CN104031696B - 一种液态燃油加热炉炉膛清灰剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液态燃油加热炉炉膛清灰剂及其制备方法，以重量百分比计，包含：5-15％的盐类物质、8-20％的碱性物质、15-40％的硝酸盐和25-72％的水。采用该清灰剂能够将炉内金属工艺管线表面的积垢、积灰有效清除，有效提高了炉内金属工艺管线表面吸热的能力，在相同工况下，热效率明显提高。使用本发明清灰剂后，在相同工况下，加热炉进料量平均增加≥16t/h，达到了良好的节能效果。

Description

一种液态燃油加热炉炉膛清灰剂及其制备方法

技术领域

本发明属于炉膛清灰技术、尤其是涉及一种液态燃油加热炉炉膛清灰剂及其制备方法。

背景技术

工业炉窑是我国耗能大户，约占总能耗的25-40％，而炉的平均热效率仅为30％左右。工业窑炉热效率低是国内外普遍存在的问题，炉膛清灰剂作为炉窑中的一项节能新技术，在线向窑炉炉膛内喷洒清灰剂，清除炉膛内热交换管线表面的积垢、积灰，有效提高金属工艺管线表面对热量的吸收，将会更充分利用能量，以达节能的目的。

加热炉炉膛是将物料或工件进行加热的装置，其中热交换管又是两介质之间进行热量交换的主要元件。燃料在燃烧过程中由于供氧量不足，会产生疏松状固体状碳和烟灰沉积在热交换管表面、烟道和烟囱中，其中，烟道和烟囱中的沉积较易去除，而热交换管表面形成的由少许碳和碳类化合物、硫化物等组成的多孔疏松但很坚硬的污垢层，则不易去除。热交换管受热面积灰是影响炉子经济运行的重要因素，受热面灰垢的热阻远大于钢铁(大约是其400倍左右)，灰垢每增加1mm，燃料的浪费率则增加4％。而且，燃料中不同程度的含有硫化物质，经金属氧化物催化能形成三氧化硫，三氧化硫和碱金属化合物与沉积物可以形成像混凝土一样的硬垢，在热交换管表面阻碍了热量的吸收，这也是目前国内炉窑平均热效率偏低的原因。再有，在形成积垢的同时，尾气中存在未充分燃烧生成的一氧化碳和硫、氮的酸性氧化物，加重了环境负担。

另外，在高温时，液态水是不存在的，当有疏松沉积物在热交换金属管壁上时，尽管燃烧气体温度在露点以上，但在隔热层下金属管壁温度都在露点下，易导致形成水珠，硫的氧化物与液态水结合成为强酸，造成酸腐蚀，降低设备使用寿命。

清灰剂在国内外已被应用多年，在窑炉的应用得到了广泛的认可。目前,常用清灰剂的剂型按投放方式有两种：一是将清灰剂和燃料按比例先直接混合，随燃料一起投放，由于国内使用的燃料(如煤、燃料油)成分各地有不同，因此这种清灰剂的使用有局限性；二是根据炉膛的体积、燃料耗量，按比例直接向炉膛喷洒药剂，药剂在高温下分解、反应，达到清除加热炉热交换管表面积垢及灰尘的目的，但由于炉型、炉温、燃料等的不同，清灰剂在清除掉炉膛炉管表面积垢及灰尘的同时，在后端(如对流段)造成积灰，因此，应用的实际效益不理想。这就要求在清灰剂的剂型、配比、喷洒方式、用量等方面有针对性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液态燃油加热炉炉膛清灰剂及其制备方法，用以解决现有炉管热效率低，酸腐蚀和大气污染的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一方面，液态燃油加热炉炉膛清灰剂，以重量百分比计，包含：5-15％的盐类物质、8-20％的碱性物质、15-40％的硝酸盐和25-72％的水。

所述盐类物质包括氯化钠、氯化钾、氯化镁中的任一种或多种；所述碱性物质包括碳酸钠、碳酸钾、硼砂、硅酸钠中的任一种或多种；所述硝酸盐包括硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸镁、硝酸铜中的任一种或多种。

所述清灰剂以重量份数计，包含：氯化钠3-6份、氯化钾2-4份、氯化镁1-3份、碳酸钠4-8份、碳酸钾4-8份、硼砂2-4份、硅酸钠2-4份、硝酸钠4-8份、硝酸钾4-8份、硝酸铵4-8份、硝酸镁2-4份、硝酸铜4-8份、水30-45份。

所述清灰剂以重量份数计，包含：氯化钠3份、氯化钾2份、氯化镁2份、碳酸钠4份、碳酸钾6份、硼砂2份、硅酸钠5份、硝酸钠6份、硝酸钾4份、硝酸铵5份、硝酸镁3份、硝酸铜6份、水52份。

所述清灰剂以重量份数计，包含：氯化钠2份、氯化钾3份、氯化镁2份、碳酸钠5份、碳酸钾5份、硼砂2份、硅酸钠4份、硝酸钠5份、硝酸钾4份、硝酸铵4份、硝酸镁4份、硝酸铜6份、水54份。

另一方面，一种液态燃油加热炉炉膛清灰剂的制备方法，将如权利要求1-5中任一项所述的清灰剂配比原料依次经过混合、加温反应、搅拌、混合、过滤、抽样、化验合格、装桶步骤，以获得清灰剂。

所述加温反应的温度不高于200℃，所用原料需分别破碎，粒度不高于325目，然后放入搅拌机中搅拌均匀即可。

本发明的液态燃油加热炉炉膛清灰剂及其制备方法，以重量百分比计，包含：5-15％的盐类物质、8-20％的碱性物质、15-40％的硝酸盐和25-72％的水。采用该清灰剂能够将炉内金属工艺管线表面的积垢、积灰有效清除，有效提高了炉内金属工艺管线表面吸热的能力，在相同工况下，热效率明显提高。使用本发明清灰剂后，在相同工况下，加热炉进料量平均增加≥16t/h，达到了良好的节能效果。

具体实施方式

首先，介绍一下本发明的液态燃油加热炉炉膛清灰剂的设计原理：加入的该清灰剂可使燃料燃烧完全，一是加入氧化剂，另一是加入催化剂，后者是使氧被充分利用。

该氧化剂可用硝酸盐类，当硝酸盐与碳及硫共存时，分解速度更快，分解温度变低，产生气体体积更大。我们利用石油中含有大量碳及微量硫，也可产生这一效应。融熔的硝酸盐具有清除硬积物的作用，因为融熔硝酸盐与管壁上的硬积物能形成低熔点共熔物，而成为疏松易剥落产物。催化剂则可采用以铜盐(配料中硝酸盐里的硝酸铜)为主体，并加入活化剂(碱性物质中的碳酸钠)以便催化作用瞬间发生而不是很长。催化的结果是使含碳烟垢易于氧化。

根据上述原理，经数次试验、检测、研究，本发明优先采用了盐类物质、碱性物质、硝酸盐这三类物质来制备水溶性清灰剂，其配方设计如下：

配料	盐类物质	碱性物质	硝酸盐	水
					重量配比	5-15％	8-20％	15-40％	25-72％

所述盐类物质可采用如氯化钠、氯化钾、氯化镁等，在清灰剂中能降低低温段水的凝结点、中和SO₃酸性气体及其沉积物、提高烟灰的熔点，使其保持固体状颗粒，不粘着炉管，从而起到消焰降温的作用。

所述碱性物质可采用如碳酸钠、碳酸钾、硼砂、硅酸钠等。当碱性物质落于灰沉积物上，一方面与扩散到沉积表面的三氧化硫作用，抑制结渣的进行，另一方面与沉积层中的粘性基质发生中和反应，反应结果是形成溶点较高的硫酸钠，使粘性基质不再存在，而硫酸钠又易粉化，因此沉积物的粘结强度大大降低。硫酸钠酸性较小,故而使沉积物的pH增高。由此可看到,碱性成分这两方面的作用,即起到了抑制沾污的产生,又能降低沾污强度。

所述硝酸盐可采用如硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸镁、硝酸铜等。金属硝酸盐在炉膛高温区燃烧时，产生碱金属阳离子附着在管壁表面，可防止烟灰的沉积或溅射于炉内硬积物上，形成低熔点共熔物使燃料燃烧完全，并利用燃料中碳、硫和硝酸盐微区作用，使分解温度降低、分解速度加快，产生气体冲击波，形成瞬间的分解爆炸，使积垢落下。

采用水剂配方，清灰剂为液体，运输和使用都比较方便；添加量少，成本低；所研制的清灰剂使用安全，不含重金属元素，不会带来二次污染的问题。

较佳的，本发明清灰剂的组成及其重量份数为：氯化钠3-6份、氯化钾2-4份、氯化镁1-3份、碳酸钠4-8份、碳酸钾4-8份、硼砂2-4份、硅酸钠2-4份、硝酸钠4-8份、硝酸钾4-8份、硝酸铵4-8份、硝酸镁2-4份、硝酸铜4-8份、水30-45份。

根据本发明的一个优选实施方案，该清灰剂的组成及其重量份数为：氯化钠3份、氯化钾2份、氯化镁2份、碳酸钠4份、碳酸钾6份、硼砂2份、硅酸钠5份、硝酸钠6份、硝酸钾4份、硝酸铵5份、硝酸镁3份、硝酸铜6份、水52份。

根据本发明的另一个优选实施方案，该清灰剂的组成及其重量份数为：氯化钠2份、氯化钾3份、氯化镁2份、碳酸钠5份、碳酸钾5份、硼砂2份、硅酸钠4份、硝酸钠5份、硝酸钾4份、硝酸铵4份、硝酸镁4份、硝酸铜6份、水54份。

本发明的清灰剂的制备方法，是将上述的清灰剂的配比原料依次经过混合、加温反应、搅拌、混合、过滤、抽样、化验合格、装桶步骤，以获得清灰剂。其中，所述加温反应的温度不高于200℃，所用固体原料需分别破碎，粒度不高于325目，然后放入搅拌机中搅拌均匀即可。

以下实施例用于具体说明本发明，然而不能将本发明理解为仅仅包括以下实施例。

实施例一

清灰剂组分配比：

氯化钠3份、氯化钾2份、氯化镁2份、碳酸钠4份、碳酸钾6份、硼砂2份、硅酸钠5份、硝酸钠6份、硝酸钾4份、硝酸铵5份、硝酸镁3份、硝酸铜6份、水52份。

灰剂按配方比列配料、加温反应、搅拌、混合、过滤、抽样、化验合格装桶得产品。

性状：液体，淡蓝色。

PH值：3.5-6.5。

体积密度：在25℃条件下，1.0-1.2g/cm³。

实施例二

清灰剂组分配比：

氯化钠2份、氯化钾3份、氯化镁2份、碳酸钠5份、碳酸钾5份、硼砂2份、硅酸钠4份、硝酸钠5份、硝酸钾4份、硝酸铵4份、硝酸镁4份、硝酸铜6份、水54份。

清灰剂按配方比列配料、加温反应、搅拌、混合、过滤、抽样、化验合格装桶得产品。

性状：液体，淡蓝色。

PH值：3.5-6.5。

体积密度：在25℃条件下，1.0-1.2g/cm³。

将上述两实施例所得的清灰剂应用于试验的炉体内部，应用前后节能效果的比较结果见下表：

从表中数据可以看出，使用本发明清灰剂后，能够将炉内金属工艺管线表面的积垢、积灰有效清除，有效提高了炉内金属工艺管线表面吸热的能力，相同工况下，加热炉进料量平均增加≥16t/h，热效率明显提高，达到了良好的节能效果。

综上所述，将本发明清灰剂应用在加热炉后，炉内金属工艺管线上的积垢、积灰明显减少，在完成首次清灰后，只需在个后续生产过程中，每个月进行一定量的应用，就能保证金属管线表面不积垢、积灰，使金属管线保持良好的吸热状态，保证加热炉维持高效率，同时延长其使用寿命。

此外，本发明清灰剂投资少、见效快；不需停炉，可正常在线施工，且无毒无味、无腐蚀性；用量较少，社会效益和经济效益都将十分可观。而采用水剂配方，清灰剂为液体，运输和使用都比较方便；添加量少，成本低；清灰剂使用安全，不含重金属元素，不会带来二次污染的问题。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (3)

1.一种液态燃油加热炉炉膛清灰剂，其特征在于，所述清灰剂以重量份数计，包含：氯化钠3-6份、氯化钾2-4份、氯化镁1-3份、碳酸钠4-8份、碳酸钾4-8份、硼砂2-4份、硅酸钠2-4份、硝酸钠4-8份、硝酸钾4-8份、硝酸铵4-8份、硝酸镁2-4份、硝酸铜4-8份、水30-45份。

2.一种液态燃油加热炉炉膛清灰剂，其特征在于，所述清灰剂以重量份数计，包含：氯化钠3份、氯化钾2份、氯化镁2份、碳酸钠4份、碳酸钾6份、硼砂2份、硅酸钠5份、硝酸钠6份、硝酸钾4份、硝酸铵5份、硝酸镁3份、硝酸铜6份、水52份。

3.一种液态燃油加热炉炉膛清灰剂，其特征在于，所述清灰剂以重量份数计，包含：氯化钠2份、氯化钾3份、氯化镁2份、碳酸钠5份、碳酸钾5份、硼砂2份、硅酸钠4份、硝酸钠5份、硝酸钾4份、硝酸铵4份、硝酸镁4份、硝酸铜6份、水54份。