專利名稱：清潔加熱器管道的清潔劑和清潔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及清潔加熱器管道的清潔劑和清潔方法。具體而言，本發(fā)明涉及用于清除沉積在工業(yè)加熱器、加熱爐和鍋爐的管道里的沉積物如煙灰微粒的清潔劑，和用這種清潔劑在線(on-line)清潔加熱器管道的方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)加熱器、加熱爐和鍋爐等(以下統(tǒng)稱“加熱器”)通常使用油、煤和煤氣，安裝在這些設(shè)備中的管道會聚集沉積物，如煙灰微粒。這些沉積物如果牢固地附著、集結(jié)在管道中時，則會抑制加熱器中的熱傳遞，引起大的經(jīng)濟(jì)損失、能源浪費(fèi)，加劇環(huán)境污染，而且由于加熱器過載，還會引發(fā)事故，并降低生產(chǎn)效率。當(dāng)不可燃碳如煙灰微粒通過硫氧化物或礬氧化物附著在加熱器管道內(nèi)表面上時，形成這些沉積物，在此過程中，硫氧化物或礬氧化物起粘合劑作用。
可以在關(guān)閉或中斷主要處理過程之后，清除加熱器管道中的沉積物。但是，由于關(guān)閉、重啟和維持此過程需要高成本，這種清除沉積物的方法會帶來經(jīng)濟(jì)損失。
為了清除沉積物，人們開發(fā)出了在線清潔技術(shù)，該技術(shù)利用氧化劑如硝酸鉀或硝酸銨在高溫下從運(yùn)行中的加熱器中周期性地或連續(xù)地清除沉積物。
例如，GB專利1001772介紹了一種清潔覆蓋著煙灰或其他碳物種的管道的化學(xué)方法，該方法采用了包含硝酸鉀和一種或多種可燃物質(zhì)的混合物的非爆炸性混合試劑，所述可燃物質(zhì)包含單質(zhì)碳或包含游離碳或化合物形式碳的物質(zhì)，所述混合物中氧過平衡在8-35％內(nèi)，單碳質(zhì)或化合物碳的含量為1-4wt％。根據(jù)上述專利，將這種試劑噴射到鍋爐火焰的上部以后，它們?nèi)紵⒕奂阱仩t管道內(nèi)壁上，燃燒碳的化合物，并中和硫氧化物，從而消除了硫氧化物的粘結(jié)性質(zhì)。
此外，瑞典公司“Bejs I Vaesteras”在1969年申請的GB專利1249371“清潔鍋爐中煙灰覆蓋的表面的化學(xué)方法”公開了一種提高鍋爐管道清潔效果的方法，它是將和GB專利1001772相同的化學(xué)組合物以粉末或微粒形式與空氣混合后，直接噴射到鍋爐火焰中。
法國CTP公司在1989年提出，可在運(yùn)行的待清潔的加熱器表面，以100-250m/s的高速噴射氧化劑和砂子，以此進(jìn)一步提高加熱器管道內(nèi)的清潔效果，其中氧化劑選自鉻、錳、硫、氮或硼的氧化物、過氧化物和鹽，硝酸鹽、亞硝酸鹽和硝酸銨，它們以0.5-2.5mm的細(xì)顆粒形式使用。
但是，常規(guī)清潔劑除了使氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生量增加到超出法律許可限度，從而引起嚴(yán)重的環(huán)境問題之外，對于清除加熱器管道中的沉積物沒有太大效果。因此，需要研制各種有效的加熱器管道的清潔劑。
發(fā)明概述本發(fā)明者考慮到現(xiàn)有技術(shù)中遇到的各種問題，為研制對加熱器管道具有優(yōu)異清潔效果的清潔劑，進(jìn)行了獨(dú)特而全面的研究，得到了本發(fā)明。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，包含粒狀硝酸銨并具有獨(dú)特物理性質(zhì)的清潔劑對覆蓋了煙道灰等沉積物的加熱器管道具有提高了的清潔效果。
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種加熱器管道用清潔劑。這種清潔劑采用大粒徑固體顆粒，能提高對加熱器管道的機(jī)械清潔效果，通過這種顆粒的機(jī)械清潔功能和化學(xué)清潔功能的結(jié)合作用而縮短工作時間，減少清潔劑用量；由于避免了清潔劑的快速蒸發(fā)，顆粒可以到達(dá)遠(yuǎn)離工人進(jìn)行清潔工作的地方，因而擴(kuò)大了清潔區(qū)域，提高了清潔劑的清潔效果；通過噴砂作用提高了清除加熱器管道中的煙灰等沉積物的效果；這種清潔劑還能穩(wěn)定地控制氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生。
本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供用上述清潔劑清潔加熱器管道的方法。
本發(fā)明一方面提供了用于加熱器管道的清潔劑，它包含硝酸銨，配制成平均粒徑為2.5-8mm、顆粒密度為1.5-2g/cm3的顆粒。
本發(fā)明另一方面提供了清潔加熱器管道的方法，它包括利用沙噴技術(shù)將包含硝酸銨并平均粒徑為2.5-8mm、顆粒密度為1.5-2g/cm3的清潔劑顆粒，以1-20kg/cm2的注射壓力，用空氣或氮?dú)庾鬏d體介質(zhì)，噴射到加熱器管道內(nèi)壁上。
附圖簡介由下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，可更好地理解本發(fā)明的上述及其他目標(biāo)、特征和其他優(yōu)點(diǎn)。


圖1所示是按照用本發(fā)明，用加熱器管道清潔劑來清潔加熱器時，加熱器白熾部分(rodiant)的溫度隨時間下降的圖線；圖2所示是按照本發(fā)明，用加熱器管道清潔劑(實(shí)施例)和用傳統(tǒng)清潔劑(比較例)時，所產(chǎn)生的NOx的比較圖；圖3是用本發(fā)明的噴砂技術(shù)清潔加熱器管道的一個實(shí)施方式的示意圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明，用于清除沉積在加熱器表面的煙灰等沉積物的清潔劑為顆粒形。粒形清潔劑可通過傳統(tǒng)的壓塑技術(shù)制備，并可用來清潔加熱器管道。這樣的清潔劑包含硝酸銨為主要成分，或者包含硝酸銨與氧化鎂、尿素、涂劑和粘合劑等任選組分的特定組合。
根據(jù)本發(fā)明，清潔加熱器管道的方法包括利用沙噴技術(shù)，用空氣或氮?dú)庾鬏d體介質(zhì)，以1-20kg/cm2噴射壓力，將清潔劑噴射到加熱器管道壁上。此時，噴射壓力根據(jù)要清潔的加熱器部位由人工進(jìn)行控制。上述噴射壓力范圍是獲得所需清潔效果的最佳范圍。
用于加熱器管道的清潔劑的制備方法是，將硝酸銨配制成平均粒徑為2.5-8mm、較好為4-5mm、顆粒密度為1.5-2g/cm3的顆粒。形成顆粒的方法是將硝酸銨加入壓塑裝置，然后在室溫和高壓，例如在5-100kg/cm2的壓力下進(jìn)行壓塑，材料在壓模裝置中的溫度升高到其沸點(diǎn)。這樣，顆?？梢跃哂懈鞣N形狀，包括半球形、圓柱形、六邊形和球形，最好為球形。
當(dāng)顆粒的平均粒徑小于2.5mm時，顆粒噴射到加熱器中后會在非常短的時間內(nèi)蒸發(fā)掉，因此削弱了它們的清潔效果，縮短了它們在加熱器內(nèi)部的遷移距離。當(dāng)顆粒的平均粒徑大于8mm時，清潔效果也會降低，因?yàn)轭w粒蒸發(fā)所需時間變長，因而顆粒掉落到加熱器底部。
如上所述，由于清潔劑配制成固體顆粒，其顆粒密度較高。與一直用作常規(guī)清潔劑的硝酸銨的約1.39g/cm3的顆粒密度相比，本發(fā)明顆粒密度約為1.5-2g/cm3。例如，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，含硝酸銨和氧化鎂的顆粒的顆粒密度為1.76g/cm3，比常用硝酸銨1.39g/cm3的顆粒密度高約27％。這樣制備的清潔劑噴射到加熱器中后，能縮短工作時間，并因機(jī)械清潔效果的提高而減少其用量，這是由于配制而成的顆粒比傳統(tǒng)清潔劑具有更高的密度和更大的粒度。還由于清潔劑配制成顆粒形，可避免其快速蒸發(fā)，因而比噴射后很快蒸發(fā)的常規(guī)小粒度的顆粒相比，具有更好的清潔效果。而且，由于清潔劑在加熱器中需要相對較長的時間進(jìn)行蒸發(fā)，因而在蒸發(fā)之前以固態(tài)和液態(tài)形式存在較長的時間，其由固態(tài)實(shí)施的機(jī)械清潔效果和由液態(tài)實(shí)施的反應(yīng)效率得到提高，因此極大地提高了其清潔沉積物的效果。
根據(jù)本發(fā)明，以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)，清潔劑還可任選包含最多50重量份氧化鎂，最多50重量份無機(jī)清潔劑，最多200重量份尿素，最多5重量份涂劑，最多30重量份粘合劑和最多10重量份防腐劑，與硝酸銨混合。
任選用于本發(fā)明的氧化鎂可通過與礬氧化物反應(yīng)，來降低礬氧化的粘結(jié)效果，已知礬氧化物能粘合煙灰，并將附著在加熱器內(nèi)管道壁上的沉積物轉(zhuǎn)化為高熔點(diǎn)物質(zhì)。因此，為了抑制這種粘結(jié)作用，以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)，在清潔劑中加入最多50重量份氧化鎂，較好加入5-15重量份，最好加入7-10重量份。
用來進(jìn)一步提高本發(fā)明清潔劑的清潔效果的無機(jī)清潔劑是一種或多種選自硝酸鉀、過氧化物、氧化錳和氧化硫的物質(zhì)，它們在清潔劑中的含量以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)最多為50重量份。
同時，如果采用常規(guī)類型的清潔劑清潔加熱器管道，作為硝酸銨的一個組成元素的氮在加熱器中將轉(zhuǎn)化為NOx，因而使NOx的釋放量增加到超過法律許可的限度。為解決這個問題，可在給定清潔劑中進(jìn)一步加入尿素(CO(NH2)2)，并均勻混合。這是因?yàn)?，通過選擇性非催化還原(SNCR)機(jī)理尿素能將NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O，從而減少了NOx的產(chǎn)生量。在這種情況下，以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)，清潔劑中尿素含量最多為200重量份，較好為20-150重量份，最好為40-120重量份。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，為達(dá)到類似的減少NOx的效果，可將30-95wt％的包含硝酸銨而不含尿素、平均粒徑為2.5-8mm且顆粒密度為1.5-2g/cm3的顆粒清潔劑與5-70wt％的平均粒徑為1-5mm的尿素顆粒一起噴射到加熱器中。尿素顆粒的用量可達(dá)70wt％，較好為20-60wt％，更宜為40-60wt％。
在本發(fā)明中，為提高清潔劑的粘結(jié)能力而加入的粘合劑是一種或多種選自淀粉、凝膠、膠水、粘結(jié)劑和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的物質(zhì)，它們在清潔劑中的含量以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)可達(dá)30重量份。
為防止清潔劑在儲存或清潔過程中由于親水性而發(fā)生聚結(jié)，在清潔劑表面宜用涂劑進(jìn)行涂敷?？捎糜诒景l(fā)明的涂劑選自甲醛和硬脂酸鎂，它在清潔劑中的含量以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)可達(dá)5重量份。
此外，本發(fā)明中用來防止加熱器發(fā)生腐蝕的抗蝕劑可選自碳酸鎂和碳酸鈣中的一種或多種，它們在化學(xué)組合物中的含量以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)可達(dá)10重量份。
因此，本發(fā)明用于加熱器管道的清潔劑可包含上述各種添加組分，但不限于這些組分。
根據(jù)本發(fā)明，用于加熱器管道的清潔劑可在加熱器的運(yùn)行過程中使用。這樣，可用已知噴砂機(jī)將清潔劑噴射到加熱器中。例如，如圖3所示，以1-20kg/cm2的噴射壓力通過突起的噴嘴將清潔劑噴射到正在運(yùn)行中的加熱器管道表面上，可以不中斷加熱器的運(yùn)行來清潔加熱器管道，其中以空氣或氮?dú)庥米髑鍧崉┑妮d體介質(zhì)。
下面參照實(shí)施例并結(jié)合和附圖更詳細(xì)地闡釋本發(fā)明。但是，以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限制。
實(shí)施例1均勻混合100重量份硝酸銨、10重量份氧化鎂、100重量份尿素、1重量份甲醛、2重量份淀粉、2重量份硝酸鉀和5重量份碳酸鎂，將該混合物噴射到一球形模中，在室溫和5kg/cm2的壓力下模塑該混合物，制備平均粒徑為5mm的顆粒。將1.6噸所得顆粒施用于韓國SK公司的日處理170,000桶汽油的#3油純化工藝所用加熱器內(nèi)，結(jié)果示于圖1。如圖1所示，通過使用這種顆粒，加熱器上段白熾部位的管表面溫度迅速下降，這表明顆粒具有優(yōu)異的清潔效果。
比較例1用傳統(tǒng)硝酸銨清潔劑和傳統(tǒng)清潔方法清潔加熱器，其中傳統(tǒng)清潔劑的噴射量為10噸，超過實(shí)施例1中清潔劑用量的4倍。所得結(jié)果示于圖1。
同樣，將顆粒組合物(實(shí)施例1)和傳統(tǒng)清潔劑(比較例1)各自噴射到正在運(yùn)行的加熱器中，測定產(chǎn)生的NOx量，結(jié)果示于圖2。如圖2所示，在比較例中，產(chǎn)生的NOx量超過了法律許可的限度——250ppm。相反，當(dāng)噴射顆粒時，則減少了NOx的產(chǎn)生。
工業(yè)應(yīng)用從上述實(shí)施例和比較例可清楚看到，當(dāng)用來清潔加熱器管道時，本發(fā)明的清潔劑具有更好的機(jī)械清潔效果，因此縮短了工作時間，減少了清潔劑的用量，并能防止清潔劑的快速蒸發(fā)，從而提高了清潔效果。此外，通過任選包含其他組分，包括鎂、尿素等，清潔劑可抑制加熱器管道中硫氧化物或礬氧化物的粘結(jié)作用，從而穩(wěn)定控制NOx的釋放。
本發(fā)明已通過示例方式得到介紹，應(yīng)當(dāng)理解，所用術(shù)語僅為描述而用，不對本發(fā)明構(gòu)成限制。根據(jù)上述介紹，可以對本發(fā)明進(jìn)行多種修改和變化。因此，應(yīng)當(dāng)理解，只要在附屬權(quán)利要求范圍之內(nèi)，本發(fā)明可以上面具體描述的方式以外的方式實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種用于加熱器管道的清潔劑，它包含硝酸銨；所述清潔劑呈顆粒形，平均粒徑為2.5-8mm、顆粒密度為1.5-2g/cm3。
2.如權(quán)利要求1所述的清潔劑，其特征在于，以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)，所述清潔劑還包含1-50重量份氧化鎂和1-50重量份無機(jī)清潔劑，所述無機(jī)清潔劑選自硝酸鉀、過氧化物、氧化錳和氧化硫中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的清潔劑，其特征在于，以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)，所述清潔劑還包含1-200重量份尿素。
4.如權(quán)利要求1所述的清潔劑，其特征在于，以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)，所述清潔劑還包含1-50重量份氧化鎂，1-50重量份無機(jī)清潔劑，1-200重量份尿素，1-5重量份涂劑，1-30重量份粘合劑和1-10重量份抗蝕劑，其中所述無機(jī)清潔劑選自硝酸鉀、過氧化物、氧化錳和氧化硫中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求4所述的清潔劑，其特征在于，粘合劑選自淀粉、凝膠、膠水、粘結(jié)劑和3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種。
6.如權(quán)利要求4所述的清潔劑，其特征在于，所述涂層劑選自甲醛和硬脂酸鎂中的一種或多種。
7.如權(quán)利要求4所述的清潔劑，其特征在于，所述抗蝕劑選自碳酸鎂和碳酸鈣中挑選一種或多種。
8.一種在線清潔加熱器管道的方法，它包括利用噴砂技術(shù)，以1-20kg/cm2噴射壓力，用空氣或氮?dú)庾鬏d體介質(zhì)，將包含硝酸銨并配制成平均粒徑為2.5-8mm、顆粒密度為1.5-2g/cm3的顆粒的清潔劑噴射到正在運(yùn)行的加熱器管道內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)，所述清潔劑還包含1-50重量份氧化鎂和1-50重量份無機(jī)清潔劑，所述無機(jī)清潔劑選自硝酸鉀、過氧化物、氧化錳和氧化硫中的一種或多種。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)，所述清潔劑還包含1-200重量份尿素。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)，所述清潔劑還包含1-50重量份氧化鎂，1-50重量份無機(jī)清潔劑，1-200重量份尿素，1-5重量份涂劑，1-30重量份粘合劑，1-10重量份抗蝕劑，其中所述無機(jī)清潔劑選自硝酸鉀、過氧化物、氧化錳和氧化硫中的一種或多種。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述粘合劑選自淀粉、凝膠、膠水、粘結(jié)劑和3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述涂劑選自甲醛和硬脂酸鎂中的一種或多種。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述抗蝕劑選自碳酸鎂和碳酸鈣中的一種或多種。
15.一種在線清潔加熱器管道的方法，它包括利用噴砂技術(shù)，以1-20kg/cm2噴射壓力，將30-95wt％的包含硝酸銨而不含尿素、平均粒徑為2.5-8mm、顆粒密度為1.5-2g/cm3的顆粒形清潔劑與5-70wt％的平均粒徑為1-5mm的尿素顆?；旌弦黄饑娚涞秸谶\(yùn)行的加熱器管道內(nèi)，用空氣或氮?dú)庾鬏d體介質(zhì)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，以100重量份硝酸銨為基準(zhǔn)計(jì)，所述清潔劑還包含1-50重量份氧化鎂，1-50重量份無機(jī)清潔劑，1-5重量份涂劑，1-30重量份粘合劑，1-10重量份抗蝕劑，其中所述無機(jī)清潔劑選自硝酸鉀、過氧化物、氧化錳和氧化硫中的一種或多種。
全文摘要
介紹了一種用于加熱器管道的清潔劑，它能消除安裝在工業(yè)加熱器中的管道內(nèi)的沉積物如煙灰顆粒，這些工業(yè)加熱器通常使用油、煤或氣。本發(fā)明的清潔劑是通過將含硝酸銨的化學(xué)組合物配制成顆粒來制備。本發(fā)明還揭示了用所述清潔劑清潔加熱器管道的方法。當(dāng)用來清潔加熱器管道時，清潔劑可提高機(jī)械和化學(xué)清潔效果，因而縮短了工作時間，并減少了化學(xué)組合物的用量，還防止化學(xué)組合物快速蒸發(fā)，從而提高清潔效果。此外，通過選擇包含其他組分，包括鎂、尿素等，清潔劑可消除加熱器管道中硫氧化物或礬氧化物的粘結(jié)作用，從而穩(wěn)定控制NOx的釋放。
文檔編號C11D7/22GK1886495SQ03803562
公開日2006年12月27日 申請日期2003年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月8日
發(fā)明者吳全根, 閔華植, 樸三龍, 樸智垣 申請人:Sk株式會社