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一、引入化学历史故事增强化学学习的人文厚重感
化学知识的历史故事,积淀着人类化学知识研究的人文思想,具有厚重的历史感和人文精神,折射出许许多多化学学者与专家们的精神追求和品德操守。显然,在高中化学课堂教学中引入一些化学历史故事,可以更加有力地吸引学生对化学知识的关注,大大提升他们对课堂教学的参与度,提升他们对化学学习的积极性和兴趣性,同时,还有助于帮助学生陶冶情操,对于他们的德育教育的积极作用也非同小可。
例如,对于有关“化学材料”引入,可以通过展示我国古代人们所使用的石制器具、瓷制器具、青铜器具、铁制器具等各种各样的图片,促使学生充分认识到我国远古人民对化学知识早有探究,对工具的生产从粗制到精制的发展过程中,已经具有较高的生产工艺水平,促使学生产生较为浓厚的民族自豪感,并激发他们对化学学习的热情,从而为他们更加自觉地进行化学知识学习奠定良好的情感基础。又如,引入俄国化学家门捷列夫、瑞典化学家诺贝尔、法国化学家拉瓦锡、兰籍法国著名科学家、物理学家、化学玛丽亚・斯克沃多夫斯卡・居里夫人、我国化学家侯德榜等事例等许多名人的故事,促使学生在这些科学巨匠身上感受到化学知识的奥秘,增强他们对化学知识的求知欲与探究欲,同时以这些名人为精神引领,促使他们对化学学习产生浓厚的兴趣。
二、积极引入生活化教学情境增添化学知识的朴质感
化学是一类紧密联系人类社会生活的基础性自然学科,对于高中生来也一门较为重要的必修学科。高中化学新课程标准明确指出,教师引领学生进行课堂教学实践活动中,必须加强对教学内容的研究与深入考究,紧密贴近学生身边生活中的各类事例,将化学知识融入于自然现象、社会常识和现实生活实际,构建更加朴质、更加真实的情境,让他们切实感受到化学知识就在自己身边,促使学生对化学知识产生好奇心和探究欲。因此,广大高中化学教师,要积极引入生活化教学情境增添化学知识的朴质感,促使学生更加积极、更加自觉地加强化学知识的学习与研究,并促使他们产生较为浓厚的学习兴趣。
例如,对于“氯气”的有毒性学习过程,可以引入氯气在军事上的应用,如第一次世界大战中,1915年3月氯气就被悄悄地投入了战场,在伊普尔的英法与德军的交锋中,德军为阻止英法联军的进攻,便投入了氯气这一化学武器,酿造了一场空前的毁灭性屠杀。此外,可以引入“欧洲蒂萨河化学污染事件”、“温室效应”、“印度博帕尔毒气渗漏事件”、“溶洞奇景”、“热水瓶除垢”、“臭氧层空洞”、“铁制品防锈”、“食品相克”等诸多生活化事例,展开生活化教学,促使学生对化学知识产生新近感,从而不断激发他们对化学知识学习的积极性、兴趣性和自觉性。
三、积极引入信息化教学手段提升知识的生动形象性
高中化学教学实践表明,引入信息技术积极开展信息化教学,可以让教学内容以图片、图形、图像、声音、影视、动画等多种元素有机地融合于一起展现出来,让知识体系、知识架构和知识逻辑以更加形象、更加直观地展现在学生面前,更加有效地化解知识的抽象度和疑难度,更加有效地突破时间与空间的限制,让宏观知识展现得更具规模性,让微观知识展现得更加细致精密,从而让他们对知识的体验更加深入,对知识的认知更加深刻,从而更加有效地激发他们对教学内容产生浓厚的探究兴趣。
例如,教师在引领学生进行“水电解产生氢气与氧气”的教学实践过程中,可以引入多媒体课件进行教学,用1个红色的大球代表氧原子,而用1个蓝色的小球代表氢原子,那么1个水分子就可以用1个红色的大球和2个蓝色的小球来代表,并将其设计成一个倒V字形结构,即2个蓝色的小球肩并肩地扛起1个红色的大球,当通电进行“电解”时,2个水分子同时分解,产生2个氧原子(红色的大球)和4个氢原子(蓝色的小球),然而2个红色的大球合二为一产生1个新的红球即为氧气分子,4个蓝色的小球两两合二为一产生2个新的蓝球即为2个氢气分子。如此一来,让学生对整个过程产生一目了然的感觉,并产生深刻的印象和浓厚的兴趣。
综上,兴趣是进行知识学习的最好老师,是对特定活动、事物或对象的积极的具有倾向性的心理趋势和情绪融合。广大高中化学教师只有不断加强深入研究,积极创设出更加丰富的教学情境,才能更加有效地激发学生的学习动力,从而激发他们对化学学习产生浓厚兴趣。
【参考文献】
[1]高良王.高中化学教学中培养学生的学习兴趣的形式和手段探析[J].教育教学研究,2014(2)
《信息化学习方式》一书中阐述:信息化学习方式,是指在一定现代信息意识指导下,学生在完成任务的过程中,利用信息技术进行有效学习的行为和认知取向,是以学生有效利用信息技术获得主体发展为目的,以现代信息技术为基础的学习方式,其本质是学生的信息化生存。简而言之,信息化学习方式最核心的含义是“借助信息技术的学习方式”。本文中所指的信息化学习方式是指幼儿在完成任务的过程中,借助成人的帮助而利用信息技术收集、整理、交流、展示所学内容,获得主体发展的学习方式。信息化学习方式的主要特征是:主动性、社会性、资源性、创造性,能够全方位支持幼儿获得内在的情感体验,从而激发幼儿热爱家乡的情感。本文以“美丽的夏都公园”大班主题活动为例,探讨幼儿爱家乡情感的教育策略。
一、带上相机(DV)去旅行—我们是家乡小拍客
延庆是我们的家乡,我们的家乡是北京市的一个远郊区县,这里群山围绕,是个空气清新、风景秀丽、人杰地灵的地方。为了让孩子们真正了解家乡,我们采取了“带上相机(DV)去旅行,做个家乡的小拍客”方式,真正在家乡到处走走拍拍,丰富幼儿对家乡的感性认识。
图1 幼儿自己尝试拍照
1. 收集家乡信息,确定拍点
幼儿有着与生俱来的好奇心和探究欲望。好奇心是幼儿内在生命本质的展现,幼儿在好奇心和探究欲望的驱使下,对周围世界中任何新奇、陌生或难以理解的事物都会产生探究的兴趣和欲望。于是我们让孩子们通过各种途径收集家乡的信息,了解家乡都有什么好玩的地方。于是孩子们有的问家长,有的上网查找,有的问周围的人,还有的竟然带来了宣传家乡的图册,从中找到了许多好玩的地方。大家通过交流,并且进行排序,决定由近及远地走遍家乡。离我们最近的便是夏都公园,因此我们首选的就是具有浓厚文化情趣的夏都公园。
2. 丰富拍客装备,学习拍法
幼儿的视角由于受经验、兴趣、高度的影响,与成人的视角有着本质的区别。因此我们结合孩子的意愿,放手让他们体验一把做拍客的感觉。为了保证孩子们能够安全顺利地拍照,我们请来家长和孩子共同解决拍照的安全问题,丰富拍客的装备。家长和孩子们各自带来了自己家的相机或者DV,在班中进行了实践,结果有的幼儿随意进行拍照,或是不顾周围环境走来走去,把家长吓得赶快“夺”过相机或DV,结合这一现象我们共同商量如何来解决这一问题。班中莹莹妈妈经验最丰富,提出了“让孩子们看看自己的拍摄内容,共同来分析如何拍摄更好”的建议。我们采纳了莹莹妈妈的建议,把幼儿拍的照片在白板上进行展示,孩子们看着自己拍出的照片,有半个头的,有半个身子的,有歪着扭着的,都哈哈大笑起来,说“不好看,不清楚”。接着我们请摄影专家一鸣的爸爸给孩子讲述拍照方法,孩子们兴奋极了,还想再尝试一下。紧接着我们讨论了如何做到安全拍照并达成了共识,相机要为孩子准备好挂带,让相机的挂带能套在手腕上保证不掉,DV机子要有挎带,能够套在脖子上,保证不被摔坏。这样孩子们的装备配备好了。
3.小组走进实地,做个拍客
同伴是幼儿发展的重要资源。因此结合幼儿家庭相机数量不足的情况,请幼儿自愿分成小组,并进行分工,有带相机进行拍照的,有选择拍照位置的,有讲述拍照内容的,并推选了小组长。孩子们走进夏都公园中,在小组长的带领下,在家长的保护下,尽情地发现夏都公园的美,他们有指挥的,有拍照的,有摆造型的,在游览拍照的过程中发现了夏都公园的房子、雕塑、植物、动物、湖水、游船、小桥等,伴随着一路的欢声笑语,他们从内心感受到了家乡景色的美丽。
图2 教师引导幼儿拍摄
二、晒一晒靓照—我们的视角最独特
孩子们小组合作拍下夏都公园美景后,就急于展示照片。于是我们为幼儿提供了展现自我的机会,开展了晒一晒我们的靓照的活动。
1.小组合作展靓照
幼儿在家长的协助下,把每个小组的照片及视频存到电脑中,并且在白板上进行交流展示,小组成员积极介绍。他们所拍的内容各式各样,有相同的,有不同的,孩子们七嘴八舌地说:“老师,他们和我们拍的一样。”“老师,我们的和他们的不一样。”“我们的最美!”“我们的最好玩!”……结合孩子们的讨论,教师提出问题:“你们拍的哪些地方相同,哪些地方不同?”“你拍的美在哪里?”“你拍的为什么最好玩?”以此引发幼儿进一步思考。
2.互相补充拓经验
结合孩子们发现的问题,教师把幼儿拍的有代表性和独特性的照片筛选出来,展示到白板上,请幼儿回顾自己拍照时的想法,并结合自己的想法把照片归类。大家互相补充拓展经验,发现夏都公园不仅景色美、雕塑美,还有好玩的游戏、独特的建筑,从不同方面了解了夏都公园的美丽。
三、创作特色资源包—我们的内容最丰富
只有表面的感性认识所激发的爱是肤浅的、短暂的。表面的认识是片面的,因此我们充分利用家长的教育资源,征求家长的意见,协助幼儿创作家乡美资源包,家长给予了大力支持,成为幼儿共同学习的伙伴。
1.我和爸妈齐“打包”
家乡美资源包的创作突出了幼儿的主体性,其中把幼儿拍摄的照片、录制的视频、搜集的传说、发现的故事,运用图像、声音、文字等形式进行整理。例如:班中的佳佳把自己在夏都公园发现的一个小故事录了音放到资源包中;婷婷把录制的坐船嬉戏的镜头放到了资源包中;琪琪把所有的雕塑的说明文字让爸爸读出来配上雕塑的图像放到了资源包中;丁丁还请爸爸带领他再一次到夏都公园中参观,把自己对每个雕塑的理解与想象进行录音,放到了资源包中。当把资源包创作好后,孩子们兴致勃勃地带到幼儿园让其他小朋友欣赏,每个幼儿的创作都各有特点。
图3 幼儿利用资源包上课
2.资源包PK赛
结合幼儿的兴趣需要,我们开展了“资源包PK赛”活动,一方面比赛谁的资源包中的内容丰富,另一方面比赛谁能够介绍清楚自己的资源包,让大家从中获得更多夏都公园的“秘密”。当幼儿明确了评价标准后,开始进行小组商讨,进一步熟悉资源包中的内容,并且分工介绍自己最为熟悉的内容。活动开始了,只见第一小组五个人都站到了前边,一人操作白板,另外四位小朋友进行介绍,点点介绍的是公园中的树;丽丽介绍的是公园中的花;琪琪介绍的是公园中的雕塑;彤彤介绍的是公园里的故事。他们精彩的发言让小朋友们进一步了解了公园的美丽。第二组小朋友的介绍与第一组有所不同,他们介绍较多的是公园中不好的现象,比如:雕塑的损坏、河水的浑浊、花枝的折断等,这引发了幼儿的讨论,明确了自己如何做个爱护环境的好孩子。此次比赛不仅仅赛的是能力,更多的是情感的激发,让幼儿懂得不仅要享受家乡美,更要创造家乡美。比赛结束了,小组分别获得了“家乡美小使者”的称号,孩子们了解家乡的愿望更加强烈了。
四、秀秀个性博客—我们的家乡更美好
幼儿的成长过程是漫长的,需要我们用一个个镜头记录成长瞬间。班中的幼儿多数都有自己的成长博客,所以我们充分发挥博客的作用,鼓励家长和幼儿一起秀出自己的个性博客来。于是我们和家长再一次带领孩子们走入夏都公园,为夏都公园做事情,并用镜头记录幼儿的表现。孩子们有捡树枝的,有捡垃圾的,有制作标识牌提醒人们保护草坪的,有阻止人们往水里扔东西的……他们忙得不亦乐乎,家长和小伙伴都用相机记录了当时的情景。回到家后请小朋友讲述自己的感受,并进行录音,家长都把照片和录音上传到博客上,并且还把幼儿将来建设家乡的想法记录到博客中。孩子们来到幼儿园,第一件事就是要上网交流自己的想法。当孩子们互相看到博客中的精彩镜头和奇特的想法时,读懂了自己就是使家乡变得更美的一员,从而激发了幼儿爱家乡的情感,养成良好的社会行为习惯。
在研究中发现:利用信息化学习方式激发幼儿爱家乡情感时要注意以下几点:一、教师和家长要坚定幼儿能行的信念,放手让幼儿利用信息技术手段实践体验;二、要充分发挥周边资源的教育价值,拓宽幼儿实践体验的场所;三、善于发现幼儿活动过程中的兴趣点和闪光点,积极引导;四、要充分利用家长的教育资源,支持幼儿深入探究,从而增强幼儿情感的内动力,让幼儿运用信息技术手段体验学习,激发幼儿爱家乡的情感,提高活动的实效性。
图4 家长用相机引导幼儿记录
五、结束语
通过利用信息化学习方式,增强了大班幼儿爱家乡实践体验的实效性,能够在实践的每个环节发挥其价值,有效地激发了幼儿爱家乡的情感。在研究中我们除了走进夏都公园之外,我们还尝试了走进古崖居、走进新农村、走进农田的爱家乡教育,让幼儿全方位了解家乡,增强幼儿对家乡的感性认识,并上升为理性认知,规范幼儿的行为,从一言一行中体现对家乡的热爱。
参考文献
[1] 李芒.信息化学习方式[M].北京:北京师范大学出版社,2006.
【关键词】硅片清洗原理;湿法化学清洗;干法清洗技术;束流清洗技术
1、引言
硅片的质量,尤其是硅抛光片的表面质量,随着大规模集成电路的发展,不断减小的线宽,不断提高的集成度,其要求也就越来越严格。这是由于器件的质量和成品率很关键在于金属杂质沾污和抛光片表面的颗粒。目前仍有50%以上的材料在目前的集成电路生产中被损失掉,都是由于硅抛光片表面被沾污了。可见器件的成品率和质量跟抛光片表面的颗粒和金属杂质沾污有着莫大的关系。抛光片表面大于0.2μm的颗粒数应小于20个/片,抛光片的表面金属杂质沾污应全部小于5×1016at/cm2,影响电路的临界颗粒尺寸为0.06μm。这些都是线宽为0.35μm的64兆DRAM器件的要求。本文基于这一背景,对硅片清洗原理与方法进行了探讨。
2、硅片清洗的基本理论
2.1硅片的表面状态与洁净度问题
硅片的表面最理性的状态应该是:有规则的硅原子排列终止形成,以共价键结合的内部的硅原子,因为未饱和的外方向的价键,可以俘获电子表面态,所以表面外部没有其他的原子。可是现实中不会存在这种理想的硅片表面,由外表面和内表面组成的真实的硅片,表面上常常会因为在外露的环境中发生吸附和氧化,有一层厚度上达上百埃或者几个埃、几十个埃的自然氧化层。硅片的内表面是能级密度为1011~1012个/cm2,不但存在着施主能级,而且存在着受主能级的硅与自然氧化层的界面。而外表面是环境气氛和自然氧化层的界面,它的吸附现象很复杂,它的表面能级受到内表面能级的不同程度的影响,且能够与内表面交换电荷,吸附一些污染杂质原子。进行清洗是为了让硅片的表面洁净,可是表面的洁净却一直以来都没有具体的标准。在制造工艺方面来看,如果器件特性并没有因为污染物质而受到特别的影响,那就说明硅片的清洁度是合格的了。
2.2吸附理论
硅晶的一个断面形成了硅片表面,这个表面又叫做不饱和键,原因是打开了一层或多层硅原子的键,呈现一层到几层的悬挂键,全部的晶格都是处在被破坏了的状态。上述这些是根据结晶学得知的,而根据物化性质可以知道,所说的“吸附”,就是指处在不稳定状态的非饱和化学键由于化学活性高,很容易就和周围的原子或者分子结合起来。何为“解吸”?意思是指被吸附的杂质粒子在它们平衡位置附近并不是固定不动的,由于它们不断的振动,其中就会有一些重新回到周围介质比如空气中去的被吸附的杂质粒子(它们能够脱离硅片表面的动能都是通过被吸附的杂质粒子不断振动而获得的)。一般而言,硅片表面层所吸附的杂质粒子不会处于动荡状态,反而一直会维持动态平衡,因为的解吸的同时,会有另一些粒子重新被吸附到硅片的表面。
3、硅片清洗的常用方法与技术
本文除了对束流清洗技术和干法清洗等主要清洗方法进行简单的介绍外,重点论述了湿法化学清洗的常用方法、所遵循的基本原理以及相关的技术手段。因为约有20%的工序在半导体器件生产中涉及到硅片的清洗,必须要选择不同的技术手段和清洗方法来满足不同工序不同的清洗要求和目的。
3.1湿法化学清洗
干法化学清洗和湿法化学清洗作为化学清洗的两种常用方法,目前在硅片表面清洗中以后者为主要的清洗手段。具体的过程是指让杂质通过加热、超声、抽真空等措施从硅片的表面解吸,或者让杂质和油污通过和各种有机溶剂和化学试剂发生溶解或者化学反应达到解吸,接着用大量的高纯冷、热水冲洗,最后完成硅片表面的洁净。
3.2干法清洗技术
相对湿法化学清洗来说,我们所说的干法清洗,是指在清洗过程中不使用溶液。干法清洗有可以分为“半干法”和“全干法”两大类,主要是看是否完全不使用溶液工艺,比如清洗技术中汽相法清洗属于前者,等离子清洗属于后者。而这两种清洗技术都是目前最常用的干法清洗技术。
3.3束流清洗技术
通过硅片表面的沾污杂质和有较高能量的呈束流状的物质流发生化学作用,从而完成对硅片表面杂质的清洗,这一种清洗技术就叫做束流清洗技术。激光束技术、冷凝喷雾技术和微集射束流清洗技术是目前常用的束流清洗技术。
参考文献
[1]郭运德.硅片清洗方法探讨[J].上海有色金属,1999,04:162-165.
[2]刘传军,赵权,刘春香,杨洪星.硅片清洗原理与方法综述[J].半导体情报,2000,02:30-36.
关键词:换热器清洗 除垢工具 传热系数
1主换热器简介
49-2反应堆一次水冷却系统包含两台不锈钢材质的固定管板列管式结构换热器,卧式平放于一次水回路间。反应堆运行时,一次水导出堆芯产生的热量,通过主换热器把热量传递给二次水,以此循环往复换热,实现堆芯的持续冷却。
两台主换热器编号分别为“甲”、“乙”。甲有1224根传热管,乙有1054根传热管,传热管型号一致,均为外径22mm、壁厚2mm、长3m的不锈钢管。运行时,一次水在传热管外侧(壳程)运行,二次冷却水在传热管内(管程)运行。
一次水系统属于封闭式循环冷却系统,循环时水量损失很少,冷却水使用的是电导率始终小于2μs/cm的去离子水,因此换热器壳程不结垢。
二次水系统属于敞开式循环冷却系统,二次水的冷却是通过机械通风冷却塔来进行的。在冷却塔内,冷却水与空气发生蒸发传热和接触传热,冷却水不断蒸发掉时,导致水中各种矿物质和离子含量不断被浓缩增加,在换热塔和换热器的传热部分产生沉积现象。
主换热器需要进行定期清洗,就是因为换热器管程产生了严重的污垢沉积现象,降低了传热能力。
2沉积物分析
为了有针对性制定换热器清洗方法,需要认清沉积物对换热器传热能力的危害,了解二次冷却水的结垢倾向,并认清沉积物的组成成分、每年的沉积量,和如何判断换热器清洗完成后的清洗效果。为此分别对以上几点进行了研究。
2.1沉积物危害
敞开式循环冷却系统在运行过程中,传热管内壁金属表面上会产生沉积物的聚积。49-2反应堆两台主换热器传热管的材质是321不锈钢,这种材料的导热系数为23.26W/(m・K);传热管内最主要的两种沉积物,碳酸盐垢和泥污的导热系数分别为0.464~0.697W/(m・K)和0.117W/(m・K),分别仅为321不锈钢导热系数的3%和0.5%左右。因此传热管内附着的沉积物将大大降低换热器的传热能力。
沉积物还会使换热器中冷却水通道的截面变小,从而导致冷却水的流量降低,使换热器的换热能力进一步降低。
沉积物覆盖于传热管表面,为金属材料的垢下腐蚀创造了充分条件,垢下腐蚀会使传热管产生点腐蚀或穿孔腐蚀,这种情况一旦发生会导致一次冷却水泄漏。
为了提高换热器的传热能力,防止设备金属材料腐蚀,因此要对主换热器的管程进行定期清洗。
2.2沉积物来源
传热管内沉积物的来源大致有以下几种:
由补充水带入的无机盐类,由以下两种原因,在冷却水中析出而附着在传热管表面而形成水垢:运行过程中,冷却水被蒸发浓缩,使一些无机盐的浓度超过其溶解度,并在传热管表面上析出无机盐垢。例如,硫酸钙垢、硅酸镁垢等;冷却水中含有碳酸氢钙,在经过传热管壁时受热分解,放出二氧化碳,生成溶解度很小的碳酸钙垢。
补充水带入的固体悬浮物在冷却水运行到传热管时,由于流速降慢而沉降为淤泥。
补充水或空气中带入的微生物在冷却水中繁殖后形成的微生物黏泥。
2.3沉积物分类
沉积在换热器传热管表面的物质统称为沉积物,它们主要是由水垢、淤泥、腐蚀产物和生物沉积物构成。
水垢:二次水系统使用的是未经处理过的自来水,其水中溶解有大量不稳定的碳酸氢钙,容易分解生成碳酸钙。碳酸钙属于微溶性盐,它的溶解度比碳酸氢钙要小的多。0℃时,碳酸氢钙的溶解度是2630mg/L,而碳酸钙的溶解度只有20 mg/L。另外,碳酸钙的溶解度与一般盐类不同,它不是随着温度的升高而升高,而是随着温度的升高而降低。因此,在换热器传热管内部,碳酸钙很容易达到过饱和状态,从水中析出,并因传热管内流速变慢,从而沉积在传热管表面。
换热器传热管表面上形成的水垢以碳酸钙为主,这类水垢结晶致密,不易被水流冲刷掉。
污垢:污垢是淤泥、腐蚀产物和生物沉淀物的统称,它体积较大,质地疏松,在传热管表面粘附不紧,容易清洗。但在运行中,污垢和水垢一样,同样会影响换热器的传热效率,还有可能堵塞传热管。
2.4换热器总传热系数计算
换热器传热能力的大小,可以用换热器的总传热系数表示。换热器中,热流体(一次冷却水)在传热管外流动放出热量,温度由T1下降到T2;冷却水(二次冷却水)在传热管内流动吸收热量,温度由tin上升到tout。传热系数K数值上等于冷、热流体间温差t=1℃、传热面积A=1m2时的热流量的值。传热系数越大,单位面积的传热能力就越强,反之则越弱。它的计算方式为:
K=Rcptout-tinπdlnT1-tout+T2-tin2。式中F:换热器的传热面积,如传热管内径(水侧)为d,有效传热长度为l,共有n根,则F=πdln,m2;R:单位时间内冷却水的流量,kg/s;cp:水的比热容,4.2×103J/kg・K;tin、tout:冷却水进、出换热器的温度,K;K:总传热系数,W/(m2・K)。
3.硝酸清洗方法
从70年代起,49-2反应堆开始采用化学清洗方法清洗换热器。化学清洗剂采用的是稀硝酸,稀硝酸清洗液可以去除传热管内的碳酸盐水垢。
清洗时,硝酸与水垢发生化学反应,生成易溶于水的钙、镁硝酸盐而把水垢清洗掉,其反应式如下:CaCO3+2HNO3 Ca(NO3)2+CO2+H2O;MgCO3+2HNO3 Mg(NO3)2+CO2+H2O。
硝酸清洗方法具有与水垢反应快、生成的硝酸盐在水中的溶解度大、操作简单和水垢清除完全的优点。但这种方法也具有如下缺点:
水垢清除效率低:当换热器传热管被污垢完全堵塞后,清洗液就无法或需要很长时间才能流通过整个传热管,造成换热器清洗不彻底。
清洗过程危险:在稀释硝酸过程中,会挥发出大量含酸气体,污染工作场所环境,严重危害工作人员呼吸系统健康;并且稀释过程中,会产生硝酸液体飞溅,操作危险不安全。
浪费化学药剂:清洗完成后的废酸液,仍含有较高的酸性,无法直接排放,需用额外的弱碱进行中和,操作繁琐,增大了工作量。
4新清洗方法
针对硝酸清洗方法的缺点,设计了新的针对49-2反应堆主换热器的清洗方法。
4.1改进点
新清洗方法增加了清洗步骤,并同时选择了新的酸洗剂。改进后的清洗工艺流程如图1所示。
采用新方法清洗换热器时,先用清水冲洗一遍全部传热管,然后用研制的专用工具对传热管内壁进行物理清洗,使每一根传热管都没有堵塞完全通畅,物理清洗完毕后用新的酸洗剂对换热器进行化学清洗,之后用水冲洗完传热管内残存的酸洗液后,为了防止传热管清洗后出现腐蚀生锈的情况,用钝化剂对传热管进行钝化处理,将化学清洗废液和钝化废液中和处理完达标排放后,用水最后冲洗一遍换热器,清洗工作完成。
4.2物理清洗方法
物理清洗方法是指用专门研制的机械除垢工具疏通传热管内堵塞的淤泥和水垢的方法。为了获得良好的物理清洗效果,并且考虑到厂房的实际操作情况,决定研制适合49-2反应堆自身清洗特点的物理清洗工具。
机械除垢工具由三部分组成:第一部分为可调速电锤,第二部分为长4.6m、直径为16mm的螺纹钢,第三部分为经过加工改进后的直径为14mm的低硬度钻头。制作此工具时,首先将钻头两侧副刃带磨掉,并将钻头从中间截断,然后分别将钻头的两段焊接到螺纹钢的两端,加工成钻杆,使用钻杆时,只要将钻杆的尾部安装进电锤即可。
清理传热管时,将电锤速度调为最低档,运行方式选择为锤加钻档,将前方钻头深入到传热管内的堵塞部分,然后用外部水源不间断的向该根传热管内部进行冲水,之后开启电锤,让电锤向前移动,直至传热管堵塞部分被全部打通。
电锤工作时选择锤加钻档,锤的作用使钻杆产生纵向运动,用于打穿传热管内的淤泥和软垢;钻的作用使钻杆产生缓慢的匀速转动,利用钻头排屑槽和螺纹钢本身的螺纹,再加上向传热管内不断的冲水,可以使淤泥和软垢在脱落后,附着在钻杆的外部槽内,通过旋转不断的排出管外,使管内堵塞物不断减少。通过实践证明,使用该工具可以非常容易打通被堵塞的传热管。
不损伤传热管是清洗换热器的首要要求。通过以下分析可以证明使用机械除垢工具时不会对传热管造成损伤。钻杆对传热管可能造成的损伤,主要来源于钻头部分和螺纹钢部分。加工时选择直径小于螺纹钢直径的低硬度钻头,并将其两侧副刃带全部磨掉,没有副刃带的钻头在清理传热管时,无法对管子内壁形成切削,并且其直径小于螺纹钢直径,在清洗时,钻头是无法接触到传热管内壁的,它只能向前打通堵塞部分,无法损伤传热管;螺纹钢直径小于管子内径2mm,它和管子之间有垢层,无法直接摩擦到管子内壁,并且因为传热管为不锈钢材质,其硬度要大于螺纹钢材质的硬度,所以在两者发生摩擦时,也只会磨损螺纹钢表面,其也是无法对传热管内壁造成损伤的。
4.3化学清洗方法
新化学清洗方法是使用氨基磺酸对两台串连的换热器进行循环清洗。新清洗剂采用氨基磺酸加缓蚀剂的混合溶液。氨基磺酸是一种固体清洗剂,具有低毒、无味、不吸湿、不挥发、污染性小以及对金属腐蚀性小、不产生氢脆等许多优点。相对于硝酸,清洗效果不变,但减少了对操作人员的危害。
氨基磺酸清洗液是由氨基磺酸、缓蚀剂、表面活性剂和水组成。清洗液呈酸性,与碳酸盐、金属的氧化物反应,生成可溶性盐类,从而去除水垢和其它沉积物。
氨基磺酸清洗水垢时发生化学反应式为:CaCO3+2NH2SO3HCa(NH2SO3)2+H2O+CO2;MgCO3+2NH2SO3HMg(NH2SO3)2+H2O+CO2。
氨基磺酸清洗液对碳酸盐、磷酸盐等物质的溶解能力强,清洗效果好;同时对不锈钢材料的腐蚀速率低。对比硝酸清洗液,氨基磺酸清洗液的最大优点还是安全。
4.4钝化
为了防止传热管内壁在化学清洗后,出现金属腐蚀生锈的情况,在化学清洗结束后增加了钝化传热管的步骤。用1%的碳酸钠和0.5%的硝酸钠配置钝化溶液,将水温保持在35℃左右,将钝化液泵入到换热器内,浸泡5小时左右,即可完成钝化过程。
钝化废液为碱性废液,钝化后,可将化学清洗后的酸性废液与钝化废液进行中和反应处理,使中和后的废液pH值达到6~8之间,即可将废液排放处理。
5清洗效果
每次清洗完换热器后,通过计算总传热系数,可以看出换热器清洗的效果。表1列出的是近四年清洗完换热器后,计算出的总传热系数。
从图2中可以看出,2015年使用新清洗方法后,总传热系数有了显著增长:与2014年相比,2015年提高了约54%,2016年则提高了约78%。说明清洗换热器时,先用物理清洗方法将堵塞的传热管全部打通,再用化学清洗剂清洗,可以大大提高换热器的清洗效果。
6总结
49-2反应堆正常的运行,需要定期对换热器管程进行清洗。原先使用的清洗方法为单一的硝酸清洗法,这种方法具有清洗效率低、危害工作人员健康和污染周围环境的缺点。针对这些缺点改进设计出的新清洗方法,改变了原有清洗工序,增加了新的清洗工艺,并自创出适合49-2反应堆换热器自身特点的清洗工具,也选用了新型低害清洗剂。使用新方法清洗换热器,不但大大提高了换热器的清洗效果,还减少了清洗过程中对工作人员和环境的危害。这些改进体现出了新清洗方法的优势,达到了设计目的,在清洗成本和时间没有增加的情况下,大大提高了换热器的清洗效果。
新清洗方法为清洗换热设备提供了一种新的清洗思路,即化学清洗方法结合物理清洗方法的综合清洗。常用的化学清洗方法具有清洗沉积物集中处或堵塞处效果差的缺点,而在进行化学清洗前,先用物理清洗方法将沉积物去除一部分,从而使化学清洗剂可以接触到之前无法接触到的沉积物,从而完成彻底清洗,这种综合清洗将大大提高清洗换热设备的效果。
参考文献:
[1]朱张校.工程材料.北京:清华大学出版社,2003.
[2]杨世铭,陶文栓.传热学.北京:高等教育出版社,2006.
【关键词】电子清洗剂 纸源扩散 清洗工艺 改进
1 前言
在晶体管和集成电路生产中,几乎每道工序都有化学清洗的问题,化学清洗的好坏对器件性能有严重的影响,处理不当可使全部硅片报废,做不出管子来,或者制造出性能低劣,稳定性、可靠性很差的器件,本文着重介绍电子清洗剂代替普通的化学酸在硅片扩散前的清洗工艺。
众所周知,历年来大功率半导体器件的制造都采用传统的化学酸清洗工艺,即采用H2SO4、H2O2、NH4OH、盐酸、硝酸等化学试剂单独或按一定比例配制而成的清洗溶液进行化学酸清洗。采用这种传统的清洗工艺和方法,虽能满足器件电压和电流特性的要求;但有明显的不足之处。一是化学酸清洗成本高;二是污染严重,通常化学酸清洗的废气排空,废酸液排入下水道或地下,对环境造成严重污染;三是对操作者人体伤害。因此改进传统的化学酸清洗工艺和方法,采用既简单又能保证器件电压和电流特性的清洗方法是器件设计和制造者努力探索及研究的目标。
目前多数厂家都使用了一种新型的电子清洗剂,代替了传统化学酸清洗,实现了电力电子器件的无酸清洗化,这种电子清洗剂具有操作简单、性能可靠、成本低、对环境无污染、对人体无害等优点,试验表明采用该清洗剂制造出的电力半导体器件能够满足电力半导体器件标准的要求。
2 电子清洗剂清洗原理
大家知道,硅片表面上沾污的杂质可分为三种类型,即分子型、离子型和原子型。分子型杂质主要是油醋类分子,依靠物理的静电引力吸附在硅片表面上;离子型和原子型杂质主要是钾、钠、铜、银、金等金属离子或原子依靠化学键力或者范德华力吸附在硅片表面上。按常规清洗工艺,必须采用甲苯、丙酮等有机溶液来去除沾污在硅片表面上的油污,用盐酸、硝酸、硫酸等去除沾污在硅片表面上的金属离子或原子。为满足清洗油醋类分子及金属离子和原子型杂质的需要,采用了两种电子清洗剂即DZ-1和DZ-2。这两种清洗剂都是中性清洗剂,DZ-1是用于去除沾污在硅片表面上的油污,DZ-2是用于去除沾污在硅片表面上的金属原子或离子,这两种清洗剂的基本工作原理如下:
(1)DZ-1的去油污原理。DZ-1的主要成份是12醇聚乙二醇醚,其分子成为C12H25-O- ( CH2CH2O) n H式中n为6-30的正整数,在12醇聚乙二醇醚分子结构中既含有与油醋分子结构的相似的亲油基,如C12H25,又含有与水分子结构相似的亲水基,如O- ( CH2CH2O)nH硅片表面上沾污的油醋分子与水分子之间存在有相互排斥的分界面,清洗时亲油基能够吸附在油分子与水分子的界面上,产生乳化增溶作用。所谓乳化是指在乳化剂的作用下,两种互不相溶的液体混合在一起,一种液体以细微滴珠的形状分散在另一种液体中,使溶液呈乳浊状态,实际上丙酮等有机类溶剂在去油过程中也起到了乳化剂的作用。乳化后的油醋分子被乳化剂包裹在里面不再吸附于硅表面,可用去离子水冲洗干净,从而达到去除油污的目的。这就是电子清洗剂DZ-1去油污的基本原理。
(2)DZ-2的去金属离子或原子原理:DZ-2的主要成份是12烷基醇酞胺磷酸脂,充当络合剂的作用。它含有提供配位体的氮和氧,能与金属离子或原子形或络合物。络合物也叫分子间化合物,在络合物分子中有一个叫络离子形或体的离子占据中心叫中心离子,在中心离子周围直接配位着一些负电荷离子或分子,这些离子或分子叫配位体。配位体对金属离子或原子的吸引力大于金属离子或原子与硅片表面之间的吸引力,从而形成了能溶于水的络合物,这些络合物可用大量的去离子水冲洗干净,从而达到去除金属离子或原子的目的。这就是电子清洗剂DZ-2去金属离子或原子的基本原理。
3 实验验证及测试结果
纸源扩散前的清洗试验:取常规生产用的原始单晶硅片,经超沙后采用DZ-1. DZ-2清洗,其清洗工艺如下:DZ-1清洗液的配制比例是:
DZ-1清洗剂:去离子水=5毫升:95毫升
同样DZ-2清洗液的配制比例也是:
DZ-2清洗剂:去离子水=5毫升:95毫升
将配制好的DZ-1清洗液,倒入石英烧杯中,清洗液应浸没过硅片为宜,然后将石英烧杯置于超声波发生器中(槽中应加适量的去离子水)进行超声清洗5-10分钟左右,倒掉清洗液,用热去离子水冲洗2分钟左右;接着用DZ-2清洗液进行超声波清洗5-10分钟左右,然后用热去离子水冲洗3分钟左右;再用热去离子超声3分钟左右,用热去离子水冲洗5分钟;热去离子水超声3分钟左右,再用热去离子水冲洗以冲净为宜。
清洗后的硅片进行纸源扩散,扩散后测试电压、反恢和高温特性,并与同一批按传统化学酸清洗后进行纸源扩散的硅片作比较,其结果如表1:
为了验证在纸源扩散清洗工艺中采用电子清洗剂制造的2cz系列产品的各项参数指标,还进行了下面的实验和验证:
1.进行室温和结温下的电压测试;
2.进行高温老化,一批50只全部通过试验;
3.进行dv/dt、di/dt测试,dv/dt=500v di/dt=80uA/us
4 进行正向压降测试。
以上四项的测试结果全部符合要求,其数据不再罗列。由此可以看出,电子表清洗剂清洗的硅片满足器件的各项特性要求。
5结论
通过上述试验和测试结果来看,电子清洗剂清洗的器件特性与化学酸清洗的器件特性基本一致。而且电子清洗剂具有操作简单、性能可靠、成本低、对环境无污染、对操作者人体无害等优点。而且其成本也只有化学酸清洗的1/10左右,故而经济效益明显。该方法是降低成本、提高产品质量、创造经济效益的好途径,值得各生产企业推广使用。
参考文献
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[3] 王卫东,黄澎,阳铁强.电力工程施工现场临时用电安全技术应用探讨[J].中国科技成果,2010(23).
作者简介
袁平(1968-),女,工学学士,电子工程师,质量工程师。主要从事二极管、三极管管芯的生产和研究。
[关键词]激光清洗技术;石质文物;修复与保护
[中图分类号]G264.3 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115(2011)014-0119-02
一、激光清洗技术简介
激光技术在众多领域有着广泛的应用,如工业制造、医疗、军事、科学探测、商业、娱乐业等。国外在20个世纪七八十年代就开始将激光用于艺术品表面清洗,随后尝试用于文物表面杂物的清洁,一般在石质文物方面用的较多。当前,许多国家如法国、美国、英国、希腊、意大利等,都开展了激光技术在文物修复方面的运用,我国还处于起始研究阶段。
目前,国外在激光清洗技术的发展和研究方面,其技术参数和机理方面的研究逐渐减少,技术应用的研究占了主导地位。在实际应用中展示了激光技术的优越性,同时,激光清洗的配套设备也比过去更加完善,其中YAG 激光器在文物修复和艺术品保护方面的应用明显多于在其他方面的应用。
传统的清洗方法包括机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法。通常,这些清洗方法在环境保护和高精度要求方面受到限制,如机械方法无法满足高清洁度清洗要求,而化学清洗方法容易导致环境污染,获得的清洁度也很有限,特别是当污垢成分复杂时,必须选用多种清洗剂反复清洗才可能满足表面清洁度的要求。尽管超声波清洗法清洗效果不错,但对亚微米级污粒的清洗却表现得无能为力,同时,清洗槽的尺寸也限制了清洗对象的范围和复杂程度,而且清洗后的文物需要快速干燥亦是一大难题。令人欣慰的是,激光清洗技术以自身的许多优点弥补了传统清洗方法的不足。
二、激光清洗技术的工作原理及机理
激光清洗技术是采用高能激光束照射物体表面使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离,从而达到洁净化的工艺过程。激光器通常由谐振器、光源发生器、冷却器三部分组成,其工作原理为:由激光器发射一种单色性很强、能量高度集中并朝着单一方向发射的光,再由谐振器引出臂式或光缆式连接激光头,清洗工作主要通过调整激光头完成。因为激光是一种单色性和方向性都很好的光辐射,所以通过镜组合可以聚焦光束,把光束集中到一个很小的范围或区域中。正确掌控激光光束即能显现清洗效果。
下文以石质文物为例,具体说明激光清洗的工作机理。因为石质文物表面的污物和石材是以弱化学作用力和物理作用力结合的。弱化学作用力包括氢键和电荷转移形成的键能等,物理作用力包括范德华力(包括静电、诱导和色散作用)以及毛细作用力等。此外,石材比其他材料更难清洗的原因是由于天然石材存在的大量微孔隙,微孔隙的毛细作用力不仅使污物与石材之间的各种结合力得到了增强,同时,其包裹作用也使各种清洗的外力难以发挥作用。
当激光束射于物体表面,至少可以产生三个方面的作用:一是会在固体表面产生力学共振现象,使表层或凝结物碎裂脱落;二是会使表面垢层受膨胀而克服基体物质对污垢粒子的吸附力而脱离物体表面;三是在瞬间使污垢分子蒸发、汽化或分解。激光清洗技术就是利用激光脉冲的振动、粒子的热膨胀、分子的光分解或相变三种作用或联合作用克服污物与基体物质表面之间的结合力,使污物脱离物体表面而达到清洗的目的。
根据被清洗基体物质与污物的光学特性分析,又可将激光清洗机理分为两类:一是利用基体物质与表面附着的污垢对某一波长激光能量的吸收系数的差别,使激光能量充分被附着的污物所吸收,从而受热膨胀或汽化挥发,并被汽化形成的蒸汽流带动脱离基体物质而达到清洗的目的,其要求是基体物质对激光能量的吸收系数要小,使表面污垢受膨胀后而克服基体物质对污垢粒子的吸附力而才不至于被损伤。因此,实现安全高效清洗的关键是选择合适的激光波长并控制适度的能量密度。二是对于基体物质与表面附着物对激光束的吸收系数差别不大,或者表面附着物受热后会产生有毒物质等情况的清洗,通常是利用较高频率和功率的脉冲激光冲击被清洗的表面,使部分光束转换成声波,声波在冲击中下层硬表面以后返回,其返回的部分与激光产生的声波发生干涉,从而产生高能共振波,使污垢层发生微小爆裂,造成粉碎,易于脱离基体物质表面。
三、激光清洗技术在文物修复中的应用
激光清洗是利用激光光源来将物体表面的物质除去使其剥离(消溶)。通常用于文物清洗的激光器有三个波长:1064纳米、532纳米、355纳米,有序地选择光波的长短能避免物体表面损害,正确方法是选择激光的参数。
在具体操作时,应先在文物样品上选择试验点,可以运用化学方法、机械方法,再用激光方法作对比。在进行激光清洗时,要明确先清洗部分和后清洗部分,在同一个地方试用一两个脉冲,还要调整能量。比如石质上的色彩部分激光脉冲参数与石质材料不同,应当考虑激光能量大小和要面对文物材质的承受力。此外,对存留在文物上的信息应当保留,若确定继续使用激光有损文物本体时应停止操作,从而避免文物不受伤害。下文以战国时期青铜礼器鼎腹部的残片、青花碗残片和大理石基座为例,具体谈谈实践操作方法。
例一,战国时期青铜礼器鼎腹部的残片激光清洗。残片铜质尚好,呈黄铜色,长约70毫米,宽约26毫米;因常年埋藏,器物表面腐蚀生成黑色的氧化铜和蓝绿色的碱式碳酸铜。首先,将样品分成两个试验区,分别采用传统清洗方法和激光清洗方法进行对比。在传统清洗区域选用机械方法,用小号手术刀在器表轻轻刮试,将蓝绿色锈层剔除。激光清洗的区域选用波长1064纳米激光、能量175兆焦频率20赫兹的dive 5进行清洗。从清洗后的效果看,使用激光清洗后,锈层薄处效果较好,锈层较厚处清除很慢,配合传统清洗方法为宜。
例二,青花碗残片激光清洗。残片表面附着有大面积沉积结壳,硬度较高。同样将残片分为若干区域,在传统方法清洗区先用酒精、丙酮浸湿擦拭,然后用15号手术刀清除较薄结壳,不容易剔除的结壳处敷15%的碳酸氨30分钟,用手术刀清除,清洗后整体效果很好。激光清洗区分三个不同的能量区域,采用波长1064纳米,能量180兆焦耳、190兆焦耳、200兆焦耳,频率20赫兹的dive 5,去离子水润湿,清除很慢,效果不好。采用波长1064纳米、能量210兆焦耳、频率20赫兹的dive 5,去离子水润湿,效果较好。采用波长532纳米、能量 210兆焦耳、频率20赫兹的dive 5,去离子水润湿,清除速度较波长1064纳米、能量 210兆焦耳快,效果较好。
通过对三种波长及不同能量的测试,使用波长532纳米、能量 210兆焦耳、频率20赫兹、dive 5激光清洗后的效果较好,但是表面还是残留有很薄的污渍。
例三,大理石基座激光清洗。由于基座表面覆盖黑色沉积物,另有少量白色结壳。直接使用激光清洗,用胶条分出三个试验区域,每个区域再分成A区和B区。
在使用波长1064纳米的激光清洗区域,A区使用能量 170兆焦耳频率、20赫兹的dive 4,去离子水润湿,用激光均匀清洗,清除较快,但颜色偏白。B区使用能量 175兆焦耳频率、20的赫兹dive 3,去离子水润湿,用激光均匀清洗,清除较快,但颜色偏黄。
在使用波长532纳米的激光清洗区域,A区能量 175兆焦耳、频率20赫兹的dive 3,去离子水润湿,用激光均匀清洗,没有明显效果。B区能量 190~195兆焦耳、频率20的赫兹dive 3,去离子水润湿,用激光均匀清洗,清除不彻底。
在使用波长355纳米的激光清洗区域,A区使用能量 180兆焦耳、频率20赫兹的dive 3,去离子水润湿,用激光均匀清洗,没有明显效果。B区使用能量 200兆焦耳、频率20的赫兹dive 3,去离子水润湿,用激光均匀清洗,清除不彻底。
通过对三种波长不同能量的测试,采用波长1064纳米、能量 175兆焦耳、频率20赫兹的dive 3,激光清洗后虽然颜色稍有偏黄,但整体效果还是较好。
在使用激光清洗过程中,为了充分利用激光的作用,加强激光的清洗效果,可事先在被清洗基体的表面人为地涂上一些水或水与甲醇或乙醇的混合液体。当激光照射到液膜上时,液膜因急剧受热,会产生爆炸性汽化,爆炸的冲击使基体表面的污垢松散并随冲击波飞离基体的表面。另外,有些污垢需要使用激光使其松散后,再用非腐蚀性的化学方法去污。
四、结语
关键词:机组 清洗 油循环
中图分类号:TH 文献标识码:A 文章编号:1007-0745(2013)03-0153-01
本文结合鄂尔多斯联合化工有限公司原始油系统清洗状况,分析我公司机组油路系统清洗过程的各种因素。
1、机组油路系统清洗的目的
大型机组油系统的作用是在轴承处形成油膜,对轴承、联轴器等起作用,并带走这些部件在运转过程汇中产生的热量;在调速系统中起到控制转速,保护机组运行安全的作用。由于机组在正常生产中转速很高,如果油系统有硬质杂物,将会严重损坏轴瓦、齿轮等,会使机组的转速无法控制,不能对机组有效的保护。因此,要严格保证油系统的清洁度。很多工厂在进行油系统清洗过程中要花一个月左右的时间,这样就会严重影响整套装置的开车进度,对公司极为不利,因此一定要尽可能缩短油系统清洗时间。
2、联合化工油系统清洗
鄂尔多斯联合化工油路系统为进口韩国二手设备(美国凯洛格工艺),油系统整个清洗程序为:
2.1化学清洗
由于整套装置闲置时间达到了十年之久,整个油路系统为原管线拆除,油路管线必须进行化学清洗才能满足正常生产的需要。化学清洗为专业化学清洗厂家全包,采用体外循环,对机组轴承、调速器和邮箱进行隔离,整个化学清洗时间约一周时间。
2.2清理油箱
在油箱加油以前先对油箱进行了人工清理,确保源头合格。油箱清理先用棉白布进行清理,接着用面团清理。
2.3油箱进油
油箱加油采用板式滤油机,加油管线采用耐油橡胶管。油箱油位加至正常油位。
2.4油循环
整个油循环过程都没有对机组进行隔离,直接进入机组。在机组油进油口、调速器进油口、回油总管处各加200目滤网。油泵采用单泵运行。整个油循环过程共进行了半月左右时间,更换滤网时间间隔为2小时,在循环过程中还进行了透平试车工作,所以油循环工作是边试车边油循环进行的。所以在循环过程中,经常出现回油总管滤网被堵死,轴承处喷油的现象。整个油循环期间油箱清理三次。
2.5清洗效果
在正常开车以后,多次出现调速系统失灵,打开调速器后,发现有油泥类的东西将调速器堵死。后在调速器进油口处增加200目滤网,又将所有上油管线拆开检查,发现管线内部有一层黑色沥青状物质,涂满了整个管壁。之后采用蒸汽吹、棉布擦将管道内壁上的黑泥出去,但是效果不明显。在经过两个月之后,油系统才逐渐趋于平稳。但是在正常生产近一个月时间后,氨压缩机出现高压缸后轴承温度高,联锁跳车。经拆开检查,发现在轴承箱处有大量杂质:铁锈、焊渣、污泥等。
2.6 油循环效果差分析
经过对现场采回的杂质样品进行分析,造成这种现象的原因可能是:
1) 装置闲置时间太长,导致管线内壁沉积下来很多积灰,化学清洗无法去除;
2) 化学清洗过程中,随着温度升高将部分固体杂物溶解,温度降低时又粘附在管壁上;
3) 在油循环过程中试车,轴温升高,回油滤网堵死,轴承温度不能被有效的带走,使油高温变质。
4) 在化学清洗过程中采用橡胶管,将橡胶管部分成分溶解,随着温度降低,凝固在管壁上。
3、我公司油循环现状
我公司几组为全新机组,且所有油系统管线为不锈钢管线,管道内壁不会有太多积灰。所以,油循环的质量完全可以保证,先面临的问题就是如何能缩短油循环时间。通过对其他厂油循环了解,现总结出我厂油系统几点优势,可以有效的缩短油系统清洗时间:
1) 我厂机组全部为三菱进口,机组本身清洁度很高,可以在体外循环合格后再进入机组本体,这样一般可以在更换2~3次滤网后达到合格;
2) 我厂机组油系统全部为不锈钢制,铁锈等硬质杂质将会很少,且容易去除。针对这种情况,可以采用工厂空气吹扫低压蒸汽迅速升温工厂空气迅速降温低压蒸汽迅速升温工厂空气迅速降温热胀冷缩方法对每一条油路管线(不包括油站部分)进行吹扫、敲打,将管道表面的焊渣、硬质颗粒等去除, 预计3~4天可以全部完成。
3) 油循环过程可以不采用加热、冷却油的方法进行循环,可以采用恒温的方法进行循环,这样每个循环周期至少可以减少4~5小时,整个油循环过程可以减少约3/5的时间。
4) 采用两种滤网(120目、200目)滤网两次过滤循环。先采用120目滤网循环去除大部分固体杂质,合格后采用200目滤网循环去除微小颗粒,既可以保证油循环的质量,又可以有效的缩短时间。
5) 所有的临时管线采用金属软管,可以有效的避免二次污染的问题,减少油路系统从外部污染的可能性。
6) 采用多泵同时循环,可以保证循环油量,有效的将系统内的杂质带走。
4、小结
油系统的清洗质量直接影响试、开车工作的顺利进行。采用合理的方法既可以有效的保证油循环质量,又可以大幅度的缩短清洗时间,可以有效的保证公司的试、开车进度。
随着医疗市场与国际接轨,医学高、新技术的日新月异,我国对降低院内感染也越来越重视,对医疗器械清洁度的要求也越来越高。我科作为医疗用品供应单位深知责任重大,并一直将引进和提高医疗器械清洗效果作为工作中的一个重要课题,进行了深思和探讨。
我科在2008年8月份之前,一直是采用传统的人工刷洗法刷洗医疗器械,这种方法既费时又费力,而且清洗效果也不尽人意。如:有关节、缝隙、齿槽的医疗器械难以刷洗到位,附着在此的污垢不易洗净,剪、钳的轴节处易卡刷毛及其它异物,极易引起物品生锈,特别是镊子的夹缝中,常常锈迹斑斑等等。鉴于人工刷洗法无法满足医疗器械对清洁度较高的需求,我科于2008年8月引用了目前国际上最先进而且应用最广的超声波清洗技术,使用超声波清洗器进行医疗器械的清洗,它不仅清洗洁净、清洗快速,并节省大量人力、物力,较之以往大大提高了工作效率。清洗后的医疗器械光亮如新,生锈率也大大降低。笔者曾就超声波清洗器使用前后的效果作了一个比较:固定使用的镊子500把,从2008.1-2008.6,用传统人工刷洗法清洗,导致生锈而不能使用的镊子共计170把,从2008年10月份至2009年3月份用超声波清洗器清洗,生锈不能使用的镊子仅为30把。从上述可见,超声波清洗器的清洗效果是不言而喻的。
可以说,在目前所有的清洗方式中,超声波清洗是效率最高,效果最好的一种。之所以超声波清洗能够达到如此的效果,是与它独特的工作原理和清洗方法密切相关的,下面,笔者仅就其清洗原理与操作方法作简要介绍。
1超声波清洗原理
当超声波的高频机械振动传给清洗液介质以后,液体介质在这种高频波振动下将会产生近真空的“空腔泡”, “空腔泡”在液体价质中不断碰撞、消失、合并时,可使周围局部产生极大的压力,这种极其强大的压力足以能使物质分子发生变化,引起各种化学变化(断裂、裂解、氧化、还原、分解、化合)和物理变化(溶解、吸附、乳化、分散等)。另外,空泡胞的本征变化频率与超声波的振动频率相等时,便可产生共振,共振的空腔泡内因聚集了大量的热能,这种热能足以能使周围物质的化学键断裂而引起一系列的化学、物理变化等,理论上讲“空腔泡”对清洗对象的强烈的作用称为“空化作用”。
由于超声波的空化作用,其清洗效果远远优于其它清洗手段所能达到的清洗效果。清洗效果比较(根据资料报导)所示:超声波清洗法达到100%,刷洗(用化学溶剂)为90%,蒸气清洗(化学溶剂)为35%,从上看出,超声波清洗是最有效的清洗手段。
2操作方法
2.1将污染的医疗器械回上后,有轴节的,如剪刀、血管钳等串在U型支架上,使轴节部位充分张开,然后和无轴节的医疗器械一并放入500-1000MG/L有效氯溶液中浸泡30分钟后取出清水冲净。
2.2将20G必洁美(多种生物酶)加入4公升常温水中(适宜温度20-50)使本品迅速溶解后,倒入超声波清洗槽内,再将医疗器械全部浸入溶液中,溶液量及浓度视物品量及污染情况而加减。
2.3将通电源开机运行3-5分钟,取出后用常水或热常水冲洗洁净即可。
2.4将清洗洁净后器械烘干,上油并尽快打包,以免再度污染。
3使用超声波清洗器的注意事项
3.1洗涤槽内注入适量水,液面大于4CM,严禁无水运行。
3.2机器运行中严禁改变功率,如需要改变功率,必须关电源,再调强、弱开关。
3.3在运行中,清洗液的温度小于60℃,一旦大于60℃,必须降温,以免损坏换能器,一般温度保持在40-45℃,如低于40,则会降低清洗效果,高于45℃,会导致细菌蛋白质凝固,同样会降低清洗效果。
3.4如起动有故障,不能强行再开机。
3.5放置物品要轻,重的物品不能直接放在槽板上,而要用支架悬浮清洗,与底板距离2-3CM,物品要完全浸泡在清洗液中。
关键词:火电机组;锅炉化学清洗;注意问题探讨
化学清洗是火力发电厂清除锅炉杂质最常用的方法之一,化学清洗的质量关系到锅炉的运行寿命以及发电工程的安全性能,2001年修订的电力行业颁布《火力发电厂锅炉化学清洗导则》(DLT794-2001)以来,电力行业的锅炉清洗质量已经有了很大提高。为了进一步提升锅炉化学清洗的质量,下面本文将具体分析火力机电锅炉化学清洗的一般过程,并在此基础上具体阐述锅炉化学清洗前、中、后应该注意的一般问题,明确化学清洗的技术要点,提升化学清洗质量,为火力发电做好设备保障工作。
1.火电机组锅炉化学清洗的一般过程
(1)水冲洗、过热器充保护液。由于运行锅炉的过热器没有配备反冲洗系统,因此在进行化学清洗前需要往过热器系统中充入保护液,使锅炉在强烈的化学反应下得到充分的隔离与保护。首先通过清洗系统的水冲洗锅炉,直至没有杂质为止停止冲洗,将除盐水上至锅炉汽包可见的水位,然后向过热器中充入保护液,保护液主要选用氨一联胺保护液,使汽包充满水,做好防范保护工作。
(2)升温试验。升温试验的目的是得出科学、可靠的温度数据,因此需要通过投蒸汽混合加热系统对清洗系统进行升温试验,当升温速度满足《火力发电厂锅炉化学清洗导则》的要求时,停止升温试验。
(3)酸洗。酸洗是一个耗时较多的清洗环节,对出、入口温度的控制、酸洗液的用量控制都非常严格,并在清洗结束后严格分析试片与监视管段的清洗状况。酸洗液的出口温度应上升至48.6℃、入口温度应上升至438℃。并将汽包液位控制在可见的最低液位上,使清洗水箱水位保持在113处,向清洗箱中加入缓蚀剂780K、助溶剂NaF650kg、N氏sCN320kg、硫脉巧90吨,根据情况加人适量消泡剂。整个酸洗过程的汽包水位控制在中心线50L―100L,入口温度控制在50℃―55℃。酸洗过程中需要密切监测酸浓度。酸洗结束后及时取出试片和监视管,并将酸洗结果与酸盐浓度和铁离子浓度进行对照以确定酸洗效果。
(4)水清洗。在水冲洗环节需要通过除盐水的置换反应来保证清洗效果,同时加入少量柠檬酸来辅助清洗,冲洗过程中的汽包水位应该控制在100~150L,冲洗至出水透明。PH值约在2.32左右。
(5)漂洗。首先建立一个漂洗的正洗循环,将省煤器一同加入正洗循环中,汽包水位控制在中心线50L左右,清洗水箱水位维持在1/2处,打开蒸汽门将温度升高。当出入口温度在90。0℃~72.7℃时,准备漂洗。为了强化漂洗效果,加入320吨柠檬酸,用氨水将PH值调节至3~4之间,漂洗结束时系统中铁离子浓度应为139.3mg/L。
(6)钝化。首先需要满足钝化的条件:出、入口PH值在9~10左右,温度在57℃、55℃。漂洗结束后停止蒸汽,向清洗液中加入除盐水,并通过循环换水的方式来降低温度,是温度降至65.1℃~57。0℃时停止降温,控制汽包水位在中心线50L~100L左右,清洗想水位在112处,加入3吨亚硝酸钠,准备进行钝化。钝化结束后的钝化废液排入废液池,并用DC一l型亚硝酸钠处理剂进行处理,放置8天后,达标后再排放。
2.火电机组锅炉化学清洗应注意的问题探讨
2.1清洗前应注意的问题。
主要包括选择清洗介质、清洗系统的检查两个方面。清洗介质主要包括缓蚀剂、清洗主剂、清洗助剂三部分。首先要慎重选择缓蚀剂,保证在规定的清洗温度下缓蚀剂不会自行分解,并保证在钝化阶段缓蚀剂不会影响钝化效果。其次是选择清洗主剂,新建锅炉常用的酸有盐酸、柠檬酸、硫酸、硝酸、氢氟酸等,运行锅炉的清洗主剂主要包括碳酸盐水垢、硅酸盐水垢、硫酸盐水垢、混合垢四类。清洗助剂的作用就是充当还原剂,加入适量的清洗助剂可以减轻清洗介质对锅炉钢材的腐蚀。清洗系统的检查包括汽包内部检查、系统隔离情况检查、汽包水位计检查、酸洗加热源的选择、设置监视管五个方面,汽包内部检查的目的是判断酸洗期间汽包水位线控制位置。系统隔离情况检查包括隔离无关阀门等。汽包水位计检查要保证临时水位计与汽包内部的联通,保证不会出现虚假水位。设置监视管的目的是为了及时监测酸洗期间的的动态清洗效果。
2.2清洗过程中应该注意的问题。
清洗过程中应注意的问题主要包括三个方面,首先,在清洗前检查各清洗系统是否正常,对临时系统进行水压试验,并进行试运转。其次,在酸洗期间,将各变送器按照要求进行解列,防止酸液将其损害。在水冲洗完毕后将变送器的一、二阀门全部关闭。最后,若用EDTA钠盐进行清洗时,用小型试验来计算氢氧化钠的理论用量,此外,还要控制清洗初始的PH值在5~5.5左右,钝化阶段的PH值在9.0~9.5左右,并合理控制钝化阶段的流速。
2.3锅炉清洗后应注意的问题。
首先,清洗完成后锅炉还需进行后续工作。应该及时开启汽包两端的大孔,同时拆下与省煤器、水冷壁相连接的临时阀门,通过炉膛余热和炉管通风来降低内部湿度,保护金属表面形成的钝化膜。此外,还要检查并清除清洗过后留下的沉淀物,验收后做好内部装置安装工作。
其次,是清洗废液的处理。火力发电厂一般都会建有大型的废水集中处理系统,这样可以实现清洗废液的有效处理。化学清洗废液的主要组成部分是所添加的各类化学药品,这些药品中含有酸、碱、盐、络合剂、缓蚀剂等,需要借助不同的处理方式实现废水的处理及回收利用。
3.结束语
对于火电机组来说,做好化学清洗工作可以为机组的安全运行提供良好的保障,还可以有效维护火力发电企业的经济效益。通过上述本文的探讨,笔者主要分析了火电机组锅炉化学清洗的一般过程、火电机组锅炉化学清洗应注意的问题两个方面的内容,以期能提升锅炉化学清洗的工艺水平,制定出最佳的清洗方案,保证锅炉化学清洗的质量和效果。
4.参考文献
[1]薛英•工业锅炉化学清洗质量的控制[J]•内蒙古科与经济, 2008(21): 120-121.