CN108300620A - 清洗剂及其制备方法、用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种清洗剂，包含：碳酸盐、膦酸盐、渗透剂、螯合剂和pH调节剂，以及溶剂水。该清洗剂除垢效果好，对换热元件无腐蚀，反应速率快。复配药剂中大部分为常规药剂，因此本清洗剂应用于GGH清洗，经济实用，具有推广潜力。本发明还提供了所述清洗剂的制备方法及其在制备清洁产品中的用途。

Description

清洗剂及其制备方法、用途

技术领域

本发明涉及一种清洗剂，尤其涉及一种清洗剂，还涉及该清洗剂的制备方法，以及将该清洗剂应用于湿法脱硫装置烟气换热器进行清洗。

背景技术

烟气换热器(GAS-GAS HEATER，简称GGH)是火电厂湿法脱硫装置(简称FGD)中的重要组成部分，其利用换热元件将原烟气的热量来加热净烟气，以提高排烟温度，改善尾部烟道及烟囱的腐蚀状况。在设计这种烟气换热器时，考虑到换热的效果，换热元件的间隙很小。由于原烟气中含有大量烟尘，净烟气中含有大量石膏浆液液滴，烟气在GGH换热元件上冷热变换从而形成结实的硬垢。因此，在实际运行中，GGH本身极易结垢堵塞，大大影响了FGD的可利用率，是整个FGD的主要故障点，成为FGD的最大维护问题之一。

GGH配套的吹灰器可以冲掉换热元件表面松散的积灰、积垢，但是当大量的硬垢形成后，80公斤的高压水也不能彻底清洗。因此，在GGH运行过程中，即便采用在线吹灰装置频繁吹灰，但长期运行后，许多电厂仍存在GGH积垢堵塞、换热效率变差、本体压差增大的问题，这既影响了***的尾气处理效果，又增加了增压风机电能的消耗，甚至是锅炉的安全运行。

通过对内蒙古地区电厂的GGH运行状况调查，并对某电厂结垢物进行分析，由于该垢样为水不溶物，按照标准方法以氧化物形式进行滴定分析经分析，其结垢主要以CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、SO₃等，见表1。从而确定该垢样主要以硫酸盐、硅酸盐、碳酸盐、铝酸盐形式存在。

表1某电厂GGH垢样分析结果

一般而言，GGH上的积垢具有如下特点：上部多为发黑的湿垢，经化验分析主要为石膏，该垢可以用高压水冲洗；中部积垢坚如顽石，紧紧附着于设备壁，经分析其主要成分为硫酸盐、硅酸盐、碳酸盐、铝酸盐等，该垢用GGH配套的80-100公斤的高压水是很难清洗的，当离线用300-500公斤的高压水才能清洗干净，但容易把换热片表面的搪瓷冲坏。

总的来说，目前的除垢方法主要有：

1、物理冲洗法

不加药剂，仅以水为介质，在不同水压下进行冲洗，以达到冲洗目的。该法在结垢初期可以使用。

2、化学药剂清洗

目前一部分电厂采用化学药剂清洗方法。该清洗方法主要为以有机酸或弱碱性盐为主剂加以螯合剂，从而使硬垢变得松软，再用水进行冲洗达到冲洗目的。这种冲(清)洗方案一般用于物理方法无法清除时使用。

就化学药剂清洗而言，由于该垢主要为硫酸盐、硅酸盐及铝酸盐等难以清洗物质组成，因此常规的酸碱清洗很难达到良好的效果。此外，还存在清洗药剂费用昂贵的问题，因此目前化学药剂清洗法的应用状况不是很理想。近期也出现一些中性药剂，清洗效果可以，但清洗费用很昂贵。

发明内容

为了克服上述现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种清洗剂，可应用于GGH的清洗。

本发明的另一个目的在于提供所述清洗剂的制备方法。

本发明的又一个目的在于提供所述清洗剂的用途。

本发明采用的技术方案为：

一方面，本发明提供一种清洗剂，所述清洗剂包含：碳酸盐、膦酸盐、渗透剂、螯合剂、pH调节剂和水。

可选地，所述清洗剂的pH为7-8。

可选地，所述清洗剂包含：碳酸氢钠、羟基乙叉二膦酸(HEDP)或乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)、乙二胺四乙酸(EDTA)、脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)、氢氧化钠和水；并且，所述清洗剂的pH为7-8。

可选地，以质量百分比计，所述清洗剂包含：碳酸氢钠2～5％；羟基乙叉二膦酸(HEDP)或乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)3～10％；乙二胺四乙酸(EDTA)8～15％；脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)0.8～1.5％；氢氧化钠5～10％；余量为水。各组成成分质量百分比之和为100％。

更可选地，以质量百分比计，所述清洗剂包含：碳酸氢钠4～5％；羟基乙叉二膦酸(HEDP)或乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)8～9％；乙二胺四乙酸(EDTA)12～15％；脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)0.9～1.2％；氢氧化钠8～9％；余量为水。

根据本发明的具体实施方案，以质量百分比计，所述清洗剂包含：碳酸氢钠4％；羟基乙叉二膦酸(HEDP)8％；乙二胺四乙酸(EDTA)12.5％；脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)1％；氢氧化钠9％；余量为水。

或者，所述清洗剂包含：碳酸氢钠4.8％；乙二胺四甲叉膦酸8％；乙二胺四乙酸(EDTA)14％；脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)1％；氢氧化钠8.8％；余量为水。

根据GGH垢主要成分，本发明提供的清洗剂与GGH垢的化学反应示例如下：

CaSO₄+2NaOH→Ca(OH)₂+Na₂SO₄

CaSiO₃+2NaOH→Ca(OH)₂+Na₂SiO₃

3CaSO₄+2Na₃PO4→Ca₃(PO₄)₂+3Na₂SO₄

CaSiO₃+Na₂CO₃→CaCO₃+Na₂SiO₃

另一方面，本发明提供所述清洗剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：称取碳酸盐、膦酸盐、渗透剂、螯合剂和pH调节剂，加入水中，混合均匀。

又一方面，本发明提供所述清洗剂在制备用于清洗湿法脱硫装置烟气换热器垢的清洗产品中的用途。

目前市场上存在的湿法脱硫装置烟气换热器清洗药剂费用昂贵或清洗效果差，应用状况不是很理想。与现有技术相比，本发明提出了一种湿法脱硫装置烟气换热器(GGH)的高效清洗药剂，实验证明，该清洗药剂除垢效果好，对换热元件无腐蚀，反应速率快；并且，因此本清洗剂应用于GGH清洗，经济实用，具有推广潜力。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1中的1-1至1-10显示了实施例1中不同组成的清洗剂对垢样的清洗效果。

具体实施方式

根据本发明的基本构思，提供一种清洗剂，包括碳酸盐、膦酸盐、渗透剂、螯合剂、pH调节剂和水，通过添加各组分，及含量，提高清洗效果。

对于碳酸盐的添加，碳酸盐可以选自以下的一种或多种：碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢铵，优选的为碳酸氢钠。添加的含量以清洗剂总质量计，为2-5％，进一步优选的为3-4％。

对于膦酸盐的添加，膦酸盐可以选自以下的一种或多种：羟基乙叉二膦酸(HEDP)和乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)。添加的含量以清洗剂总质量计，为3-10％，进一步优选的为5-8％。

对于渗透剂的添加，可以选自乙二胺四乙酸、脂肪醇聚氧乙烯醚等。添加的含量以清洗剂总质量计，为8-15％，进一步优选的为10-12％。

对于螯合剂的添加，可以选自脂肪醇聚氧乙烯醚。添加的含量以清洗剂总质量计，为0.8-1.5％，进一步优选的为1-1.2％。

对于pH调节剂的添加，可以选自各种现有技术的碱，优选的为氢氧化钠。添加的含量以清洗剂总质量计，为5-10％，进一步优选的为6-8％，添加量使清洗剂的pH值达到7-8.

对于水的添加，可以是上述组分确定后余量为水，当然本发明实施例并不以此为限，还可以是清洗剂中添加现有技术已知的其他组分后，余量为水。

上述清洗剂的作用原理主要在于：根据GGH垢主要成分，本发明实施例提供的清洗剂与GGH垢的化学反应示例如下：

CaSO₄+2NaOH→Ca(OH)₂+Na₂SO₄

CaSiO₃+2NaOH→Ca(OH)₂+Na₂SiO₃

CaSO₄+Na₂PO₃R→CaPO₃R+Na₂SO₄

CaSiO₃+Na₂CO₃→CaCO₃+Na₂SiO₃。

可以得知膦酸盐、pH调节剂以及碳酸盐的添加能够针对性的起到很好的除垢效果。

下面的实施例将对本发明作进一步的解释，但是本发明并不仅仅局限于这些实施例，这些实施例不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

依据垢样和各试剂的特性，复配了10种清洗剂，进行烧杯试验，从而就清洗剂中的碳酸盐、膦酸盐、渗透剂、螯合剂进行筛选。在该烧杯试验中，在烧杯中放入现场取得的GGH换热片积垢，放入清洗剂后观察6小时，所筛选的清洁剂如下：

(1)方案1：5％EDTMPS(乙二胺四甲叉膦酸钠)、10％水解聚马来酸酐、4％乙二胺四乙酸、10％甲酸钾、4％OP-10、2％苯甲酸钠，其余为水。

(2)方案2：3％甲酸、42％乙二胺四乙酸四钠、3％JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)、6％膨化剂DP，其余为水。

(3)方案3：10％EDTA(乙二胺四乙酸)、10％HEDP(羟基乙叉二膦酸)、10％乙二胺四乙酸四钠、10％甲酸、5％快T，其余为水。

(4)方案4：10％水解聚马来酸酐、20％乙二胺四乙酸四钠、3％羟基乙酸、4％JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)、10％PAAS(聚丙烯酸钠)、10％1227(十二烷基二甲基苄基氯化铵)，其余为水。

(5)方案5：10％甲酸、10％HPMA(水解聚马来酸酐)、10％EDTMPS(乙二胺四甲叉膦酸钠)、10％PAAS(聚丙烯酸钠)，其余为水。

(6)方案6：10％HEDP(羟基乙叉二膦酸)、10％EDTMP(乙二胺四亚甲基膦酸)、20％乙二胺四乙酸四钠、5％PAAS(聚丙烯酸钠)、4％JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)，其余为水。

(7)方案7：6％羟基乙叉二膦酸、10％乙二胺四乙酸、3％碳酸氢钠、1％脂肪醇聚氧乙烯醚、8％氢氧化钠，其余为水。

(8)方案8：6％乙二胺四甲叉膦酸、10％乙二胺四乙酸、3％碳酸氢钠、1％脂肪醇聚氧乙烯醚、8％氢氧化钠，其余为水。

(9)方案9：6％NaOH、2％JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)、3％HPMA(水解聚马来酸酐)、5％1227(十二烷基二甲基苄基氯化铵)、4％PASP(聚天冬氨酸)，其余为水。

(10)方案10：4％HCl、2％JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)、2％TH-241、3％PASP(聚天冬氨酸)，其余为水。

各方案的筛选结果依次示于表2中。

表2

由清洗效果可知方案7、8的效果最好。

复配清洗剂的各组分用量依据各组分特性及药剂对GGH表面的腐蚀情况而定，添加氢氧化钠来调整酸碱度，使其为接近中性，从而减少清洗剂对GGH表面搪瓷的腐蚀。

实施例2

称取碳酸氢钠1kg、羟基乙叉二膦酸2kg、乙二胺四乙酸3.125kg、脂肪醇聚氧乙烯醚0.25kg、氢氧化钠2.25kg，依序加入到16.375kg水中，混合搅拌均匀得到清洗剂。

将现场取得的带有积垢的GGH换热片浸泡清洗液中，20℃时浸泡6小时，积垢的去除率达到96.14％，换热元件表面搪瓷无损伤，金属无腐蚀现象。

实施例3

称取碳酸氢钠1.2kg、乙二胺四甲叉膦酸2kg、乙二胺四乙酸3.5kg、脂肪醇聚氧乙烯醚0.25kg、氢氧化钠2.2kg，依序加入到15.85kg水中，混合搅拌均匀得到清洗剂。

将现场取得的带有积垢的GGH换热片浸泡清洗液中，20℃时浸泡6小时，积垢的去除率达到97.4％，换热元件表面搪瓷无损伤，金属无腐蚀现象。

实施例4

配制实施例1或实施例2的清洗剂，取200ml置于400ml烧杯中，取小块GGH垢样放入烧杯中，静置6小时后观察溶垢效果，垢样全部松动、软化，变为糊状。

实施例5

先用GGH高压水80～100公斤进行清洗，无法清洗的垢再通过输送加药泵、清洗管路，将清洗剂从GGH检修人孔门引入，对GGH换热元件进行浸泡、喷淋清洗，清洗液通过底部集液池收集，返回清洗箱，实现循环使用。

对某电厂GGH进行了清洗试验跟踪。结果表明用普通清洗药剂冲洗后，清洗周期为2～3个月；实施例1、实施例例2的配置方案和实施例4清洗方法对某电厂GGH进行清洗，清洗周期为6～8个月。减少了停炉清洗GGH的次数，节约了清洗成本，减少了机组停机次数，从而减少一定的经济损失。

Claims (10)

1.一种清洗剂，其特征在于，包含：碳酸盐、膦酸盐、渗透剂、螯合剂、pH调节剂和水。

2.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，以清洗剂总质量为基准，包含：

2～5％碳酸盐、3～10％膦酸盐、8～15％渗透剂和0.8～1.5％螯合剂；

并且所述pH调节剂的添加量使所述清洗剂pH为7-8。

3.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，所述碳酸盐选自以下的一种或多种：碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢铵。

4.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，所述膦酸盐选自以下的一种或多种：羟基乙叉二膦酸(HEDP)和乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)。

5.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，所述渗透剂选自乙二胺四乙酸。

6.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，所述pH调节剂的添加量使所述清洗剂pH为7，所述pH调节剂为氢氧化钠。

7.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，所述螯合剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚。

8.根据权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，以质量百分比清洗剂总质量为基准计，所述清洗剂包含：碳酸氢钠2～5％；羟基乙叉二膦酸或乙二胺四甲叉膦酸3～10％；乙二胺四乙酸8～15％；脂肪醇聚氧乙烯醚0.8～1.5％；氢氧化钠5～10％。

9.一种权利要求1-8中任一项所述的清洗剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

称取碳酸盐、膦酸盐、渗透剂、螯合剂和pH调节剂，加入水中，混合均匀。

10.权利要求1-8中任一项所述的清洗剂在制备用于清洗湿法脱硫装置烟气换热器垢的清洗产品中的应用。