DE1817769A1 - Mittel zur feuerungsseitigen Reinigung von Heizkesseln - Google Patents

Description

Case 3/78-1
Dr.Gr/Kg

CH. BOEHRIMBR SOHN, Ingelheim am Rhein

Mittel zur feuerungsseitigen Reinigung von Heizkesseln - Ausscheidung aus Patentanmeldung P 18 10 424.0-45 -

Die Erfindung betrifft ein Mittel zur feuerungsseitigen Reinigung von Heizkesseln, durch Absprengung der Yerbrennungsrückstände mittels Behandlung mit wäßrigen Lösungen gasentwickelnder Verbindungen.

Bekanntlich bilden sich im Kesselinnern von Heizkesseln aus den Brennstoffen (z.B. Kohle, Koks oder Öl) feste Rückstände, die teila aus Ruß und Teer, teils aus nichtbrennbaren, anorganischen Ascherückständen bestehen. Derartige Ablagerungen setzen sich in Form von festhaftenden Belägen an den Kesselwandungen bzw. den Wärmeaustauscher-Elementen ab und behindern infolge ihrer stark wärmedämmenden Eigenschaften den Wärme-

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Übergang. Sie führen überdies (bedingt durch den Gehalt an anorganischen Ascherückständen, z.B. sauren Schwefelverbindungen) auch zu Korrösionserscheinungen an den metallischen Innenteilen des Kessels. Die regelmäßige Entfernung solcher "Rückstände ist daher unerläßlich.

Die Beseitigung derartiger Ablagerungen erfolgte bisher in der Regel auf mechanischem Wege, d.h. durch Klopfen, Scheuern und Schaben, wobei auch die Reinigungs- und Spülwirkung wäßrigalkalischer lösungen ausgenutzt wurde. Es ist auch bereits bekannt, derartige wäßrig-alkalische Lösungen im Kesselinnern mittels einer speziellen Vorrichtung unter Druck zu versprühen, um so die rein mechanische Reinigung zu erleichtern oder überflüssig zu machen (s. Schweizer Patentschrift Mr. 360 072).

Als bei dem letztgenannten Verfahren verwendbare, alkalisch reagierende Substanzen werden Alkali- oder Erdalkalisalze mit Anionen schwacher Säuren (wie z.B. Soda, Natriumbicarbonat, Trinatriumphosphat etc.) oder auch Alkalihydroxyde empfohlen. Es wird dabei mit ziemlich hohen Salzkonzentrationen gearbeitet. Dadurch ergibt sich die Gefahr einer stärkeren Ablagerung von Mittelrückständen, die durch nachfolgende Umsetzung mit sauren Verbrennungsprodukten korrosive Eigenschaften annehmen und ggf. auch überschüssige Säurekomponenten speichern können.

Wie die praktische Erfahrung gezeigt hat, benötigen die bekannten Verfahren auch relativ sehr viel Wasser, da die alkalische Flüssigkeit sowie die Rückstände ja wieder weitgehend aus dem 'Kessel entfernt werden sollen.

Aus der französischen Patentschrift 863 574 ist bekannt, bei der Vorbehandlung metallischer Werkstücke Zunder- und Oxydschichten mit wäßrigen Lösungen zu entfernen, die thermisch unter Gasentwicklung zerfallende Stoffe enthalten. Es sind

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insbesondere Ammoniumsalze oder Salze organischer Amine der Oxalsäure "beschrieben. Each den Angaben dieser Patentschrift wird das abgeschreckte»noch heiße Werkstück in die Oxalatlösung getaucht, wodurch zum !eil eine*" Auflösung der Oxydbzw. Zunderschicht aufgrund der Rost- und Metalloxyd entfernenden Eigenschaften der Oxalatlösung und zum Teil eine Ablösung der Schicht durch thermische Zersetzung des Salzes ε bewirkt werden soll.

Bei diesem Tauchverfahren nach der französischen Patentschrift 863 574 dringt nur ein Teil des gelösten Salzes in die ™

hocherhitzte Oxyd- oder Zunderschient ein und führt dort zu einer Absprengung. Ein nicht unerheblicher Teil des Salzes zersetzt sich bereits vor dem Eindringen an der heißen Oberfläche und wird somit der weiteren Einwirkung entzogen. Aus diesem Grunde werden auch relativ hohe Salzkonzentrationen von etwa 5 bis 15 Gewichtsprozent nach den Angaben dieser Patentschrift benötigt.

Die in der französischen Patentschrift 863 574 vermittelte Lehre läßt sich nicht ohne weiteres auf die Heizkesselreinigung übertragen. Oxalsäureverbindungen sind hoch giftige Stoffe, die der Giftverordnung unterliegen. Zu ihrer Handhabung sind λ demnach besondere Sicherheitsvorkehrungen erforderlich. Die vollständige Zersetzung von Oxalsäureverbindungen erfolgt unter Kohlenmonoxydbildung. Bei Anwendung von ausschließlich Oxalate enthaltenden Lösungen zur Heizkesselreinigung ist somit zwischenzeitlich mit relativ hohen Eohlenmonoxydkonzentrationen zu rechnen, ein Umstand, der insbesondere bei der Reinigung von Feuerungsanlagen in geschlossenen Räumen, wegen der Gefahr der Schädigung des Bedienungspersonals spezielle Beachtung verdient.

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BAD Q81GSHM.

Zwischen Zunder- und Oxydschichten einerseits und feste Beläge bildenden Yerbrennungsablagerungen andererseits bestehen insofern Unterschiede, als erstere endogen, d.h. durch chemische Umwandlung der metallischen Unterlage, letztere dagegen exogen, d.h. durch Ablagerung von in Rauchgasen enthaltenen Stoffen gebildet werden. Diese unterschiedliche Art der Bildung sowie damit einhergehend der verschiedenartige Kristallaufbau und -habitus, das kristalline Gefüge, die Oberflächenbeschaffenheit, die Porosität und das Absorptionsvermögen der auf dem Substrat haftenden Überzüge bedingen Unterschiede im Haftvermögen, in der Festigkeit sowie Härte der Beläge. Schließlich kommt der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung der Überzüge eine nicht unerhebliche Bedeutung zu.

Ein weiterer Unterschied besteht in den bei Werkstücken und Heizkesseleinrichtungen erreichbaren verschiedenen Temperaturen. Metallische Werkstücke können ohne Schwierigkeiten so hoch erhitzt werden, daß bei der Behandlung nach dem Tauchverfahren entsprechend der französischen Patentschrift 863 574 mit einer Ammoniumoxalatlösung eine vollständige Zersetzung in Ammoniak, Kohlendioxyd, Kohlenmonoxyd und Wasser eintritt. Die in Heizkesselwandungen erreichbaren Temperaturen liegen demgegenüber im allgemeinen sehr viel niedriger, da die Wände von der Seite des Wärmeübertragungsmediums (Wasser, Dampf) her," ständig gekühlt werden. Diese niedrigeren Temperaturen bedingen nicht nur eine verminderte Zersetzungsgeschwindigkeit, sie können darüber hinaus auch einen andersartigen Verlauf der Zersetzungsreaktion bewirken. In Heizkesseleinrichtungen besteht daher die Gefahr, daß bei Anwendung von lösungen, die ausschließlich Oxalate z.B. Ammoniumoxalat enthalten, eine unvollständige Zersetzung des Salzes in Ammoniak und schwerflüchtige Oxalsäure eintritt. Die sich auf den Metallwandungen niederschlagende stark saure Oxal-

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säure verhält sich, "bekanntlich gegenüber Metallen aggressiv und ruft dort Korrosionserscheinungen hervor. Um dieser Gefahr zu "begegnen, wäre es daher bei Verwendung von ausschließlich Oxalat enthaltenden Lösungen unerläßlich, die Feuerungsanlage nach der Reinigung, gründlich mit Wasser auszuspülen.

Aus alledem ergibt sich, daß die Verwendung in der französischen Patentschrift 863 574 beschriebenen Qxalatlösungen - auch nach Zusatz eines Netzmittels - bei der Reinigung von Heizkesselanlagen Nachteile aufweist und außerdem unbefriedigende Ergebnisse erwarten läßt. ä

Die USA-Patentschrift 2 4-19 076 vermittelt die lehre, kohlenstoffhaltige Ablagerungen in Heizkesseln durch, gasentwiekelnde Lösungen zu entfernen. Bei diesen Verfahren des Standes der Technik werden zunächst die kohlenstoffhaltigen Beläge mit einer Säure getränkt und anschließend eine anorganische Carbonat- oder Hydrogencarbonatlösung aufgesprüht. Das sich dabei entwickelnde Kohlendioxyd soll die Absprengung der Ablagerungen herbeiführen. Diese Art der Heizkesselreinigung hat verschiedene Nachteile. Nach der Lehre der USA-Patentschrift ist ein Zweikomponenten-System für die Reinigung erforderlich. Die Einzellösungen müssen vor der Anwendung streng getrennt gehandhabt werden. Die bei diesem Verfahren ( verwendete Säure greift die Metallteile der Feuerungsanlage an, so daß; dafür Sorge getragen werden muß, daß sie möglichst schnell neutralisiert oder auf andere Weise entfernt wird. Die Tränkung mit Säure und die sich anschließende Behandlung mit'carbonathaltigen Lösungen muß also kurz hintereinander erfolgen. Selbst, wenn die Carbonat- oder Hydrogencarbonatlösung im Überschuß angewendet wird, kann nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden, daß nioht an unzugänglichen Stellen der Heizanlage Säurereste zurückbleiben. Auch bei

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diesem Verfahren wird mit Salzlösungen gearbeitet bzw. entstehen Salze, die nach der Reinigung extra entfernt werden müssen. Ferner tritt die Gasentwicklung bei Aufbringen der Garbonat- oder Hydrogencarbonatlösung bereits an der mit Säure benetzten Oberfläche der kohlenstoffhaltigen Beläge ein. Die sich dabei bildenden Gasblasen behindern das Eindringen der Carbonatlösung in die mit Säure gefüllten Poren und Spalten der Ablagerungen. Die Gasentwicklung tritt daher vornehmlich an der Oberfläche bzw. den oberen Schichten der Ablagerungen ein. Die Wirksamkeit der Absprengung der Rückstände ist somit sehr stark beeinträchtigt, da nur ein sehr geringer Teil des Gases im Innern der Rückstandsmasse gebildet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die oben beschriebenen Nachteile auszuschalten durch Verwendung einer Lösung, die

1. eine hohe Netz- und Penetrationswirkung

2. eine gute Neutralisationswirkung

3. eine starke Gasentwicklung bei erhöhter Temperatur und

4. eine geringe Rückstandsbildung aufweist.

Der Anmeldungsgegenstand betrifft demgegenüber ein Mittel zur feuerungsseitigen Heizkesselreinigung durch Absprengung der Verbrennungsrückstände mittels Behandlung mit wäßrigen Lösungen gasentwickelnder Verbindungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es 0,1 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent eines Gemisches unter Gasentwicklung weitgehend zerfallender, vorzugsweise Ammoniak und Kohlendioxyd entwickelnder Verbindungen und 0,1 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent üblicher anionischer, amphoterer oder nichtionogener Tenside in wäßriger Lösung enthält.

Bei den thermisch unter Gasentwicklung zerfallenden Verbindungen handelt es sich vorzugsweise um Substanzen, die unter

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Ammoniafcentwicklung zerfallen, da auf diese Weise die erwünschte Heutralisationswirkung am einfachsten erreicht wird. Besonders bevorzugt sind dabei Verbindungen, die thermisch in Ammoniak und Kohlendioxyd zerfallen, wie beispielsweise Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Ammoniumcarbamat oder Harnstoff. Es können aber auch Verbindungen im Gemisch Verwendung finden, die neben oder anstelle der genannten Gase andere Gase entwickeln wie etwa Ammoniumoxalat, Ammoniumformiat oder Ammoniumnitrit. Diese zuletzt genannten Verbindungen spielen jedoch nur eine untergeordnete Rolle; sie sind nicht Hauptbeständteil des Verbindungsgemjashes, sondern werden allenfalls neben oder in Verbindung f mit in Ammoniak und Kohlendioxyd zerfallenden Stoffen eingesetzt.

Grundsätzlich können gewünsentenfalls auch solche gasentwiekelnden Substanzen im Gemisch Verwendung finden, die kein Ammoniak entwickeln, so z.B. Verbindungen, die als Treibmittel für die Herstellung von Kunststoffschäumen dienen. Es handelt sich dabei um Substanzen, die bei erhöhter Temperatur Stickstoff abspalten wie z.B. Azodicarbonamid, AzobuttersäurenitriX oder substituierte Thiotriazole. Auch Sauerstoff entwickelnde Verbindungen, wie z.B. Harnstoffperoxydaddukt kommen in Betracht, soweit sie neben den übrigen Komponenten des Reinigungsmittels haltbar sind. Sofern diese " Stoffe schwer oder gar nicht wasserlöslich sind, können sie in dem Reinigungsmittel auch in feindisperser Form enthalten sein. Derartige Substanzen werden jedoch nicht allein als gasentwickelnde Komponente verwendet, sondern höchstens zur Verstärkung der "Gasentwicklung gemeinsam mit den oben bezeichneten Ammoniumsalzen.

Bei. Vervrendung von kein Ammoniak entwickelnden Substanzen kann ein Zusatz von Ammoniak zweckmäßig sein, um eine Neutralisationewirkung zu erreichen. Zudem kann ein Ammoniakzusatz '

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auch bei Verwendung von Ammoniak abspaltenden Verbindungen erfolgen, wenn eine stärkere Alkalisierung angestrebt wird.

Es ist durchaus möglich und kann zweckmäßig sein, verschiedene Tenside nebeneinander einzusetzen.

Die Effektivität des erfindungsgemäßen Mittels kann ferner auch durch Zusätze gesteigert werden, die einen gewissen Korrosionsschutz der behandelten Metallfläiien herbeizuführen geeignet sind, wie etwa Ammoniumphosphat oder Zinkphosphat. Auch Zusätze, die infolge ihrer Oxydationswirkung oder auf katalytischem Wege die Beseitigung der belagbildenden Ruß- und Teeranteile unterstützen, fördern die Wirksamkeit des neuen Mittels. Als derartige Zusätze seien Ammoniumnitrat oder Ammoniumchromat bzw. Kupfer- oder Zinksalze (vorzugsweise in Form ihrer Ammoniakate) genannt. Selbstverständlich können diese Zusätze, soweit sie miteinander und mit den beiden obligaten Komponenten des erfindungsgemäßen Mittels verträglich sind, auch nebeneinander vorhanden sein.

Wenn das erfindungsgemäie Mittel zur Anwendung gelangt, genügt in der Regel ein Tensidgehalt von 0,1 bis 4 $, vorzugsweise etwa 0,3 bis 0,7 ^. -Der Gehalt an thermisch leicht zersetzlichen Stoffen kann in der gleichen Größenordnung liegen. Er ist damit wesentlich geringer als der Gehalt an alkalisch reagierenden Substanzen bzw. an unter Gasentwicklung zerfallenden Stoffen in den Kessel- und Oberflächenreinigungsmitteln gemäß des Standes der Technik. Der Gehalt an nicht obligaten, jedoch förderlichen Zusätzen kann jeweils unter 1 io liegen.

Der Vertrieb des erfindungsgemäßen Mittels erfolgt wegen der damit verbundenen Raumersparnis jedoch zweckmäßig in höher

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konzentrierter Lösung, die vom Anwender dann jeweils selbst 'auf die vorgeschriebene Anwendungskonzentration mit Wasser zu verdünnen ist. '

Der Einsatz des Mittels bei der Heizkesselreinigung kann wie folgt durchgeführt werden:

Die wäßrige lösung der obengenannten Komponenten wird nach Verdünnung auf die vorgeschriebene Anwendungskonzentration in den Heizkessel eingesprüht, wofür ein handelsübliches Sprühgerät ausreichender Leistung (wie es etwa zum Zweck

der Schädlingsbekämpfung im Garten angeboten wild) vollauf %

genügt. Die einzubringende Menge richtet sich dabei nach der Stärke der Ablagerungen, die reichlich und gleichmäßig durchtränkt werden sollen. Danach wird die Heizung wieder in Betrieb genommen, wobei mit steigender Temperatur die (mechanisch wirksame) Gasentwicklung der thermisch zersetzlichen Stoffe in Gang kommt und ein platten- bzw. muschelförmiges Abplatzen und Absprengen der Beläge herbeiführt.

Gleichzeitig werden die sauren Ablagerungsbestandteile neutralisiert und in Verbindungen umgewandelt, die bei höherer Temperatur - zersetzt oder unzersetzt - weitgehend flüchtig sind. Das Nachsprühen mit Wasser kann daher auf ein Minimum beschränkt oder sogar ganz unterlassen werden, ohne daß sich nachteilige Auswirkungen zeigen.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Mittels hat gegenüber den Vorschlägen des Standes der Technik den Vorteil, daß durch die zunächst erfolgende vollständige Durchtränkung der Rückstände bei der sich anschließenden Erhitzung die Gasentwicklung nicht nur an der Oberfläche, sondern-im gesamten Innenkörper der BÜokstandsmasse erfolgt, so daß eine vollständige Ablösung von der Metallunterlage erreicht wird. Die sich an die Durchtränkung anschließende Erhitzung braucht nicht notwendigerweise sofort erfolgen und zwischen den beiden

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Arbeitsgängen kann eine Pause eingelegt werden, etwa um durch eine verlängerte Einwirkungszeit eine bessere Durchtränkung dickerer Ablagerungen zu erzielen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Mittels besteht darin, daß es nicht nur für die Heizkesselreinigung, sondern darüber hinaus auch für die Reinigung von gasbetriebenen Heizeinrichtungen z.B. Gasdurchlauferhitzern verwendet werden kann. Bei dieser Art der Anwendung braucht die Heizvorrichtung, d.h. der Gasbrenner während der Behandlung nicht ausgeschaltet zu werden und die Aufbringung des Mittels kann sogar bei eingeschaltetem Brenner erfolgen.

Die folgenden Beispiele erläutern in nicht Weise einige Zusammensetzungen des erfindungsgemäßen Mittels:

Beispiel 1

Alkylbenzolsulfonat 12,0 Teile

handelsübliches Ammoniumbicarbonat/-car-

bonatgemisch 15,0 Teile

Ammoniumphosphat 2,0 Teile

Ammoniumnitrat 6,0 Teile

Wasser ad 100,0 Teile

Bei der Anwendung wird das vorstehend beschriebene Konzentrat im Verhältnis 1:25 verdünnt.

Beispiel 2

Alkylphenolpolyglykoläther 8,0 Teile

(Alkylgruppe z.B. mit 8-16 C-Atomen, . 8-14 Mol Äthylenoxyd)

Ammoniumcarbonat techn. 8,0 Teile

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Organische, bei höherer Temperatur

Stickstoff abspaltende Verbindung

z.B. Azobisisobutyronitril 6,0 Teile

Schv/erraetallhalogeniä.-Verbrennungs-

katalysator 6,0 Teile

Wasser . , " ad 100,0 Teile

Bei der Anwendung wird das Vorstehend beschriebene Konzentrat im Verhältnis 1:20 verdünnt.

- Patentansprüche -

ÖAD ORIGINAL 109830/1603 ^B

Claims (2)

Patent arm Sprüche

1. Mittel zur feuerungsseitigen Heizkesselreinigung durch Absprengung der Verbrennungsrückstände mittels Behandlung mit wäßrigen lösungen gasentwickelnder Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,1 bis-4 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent eines Gemisches unter Gasentwicklung weitgehend zerfallender, vorzugsweise Ammoniak und Kohlendioxyd entwickelnder Verbindungen und 0,1 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent üblicher anionjacher, amphoterer oder nichtionogener Tenside in wäßriger Lösung enthält.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich noch Korrosionsinhibitoren und/oder die Rußbzw. Teerverbrennung fördernde Mittel enthält.

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