DE2314068A1

DE2314068A1 - Verfahren und mittel zum entfernen von russ und ablagerungen von den heizflaechen von verbrennungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE2314068A1
Application number: DE19732314068
Authority: DE
Inventors: Walter Tony Dipl-Ing Mallen
Original assignee: Nitro Nobel AB
Current assignee: Nitro Nobel AB
Priority date: 1972-03-25
Filing date: 1973-03-21
Publication date: 1973-10-04
Also published as: GB1380465A; US3886872A

Description

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DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

Manchen 71, Melchloretr. 42

Unser Zeichen: A 12 625/Lh/fi

Nitro Nobel Aktiebolag 710 30 Gyttorp Schweden

Verfahren und Mittel zum Entfernen von Ruß und Ablagerungen von den Heizflächen von Verbrennungsvorrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Mittel zum Entfernen von Ruß und Ablagerungen von den Heizflächen einer Verbrennungsvorrichtung.

Unter der Bezeichnung Verbrennungsvorrichtung sollen öfen aller Art, ebenso direkt beheizte Geräte wie z.B. Dampfkessel und Abgasgeräte verstanden werden.

Beim Betrieb von Verbrennungsvorrichtungen wird lockerer, unverfestigter Kohlenstoff oder Rufi auf Wärmeübertragungsflächen, in Kaminen, Rauchabzugskanälen und Schornsteinen abgelagert. Dieser lockere RuB ist allgemein ein feines Pulver, das bei der Verbrennung von Kohle oder Holz entsteht und im wesentlichen aus Kohlenstoff besteht, jedoch etwas Teer und Asche enthält. Es sind Mittel und Wege bekannt, solchen lockeren Ruß aus Kaminen und dergleichen ohne Schwierigkeiten zu entfernen.

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Schwieriger zu entfernen und nachteilig für den Betrieb und den Wirkungsgrad der Verbrennungsvorrichtungen sind die harten Ablagerungen, die sich auf der WärmeüLortragungsflachen, den Rauchabzugskanälen und den Kaminen bilden. Diesa Ablagerungen enthalten im wesentlichen anorganische Verbindungen, die im Brennstoff vorhanden ,sind, sowie kleinere Mengen von Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen, Schwefelverbindungen, wie z.B. Eisensulfür, Sulfid, Trioxyd usw. Bei Schwefeltrioxd, Schwefelsäure und den Salzen von Alkalimetallen nimmt man an, daß sie die Komponenten der Asche zu einer sehr harten Masse verbinden, die einen harten Überzug auf den Wärmeaustauschflächen bildet.

Ss wurde gefunden, daß der Anteil des Schwefels im Brennstoff, z.B. einem Öl, einen sehr v/ichtigen Faktor bei der Bildung der harten Ablagerungen auf den Wärmeaustausch^lachen darstellt. Bei der Verbrennung des Brennstoffes wird der Schwefel primär in Schwefeldioxyd umgewandelt, das jedoch unter dem Gesichtspunkt der Bildung von harten überzügen relativ harmlos erscheint. In der Asche des Brennstoffes sind jedoch bestimmte Bestandteile enthalten, die eine katalytische Wirkung auf das Schwefeldioxyd ausüben und das letztere in Schwefeltrioxyd umwandeln, welches als Bindemittel für die Asche wirkt,die sich auf den Wärmetauschflächen niederschlägt. Es wurde gefunden, daß als sehr aktive Katalysatoren für die Umwandlung von Schwefeldioxyd in Schwefeltrioxyd die Ckyde von Eisen und Vanadium anzusehen sind, beispielsweise Eisenoxyd und Vanadium-Pentoxyd. Die katalytische Bildung von Schwefeitrioxyd hängt von mehreren Faktoren ab, beispielsweise der Temperatur in der Verbrennungszone, dem bei der Verbrennung verwendeten Sauerstoffüberschuß und der Menge der bei der Verbrennung vorhandenen Katalysatoren. Viele dieser Faktoren können nicht beeinflußt v/erden, so daß sich iiririer eine bestimmte Menge von Schwefeltrioxyd bildet, die in Bereich von O bis 7% des Schwefeldioxydanteiles liegen kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein

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Mittel anzugeben, die verhindern, daß die ktalytisch wirksamen Verbindungen, insbesondere Dioxyde von Eisen und Vanadium zu einer Bildung von Schwefeltrioxid führen.

Ganäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Verbrennungsvorrichtung mit einer Substanz beschickt wird, die mit iiisen-und Vanadiumoxyden eine katalytisch inaktive Verbindung unter den Bedingungen der Verbrennung bildet, daß ferner die Verbrennung bei normaler Betriebstemperatur über eine Zeitspanne fortgesetzt wird, die ausreicht, die Ablagerungen aufzubrechen und/oder von den Flächen, auf denen sie sich abgelagert haben, zu lösen.

bin geeignetes Mittel hierfür sind die meisten anorganischen und organischen borverbindungen, die mit den genannten katalytisch aktiven Substanzen unter den gegebenen bedingungen reagieren und sie in Borate umwandeln, die relativ inaktiv sind. Vorzugsweise kann das Mittel zusätzlich ein Alkalimetallnitrat und eine oder meiirere oxydierbare Substanzen enthalten, wobei die Mischung zweckmaßigerwaise einen Sauerstoffüberschuß im Bereich von etwa 5 bis 35 Gewichtsprozent der Gesamtmischung enthält. Der Anteil des Borats liegt zweckmäßigerweise im Bereicn von etwa 0,5 bis 15 Gewichtsprozent der Gesamtmischung. Die Wirksamkeit des Mittels kann beträchtlich gesteigert werden, wenn es eine oder mehrere Substanzen enthält, die mit Schwefeltrioxyd reagieren und es in Verbindungen unv:andeln, die nicht als Bindemittel für die Asche wirken.

Zin solches Gemisch aus einem Alkalimetallnitrat mit Sauerstoff-Überschuß und einer oder mehr oxydierbaren Substanzen wird, wenn es in eine Verbrennungskammer eingeführt wird, verdampft und bildet einen Rauch oder einen Nebel unter den Verbrennungsbedingungen der Vorrichtung, wobei dieser Rauch oder Nebel geschmolzene Partikel von Alkalimetallnitrat und/odar Nitrit ent-

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hält, wobei das letztere einen Reinigungseffekt bei den Rauchrohren oder Flammrohren bzw. den Wärmeübertragungsflachen hat. Die Kombination aus einer Komponente, die in der Lage ist, die Bildung von SO₃ im Verbrennungsprozess zu unterdrücken nit einem Gemisch aus einem Nitrat und einer oder mehr savierstoffverbrauchenden Substanzen führt zu einer sehr wirksamen Reinigung der mit den Ablagerungen überzogenen Flächen oder Rohre.

Bei der Berechnung des Sauerstoffüberschußes in einer gegebenen Verbindung wird davon ausgegangen, daß eine vollständige Oxydation zum Schwefeldioxyd und/oder Kohlendioxyd erfolgt und daß das Nitrat auf sein Oxyd (K-O z.B.) und elementaren Stickstoff reduziert wird.

üas erfindungsgemäße Mittel kann zur Reinigung der Oberflächen von Kesseln, Feuerungen, öfen, Rauch- und Flammrohren und dergleichen verwendet werden, die mit öl, Kohle, Holz oder anderen Brennstoffen beheizt werden, wobei im Verbrennungsprozess Schwefeldioxyd entstehen kann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Betrieb der Verbrennungsvorrichtung bei ihrer normalen Betriebstemperatur über eine bestimmte Zeitspanne aufrechterhalten, um die Ablagerungen aufzubrechen und oder von ihren Flächen, an denen sie anhaften,zu lösen. Eine derartige Behandlung erfordert etwa eine Zeit von etwa einem Tag. In manchen Fällen sind allerdings für die Behandlung mehrere Tage oder auch eine oder mehrere Wochen erforderlich. Die aufgebrochene und gelockerte Asche kann dann durch Abbürsten oder Abblasen mit einem Druckgas entfernt werden.

!Nachfolgend wird ein Beispiel für die Erfindung gegeben.

Es wurde folgende Verbindung zusammengestellt: Kaliumnitrat 93,0%

Holzkohle 1,0%

SauerstoffÜberschuß 18,0%

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Diese Verbindung wird nachfolgend als SP bezeichnet.

ihr wurden folgende Mischungen hergestellt:

1. SP + 1% Borax (Ha₃B₂O₇ · 10 H₂O)

2. SP + 3% Borax

3. SP + 5% Borax

4. SP + 10% Borax

Diese Gendsche wurden hinsichtlich ihrer Fähigkeit der Unterdrückung der Schwefeltrioxydbildung bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Brennstoffen untersucht, wobei der Schwefelanteil etv/a 2,5% betrug. Die Versuche v.'urden bei der Firma Nitro Nobel AB, Gyttorp, Schweden durchgeführt.

Es wurde hierbei das Schwefeltrioxyd in den Abgasen der Brennkammer in einem Gefäß gesammelt, das eine wässrige 80%-Lösung von Isopropylalkohol enthielt durch Absaugen mittels einer Wassersaugpuirpe. Das Schwefeltrioxyd wurde mit Hilfe der Phototurbidimetrischen Methode geschätzt, das Volumen der Abgasproben wurde mit einen Gasrr.eßgerät gemessen.

Es v/urde ferner ein Blindversuch durchgeführt, bei dem keines der oben genannten Mittel in den Ofen eingebracht wurde. Ein Versuch wurde nur mit dem Mittel SP vorgenommen. Der Anteil von SO₃ in den Abgasen, der sich bei der Verbrennung von schwefelhaltigem Brennöl ohne Zugabe des Mittels SP oder von Natriumborat ergab, wurde mit · 100% angenommen.

Hierbei ergaben sich die folgenden Ergebnisse:

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Probe Blind- SP SV + 1 j ~:i SP + 31 E SP + 55 E S? + 10% versuch

Volumen

der Abgase 3.86 2.82 3.44 3.40 3,27 2.33

Anteil von

SO₃ in jng 4.02 3.45 3.G5 2.6". 1.08 0.64 Konzentration von SO-,
in mg je
Kubikfuß 1.42 1.23 1.12 0.77 0.61 0.28

SO₃ in %

im Vergleich

r.iit dem

blindversuch 100 86.5 7 8.9 5 4,1 4 3,0 19.7

Konzentration von
SO-, in mg je
Kubikmeter 50.14 43.22 39.44 27.10 21.48 5.90

B = Borax

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Claims

* 73HQ68

Patentansprüche

ν 1./ Verfahren zum Entfernen von Ruß und Ablagerungen von den V'ärmeübeftragungs flächen einer Verbrennungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbrennungsvorrichtung mit einer Substanz beschickt v/ird, die aine katalytisch inaktive Verbindung mit Eisen- und Vanadiumoxyden unter den Bedingungen der Verbrennung bildet, und daß der Betrieb der Verbrennungsvorrichtung bei ihrer normalen Betriebstemperatur über eine Zeitspanne fortgesetzt wird, die ausreicht, die Ablagerungen aufzubrechen und/oder von ihren Flachen, auf denen sie haften, zu lösen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrochenen und gelösten Ablagerungen durch Abbürsten entfernt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrochenen und gelösten Ablagerungen durch Abblasen mit einem Druckgas entfernt werden.
4. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es eine Verbindung ist, die katalytisch inaktive Verbindungen mit Eisenoxyden und Vanadiumoxyden unter Verbrennungsbedingungen bildet.
5. Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß es eine anorganische oder organisch Borverbindung ist.
6. Mittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß es Eorax ist.

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7. Mittel nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch g e k e η η zeichnet , daß es ein Alkalimetallnitrat und eine oder mehrere oxydierbare Substanzen sowie einen Sauerstoffüberschuß enthält, der im Bereich von etwa 5 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung liegt»
8. Mischung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Borverbindung im Bereich von etwa 0,5 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, liegt.
9. Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß es Borsäure oder eine Verbindung, die unter Verbrennungsbedingungen Borsäure bildet oder ein Alkalimetallborat ist.

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