DD224613A5 - COMBUSTION ADDITIVE ADDITIVE COMPOSITION FOR CLEANING HEATING DEVICES, FIREPLACES, SMOKE COUNTERS AND HEAT GENERATORS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine verbrennungsverbessernde Zusatzmittelzusammensetzung zur Reinigung von Heizungsanlagen. Die erfindungsgemaesse Zusammensetzung enthaelt 15 bis 20 Gewichtsteile Ammoniumderivat, und zwar Ammoniumcarbonat und Ammoniumbicarbonat, 5 bis 40 Gewichtsteile Magnesiumderivate, und zwar Magnesiumoxyd und Magnesiumcarbonat, 5 bis 30 Gewichtsteile Natriumchlorid, 0 bis 30 Gewichtsteile Ammoniumsulfat, 1 bis 5 Gewichtsteile a-Naphtochinon, 0,1 bis 1 Gewichtsteile Kupfernaphtenat, 0,1 bis 1 Gewichtsteile Magnesiumstearat, 4 bis 9 Gewichtsteile Aluminiumoxyd und Eisen(III)-oxyd und 0 bis 6,5 Gewichtsteile Siliziumdioxyd und Calciumoxyd.The invention relates to a combustion-improving additive composition for cleaning heating systems. The composition according to the invention contains 15 to 20 parts by weight of ammonium derivative, namely ammonium carbonate and ammonium bicarbonate, 5 to 40 parts by weight of magnesium derivatives, namely magnesium oxide and magnesium carbonate, 5 to 30 parts by weight of sodium chloride, 0 to 30 parts by weight of ammonium sulfate, 1 to 5 parts by weight of a-naphthoquinone, 0, 1 to 1 part by weight of copper naphthenate, 0.1 to 1 part by weight of magnesium stearate, 4 to 9 parts by weight of alumina and ferric oxide, and 0 to 6.5 parts by weight of silica and calcium oxide.
Description
Die Erfindung betrifft verbrennungsverbessernde Zusatzmittelzusammensetzungen zur Reinigung von Heizungsanlagen und dgl., wie Kamine, Schornsteine, Ofenzüge und Wärmeregeneratoren.The invention relates to combustion-improving additive compositions for cleaning heating systems and the like, such as fireplaces, chimneys, furnace trains and heat regenerators.
Es ist bekannt, daß als Heizmaterial feste Brennstoffe besondere Bedeutung erlangt haben. Daneben werden natürlich auch weiterhin verschiedene Erdölderivate als Brennstoff verwendet.It is known that as fuel solid fuels have achieved particular importance. In addition, of course, continue to use various petroleum derivatives as fuel.
Es ist ferner bekannt, daß alle nicht gasförmigen Brennstoffe bei der Verbrennung Asche liefern, daneben treten Kohlendioxyd, Kohienmonoxyd, Wasser, Schwefeldioxyd und Stickstoffmonoxyd als Verbrennungsrückstand auf. Der Aschegehalt der Brennstoffe beträgt 0,01 % (Destillierter flüssiger Brennstoff) bis 40% (Braunkohle minderer Qualität). Die Asche kann im Fall der Verwendung von Heizöl oder Kohle Elemente enthalten, die gewisse Probleme verursachen. Zu diesen Elementen zählen vor allem Natrium, Kalium, Nickel, Eisen, Vanadium, Silizium und Schwefel. Während der Heizung bilden diese Elemente ein Eutektikum mit niedrigem Schmelzpunkt, welches nach dem Schmelzen und nach folgender Erstarrung außerordentlich schwer entfernbare Ablagerungen auf den verschiedenen Teilen der Heizvorrichtung sowie in den zweiten und dritten Zügen, in den Schornsteinen und auch in den Kaminen bilden. Die Bildung der Ablagerungen wird u. a. durch die Teilchengröße, den Schmelzpunkt der Schlacke und die molekulare Diffusion bestimmt. Die Ablagerungen auf der Feuerungsseite vermindern den Wirkungsgrad, z.B. eines Kessels, erheblich und.erhöhen den Kostenaufwand für die Dampferzeugung. Sie bewirken ferner die Emission von umweltverschmutzenden Stoffen. Zugleich bedeuten sie eine Unfallgefahr und sind eine Ursache für bei hohen und niedrigen Temperaturen auftretenden Korrosionserscheinungen. In der einschlägigen Fachliteratur wird die Bildung der erwähnten Ablagerungen eindeutig als ungünstige Erscheinung beschrieben. Zur Entfernung der Ablagerungen bzw. zur Verhinderung von deren Bildung werden verschiedene mechanische Verfahren oder verschiedene Zusatzmittel angegeben. Die bekannten Lösungen können in drei Gruppen aufgeteilt werden, und zwar in:It is also known that all non-gaseous fuels provide ash during combustion, besides carbon dioxide, Kohienmonoxyd, water, sulfur dioxide and nitrogen monoxide occur as a combustion residue. The ash content of the fuels is from 0.01% (distilled liquid fuel) to 40% (lignite quality lignite). The ash may contain elements in the case of using fuel oil or coal, causing some problems. These elements include, in particular, sodium, potassium, nickel, iron, vanadium, silicon and sulfur. During heating, these elements form a low melting point eutectic which, after melting and subsequent solidification, forms extremely difficult to remove deposits on the various parts of the heating device as well as in the second and third trains, in the chimneys and also in the chimneys. The formation of the deposits is u. a. determined by the particle size, the melting point of the slag and the molecular diffusion. The deposits on the firing side reduce the efficiency, e.g. of a boiler, considerably and increase the cost of generating steam. They also cause the emission of pollutants. At the same time they represent a risk of accidents and are a cause of corrosion phenomena occurring at high and low temperatures. In the relevant literature, the formation of the mentioned deposits is clearly described as unfavorable phenomenon. To remove the deposits or to prevent their formation, various mechanical methods or various additives are given. The known solutions can be divided into three groups, namely in:
1) Mechanische Verfahren, z. B. Verwendung von Drahtscheiben oder Drahtbürsten, Abkratzen, Abmeißeln, Ausklopfen mit Dampf oder Wasser,1) Mechanical methods, eg. Use of wire or wire brushes, scraping, chiselling, tapping with steam or water,
2) Reinigung mit Chemikalien, deren Wesen darin besteht, daß auf die zu reinigenden Oberflächen der Heizvorrichtungen eine Substanz aufgebracht wird, die die Ablagerungen löst, woraufhin die gelösten Ablagerungen entfernt werden können.2) Cleaning with chemicals whose essence is that a substance is applied to the surfaces of the heaters to be cleaned, which dissolves the deposits, whereupon the dissolved deposits can be removed.
3) Verwendung von Brennstoffzusätzen, wobei das geeignete Zusatzmittel zusammen mit dem Brennstoff oder zur gleichen Zeit mit diesem in den Heizraum eingebracht wird. Der Vorteil der Verwendung von Brennstoffzusätzen liegt darin, daß die Heizvorrichtungen während der Reinigung nicht außer Betrieb gesetzt zu werden brauchen. Daher tritt in diesem Fafl kein Energieverlust auf. Ein weiterer Vorteil dieser Zusätze besteht darin, daß die Reinigung mit Zusatzstoffen nicht viel Arbeitszeit erfordert.3) Use of fuel additives, wherein the appropriate additive is introduced together with the fuel or at the same time with this in the boiler room. The advantage of using fuel additives is that the heaters need not be disabled during cleaning. Therefore, no energy loss occurs in this case. Another advantage of these additives is that the cleaning with additives does not require much working time.
Ziel der neuesten Entwicklung war es, eine Zusatzmittelzusammensetzung bereitzustellen, die in allen Heizvorrichtungen und bei Heizung mit allen Brennstoffarten verwendet werden kann und die Reinigung der Heizvorrichtungen, Rauchzüge, Wärmeregeneratoren und auch von Kaminen — was technisch sehr problematisch ist — erheblich besser als die vorher bekannten Zusatzstoffe ermöglicht. Dieses Ziel wurde bisher jedoch nicht erreicht.The aim of the latest development has been to provide an additive composition that can be used in all heaters and in heating with all types of fuel and the cleaning of heaters, flues, heat regenerators and also chimneys - which is technically very problematic - considerably better than the previously known Additives allows. However, this goal has not been achieved so far.
Die Bedeutung der Zusatzstoffe für die Feuerungstechnik wurde bereits erkannt und es wurde offensichtlich, daß die Zukunft der Entfernung der Ablagerungen in der Verwendung verschiedener Zusatzstoffe besteht. Solche Zusatzstoffe oder -mittel werden in der FR-PS 2044640 beschrieben. Nach dieser Patentschrift wird ein Salzgemisch folgender Zusammensetzung zur Verbesserung der Verbrennung von Anthrazit oder Magerkohle in einer Menge von 0,16% angewandt: NaC!: 60%, CaO 4%, NH4CI: 28%, große Verunreinigungen: 4% sowie 2% zulässige Verunreinigungen und etwas Wasser. Bei der Anwendung dieses Zusatzstoffes könnten die Rußbildung und eine Verschmutzung der Luft vermindert werden.The importance of the additives for the combustion technology has already been recognized and it has become obvious that the future of the removal of the deposits consists in the use of various additives. Such additives or agents are described in FR-PS 2044640. According to this patent specification, a salt mixture of the following composition is used to improve the combustion of anthracite or charcoal in an amount of 0.16%: NaC !: 60%, CaO 4%, NH 4 Cl: 28%, large impurities: 4% and 2 % permissible contamination and some water. The use of this additive could reduce soot formation and air pollution.
In der HU-PS 166853 wird ein Mittel zur Reinigung der Feuerseite von Heizungsanlagen beschrieben. Hier wird eine Mischung mit folgender Zusammensetzung angewandt: Ammoniumsulfat oder Ammoniumbisulfat: 37 bis 57%, Natriumchlorid: 42 bis 62%, Graphitpulver: 0,5 bis 2% und gegebenenfalls 0,5 bis 0,1 % Emulgiermittel.In the HU-PS 166853 a means for cleaning the fire side of heating systems is described. Here, a mixture having the following composition is used: ammonium sulfate or ammonium bisulfate: 37 to 57%, sodium chloride: 42 to 62%, graphite powder: 0.5 to 2% and optionally 0.5 to 0.1% emulsifier.
Nach der DE-PS 2 501 503 kann der Schwefelgehalt von schwefelhaltigen Brennstoffen mit Dolomit bzw. kalkhaltigen Stoffen teilweise gebunden werden.According to DE-PS 2 501 503, the sulfur content of sulfur-containing fuels can be partly bound with dolomite or calcareous substances.
Wie aus den oben beschriebenen Ausführungen hervorgeht, konnte bei den bekannten Lösungen eine bestimmte Zusammensetzung nur jeweils für eine bestimmte Art oder Gruppe von Brennstoffen verwendet werden oder die Zusammensetzung war nur zur Reinigung von bestimmten Teilen, z. B. von Feuerseiten der Heizungsanlagen geeignet. Zur Beseitigung oder Verminderung der Umsetzungsreaktion Schwefeldioxyd — Schwefeltrioxyd sind diese Zusammensetzungen nicht geeignet.As is apparent from the above-described embodiments, in the known solutions, a specific composition could be used only for a particular type or group of fuels or the composition was only for the purification of certain parts, eg. B. of fire sides of the heating systems suitable. To eliminate or reduce the reaction reaction sulfur dioxide - sulfur trioxide, these compositions are not suitable.
Ziel der Erfindung ist es, eine Zusammensetzung bereitzustellen, durch deren Anwendung die Ablagerungen ohne Rücksicht auf den Brennstoff bei Heizvorrichtungen, Kaminen, Rauchzügen oder Wärmeregeneratoren wirksam entfernt werden.The object of the invention is to provide a composition, by the use of which the deposits are effectively removed without regard to the fuel in heaters, chimneys, flues or heat regenerators.
Erfindungsgemäß besteht die Zusammensetzung aus 15 bis 20 Gewichtsteilen Ammoniumderivaten, und zwar Ammoniumcarbamat und Ammoniumbicarbonat, 5 bis 40 Gewichtsteilen Magnesiumderivaten, und zwar Magnesiumoxyd und Magnesiumcarbonat, 5 bis 30 Gewichtsteilen Natriumchlorid, 0 bis 30 Gewichtsteilen Ammoniumsulfat, 1 bis 5 Gewichtsteilen a-Naphtochinon, 0,1 bis 1 Gewichtsteilen Kupfernaphtenat, 0,1 bis 1 Gewichtsteilen Magnesiumstearat. 4 bis 9 Gewichtsteilen Metalloxyd, und zwar Aluminiumoxyd und Eisen(lll)-oxyd, sowie 0 bis 6„5 Gewichtsteilen Siliziumdioxyd und Calciumoxyd.According to the invention, the composition consists of 15 to 20 parts by weight of ammonium derivatives, ammonium carbamate and ammonium bicarbonate, 5 to 40 parts by weight of magnesium derivatives, magnesium oxide and magnesium carbonate, 5 to 30 parts by weight of sodium chloride, 0 to 30 parts by weight of ammonium sulfate, 1 to 5 parts by weight of a-naphthoquinone, 0 , 1 to 1 part by weight of copper naphthenate, 0.1 to 1 part by weight of magnesium stearate. 4 to 9 parts by weight of metal oxide, namely alumina and iron (III) oxide, and 0 to 6 "5 parts by weight of silica and calcium oxide.
Wie Versuche ergeben haben, hat die Zusammensetzung die beste Wirkung, wenn der Gesamtanteil von a-Naphtochihon, Kupfernaphthenat und Magnesiumstearat mindestens 3 und höchstens 6 Gewichtsteile, der Gesamtanteil von Aluminiumoxyd, Eisen(lll)-oxyd, Siiiziumdioxyd und Calciumoxyd mindestens 9 Gewichtsteiie und der Gesamtanteil von Natriumchlorid und Ammoniumsulfat mindestens 30 Gewichtsteile beträgt.As tests have shown, the composition has the best effect when the total content of a-Naphtochihon, copper naphthenate and magnesium stearate at least 3 and at most 6 parts by weight, the total amount of aluminum oxide, iron (III) oxide, Siiiziumdioxyd and calcium oxide at least 9 Gewichtsteiie and the Total content of sodium chloride and ammonium sulfate is at least 30 parts by weight.
Was den Wirkungsmechanismus des Zusatzstoffes anbelangt, wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung infolge der Einwirkung des a-Naphtochinons, das die Sublimation fördert, schnell in den gasförmigen Zustand übergeht und auch die entferntesten Teile der Heizungsanlagen usw. erreicht. Sie gelangt infolge molekularer Diffusion und Adsorption zwischen die Wand der Heizvorrichtung und die Ablagerungen, danach entwickelt sie Kohlendioxyd. Infolge des sich entwickelnden Gases werden die Ablagerungen von der Metalloberfläche getrennt.As for the mechanism of action of the additive, it has been found that the composition of the present invention rapidly changes to the gaseous state due to the action of the a-naphthoquinone promoting sublimation, and also reaches the most remote parts of the heating equipment and so on. It passes between the wall of the heater and the deposits due to molecular diffusion and adsorption, after which it develops carbon dioxide. As a result of the developing gas the deposits are separated from the metal surface.
Eine Reinigung von Wärmeregeneratoren und Kaminen war mit den bisher bekannten Zusatzstoffen nicht möglich. Oie erfindungsgemäße Zusammensetzung stellt also einen wesentlichen Fortschritt gegenüber den bekannten ZusatzstoffenA purification of heat regenerators and chimneys was not possible with the previously known additives. The composition according to the invention thus represents a significant advance over the known additives
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung verringert die Umsetzung von CO2 in SO3 nicht nur erheblich stärker als die bekannten Zusatzstoffe, sondern beseitigt diese fast vollständig, indem das während der Verbrennung entstandene CO3 reduziert und durch Erhöhung des Schmelzpunktes der Schlacke eine trockene und lockere (poröse) Schlacke erhalten wird. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung reagiert außerdem mit den Schwefeloxyden. Während der Reaktion entstehen Komplexe, die keine Ablagerungen und keine Korrosion verursachen. Daher wird die bei hohen Temperaturen auftretende Korrosion vermieden. Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung gleichsam wie ein negativer Katalysator bei der Umsetzung von SO2 in SO3 wirkt. Wie bekannt, sinkt die Temperatur der Abgase in den Wärmeregeneratoren der Heizvorrichtungen unter den Säuretaupunkt ab, was die Bildung von schwefliger Säure auf den Metalloberflächen fördert, und so kommt es bei niedrigen Temperaturen zu Korrosionserscheinungen. Dieser Film von schwefliger Säure kann schwefelhaltige Rußablagerungen verursachen, was schließlich zu Betriebsunterbrechungen und Energieverlusten führen kann. Zur Verhinderung der bei niedrigen Temperaturen auftretenden Korrosion wurden maschinenbautechnische Lösungen angewandt, doch sind diese nicht wirtschaftlich, da bei diesen Lösungen stets Wärmeenergie besitzende Gase in die Luft austreten, so daß Energieverluste auftreten.The composition according to the invention not only reduces the conversion of CO 2 into SO 3 considerably more than the known additives, but almost completely eliminates them by reducing the CO 3 produced during combustion and, by increasing the melting point of the slag, a dry and loose (porous) Slag is obtained. The composition of the invention also reacts with the sulfur oxides. During the reaction, complexes are formed which do not cause deposits or corrosion. Therefore, the corrosion occurring at high temperatures is avoided. It has been found that the composition of the invention acts like a negative catalyst in the reaction of SO 2 in SO 3 . As is known, the temperature of the exhaust gases in the heat regenerators of the heaters decreases below the acid dew point, which promotes the formation of sulphurous acid on the metal surfaces, and thus corrosion occurs at low temperatures. This film of sulphurous acid can cause sulfur-containing soot deposits, which can eventually lead to business interruptions and energy losses. In order to prevent the corrosion occurring at low temperatures, mechanical engineering solutions have been used, but these are not economical, since in these solutions always heat energy possessing gases escape into the air, so that energy losses occur.
Die erfindungsgemäße Zusatzmittelzusammensetzung vermindert infoige ihrer verbrennungsverbessernden katalytischen Wirkung den Luftüberschuß, und so vermindert sich auch die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase. Infolge der kleineren Strömungsgeschwindigkeit wird auch die Zahl der Trägheitsstöße geringer, und diese vermindert die Bildung von Ablagerungen. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung verhindert die Bildung von SO3 und neutralisiert die schweflige Saure auf den Teilen der Wärmeregeneratoren niedriger Temperaturen vollständig. Die Verschmutzungsgefahr wird dadurch weitgehend beseitigt und die Metalloberfläche wird nicht klebrig sein. Dies wird erreicht, weil die Zusammensetzung den Taupunkt der schwefligen Säure unter der Betriebstemperatur hält. So kann die Heizvorrichtung mit minimaler Temperatur der austretenden Abgase arbeiten, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird.The additive composition of the present invention reduces the air surplus of its combustion-improving catalytic action, and thus the flow rate of the exhaust gases also decreases. Due to the lower flow velocity, the number of inertial shocks also decreases, and this reduces the formation of deposits. The composition of the present invention prevents the formation of SO 3 and completely neutralizes the sulfurous acid on the parts of the low temperature heat regenerators. The risk of contamination is thereby largely eliminated and the metal surface will not be sticky. This is achieved because the composition keeps the dew point of the sulphurous acid below the operating temperature. Thus, the heater can operate with minimum temperature of the exiting exhaust gases, thereby improving the efficiency.
Bei Versuchen wurde festgestellt, daß durch Anwendung von 0,5kg erfindungsgemäßer Zusammensetzung pro 1 000 kg Brennstoff bereits gute Ergebnisse erhalten werden können. Zweckmäßig werden 0,5 bis 0,8kg verbrennungsverbessernde Zusatzmittelzusammensetzung pro 1 000kg Brennstoff, je nach Qualität des Brennstoffes, eingesetzt.In experiments it has been found that good results can already be obtained by applying 0.5 kg of the composition according to the invention per 1 000 kg of fuel. It is expedient to use 0.5 to 0.8 kg of combustion-improving additive composition per 1 000 kg of fuel, depending on the quality of the fuel.
AusführungsbeispieieAusführungsbeispieie
In der folgenden Tabelle sind für vier Beispiele die Anteile der einzelnen Komponenten in Gewichtsteilen angegeben:The following table gives the proportions of the individual components in parts by weight for four examples:
Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4Example 1 Example 2 Example 3 Example 4
Gewichtsteileparts by weight
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |