冷凝過程會產(chǎn)生少量不凝氣（G1），3槽抽真空過程會產(chǎn)生少量真空尾氣（G1）。

（6）出料：清洗、干燥后的片狀產(chǎn)品（放置在洗凈籃內(nèi)）自鏈式輸送機的輸送下離開清洗機，工人在輸送機上取下洗凈籃，取出完成清洗的片狀產(chǎn)品，即可進行后續(xù)的檢驗、包裝工序。

新型超聲波清洗機內(nèi)清洗液的遷移轉(zhuǎn)化流程見下圖：

其中1槽清洗液和2槽清洗液揮發(fā)會產(chǎn)生少量有機廢氣，主要污染物為VOCs，3槽蒸汽冷凝過程會產(chǎn)生少量不凝氣，主要污染物為VOCs，3槽抽真空過程會產(chǎn)生少量真空尾氣，主要污染物為VOCs。清洗工序產(chǎn)生的有機廢氣、不凝氣和真空尾氣通過密閉清洗間側(cè)面排風口收集凈化后引入一根15m高排氣筒排放。片狀產(chǎn)品表面粘附的油污、灰塵等被清洗進入清洗液，灰塵等通過1槽和2槽配套的過濾器截留，過濾器定期更換，產(chǎn)生廢過濾器。通過蒸餾槽將清洗液和混入的油污分離，分離出的油污（摻雜有少量未被蒸餾出的清洗液）經(jīng)冷卻后進入廢油槽，廢油槽內(nèi)收集的廢油定期清理。

3 廢氣及廢液的收集處置

清洗工序布置在新建密閉清洗車間內(nèi)，1槽和2槽清洗液揮發(fā)產(chǎn)生的有機廢氣、3槽蒸汽冷凝過程產(chǎn)生的不凝氣和3槽抽真空過程產(chǎn)生的有機廢氣通過密閉清洗間側(cè)面排風口收集，采用活性炭吸附裝置凈化，凈化后尾氣引入一根15m高排氣筒排放。根據(jù)實際運行監(jiān)測結(jié)果，項目排氣筒廢氣能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定達標排放。片狀產(chǎn)品表面粘附的油污、灰塵等被清洗進入清洗液，灰塵等通過1槽和2槽配套的過濾器截留，過濾器定期更換，產(chǎn)生廢過濾器。通過蒸餾槽將清洗液和混入的油污分離，分離出的廢油（摻雜部分未被蒸餾出的清洗液）經(jīng)冷卻后進入廢油槽，廢油槽內(nèi)收集的廢油定期清理，蒸餾出的高溫清洗液蒸汽通過管道進入3槽用于蒸汽清洗。

4 小結(jié)

本研究介紹了一種新型超聲波清洗機的應(yīng)用情況，通過超聲波清洗、蒸汽清洗和真空干燥，實現(xiàn)對電子零部件更好的清洗效果。同時采用揮發(fā)性小、無毒的碳氫清洗劑替代揮發(fā)性大、毒性較大的二氯甲烷作為清洗劑。項目有利于環(huán)境改善并保護勞動者職業(yè)健康。

參考文獻：

[1]廉超.淺析超聲波碳氫清洗的原理及應(yīng)用[J].高端裝備制造，2013：14：170.

[2]陳康宗，李忠德.碳氫/真空清洗技術(shù)的研究應(yīng)用于展望（下）[J].清洗世界，2005.3.30.

作者簡介：第一作者楊佳楠（1990-），女，助理工程師，主要從事環(huán)境影響評價研究。