DE1770691C

DE1770691C - Heizolzusatz

Info

Publication number: DE1770691C
Authority: DE
Inventors: George Kwong Mitchell Earland Roe Ottawa Lee
Original assignee: Canadian Patents and Development Ltd, Ottawa
Publication date: 1972-05-18

Description

Die Verwendung von Brennstoffzusätzen zur Verhinderung des Schlackenansatzes, der Korrosion von Wärmeübergangsflächen u. dgl. sowohl bei hoher als auch niedriger Temperatur in kohle- und ölgefeuerten Kesseln ist der Gegenstand umfangreicher Forschungsarbeiten, da es für einwandfreien Betrieb des Kessels wesentlich ist, daß die Kesselrohre im wesentlichen frei von Schlackenansätzen und Korrosionsprodukten gehalten werden.

Diese Forschung führte zu zahlreichen Vorschlägen zur Lösung des Problems. Aus der USA.-Patentschrift 3 002 826 ist ein Zusatzstoff in Form einer Emulsion bekannt, deren Wasserphase eine wäßrige Lösung eines Salzes von Al, B, Cu, Si oder Zn ist und deren ölphase ein Mineralöl ist. Die USA.-Patentschrift 3 004 836 beschreibt die Verwendung eines gemahlenen lYlagnesium-Phosphat-Gemisches zur Verhinderung des Schlackenansatzes in kohlegefeuerten Kesseln. Aus der USA.-Patentschrift 3 036 901 ist die Verwendung eines feiriteiligen, in öl unlöslichen metallischen Zusatzstoffs bel.annt, der zunächst in einem hydratisierten Calciumacetatgel suspendiert wird, bevor er mit einem Rückstandsheizöl gemischt wird, während aus der USA.-Patentschrift 2 845 338 ein Zusatzstoff aiii· dem Gemisch aus einer Magnesiumserbindung und einer Verbindung von Cu, Co, Mn, Fe oder Ca bekannt ist. Die USA.-Patentschrift 3 067 018 betrifft die Verwendung einer speziell gebildeten Emulsion aus einem Oxyd, Hydroxyd oder Carbonat \o·! Metallen der Gruppe il des Periodischen Systems.

Weiterhin nennt die deutsche Auslegeschrift 1041 621 «Is Heizölzusatz neben reinem Magnesiumsilikat auch Gemische von Magnesiumoxyd, Magnesiumhydroxyd oder Magncsiumcarbonat mit Siliciumdioxyd, wobei diese Gemische aber im wesentlichen frei von anderen Metallen außer Magnesium sein sollen. Gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 OSO 484 wird nur jeweils Cine Verbindung, die wiederum ein Hydroxyd, Oxyd oder ein Carbonat unter anderem auch von Magnetium oder Aluminium oder aber das Metallsalz einer Phosphorsäure oder ein natürliches oder synthetisches Silikat sein kann, verwendet. Die schweizerische Patentschrift 302 160 nennt als Heizölzusätze neben metallischem Magnesium auch Magnesiumverbindüngen, und zwar unter anderem auch das Oxyd und das Carbonat des Magnesiums, während die schweizerische Patentschrift 327 289 nur organische Metallverbindungen, und zwar vorzugsweise solche der Naphthensäuren erwähnt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen fleizölzusatz zu schaffen, der die Verschlackung in den Kehren von industriellen und ähnlichen ölgefeuerten liessein verringert, die Entfernung von Schlacke und Ihnlichen Ablagerungen von der Feuerseitc dieser Kesselrohrc erleichtert, die Verunreinigung durch Ansatz von saurem Ruß. d. h. von Ruß, der SO₃ adsorbiert hat und korrodierend wirkt, wenn er unter die TaupunkttcmperaUir der Säure, die im Bereich von 177 bis 6O⁰C liegen kann, gekühlt »vird, und damit die Korrosion bei niedriger Temperatur ausschaltet und den spezifischen Widerstand der Teilchenemission aus einer Heizölflamme verbessert.

Die Lösung dieser Aufgabe ist ein Heizölzusatz auf Basis einer Dispersion von Umverteilten Magnesium- und Aluminiiimhydroxyden in einem oberflächenaktive Mittel enthaltenden Kohlenwasserstofföl, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hydroxyde von Magnesium und Aluminium teilweise dehydratisiert sind und gebundenes Wasser in Mengen von 0,5 bis 15 Gewichtsprozent enthalten und daß das Gewichtsverhältnis von Magnesiuni zu Aluminium in der Dispersion über 1: 1 bis etwa 10: 1 ist.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Heizölzusätzen sollen somit weder die Oxyde, Hydioxyde oder Carbonate einzelner Metalle verwendet werden noch die Gemische zweier Verbindungen der genannten Art schlechthin, vielmf':. ist Gegenstand der Erfindung ein Heizölzusatz, der neben einem oberflächenaktiven Mittel ein spezielles Gemisch von feinteiligen teilweise dehydratisierten Hydroxyden von Magnesium und Aluminium enthält bei einem Gewichtsverliältnis von Magnesium zu Aluminium oberhalb 1: 1. Erfindungswesentlich ist nicht nur das spezielle Gewichtsverhähnis von Magnesium zu Aluminium, sondern auch der Gnu.¹ der Dehydratisierung der Hydroxyde. Die genau defnierte Menge an gebundenem Wasser ist deshalb vui, besonderer Bedeutung, weil sich damit die verwendeten Hydroxyde von Magnesium und Aluminium in ihren physikalischen Eigenscnaften von den normalerweise gemäß dem Stand der Technik verwendeten Hydroxyden und Oxyden unterscheiden, und zwar hinsichtlich der Teilchengröße, dem Porendurchmesser und der Oberfläche.

Auf Grund dieser speziellen physikalischen Eigenschaften verhalten sich die erfindungsgemäß verwendeten Hydroxyde auch anders als die bisher verwendeten Oxyde und völlig dehydratisierten Hydroxyde. So ist nämlich beispielsweise das Oxyd des Aluminiums auf Grund seiner kristallinen Struktur vom praktischen Standpunkt aus wegen seines abschleifenden Charakters als Heizölzusatz völlig ungeeignet, da es in den Anlagen, und zwar insbesondere in den Pumpen eine zerstörende Erosion auslöst. Sind die Stoffe aber noch zu weit hydratisiert, so können nur mit höchst unwirtschaftlichen Mengen an oberflächenaktiven Stoffen überhaupt Suspensionen hergestellt werden, die stabil sind und darüber hinaus auch Viskositäten besitzen, die ihre Förderung mittels Pumpen erlaubt.

Speziell durch das Zusammenwirken der im Gemisch in bestimmten Mengen crlindungsgemäß verwendeten teilweise dehydratisierten Hydroxyde von Magnesium und Aluminium werden aber nc.h besondere Vorteile dadurch erzielt, daß das teilweise dehydratisierte ivlagnesiumhydroxyd auf Grund seiner spezifischen physikalischen Eigenschaften mit den im Heizöl vorhandenen sauren Stoffen reagiert und diese neutralisiert, während das teilweise dehydratisierte Aluminiumhydroxyd mit dazu beiträgt, die wirksame Oberfläche des Magnesiumhydroxyds durch Ansteigen der Porosität zu vergrößern und somit für die Umsetzung mit den sauren Stoffen zu verbessern.

Die wirksamen Magnesium- und Aluminiumverbindungen im Zusatzstoff können als MgO · JtH₁O bzw. AI₂O₃ -^H₁O, worin χ eine Zahl unter 1 und y eine Zahl unter 3 ist, bezeichnet werden. Diese teilweise dehydratisierten Hydroxyde können auch als ein Verbindungsgemisch von Oxyden und Hydroxyden der allgemeinen Formeln MgnO · OH und AImO · OH bezeichnet werden. Die im Endgemisch vorhandene Menge des elementaren Magnesiums ist nicht geringer als die Mengen von elementarem Aluminium im Gemisch. Die aktiven Bestandteile des Zusatzstoffs sollten 0,5 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 Gewichtsprozent, gebundenes Wasser enthalten. Für die meisten technischen Anwendungen eignet sich ein

Cevwchtsverliältnis von Magnesium zu Aluminium über 1 : 1 bis etwa 10: 1.

Die teilweise dehydratisieren Hydroxydteilchen, deren Größe im Bereich von etwa 1 bis 7 μ liegen sollte, hüben überwiegend eine körnige Form, um Erosion und Verstopfung der Vorrichtungen zur Förderung und Zerstäubung des Heizöls zu verhindern. Das teilweise dehydratisierte Magnesiumhydroxyd u ird wegen der geringen Schleifwirkung und der hohen chemischen Reaktionsfähigkeit vorzugsweise aus Seevvasser oder Salzwasser erhalten. Ferner wirkt der obengenannte Teilchengrößenbereich im Sinne einer Beeinflussung und Regelung der physikalischen Strukmr sowie der Menge des Materials, das sich sowohl in .ten heißen als auch kühlen Bereichen des Kessels ab-,ofzt. Strtikturmäßig sind diese Teilchen durch große nezifische Oberflächen von -100 bis HOO m²/g gekennfichnet, \\.durch sich eine maximale chemische Um-■i/iing mit Verbrennungsrückständen in Gas-, Dampfiiid Hüssigkeitsfoim ergibt. Der Durchmesser der ,'.>ren. die jedes Teilchen durchziehen, sollte zur . piimalen physikalischen Adsorption von gasförmigen ■ ..Tunrcinigungen vorzugsweise im Bereich von 17 bis .":;) Λ liegen.

Als Trägerflüssigkeit wird vorzugsweise ein leichtes kohlenwasserstofföl verwendet, das eine maximale Viskosität von 35 SSU bei 38⁰C h?t.

Als oberfl;·:henaktive Mittel, die mit dem Zusatzstoff auf ölbasis verwendet werden, und zwar bevorzugt in Mengen von Ü,7 bis 3,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die aktiven Bestandteile, kommen anioniiktive oder nichtionogene Mittel in Frage, die sowohl mit den aktiven Bestandteilen als auch mit dem als Träger dienenden Kohlenwasserstoff verträglich sind. Das oberflächenaktive Mittel wandelt das sehr viskose Zv eiphasengemisch in eine leicht fließende und leicht pumpfähige Suspension um, die sich leicht mit dem Heizöl vermischt. Geeignete oberflächenaktive Mittel i.ind leicht erhältlich. Beispielsweise sind die Glycerinütearate und -laurate und die Schwermetallseifen von Stearinsäure. Naphthensäure und Harzsäure besonders geeignet. Beispiele spezieller oberflächenaktiver Mittel tind Glyecrinmonostearat, Lecithin, Sorbitanmonolaurat, Sorbitantristearat und Glycerinsorbitanlaurat Und Schwermetallseifen, wie Aluminiumstearat, hergestellt durch Umsetzung riner wasserlöslichen Seife Init einem Schwermetallsalz von Aluminium, Magne- »ium, Kobalt, Zink, Mangan oder Calcium. Diese oberflächenaktiven Mittel dispergieren und stabilisiefen gleichzeitig die Feststoffe in Suspension durch Austchaltung von Anziehungskräften auf den Teilchen-Oberflächen. Das oberflächenaktive Mittel wird bevortugt in Konzentrationen von etwa 2,0 Gewichtsprozent Verwendet.

Das fertige Gemisch des Zusatzstoffs auf ölbasis ist eine stabile Suspension, die etwa 40 bis 60 Gewichtsprozent der aktiven Bestandteile des Zusatzstoffs enthält und eine Viskosität von weniger als 115 SSU bei 27°C und die folgenden weiteren physikalischen Eigenschaften hat:

Spezifisches Gewicht bei 21⁰C .. 1,35 Flammpunkt (PM) Minimum 66°C Stockpunkt Maximum -23°C

Laboratoriumsversuche unter Verwendung einer Verbrennungsanlage, die den Bedingungen in der Praxis sehr nahekommt, heben ergeben, daß der Heizölzusatz gemäß der Erfindung besonders wirkten* die normalergesteinsartige Schlacke der Brennstoffasche in eine poröse, bröckelige, pulverige Ablagerung umwandelt, die sich durch routinemäßiges Rußblasen leicht entfernen läßt. Der bei Verwendung des Zusatzstoffes gebildete Ansatz ist locker an die Oberflächen der Kesselrohre gebunden und schwach agglomeriert. Die bei Verwendung des Zusatzstoffs gebildeten Ablagerungen wurden einer eingehenden Dünnschliffuntersuchung unterworfen, um die Rolle zu klären,

ίο die die Eigenschaften des Zusatzstoffs, beispielsweise die Mineralzusammensetzung und der physikalische Zustand, bei der Verhinderung der Schlackebildung spielen. Die mikroskopischen Untersuchungen von Dünnschliffen der Ablagerung zeigten eine dünne, dichte, ungesinterte Schicht von Teilchen einer Größe unter 1 μ unmittelbar an den Rohroberflächen. Die anschließenden Ablagerungen bildeten an der Eintrittsseite eine Zwischenschicht aus brüchigem, mäßig porösem Material, an der Eintrittsseite eine Außenschicht mit dicker, poröser, keilförmiger Struktur und an der Austrittsseite eine Außenschicht aus pulverigem, mäßig porösen, leicht gesinterten Kristallen.

Durch optische Methoden und Röntgenstrahlenbeugung wurde festgestellt, daß ein als Spinell bekanntes Produkt der Reakuon von Magnesiumoxyd und Aluniiniumoxyd gleichmäßig in allen vier Schichten verteilt -var und daß das Verhältnis von Magnesiumsulfat zu Magnesiumoxyd zur Rohroberfläche hin allmählich zunahm. Es wurde ferner festgestellt, daß der größte Teil des Vanadins in der Zwischenschicht an der Eintrittsseite und in der Außenschicht an der Austrittsseite als Streifen von Natriumvanadylvanadat und Magnesiumorthovanadat konzentriert war. Das teilweise dehydratisierte Magnesiumhydroxyd verhindert somit die Vcrschlackung von niedrig schmelzenden Natrium- und Vanadinverbindungen sowohl durch mechanische Verdünnung ah auch chemische Reaktion. Die aus dem teilweise dehydratisieren Aluminiumhydroxyd bestehende Komponente spielt ebenfalls zwei wichtige Rollen bei der Veränderung der Schlakkenstruktur. Erstens reduziert das Aluminiumoxyd durch selektive Reaktion mit Magnesiumoxyd in der Flamme unter Bildung von Spinell das Magnesiumoxyd, das für die spätere Reaktion mit Schwefeloxyden auf der Rohroberfläche verfügbar ist. Hierdurch wird das Verhältnis von elementarem Magnesium zu Aluminium für besondere Verbrennungsbedingungen bestimmt. Die Bildung von Magnesiumsulfat, daß bei 1120°C geschmolzen und klebrig ist, sollte weitgehend ausgeschaltet werden, besonders wenn die Gastemperaturen am Ofenaustritt über 1150⁰C liegen. Dies wird erreicht durch Erhöhung des Anteils des aktiven Aluminiumbestandteils im Zusatzstoff. Zweitens verringert das Magnesiumoxyd-Aluminiumoxyd-Reaktionsprodukt die Neigung von nicht umgesetzten, aber superfeinen Magnesiumoxydteilchen zu agglomerieren. Diese Verhinderung der Agglomerierung ist wahrscheinlich auf die Anwesenheit von gleichmäßig verteilten Spinell-Teilchen zurückzuführen, die kubische Kristalle von oktaedrischer Form bilden.

Porositätsmessungen an Proben von Ablagerungen haben ferner gezeigt, daß große Porosität und große Hohlräume kennzeichnend für teilweise dehydratisierte Hydroxyde von Magnesium und Aluminium mit

ej Teilchengrößen im Bereich von etwa 1 bis 7 μ sind. Die Einstellung der Teilchengröße ist wichtig, weil theoretische Untersuchungen gezeigt haben, daß Teilehen, die größer sind als 10 μ, unerwünschte, dichte und

feste Ansätze zu bilden pflegen. Andererseits pflegen Teilchen einer Größe unter 0,5 μ unerwünschte zusammenhängende Ansätze mit kleinen Hohlräumen zu bilden.

Der Zusatzstoff gemäß der Erfindung eignet sich somit zur Verhinderung von Schlackenablagerungen an Kesseloberflächen über einen weiten Bereich von Gastemperaturen. Ferner wird durch Verhinderung der Schlackenbildung auf den Rohroberflächen die Korrosion durch Ölasche bei hoher Temperatur unmöglich, so daß die Rohrtemperaturen unbedenklich bei 593° C gehalten werden können.

Zur Ergänzung der Untersuchungen im Laboratorium führten zwei Energieerzeugungsfirmen Großversuche mit den gemäß der Erfindung entwickelten Zusatzstoffen durch. In beiden Fällen hatten die eingesetzten Kessel eine Nennleistung von 16 330 kg Dampf je Stunde bei 63 atü und 482° C

Vorher waren diese Kessel iiiit hohen Instandhaltungs- und Reparaturkosten auf Grund der Tatsache behaftet, daß alle 4 bis 6 Wochen Verschlackung und Blockierung der Ubcrhitzerteile eintraten. Mehrere von der Firma selbst entwickelte Zusatzstoffe gegen die Verschlackung waren während einer Zeit von 4 Jahren ausprobiert worden, jedoch waren alle teuer und unwirksam. Bei diesen Zusatzstoffen handelte es sich um 1. pulverförmiges MnO₂, 2. öllösliches Mangan und Eisen, 3. öllösliches Zirkonium, 4. Blei-Kobalt-Naphthenat, sämtlich in Trägern auf Kohlenwasserstoffbasis, sowie 5. um pulverförmiges Calciumcarbonat.

Anschließend wurde ein Zusatzstoff auf Ölbasis in einer Menge von 11/15001 Heizöl verwendet, der folgende Zusammensetzung und Kennzahlen hatte:

Magnesium/Aluminium- Gewichtsverhältnis(gerechnetals Elemente) 10 :1

Teilchengrößenbercich 1 bis 7 μ

Spezifisches Gewicht bei 21" C 1,35

Flammpunkt (PM) 66°C

Slockpunkt -23°C

Feslstoffgehalt 48 Gewichtsprozent

Nach einer Betriebsdauer von 4 Wochen mit diesem Zusatzstoff wurden folgende Feststellungen gemacht: a) An die Stelle des harten, festhaftenden Schlackenansatzes war ein weiches, bröckeliges Pulver getreten, das sich leicht durch Rußblasen entfernen ließ, b) Die Brückenbildung im Konvektionsweg der Siedcrolii'e war ausgeschaltet, c) Auf Grund der Tatsache, daß nur ein leichter Überzug aus Oxyden des Zusatzstoffs auf den Ofenwänden vorhanden war, stiegen die Übcrhitzungstempcraturcn zum erstenmal auf die Auslegungsbcdingungen.

Mit einem Zusatzstoff der vorstehend beschriebenen Art, jedoch mit einem Magnesium/Aluminium-Verhältnis von weniger als 2:1, wurde auch ein Versuch mit Schiffskesseln durchgeführt. Bei den für diesen Versuch verwendeten Schiffskesseln trat auf Grund ihrer strengen Auslegungsbedingungen starke Verschlackung am überhitzerteil auf. Typisch für die Kessel sind /Me folgenden Betriebsdaten:

a) Gaslcmperalur am Überhitzer 1370°C,

b) Temperatur der Überhitzerrohre 524°C,

c) Dampfdruck 35 aiii bei 5 bis I25°/_O der Ncnndampfmengc.

Dieser Versuch wird zur Zeit mit einer Zusatzstoffmenge von 1 1/10001 Heizöl durchgeführt. Die vom Schiff erhaltenen Berichte mit belegenden Fotografien zeigen, daß die Verschlackung des Überhitzers erfolgreich unterdrückt worden ist.

Aus den vorstehend beschriebenen Laboratoriumsversuchen und Großversuchen ist der Schluß zu ziehen, daß die folgenden Zusammensetzungen und Mengen des Zusatzstoffs die Ansatzbildung und ίο Korrosion durch Bestandteile geschmolzener Ölasche wirksam verhindern:

Ofenaustrittstemperatur

Zusammensetzung des
Zusatzstoffs

Mg/Al-Verhältnis

1010 oder weniger ..

1010 bis 1177

1177 bis 1343

1343 oder mehr ....

10: 1

5: 1

3: 1

< 2: 1

Eingesetzte

Menge des

Zusatzstoffs

t Her/Liter

1800
1500
1200
1000

Verhinderung der Bildung von Ansätzen und von Korrosion bei niedrigen Temperaturen

Versuche mit einer Verbrennungsanlagc im Laboratorium wurden mit einem Zusatzstoff auf Ölbasis mit folgender Zusammensetzung durchgeführt:

Gewichtsverhältnis Magnesium zu
Aluminium (gerechnet als

Elemente) 2:1

Teilchengrößenbereich 1 bis 7 μ

Spezifisches Gewicht bei 21 °C 1,35

Flammpunkt (PM) 66°C

Stockpunkt -23°C

Fcststoffgehalt 48 Gewichtsprozent

Diese Versuche haben gezeigt, daß der Heizölzusatz gemäß der Erfindung die Korrosion durch Schwefelsäure auf Kesselflächen, die sich bei niedrigen Temperaturen befinden, je nach der Dosierung des Zusatzstoffs um 35 bis 66°/₀ verringerte. Untersuchungen im Laboratorium haben ferner ergeben, daß eine dünne gleichmäßige Schicht der aktiven Bestandteile sich auf den Oberflächen des kalten Endes durch einen Agglomerierungsprozeß absetzt und dort eine etwa kondensierte Säure aufsaugt und mit ihr reagiert. Der Rückstand nach der Reaktion mit der Säure besteht zum größten Teil aus wasserlöslichen, ungiftigen hydratisieren Magnesium- und Aluminiumsulfaten, die sich leicht durch Bürsten oder Spülen mit Wasser entfernen lassen.

Bei ähnlichen Versuchen im Laboratorium wurde festgestellt, daß die Zcit-Temperaiur-Bedingungen in industriellen Flammen nicht scharf genug sind, um die aktiven Bestandteile vollständig zu dehydratisieren. Ferner findet in dem bei niedriger Temperatur arbeitenden Bereich des Kessels eine teilweise erneute Hydratisicrung zwischen dem aktiven Magnesiumbeslandteil und dem Wasserdampf im Rauchgas statt. Diese Erscheinung der erneuten Hydratisierung steigert durch Ersatz verdampfter Hydroxylgruppen die chemisch basischen Eigenschaften des aktiven Magncsiumbestandteil. Die teilweise dehydratisieren Hydroxyde des Aluminiums reagieren mit der Säure, selbst wenn eine weitere Dehydratisierung in der Flamme stattfindet. Wichtig ist jedoch die Feststellung, daß die

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Verwendung eines aktiven Aliiminiumbestandteils, der F.in weiterer Vorteil des Heizölzusatzes gemäß der

von kristallinen oder anderen Formen von Aluminium- Erfindung ist die Verringerung der Emission von saurem

oxyd (AI₂C)₁) abgeleitet ist, die kein gebundenes Wasser Ruß. Ohne Verwendung des Zusatzstoffs reichert sich

enthalten, vermieden wird, weil Säureneutralisations- saurer RuIl. ti. h. Ruft, der mit Schwefelsäure getränkt

reaktionen nicht stattfinden. 5 ist, normalerweise im kalten Ende eines Kessels

Großversuche wurden auch mit einem Zusatzstoff oder Prozesses und ai der Kaminauskleidung bis zu

auf ölbasis mit folgender Zusammensetzung durch- einer gewissen Gleichgewichtsdicke an, worauf er

geführt: sich plötzlich löst. Nach der Emission in die Atmosphäre verursachen diese korridiorenden, klebrigen

Oewichtsverhlltnis Magnesium zu ₁₀ Flocken von saurem Ruß in gewissen Fallen erhebliche Aluminium (gerechnet als Schäden an Stoffen. Pflanzen und Autolacken und Elemente) 10: 1 stellen vor allem eine Belästigung der Menschen dar.

TeilchengröDenbereich 1 bis 7 μ J_{n gro}ße_n ölgefeuerten Kesseln fallen die Tempera-Spezifisches Oewicht bei 21 ° C .... 1,35 türen der austretenden Oase häufig unter den Taupunkt

Flammpunkt (PMy 66" C 15 der Säure. Wenn dies eintritt und der Zusatzstoff nicht Stockpunkt 23°C verwendet wird, müssen die Elektrofilter durch die Feststoff gehalt 60 Gewichts- mögliche Brandgefahr durch den nassen, brennbaren

prozent sauren R' D. der gewöhnlich vorhanden ist, umgangen werden. In solchen Fällen ist die Emission von saurem

Diese Versuche wurden in einer Anzahl von Kraft- ao Ruß besonders schlimm. Die Verordnungen bezüglich

veerkskesseln durchgeführt, bei denen starke Ansatz- der Verunreinigungen der Atmosphäre werden häufig

bildung am kalten Ende und Korrosionsprobleme verletzt, und zahlreiche Klagen sind die Folge.

auftraten. Bei allen Versuchen wurde der Zusatzstoff Dieses Problem wurde bei einem Kraftwerkskessel

zu Beginn in einer Menge von 1 1/1500 I Heizöl ver- vollständig ausgeschaltet, indem der Zusatzstoff auf

wendet, worauf die Menge allmählich auf 11/18G01 as ü.irasis mit einem Verhältnis von elementarem

Heizöl verringert wurde. Magnesium zu Aluminium von 10: 1 in einer Menge Naeh einer Betriebsdauer von 8 Wochen mit dem von 1 1/15001 Heizöl verwendet wurde. Ferner vurde

öl, das mit dem Zusatzstoff behandelt war, war der der spezifische Widerstand der den Kessel verlassenden

Zugverlust im Lufterhitzer jedes Kessels unverändert. festen Rückstände so weit verbessert, daß Feinteile

Dies war ein /.eichen, daß häufige und periodische 30 nunmehr durch die Elektrofilter aufgefangen werden

Verstopfung der Lufterhitzerrohre kein Problem mehr können. Dieser feste Rückstand, der trocken und

war. Die Besichtigung der Lufterhitzer ergab, daß die pulverförmig ist. läßt sich ebenfalls leicht aus dem

aktiven Bestandteile des Zusatzstoffs die Ursprung- Kessel und den Staubsammelbunkern entfernen. Die

liehen gummiartigen, korrodierenden Ablagerungen gleichen guten Ergebnisse wurden in einem Versuchs-

am kalten Ende vollständig ausgetrocknet hatten und 35 anlagenkessel erhalten, bei dem der Zusatzstoff mit

daß der dünne überzug aus Zusatzstoffmaterial auf öl als Trägermaterial bei einem Verhältnis von

der Rohroberfläche lose und pulverförmig war. elementarem Magnesium zu Aluminium von 10: 1

Bei Kesseln, die nun ständig mit dem Heizöl mit in einer Menge von 1 ΙΊ500 I Heizöl verwendet wurde.

Zusatzstoff gefeuert werden, ist kein Rußblasen in der Bei einem weiteren Kraftwerkskessel wurde der

Lufterhitzerzone mehr notwendig. Ferner ist es nicht 40 Zusatzstoff mit öl als Trägermaterial bei einem

mehr notwendig, den Kessel regelmäßig zweimal Verhältnis von elementarem Magnesium zu Alumi-

monatlich zur Reinigung und zum Ersatz von Luft- nium von 10: 1 in einer Menge von 1 Il 5001 Heizöl

erhitzerteilen stillzusetzen. Die äußerst geringe Zu- verwendet, um die Verunreinigung durch sauren Ruß

nähme des Zugverlustes in den Lufterhitzern dieser und die Korrosion bei niedriger Temperatur aus/u-

Kessel läßt erkennen, daß die Reinigung der Ober- 45 schalten. In den Berichten über die Ergebnisse dieses

flächen der Feuerseite zeitlich so gelegt werden kann, Versuchs wird festgestellt: Die Wirkung der Verwen-

daß sie mit der jährlichen Kesselwartung zusammen- dung des chemischen Zusatzstoffs sind ».ichtbar. und

fällt. zwar sowohl aus der Entfernung als auch im Kraft-

Bei einem Großversuch mit einem Zusatzstoff auf werk selbst. An den meisten Tagen ist die Luft über

Ölbasis. in dem das Magnesium/Aluminium-Verhältnis 50 den K iminen frei von der normalerweise vorhandener

10: 1 betrug, ergab sich eine 90⁰Oi ge Verringerung des dunklen Rauchfahne, und der Bereich um das Kraftwerk

SO₃-Gehaltes in den Rauchgasen, wenn der Zusatzstoff ist praktisch frei von Flugasche. Noch wichtiger füi

in einer Menge von 1 1/1800 I Heizöl verwendet wurde. das Personal des Kraftwerks ist die Tatsache. da[

Während dieses Versuchs wurden die SO₃-Mengen Ruß urici Schlacke nicht mehr die mit den öfer

von 30 ppm auf 3 ppm reduziert, und die weiße 55 verbundenen riesigen Lufterhitzer verstopfen. Nor

Säurefahne auf dem Kamin wurde beseit'gt. milerweise mußten diese Einheiten, die die in dei

Um die Feststellungen, die bei den vorstehend Kesseln für Verbrennungszwecke verwendete Luf

beschriebenen Großversuchen getroffen wurden, zu eihitzen. alle 6 Wochen ausgewaschen werden.

ergänzen, wurde ein Zusatzstoff, in dem das Verhältnis Der hier beschriebene Heizölzusatz stellt eii

von elementarem Magnesium zu Aluminium 10:1 60 ν irtschaftliches Mitte! zur Verringerung oder Aus

betrug, in einem Forschungszwecken dienenden Ver- s:haltung vc-n Kesselbetriebsproblemen durch unvei

stichsanlagenkessel bewertet und dabei festgestellt, l.rennbare Bestandteile in Heizölrückständen dar. Di

daß er ai die SO₃-Mengen um etwa 80° „ verringerte. nirtschaftlichen Vorteile der Verwendung des ZusaU

b! die Mengen der Stickstoffoxyde um etwa 20°/₀ Stoffs sind geringere Stillstandszeiten und erhöhte

\er-i;-.gcrtc und c) die Bildung von gummiartigen, 65 Wirkungsgrad der Kessel, verringerte Wartungs- un

korr·'Jiorenden Ansätzen bei niedriger Temperatur Brennstoffkosten und in gewissen Fällen ein finanziell«

verhinderte, wenn er in einer Menge \on lliöOO! Gewinn durch den Verkauf von vanadinreicher Asch

Heizöl \crwcndel wurde. die in Kessel- und Staubsammelbunkern anfällt. Ei

weiteier sehr großer, wenn auch weniger greifbarer Vorteil ist d?r günstige Eindruck bei der Öffentlichkeit, der sich dadurch ergibt, daß die Emission von schädlichen Verunreinigungen in die Atmosphäre weitgehend ausgeschaltet wird.

Der Zusatzstoff, der normalerweise kontinuierlich und automatisch der ölzufuhr zu jedem Brenner zudosiert wird, kann in seiner Zusammensetzung auf die speziellen Bedürfnisse eines bestimmten Kessele ab· gestellt werden. Die zugesetzten Mengen des Zusatzitoffs sind verschieden, je nach Zusammensetzung des bfennstoffs und den Verbrennungsbedingungen, jedoch fenilgt gewöhnlich 11/15001 Heizöl, um die meisten Probleme am kalten Ende eines Kessels od. dgl. zu lösen. is

Der Zusatzstoff gemäß der Erfindung zeichnet sich •omit durch die folgenden vorteilhaften Wirkungen aus:

a) Verringerung des Verschlackens und der Korro- ^ao sion bei hoher Temperatur;

b) Neutralisierung und Austrocknung von gummiartigen korrodierenden Ablagerungen am kalten Ende eines Kessels; _aj

c) Verringerung der Konzentration an SO₃ und Stickstoffoxyden in den Rauchgasen;

d) Verhinderung der Bildung von saurem Ruß;

e) Möglichkeit der Verhinderung der Emission von Ruß in die Atmosphäre.

Claims

Patentansprüche:

1. Heizölzusatz auf Basis einer Dispersion von feinverteilten Magnesium- und Aluminiumhydroxyden in einem oberflächenaktive Mittel enthaltenden Kohlenwasserstofföl, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroxyde von Magnesium und Aluminium teilweise dehydratistert sind und gebundenes Wasser in Mengen von 0,5 bis 15 Gewichtsprozent enthalten und daß das Gewichtsverhältnis \on Magnesium zu Aluminium in der Dispersion über 1:1 bis etwa 10: 1 ist,

2. Heizölzusatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroxyde von Magnesium und Aluminium 5 Gewichtsprozent gebundenes Wasser enthalten.

3. Heizölzusatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des elementaren Magnesiums in der Dispersion größer ist als die des elementaren Aluminiums und etwa 10: 1 beträgt.

4. Heizölzusatz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroxyde von Magne sium und Aluminium eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 7 μ haben und der Feststoff gehall der Dispersion im Bereich von 40 bis 60 Gewichtsprozent liegt.