DE1817798A1

DE1817798A1 - Mittel zur feuerungsseitigen Reinigung von Heizkesseln

Info

Publication number: DE1817798A1
Application number: DE19681817798
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Hutt; Guenther Dipl-Che Kretzschmann
Original assignee: CH Boehringer Sohn AG and Co KG
Current assignee: CH Boehringer Sohn AG and Co KG
Priority date: 1967-11-24
Filing date: 1968-11-22
Publication date: 1972-01-05
Also published as: DE1817798B2; FI53831B; SE373875B; BE718849A; NL6808440A; IE32925L; DE1817983C2; IE32925B1; DK122969B; FI53831C; CH502433A; DE1810424B2; DE1817983A1; SE373875C; DE1817769A1; LU56096A1; NL132465C; DE1817798C3; DE1810424C3; GB1250357A

Description

Case 3/78-1-3

CH. BDSHEIKGBIt SOHN, Ingelheira am Rhein

Hi ttel zur feuerungoseitigen Reinigung von Heizkesseln - Aussoheidung aus Patentanmeldung P 18 10 424.0-45 —

Die Erfindung betrifft ein Ilittel zur feuerungsseitigen Reinigung von Heizkesseln, duroh Absprengung der Verbrennungsrüekstände mittels Benandlung mit wäßrigen lösungen gaeent*/i ekelnder Vorbindungen.

Bekanntlich bilden sich im KeeaelInnern von Heizkesseln aus den Brennstoffen (z.B. Kohle, Koks oder Öl) feste Rückstände, die teils aus Ruß und Seer, teils aus niohtbrennbaren, anorganischen AsoherUokständen bestehen. Derartige Ablagerungen setzen sich in Form von festhaftenden Belägen an den Kesselwandungen bzw. den Wärmeaustauscher-Elementen al) und behindern Infolge ihrer stark wärtnodämmenden Eigenschaften den Wftrme-

109882/1565

übergang· Sie führen überdies (bedingt durch den Behalt an anorganischen Ascherücketänden, z.B. sauren Schwefelverbindungen) auch zu Korroaionserscheinungen 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, Soheuern und Schaben, wobei auch die Reinigungs- und Spülwirkung wäßrigalkalieoher Lösungen ausgenutzt wurde. Es ist auch bereits bekannt, derartige wäßrig-alkalisehe Lösungen im Kesselinnern mittels einer speziellen Vorrichtung unter Druck zu versprühen, um ao die rein mechanische Reinigung zu erleichtern oder überflüssig au machen (s. Schweizer Patentschrift Ur. 360 072).

Ale bei dem letztgenannten Verfahren verwendbare, alkalisch reagierende Substanzen werden Alkali- oder Erdalkalisalze mit Anlonen schwaoher Säuren (wie z.B. Soda, Natriurablcarbonat, Srinatriumphosphat etc.) oder auch Alkalihydroxyde empfohlen. Ea wird dabei mit ziemlich hohen Salzkonzentrationen gearbeitet. Dadurch ergibt sieh die Gefahr einer stärkeren Ablagerung von Hittelrückatänden, die durch nachfolgende Umsetzung rait sauren Verbrennungeprodukten korrosive Eigenschaften annehmen und ggf. auch überschüssige Säurekomponenten epelehern können.

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

Aue der französischen Patentschrift 863 574 ist bekannt, bei der Vorbehandlung metallischer Werkstücke Zunder- und Oxyd-BOhlchten mit wäßrigen lösungen zu entfernen, die thermisch unter Gasentwicklung zerfallende Stoffen enthalten. Es sind

.10 9 8 8 2/1565 _BAD ORIGINAL·

inabesondereaAmmoniuiasalse oder Salze organischer Amine der Oxalsäure beschrieben. Hoch den Angaben dieser Patentschrift wird das abgeschreckte, noch heiße Werkstück in die Oxalatlösung getaucht, wodurch sum Seil einer Auflösung der Oxydbsw. Sunäerochicht aufgrund der Rost- und lletalloscyd entfernenden Eigenschaften der Oralatlöeung und zum feil eine Ablösung der Schicht durch thermische Zersetzung des Salsee bewirkt werden soll. |

Bei diesem Sauehverfahren nach der französischen Patentschrift 063 574 dringt nur ein Seil des gelösten Salzea in die ^ hocherhitzte Oxyd- oder Zunderschicht ein und führt dort zu! einer Absprengung· Ein nicht unerheblicher Teil des Salzes ■' zersetzt sich bereits vor dem Bindringen an der heißen Ober<fl3che und wird somit der weiteren Einwirkung entzogen. Aus diöooa Grunde werden bmqL· xelativ hohe Salskonzentrationed von etwa 5 bis 15 Gewichtsprozent nach den Angaben dieser Patentschrift benötigt.

in der französischen Patentschrift 865 574 vermittelte

läßt sich nicht ohne weiteres auf die Heizkesselreinjgung ilbQEtragen. OxalSäureverbindungen sind hooh giftige Stoffe), die der Giftverordnung unterliegen. Zu ihrer Handhabung sind demnach besondere Sicherheitsvorkehrungen erforderlich·

vollständige Sersetzung von Oxalaäureverbindungen erfolgt \ unter Eohlonmonoxydbildung. Bei Anwendung von ausschließlich Osalat© enthaltenden Lösungen sur Heizkesselreinigung ist , \ aoalt swischensQitlioh mit relativ hohen Kohlenmonoxyäkonzeiitrationen sii rechnen, oin Umstand, der insbesondere bei äelr , Reinigung Ton reuerungsaälagQn in geschlossenen Raunen, wege» der Gofahx ä©2? Schädigung dos Bedienungspersonals opoaielle \ verdient■· ■ ■ \

/4V

10-9882/1585

Zwischen Zunder- und Oxydschichten einerseits und feate Beläge bildenden Verbrennungsablagerungen andererseits beetehen insofern Unterschiede, als erstere endogen_t d.h. durch chemische Utawandlung 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, des kristalline Ggfüge, die Oberflächenbeschaffenheit, die Porosität und das Absorptionsvermögen der auf dem Substrat haftenden Überzüge bedingen Unterschiede in Haftvermögen, in der Festigkeit sowie Härte der Beläge. Schließlich konrnt der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung der Überzüge eine nicht unerhebliche Bedeutung zu.

Ein weiterer Unterschied besteht in den bei Werkstücken und Heizkesaeleinrichtungen 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 Aramoniumoxalatlösung eine vollständige Zersetzung in Ammoniak, Kohlendioxyd, Kohlentaonoxyd und V/asser eintritt. Die in Heizkeooelwandungen erreichbaren Semperaturen liegen demgegenüber im allgemeinen sehr viel niedriger, da die WaToäe von der Seite des Wiirraeübertragungsmediums (Wasser, Dampf) her, ständig gekühlt werden. Diese niedrigeren 2emperatmren bedingen nicht nur eine verminderte Zersetsungsgesohwindigkeit, sie können darüber hinaus auch einen andersartigen Verlauf der Zersetzungsreaktion bewirken. In Heizkessoleinrichtungen besteht daher die Gefahr, daß bei Anwendung von Lösungen, die ausschließlich Oxalate z.B. Anaoniuraoxalat enthalten, eine unvollständige Zersetzung des Salzes in Ammoniak und schworflüchtige Oxalsäure eintritt Die eioh auf den liotallwnndungon niederschlagende stark saure OxqI-

109882/1565 BADOWGINAl

säure verhält sich bekanntlich gegenüber Metallen aggressiv ιΐϋα ruft dort Korrösionseraeheinungen hervor. Um dieser Gefahr zu begegnen, wäre es daher hei Verwendung von ausschlieSlich Oxalat enthaltenden Lösungen unerläßlich, die !feuerungsanlage nach der Reinigung gründlich mit Wasser auezuapülen.

Aus alledea ergibt sich, daS die Verwendung in der französischen Patentschrift 863 574 beschriebenen Oxalatlösungen - auch nach Susats eines Metzmittels - bei der Reinigung von Heizkesselanlagen liachteile aufweist und außerdem unbefriedigende Ergebnisse erwarten läßt.

Die USA-Patentschrift 2 419 076 vermittelt die Lehre, kohlenstoffhaltige Ablagerungen in Heizkesseln durch gasentwickelnd· lösungen zu entfernen· Bei diesen Verfahren des Standes der Technik werden zunächst die kohlenstoffhaltigen Beläge mit einer Saure getränkt und anschließend eine anorganische Carbonat- oder Hydrogencarbonatlösung aufgesprüht. Das sich dabei entwickelnde Xohlendioxyd soll die Absprengung der Ablagerungen herbeiführen. Diese Art der Heizkesselreinigung hat verschiedene Kachteile· Uach der Lehre der USA-Patentschrift ist ein Zweikonponenten-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, bo daß dafür Sorge getragen werden nuß, daß sie mögliohat schnell neutralisiert oder auf andere Welse entfernt wird. Die !Tränkung mit Säure und die sich anschließende Behandlung ölt carbonathaitigen Lösungen muß also kurz hintereinander erfolgen. Selbst, wenn die Carbonat- oder Hydrogencarbonatlösirag im Überschuß angewendet wird, kann nioht alt Sicherheit ausgeschlossen werden, daß nicht an unzugänglichen Stellen der Heizanlage Säurereste zurückbleiben. Auch bei

109882/1565 ^ßA° °

dieeera Verfahren wird nit Salzlösungen gearbeitet bzw. entstehen Salze, die nach der Reinigung extra entfernt werden müssen· Ferner tritt die Gasentwicklung "bei Aufbringen der Carbonat- oder Hydrogencarbonatlösung bereits an der mit Säure benetzten Oberfläche der kohlenstoffhaltigen Belüge ein. Die sich dabei bildenden Ga3blasen behindern das Bindringen 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 eohr geringer Teil des Gases la Innern der Eückstandsmasse gebildet wird·

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war ea, die oben beschriebene Hachteile auszuschalten durch Verwendung einer Lösung, die

1· eine hohe Hetz- und Penetrationswirkung 2· eine gute Neutralieationcwirlcung

3* eine starke Gasentwicklung bei erhöhter Temperatur und 4· eine geringe Rückstandsbildung aufweist.

Dez Anneldungagegenetand betrifft demgegenüber ein Mittel zur feuerungsseitigen Heizkesselreinigung durch Absprengung der " Verbrennungsrückstände mittels Behandlung mit wllßrigen lösungen gasentwiekelnder Verbindungen, welches dadurch gekennzeichnet 1st, daß es 0,1 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent eines Gemisches unter Gasentwicklung weltgehend zerfallender, vorzugsweise Ammoniak und Kohlendioxid entwickelnder Verbindungen und 0,1 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent üblicher anionlscher, anphoteror eder nlchtionogener Tenside in wäßriger Lösung enthält.

Bai den thermisch unter Gasentwioklung zerfallenden Verbindungen handelt es sich vorzugsweise um Substanzen, die unter

/ 7

109882/1565

ÖAD ORiGiMAL

Atnnioniakentwicklung zerfallen, da auf diese "Weise die erwünschte Neutral iaationtjwirkung an einfachsten erreicht wird. Besonders bevorzugt sind dabei Verbindungen, die thermisch in Ammoniak und Kohlendioxyd zerfallen, wie beispielsweise Amraoniimoarbonat, Anraoniunbicarbonat, Anmioniuraearbaraat oder Harnstoff. Es können aber auch Verbindungen itt Getalsch Verwendung finden, die neben oder anstelle der genannten Gase andere Gaee entwickeln wie etwa Atnmoniumoxalat, Aramoniuaformiat oder Anraoniuranitrit. Dies© zuletzt genannten Verbindungen spielen jedoch nur eine untergeordnete Rolle? sie sind nicht Hauptbeständteil des Verbindungsgemischea, sondern werden allenfalls neben oder in Verbindung mit in Ammoniak und Kohlendioxyd zerfallenden Stoffen eingesetzt.

Grundsätzlich können gewünaohtenfalls auch solche gasentwickelnden Substanzen 3m Seaisoh Verwendung finden, die kein. Ammoniak entwickeln, so z.B. Verbindungen, die alo Treibmittel für die Herstellung von Kunststoffachfiumen dienen. Es handelt sich dabei um Substanzen, die bei erhöhter Seinpe·* ratur Stickstoff abspalten wie e.B. Azodicarbonamid, Azobiittersäureiiitril oder substituierte 9?hi ο triazole. Auch Saitor stoff entv/i ekelnde Verbindungen» wie z.B. Harns to ffperoxydaddukt können in Betracht, soweit sie neben den Übrigen Komponenten des Reinigungsmittels haltbar sind. Sofern diese Stoffe Qchwer oder gar nicht waßserloslich sind, können sie in den Reinigungsmittel auch in feindisperser Form enthalten sein. Derartige Substanzen werden jedoch nicht allein als gasentwiekelnde Komponente verwendet, sondern höchstens zur Verstärkung der Gasentwicklung gemeinsam nit den oben bezeichneten AmnoniuniGalzen.

Bei Verwendung von kein Annonlak entwickelnden Substanzen kann ein Zusatz von Ammoniak av/oοίαiMßig coin, um eine HentralisationB&irkung su erreichen» Znäen kann ein Arnnoniakzusata

109882/1565

auch bei Verwendung von Ammoniak abspaltenden Verbindungen erfolgen, wenn eine stärkere Alkaliaierung an^03trabt wird,

Ea ist durchaus möglich und kann zwecknäßig sein, verschiedene !Tenside nebeneinander einzusetzen.

JT Λ

Die Effektivität des erfindungsgeraäSen Mittels kann ferner auch durch Zusätse gesteigert werden, die einen gewissen Korrosionsechutz der behandelten Metallfeinen herbeizuführen geeignet Bind, wie etv/a Araaoniusaphosphat oder Sinkphosphat· Auch 3usätae, die infolge ihrer üxydationswirkung oder auf katalytischem V/ege die Beseitigung der belagbildenden Ruß- und Seeranteile unteratUtaen, ftlrdern die Wirksamkeit des neuen Iüttela. kV& derartige Zusätze seien Ammoniumnitrat oder Ammoniumohroraat baw. Kupfer- oder 2inksalae (vorzugsweise in Έοχη ihrer Aramoniakate) genannt. Selbetverstänüli'oU können diese Zusätze, aoweit sie irdteinander und mit den beiden obligaten Komponenten des erfindungsgeraäßen Kittels verträglioh sind, auch, nebeneinander vorhanden sein«

Wenn das erflndungsgeraSäe Mittel aur Anwendung gelangt, genügt in der Regel ein Tenaidgehalt von 0,1 bis 4 5«, voraitgoweiae etv/a 0,3 bis 0,7 $. Der behalt an thermisch leicht aereetslichen Stoffen kann in der gleichen Grüßenordnung liefen. Sr ist damit wesentlich geringer ale der Gehalt an alkalisch reagierenden Substarcsen bzw. an unter Gesentwicklung verfallenden Stoffen in den Keseel·· und Oberflächenreiiiigungeraitteln gemäß des Standee der Technik. Dar Gehalt an nioht obligaten, jedoch förderlichen Zusätzen kann jeweils unter 1 5$ liegen.

Per Vortrieb dee exflndu£gagemH3en Mittels erfolgt wegen der damit verbundenen llauir_;erspr«.rnio jedoch zweckmäßig in höher

/9 109882/1565 ßAD ORtOlNAL

konzentrierter Lösung, die vom Anwender dann jeweils selbst auf die vorbeßchriebene Anwenriungskonsentrntion mit V/asser verdünnen ist.

Der Einsatz des rüttele bei der Heizkesselreinigung" kann wie folgt durchgeführt- werden:

Die wtißrige Lösung der obengenannten Komponenten wird nach Terdünnung auf die vorgeschriebene Anwenäungskonaentration in den Heltekeßsel eingesprüht, wofür ein handelsübliches Sprühgerät ausreichender Leistung (wie es etwa sum Zweck "der Schädlingsbekämpfung, ira Garten angeboten wi3ö) vollauf genügt. Die einzubringende Menge richtet sich dabei nach der Stärke der Ablagerungen, die reichlich und gleichmäßig durchtränkt v/erden sollen. Danach wird die Heizung wieder in Betrieb genommsn, wobei mit steigender Temperatur die (mechanisch wirksame) Sasentwicklung der thermisch 2erset suchen 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 unaersetzt - weitgehend fllichtig sind. Das Nachsprühen mit V/asser kann daher auf ein Minimum beschränkt oder sogar ganz unterlassen werden, ohne daß sich nachteilige Auswirkungen aeigen.

Die Verwendung des erfindungsgenaßen 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 mir an der Oberfläche, sondern im gesamt©» 2naenkörp©r des Rückstandsmaos© erfolgt,· eo daß eine vollständig© Ablösung"von der Tletallunterlage erreicht wird. Di© sä Qh an die Düsahtränkung aneofoXießencle Eshitßimg braucht 2iotw©sdIg©£w®lB@ sofort erfolgen und si^isch©ß, äen beiden

_eM> «te»"·

. MKiKi, „,.fc 109882/15SS

- ίο -

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

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

Beispiel 1

AlkylbenzolBulfonat 12,0 Teile

hanäelsübli ches AüraoniurabicarbonatZ-car-

bonatgeinioch 15»O Teile

Ammoniumphosphat 2,0 Seile

Ammoniumnitrat - 6,0 Teile

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

Beispiel 2

AlleyiphenolpolyglykolLither 8,0 Teile

(Allcylgruppe z.B. mit 8 - 16 C-Atomen* 8-14 Hol Äthylenoxyd)

Ammoniumcarbonat techn. 8,0 Teile

/11 18A0 ORIGINAL

109882/1^5

■- Ii -

Organische, bei höherer Temperatur

Stickstoff abspaltende Verbindung

Yerbrennunga-

katalysator ' 6,0 Seile

■ ' ad 100,0 Teile

Bei der Anwendung wird da3 vorstehend beschriebene Konzentrat

ira Verhältnis 1:20 *"»■»«*«««+ '

- Patentansprüche -

109882/1565

Claims

Patentansprüche

Π..) Mittel zur feuerungsseitigen Heizkesselreinigung durch Absprengung der Verbrennungsrückstänae mittels Behandlung mit wäßrigen Lösungen gasentwiekelnder Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,1 bis44 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3 biß 0,7 Gewichtsprozent eines Gemisches unter Gasentwicklung weitgehend zerfallender, -vorzugsweise Ammoniak und Kohlendiosryd entv/iekelnder Verbindungen und 0,1 bis 4 Gewichtoprosent, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent üblicher anionischer, amphoterer oder nichtionogener fenoide in wüßxiger: lösung enthält.

?., Kittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zueHtalich noch Korrooionsinhibitoren und/oder die Rußbsw. !Peerverbrennung fördernde Mittel enthält.

109882/1565 6AD OWiGINAL