CN113251851A - 一种用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物（硫酸铵盐）的清洗剂及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于清洗剂技术领域，公开了一种可用于离线清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)清洗剂及其制备和应用。按质量份100计，由以下配方组成：碱性试剂：5.0～30.0，耐碱性渗透剂：2.0‑20.0，乙醇：10.0‑30.0，去离子水：余量。上述清洗剂的有益作用和效果是：能在较短时间和较低温度下，高效离线清洗附着在燃煤电厂空预器表面硫酸氢氨、硫酸铵和灰形成的堵塞物。同时，该清洗剂不会对空预器组件造成腐蚀，制备工艺简单，成本低廉。且所制备的耐碱性渗透剂具有低毒性、易降解的特点，对环境和人体影响较小，具有较为广阔的应用前景。

Description

一种用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物（硫酸铵盐）的清洗剂及 其制备和应用

技术领域

本发明属于清洗剂技术领域，尤其是一种专用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物 (硫酸铵盐)的清洗剂。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

氮氧化物(NO_x)是主要大气污染物，不但可引起光化学烟雾、酸雨烟雾，还会导致臭氧层的破坏。更为不利的是，NO_x还可直接对动植物产生毒害。因此，实现燃煤电厂NO_x的超低排放(其质量浓度不超过50mg·m^-3)至关重要。为达到上述要求，燃煤电厂大多采用NH₃为还原剂，在以V₂O₅为活性组分催化剂作用下，选择性地与烟气中NO_x反应以达到脱硝的目的，该过程被称为选择性催化还原(SCR)。然而，当烟气中SO₂流经该催化剂时，也可被其催化转化为SO₃。同时，为尽可能脱除NO_x，会喷入过量的NH₃，造成NH₃逃逸。这样，经SCR 脱硝工艺处理后烟气中的SO₃与NH₃和水蒸气反应生成硫酸铵盐(包括硫酸氢氨和硫酸铵)。当烟气经过中低温区空预器时，硫酸铵盐会发生凝结，且该物质黏结性强，会粘附飞灰形成固体堵塞物，造成空预器堵塞，引发一系列问题。

由于硫酸铵盐特殊的物理化学性质，常规的蒸汽吹灰和激波吹灰难以将硫酸铵堵塞物去除。文献报道，可通过在线高压冲洗将堵塞物清除，然而，机组运行期间的冲洗，可导致空预器电流波动，这极易造成设备跳闸，安全风险大。因而，可借助化学清洗剂，将空预器离线清洗，保障机组安全运行。当前，离线清洗化学试剂的研究较少，主要原因是空预器堵塞物坚硬致密，一般的化学试剂难以快速渗入堵塞物内部，清洗效率低。

发明内容

针对燃煤电厂空预器硫酸铵盐与飞灰堵塞物，清洗困难的问题，本发明提供了一种用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂及其制备和应用，可高效去除其不利影响。清除率和清除效率可分别超过98％和5.4×10^-4s^-1。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂，由以下重量份的原料组成：碱性试剂5.0～30.0份、耐碱性渗透剂2.0-20.0份，乙醇10.0-30.0份，余为水，原料总共100份。

针对现有的化学试剂渗透效率低，清洗效果差的问题，本发明在选用可分解硫酸铵盐碱性试剂的基础上，添加可增强清洗剂渗透性的磷酸酯型阴离子表面活性剂，从而使清洗剂在短时间内渗入堵塞物内部，提高了清洗效率。更为重要的是，所制备的磷酸酯型阴离子表面活性剂低毒、易生物降解，对环境影响较小，具有较为广阔的应用前景。

本发明的第二个方面，提供了一种用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂的制备方法，包括：

将碱性试剂、耐碱性渗透剂，乙醇和水混合均匀；

其中，耐碱性渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯阴离子表面活性剂，合成方法包括：

将脂肪醇、碱性催化剂混合均匀，在惰性气体氛围下，升温、抽真空，使脂肪醇完全脱水；

在碱性催化剂存在条件下，使脂肪醇与环氧乙烷反应，生成脂肪醇聚氧乙烯醚；

使脂肪醇聚氧乙烯醚与五氧化二磷反应，生成脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸单酯或脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸双酯表面活性剂。

研究发现：采用上述方法合成的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸单酯或脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸双酯表面活性剂后，对堵塞物清洗效果和清除效率明显优于市售的上述表面活性剂。

本发明利用碱性清洗剂将堵塞物中的硫酸氨盐分解，降低堵塞物的黏结性；同时超声辅助和耐碱性渗透剂的使用，可使清洗剂快速渗入堵塞物内部，较低清洗时间。且所发明的清洗剂价格低廉、制备简单，使用的磷酸酯型渗透剂，无毒、易降解，对环境友好，具有广阔的应用前景。

本发明的第三个方面，提供了任一上述的清洗剂在清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)中的应用，包括：

将清洗剂溶于水中，清洗剂溶液；

将发生黏结和堵塞的空预器浸入清洗剂中，在超声波辅助条件下浸泡处理；

待堵塞物清理干净后，将空预器从清洗剂溶液中取出，用水冲洗数次。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明利用碱性清洗剂将堵塞物中的硫酸氨盐分解，降低了堵塞物的黏结性；同时超声辅助和耐碱性渗透剂的使用，可使清洗剂快速渗入堵塞物内部，降低清洗时间。且所发明的清洗剂价格低廉、制备简单，使用的磷酸酯型渗透剂，无毒、易降解，对环境友好，具有广阔的应用前景。

(2)本申请的清洗剂的使用方法简单、实用性强，易于规模化生产。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种可实现高效清洗空预器堵塞物的清洗剂，以质量份100计，它是由以下原料依次加入反应器中搅拌均匀获得：

碱性试剂：5.0～30.0

耐碱性渗透剂：2.0-20.0

乙醇：10.0-30.0

去离子水：余量。

其中，碱性试剂为NaOH、KOH、Na₂CO₃、K₂CO₃、NaHCO₃、KHCO₃、NH₃·H₂O、 (NH₄)₂CO₃、NH₄HCO₃、CH₃CH₂ONa等化合物中的一种。

耐碱性渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯阴离子表面活性剂。其制备步骤如下：现将脂肪醇、碱性催化剂放入高压反应釜中，用氮气置换反应器中空气3次后，对反应器加热；待温度上升到60～130℃，抽真空到10^-6～10⁵Pa，反应0.2～3 h。然后，以0.05～5L·min^-1的流量将1～5倍于脂肪醇乙烯醚的环氧丙烷引入反应釜中，在100～150℃，0.1～0.8Mpa条件下，反应0.2～0.8h；最后，在上述反应体系中，于20～50℃，加入适量的甲醇、去离子水和五氧化二磷，加入时间控制在0.5～3h；完成上述加料后，在120～180℃，反应0.2～3h。通过控制脂肪醇聚氧乙烯醚、甲醇、去离子水和五氧化二磷质量比分别合成单酯或双酯表面活性剂。

本发明还提供了该清洗剂离线清洗空预器堵塞物(硫酸铵盐)方法：

配制5～50wt％质量浓度的清洗剂去离子水溶液，将空预器在超声波功率 0～500w条件下，清洗0.1～0.5h，即可获得98％的清洗率和清洗效率。

下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。

实施例1：

本实例所述的燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)清洗剂，以质量份100份计，它是由以下原料依次加入反应器中搅拌均匀获得：

NaOH：10.0

异辛醇聚乙烯醚磷酸酯：5.0

乙醇：20

去离子水：65.0

将按上述质量比获得的清洗剂配制10wt％质量浓度的清洗剂去离子水溶液中。然后将发生堵塞的空预器浸入上述溶液，在100w超声辅助作用下，浸泡0.3h，即可实现98.5％的清洗率，清洗效率为8.2×10^-4·s^-1。

其中异辛醇乙烯醚的制备步骤如下：

现将异辛醇、KOH(占异辛醇的质量分数为3％)放入高压反应釜中，脉冲氮气3次，待温度上升到80℃，抽真空到10^-2Pa，反应0.5h。然后，以0.08L·min^-1的流量将2倍于脂肪醇乙烯醚的环氧丙烷引入反应釜中，在110℃，0.3Mpa条件下，反应0.3h；最后，在上述反应体系中，于30℃，加入适量的甲醇、去离子水和五氧化二磷，加入时间控制在0.5～3h；完成上述加料后，在120～180℃，反应0.2～3h。控制脂肪醇聚氧乙烯醚、甲醇、去离子水和五氧化二磷质量比为4:1: 1:2，合成单酯表面活性剂。

实施例2：

本实例所述的燃煤电厂SCR脱硝技术空预器堵塞物(硫酸铵盐)清洗剂，以质量份100份计，它是由以下原料依次加入反应器中搅拌均匀获得：

KOH：7.0

壬醇聚乙烯醚磷酸酯：3.0

乙醇：15

去离子水：75.0

将按上述质量比获得的清洗剂配制8wt％质量浓度的清洗剂去离子水溶液中。然后将发生堵塞的空预器浸入上述溶液，在50w超声辅助作用下，浸泡0.1h，即可实现99.0％的清洗率，清洗效率为1.65×10^-3·s^-1。

其中异辛醇乙烯醚的制备步骤如下：

现将异辛醇、CaO(占异辛醇的质量分数为5％)放入高压反应釜中，脉冲氮气3次，待温度上升到90℃，抽真空到10^-1Pa，反应0.8h。然后，以0.05L·min^-1的流量将2倍于脂肪醇乙烯醚的环氧丙烷引入反应釜中，在120℃，0.5Mpa条件下，反应0.6h；最后，在上述反应体系中，于30℃，加入适量的甲醇、去离子水和五氧化二磷，加入时间为3h；完成上述加料后，在150℃，反应0.2～3h。控制脂肪醇聚氧乙烯醚、甲醇、去离子水和五氧化二磷质量比为4:1:1:2。

实施例3

与实施例1的不同之处在于，控制脂肪醇聚氧乙烯醚、甲醇、去离子水和五氧化二磷质量比为10:1:1:2，合成双酯表面活性剂。

实施例4

与实施例2的不同之处在于，控制脂肪醇聚氧乙烯醚、甲醇、去离子水和五氧化二磷质量比为10:1:1:2，合成双酯表面活性剂。

实施例5

与实施例1的不同之处在于，所使用的碱性试剂为乙醇钠。

实施例6

与实施例4的不同之处在于，所使用的碱性试剂为碳酸钠。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂，其特征在于，由以下重量份的原料组成：碱性试剂5.0～30.0份、耐碱性渗透剂2.0-20.0份，乙醇10.0-30.0份，余为水，原料总共100份。

2.如权利要求1所述的用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂，其特征在于，所述耐碱性渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯阴离子表面活性剂中的一种。

3.如权利要求1所述的用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂，其特征在于，所述碱性试剂是：NaOH、KOH、Na₂CO₃、K₂CO₃、NaHCO₃、KHCO₃、NH₃·H₂O、(NH₄)₂CO₃、NH₄HCO₃、CH₃CH₂ONa化合物中的一种。

4.一种用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂的制备方法，其特征在于，包括：

将碱性试剂、耐碱性渗透剂，乙醇和水混合均匀；

其中，耐碱性渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯阴离子表面活性剂，合成方法包括：

将脂肪醇、碱性催化剂混合均匀，在惰性气体氛围下，升温、抽真空，使脂肪醇完全脱水；

在碱性催化剂存在条件下，使脂肪醇与环氧乙烷反应，生成脂肪醇聚氧乙烯醚；

使脂肪醇聚氧乙烯醚与五氧化二磷反应，生成脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸单酯或脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸双酯表面活性剂。

5.如权利要求4所述的用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂的制备方法，其特征在于，所述脂肪醇为C₈-C₁₈醇；

或，所述碱性催化剂为NaOH、KOH、Na₂CO₃、K₂CO₃、CaO、MgO、La₂O₃、CaCl₂、MgCl₂、MgO-Al₂O₃复合氧化物、MgO-CaO复合氧化物、MgO-La₂O₃复合氧化物、CaO-La₂O₃复合氧化物中的一种，优选的，碱性催化剂所占脂肪醇质量分数为0.1-10wt％。

6.如权利要求3所述的用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂的制备方法，其特征在于，脱水的条件为：升温至60～130℃，真空度为10^-6～10⁵Pa，脱水反应时间为0.2～3h。

7.如权利要求3所述的用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂的制备方法，其特征在于，环氧乙烷的流量为0.05～5L·min^-1，环氧丙烷的引入质量为脂肪醇乙烯醚的1～5倍；适宜温度为100～150℃，压力为0.1～0.8Mpa，反应时间为0.2～0.8h。

8.如权利要求3所述的用于清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)的清洗剂的制备方法，其特征在于，脂肪醇聚氧乙烯醚与五氧化二磷的反应温度为20～50℃，脂肪醇聚氧乙烯醚、甲醇、去离子水和五氧化二磷的质量比例为4～10:1:1:2，加入时间为0.5～3h；加料完成后，反应体系升温所需温度区间为120～180℃，反应时间为0.2～3h。

9.权利要求1-3任一项所述的清洗剂在清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)中的应用，其特征在于，包括：

将清洗剂溶于水中，清洗剂溶液；

将发生黏结和堵塞的空预器浸入清洗剂中，在超声波辅助条件下浸泡处理；

待堵塞物清理干净后，将空预器从清洗剂溶液中取出，用水冲洗数次。

10.权利要求9所述的清洗剂在清洗燃煤电厂空预器堵塞物(硫酸铵盐)中的应用，其特征在于，清洗剂浓度为5～50wt％；

或，清洗时间为0.05～0.5h；

或，超声波清洗功率为0～500w。