DE1810424B2

DE1810424B2 - Verfahren zur feuerungsseitigen reinigung von heizkesseln

Info

Publication number: DE1810424B2
Application number: DE19681810424
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr 6535 Gau Alges heim Kretzschmann Günther Dipl Chem 6507 Ingelheim Hutt
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: 1971-05-27
Also published as: DE1817983C2; SE7408139L; SE415273B; FI53831C; FI53831B; BE718849A; FR1573794A; SE373875B; DE1817769A1; CH502433A; NL6808440A; DE1817798B2; LU56096A1; AT282778B; IE32925B1; DE1817798C3; GB1250357A; NL132465C; SE373875C; IE32925L

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur feuerungs- etwa 5 bis 15 Gewichtsprozent nach den Angaben

seitigen Heizkesselreinigung durch Absprengen der dieser Patentschrift benötigt.

Verbrennungsrückstände mittels Behandlung mit Die in der französischen Patentschrift 863 574 verwäßrigen Lösungen gasentwickelnder Verbindun- mittelte Lehre läßt sich nicht ohne weiteres auf die gen. 5 Heizkesselreinigung übertragen. Ein auf Werkstücke

Bekanntlich bilden sich im Kesselinnern von Heiz- anwendbares Tauchverfahren ist bei Heizeinrichtungen kesseln aus den Brennstoffen (z. B. Kohle, Koks oder natürlich nicht durchführbar. Die Größe und beson-Öl) feste Rückstände, die teils aus Ruß und Teer, teils dere Form der Heizkessel bedingen eine andere Veraus nichtbrennbaren, anorganischen Ascherückständen fahrensführung. Außerdem sind Oxalsäureverbindunbestehen. Derartige Ablagerungen setzen sich in Form io gen hoch giftige Stoffe, die der Giftverordnung untervon festhaftenden Belägen an den Kesselwandungen liegen. Zu ihrer Handhabung sind demnach besondere bzw. den Wärmeaustauscher-Elementen ab und behin- Sicherheitsvorkehrungen erforderlich. Die vollständige dern infolge ihrer stark wärmedämmenden Eigen- Zersetzung von Oxalsäureverbindungen erfolgt unter schäften den Wärmeübergang. Sie führen überdies Kohlenmonoxydbildung. Bei Anwendung von aus-(bedingt durch den Gehalt an anorganischen Asche- 15 schließlich Oxalate enthaltenden Lösungen zur Heizrückständen, z. B. sauren Schwefelverbindungen) auch kesselreinigung ist somit zumindest zwischenzeitlich zu Korrosionserscheinungen an den metallischen mit relativ hohen Kohlenmonoxydkonzentrationen zu Innenteilen des Kessels. Die regelmäßige Entfernung rechnen, ein Umstand, der insbesondere bei der Reinisolcher Rückstände ist daher unerläßlich. gung von Feuerungsanlagen in geschlossenen Räumen

Die Beseitigung derartiger Ablagerungen erfolgte 20 wegen der Gefahr der Schädigung des Bedienungsbisher in der Regel auf mechanischem Wege, d. h. personals spezielle Beachtung verdient,
durch Klopfen, Scheuern und Schaben, wobei auch die Zwischen Zunder- und Oxydschichten einerseits und Reinigungs- und Spülwirkung wäßrig alkalischer Lö- feste Beläge bildenden Verbrennungsablagerungen sungen ausgenutzt wurde. Es ist auch bereits bekannt, andererseits bestehen insofern prinzipielle Unterderartige wäßrig alkalische Lösungen im Kesselinnern 25 schiede, als erstere endogen, d. h. durch chemische mittels einer speziellen Vorrichtung unter Druck zu Umwandlung der metallischen Unterlage, letztere daversprühen, um so die rein mechanische Reinigung zu gegen exogen, d. h. durch Ablagerung von in Raucherleichtern oder überflüssig zu machen (s. schweize- gasen enthaltenen Stoffen gebildet werden. Diese unterrische Patentschrift 360 072). schiedliche Art der Bildung sowie damit einhergehend

Als bei dem letztgenannten Verfahren verwendbare, 30 der verschiedenartige Kristallaufbau und -habitus, das

alkalisch reagierende Substanzen werden Alkali- oder kristalline Gefüge, die Oberflächenbeschaffenheit, die

Erdalkalisalze mit Anionen schwacher Säuren (wie Porosität und das Absorptionsvermögen der auf dem

z. B. Soda, Natriumbicarbonat, Trinatriumphosphat Substrat haftenden Überzüge bedingen Unterschiede

usw.) oder auch Alkalihydroxyde empfohlen. Es wird im Haftvermögen, in der Festigkeit sowie Härte der

dabei mit ziemlich hohen Salzkonzentrationen gear- 35 Beläge. Schließlich kommt der unterschiedlichen che-

beitet. Dadurch ergibt sich die Gefahr einer stärkeren mischen Zusammensetzung der Überzüge eine nicht

Ablagerung von Mittelrückständen, die durch nach- unerhebliche Bedeutung zu.

folgende Umsetzung mit sauren Verbrennungsproduk- Ein weiterer Unterschied besteht in den bei Werkten korrosive Eigenschaften annehmen und gegebenen- stücken und Heizkesseleinrichtungen erreichbaren verfalls auch überschüssige Säurekomponenten speichern 40 schiedenen Temperaturen. Metallische Werkstücke können. können ohne Schwierigkeiten so hoch erhitzt werden,

Wie die praktische Erfahrung gezeigt hat, benötigen daß bei der Behandlung nach dem Tauchverfahren die bekannten Verfahren auch relativ sehr viel Wasser, entsprechend der französischen Patentschrift 863 574 da die alkalische Flüssigkeit sowie die Rückstände ja mit einer Ammoniumoxalatlösung eine vollständige wieder weitgehend aus dem Kessel entfernt werden 45 Zersetzung in Ammoniak, Kohlendioxyd, Kohlensollen, monoxyd und Wasser eintritt. Die in Heizkesselwan-

Aus der französischen Patentschrift 863 574 ist be- düngen erreichbaren Temperaturen liegen demgegenkannt, bei der Vorbehandlung metallischer Werk- über im allgemeinen sehr viel niedriger, da die Wände stücke Zunder- und Oxydschichten mit wäßrigen Lö- von der Seite des Wärmeübertragungsmediums (Wassungen zu entfernen, die thermisch unter Gasentwick- 5° ser, Dampf) her ständig gekühlt werden. Diese niedrilung zerfallende Stoffe enthalten. Es sind insbesondere geren Temperaturen bedingen nicht nur eine vermin-Ammoniumsalze oder Salze organischer Amine der derte Zersetzungsgeschwindigkeit, sie können darüber Oxalsäure beschrieben. Nach den Angaben dieser hinaus auch einen andersartigen Verlauf der Zerset-Patentschrift wird das abgeschreckte, noch heiße Werk- zungsreaktion bewirken. In Heizkesseleinrichtungen stück in die Oxalatlösung getaucht, wodurch zum Teil 55 besteht daher die Gefahr, daß bei Anwendung von Löeine Auflösung der Oxyd- bzw. Zunderschicht auf sungen, die ausschließlich Oxalate, ζ. Β. Ammonium-Grund der Rost- und Metalloxyd entfernenden Eigen- oxalat, enthalten, eine unvollständige Zersetzung des schäften der Oxalatlösung und zum Teil eine Ablösung Salzes in Ammoniak und schwerflüchtige Oxalsäure der Schicht durch thermische Zersetzung des Salzes eintritt. Die sich auf den Metallwandungen niederbewirkt werden soll. 60 schlagende stark saure Oxalsäure verhält sich bekannt-

Bei diesem Tauchverfahren nach der französischen lieh gegenüber Metallen aggressiv und ruft dort Korro-Patentschrift 863 574 dringt nur ein Teil des gelösten sionserscheinungen hervor. Um dieser Gefahr zu beSalzes in die hocherhitzte Oxyd- oder Zunderschicht gegnen, wäre es daher bei Verwendung von ausschließein und führt dort zu einer Absprengung. Ein nicht un- lieh Oxalat enthaltenden Lösungen unerläßlich, die erheblicher Teil des Salzes zersetzt sich bereits vor dem 65 Feuerungsanlage gründlich mit Wasser auszuspülen. Eindringen an der heißen Oberfläche und wird somit Aus alledem ergibt sich, daß die Verwendung der in der weiteren Einwirkung entzogen. Aus diesem Grunde der französischen Patentschrift 863 574 beschriebenen werden auch relativ hohe Salzkonzentrationen von Oxalatlösungen — auch nach Zusatz eines Netz-

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mittels — bei der Reinigung von Heizkesselanlagen notwendigerweise sofort erfolgen. Zwischen den beiden

Nachteile aufweist und außerdem unbefriedigende Er- Arbeitsgängen kann eine Pause eingelegt werden, etwa

gebnisse erwarten läßt. um eine bessere Durchtränkung dickerer Ablagerungen

Nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift zu erzielen.

2 419 076 lassen sich Verbrennungsrückstände von 5 Bei den thermisch unter Gasentwicklung zerfallen-Heizkesseln durch gasentwickelnde Lösungen entfer- den Verbindungen handelt es sich vorzugsweise um nen. Bei diesem Verfahren des Standes der Technik Substanzen, die unter Ammoniakentwicklung zerfallen, werden zunächst die Beläge mit einer Säure getränkt da auf diese Weise die erwünschte Neutralisationsund anschließend eine anorganische Carbonat- oder wirkung am einfachsten erreicht wird. Besonders be-Hydrogencarbonatlösung aufgesprüht. Das sich dabei io vorzugt sind dabei Verbindungen, die thermisch in entwickelnde Kohlendioxyd soll die Absprengung der Ammoniak und Kohlendioxyd zerfallen, wie beispiels-Ablagerungen herbeiführen. Dieses Verfahren hat ver- weise Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, schiedene Nachteile. Nach der Lehre der USA.- Ammoniumcarbamat oder Harnstoff. Es können aber Patentschrift ist ein Zweikomponenten-System für die auch Verbindungen im Gemisch Verwendung finden, Reinigung erforderlich. Die Einzellösungen müssen 15 die neben oder an Stelle der genannten Gase andere vor der Anwendung streng getrennt gehandhabt wer- Gase entwickeln, wie etwa Ammoniumoxalat, Ammoden. Die bei diesem Verfahren verwendete Säure greift niumformiat oder Ammoniumnitrit. Diese zuletzt gedie Metallteile der Feuerungsanlage an, so daß dafür nannten Verbindungen spielen jedoch nur eine unter-Sorge getragen werden muß, daß sie möglichst schnell geordnete Rolle; sie sind nicht Hauptbestandteil des neutralisiert oder auf andere Weise entfernt wird. 20 Verbindungsgemisches, sondern werden allenfalls ne-Selbst wenn die Carbonat- oder Hydrogencarbonat- ben oder in Verbindung mit in Ammoniak und Kohlenlösung im Überschuß angewendet wird, kann nicht mit dioxyd zerfallenden Stoffen eingesetzt.
Sicherheit ausgeschlossen werden, daß nicht an unzu- Grundsätzlich können gewünschtenfalls auch noch gänglichen Stellen der Heizanlage Säurereste zurück- solche gasentwickelnden Substanzen im Gemisch Verbleiben. Auch bei diesem Verfahren wird mit Salz- 25 wendung finden, die kein Ammoniak entwickeln, so lösungen gearbeitet bzw. entstehen Salze, die nach der z. B. Verbindungen, die als Treibmittel für die Herstel-Reinigung extra entfernt werden müssen. Ferner tritt lung von Kunststoffschäumen dienen. Es handelt sich die Gasentwicklung bei Aufbringen der Carbonat- dabei um Substanzen, die bei erhöhter Temperatur oder Hydrogencarbonatlösung bereits an der mit Säure Stickstoff abspalten, wie z. B. Azodicarbonamid, Azobenetzten Oberfläche der Beläge ein. Die sich dabei 30 buttersäurenitril oder substituierte Thiotriazole. Auch bildenden Gasblasen behindern das Eindringen der Sauerstoff entwickelnde Verbindungen, wie z. B. Harn-Carbonatlösung in die mit Säure gefüllten Poren und stoffperoxydaddukt, kommen in Betracht, soweit sie Spalten der Ablagerungen. Die Gasentwicklung tritt neben den übrigen Komponenten des Remigungsdaher vornehmlich an der Oberfläche bzw. den oberen mittels haltbar sind. Sofern diese Stoffe schwer oder Schichten der Ablagerungen ein. Die Wirksamkeit der 35 gar nicht wasserlöslich sind, können sie in dem Reini-Absprengung der Rückstände ist damit sehr stark be- gungsmittel auch in feindisperser Form enthalten sein, einträchtigt, da nur ein sehr geringer Teil des Gases im Derartige Substanzen werden jedoch nicht allein als Inneren der Rückstandsmasse gebildet wird. gasentwickelnde Komponente verwendet, sondern

Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens war es, höchstens zur Verstärkung der Gasentwicklung gedie oben beschriebenen Nachteile auszuschalten durch 40 meinsam mit den oben bezeichneten Ammoniumsalzen.

Verwendung einer Lösung, die Bei Verwendung von kein Ammoniak entwickelnden

1. eine hohe Netz- und Penetrationswirkung, Substanzen kann ein Zusatz von Ammoniak zweck-

2. eine gute Neutralisationswirkung, ^maQ^ sein um eine Neutralisationswirkung zu er-

3. eine starke Gasentwicklung bei erhöhter Tempera- reichen Zudem kann ein Ammoniakzusatz auch bei tür und 45 Verwendung von Ammoniak abspaltenden Verbm-

4. eine geringe Rückstandsbildung aufweist. ^dun§^e" erfolgen, wenn eine stärkere Alkalisierung an

gestrebt wird.

Der Erfindungsgegenstand betrifft demgegenüber Es ist durchaus möglich und kann zweckmäßig sein, ein Verfahren zur feuerungsseitigen Heizkesselreini- verschiedene Tenside nebeneinander einzusetzen,
gung durch Absprengung der Verbrennungsrückstände 50 Die Effektivität der erfindungsgemäßen verwendeten mittels Behandlung mit wäßrigen Lösungen gasent- Lösung kann ferner auch durch Zusätze gesteigert wickelnder Verbindungen, das dadurch gekennzeichnet werden, die einen gewissen Korrosionsschutz der beist, daß die Rückstände mit einer Lösung eines ther- handelten Metallflächen herbeizuführen geeignet sind, misch unter Gasentwicklung weitgehend zerfallenden wie etwa Ammoniumphosphat oder Zinkphosphat. Gemisches, vorzugsweise Ammoniak und Kohlen- 55 Auch Zusätze, die infolge ihrer Oxydationswirkung dioxyd entwickelnder Verbindungen, in Gegenwart oder auf katalytischem Wege die Beseitigung der belagüblicher anionischer, amphoterer oder nichtionogener bildenden Ruß- und Teeranteile unterstützen, fördern Tenside getränkt werden und der Kessel sodann zwecks die Wirksamkeit des neuen Mittels. Als derartige ZuGasentwicklung erhitzt wird. sätze seien Ammoniumnitrat oder Ammoniumchromat

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den 60 bzw. Kupfer- oder Zinksalze (vorzugsweise in Form

Verfahren des Standes der Technik den Vorteil, daß ihrer Ammoniakate) genannt. Selbstverständlich kön-

durch die zunächst erfolgende vollständige Durch- nen diese Zusätze, soweit sie miteinander und mit den

tränkung der Rückstände bei der sich anschließenden beiden obligaten Komponenten der erfindungsgemäß

Erhitzung die Gasentwicklung nicht nur an der Ober- verwendeten Lösung verträglich sind, auch nebenfläche, sondern im gesamten Innenkörper der Rück- 65 einander vorhanden sein.

Standsmasse erfolgt, so daß eine vollständige Ablösung Wenn die Lösung gemäß der Erfindung zur Anwen-

von der Metallunterlage erreicht wird. Die sich an die dung gelangt, genügt in der Regel ein Tensidgehalt von

Durchtränkung anschließende Erhitzung braucht nicht 0,1 bis 4°/o» vorzugsweise etwa 0,3 bis 0,7%. Der Ge-

halt an thermisch leicht zersetzlichen Stoffen kann in der gleichen Größenordnung liegen. Er ist damit wesentlich geringer als der Gehalt an alkalisch reagierenden Substanzen in den Kesselreinigungsmitteln gemäß dem Stand der Technik. Der Gehalt an nicht obligaten, jedoch förderlichen Zusätzen kann jeweils unter 1 % liegen.

Der Vertrieb des zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigten Mittels erfolgt wegen der damit verbundenen Raumersparnis jedoch zweckmäßig in höher konzentrierter Lösung, die vom Anwendet dann jeweils selbst auf die vorgeschriebene Anwendungskonzentration mit Wasser zu verdünnen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kesselreinigung 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 wird) 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 folgenden Beispiele erläutern in nicht beschränkender Weise einige Zusammensetzungen von zu verwendenden Lösungen.

Beispiel 1

Teüe

Alkylbenzolsulfonat 12,0

handelsübliches Ammoniumbicarbonat/

-carbonatgemisch 15,0

Ammoniumphosphat 2,0

Ammoniumnitrat 6,0

Wasser ad 100,0

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

Beispiel 2

TeUe

Alkylphenolpolyglykoläther 8,0

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

Ammoniumcarbonat, techn 8,0

Organische, bei höherer Temperatur Stickstoff abspaltende Verbindung, z. B. Azobisisobutyronitril 6,0

Schwermetall-Verbrennungskatalysator .. 6,0
Wasser ad 100,0

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

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur feuerungsseitigen Heizkesselreinigung durch Absprengen der Verbrennungsrückstände mittels Behandlung mit wäßrigen Lösungen gasentwickelnder Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstände mit einer Lösung eines thermisch unter Gasentwicklung weitgehend zerfallenden Gemisches, vorzugsweise Ammoniak und Kohlendioxyd entwickelnder Verbindungen, in Gegenwart üblicher anionischer, amphoterer oder nichtionogener Tenside getränkt werden und der Kessel sodann zwecks Gasentwicklung erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung mit einer Anwendungskonzentration an üblichen Tensiden und gasentwickelnden Verbindungen von je 0,1 bis 4 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsprozent verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung verwendet wird, die zusätzlich noch Korrosionsinhibitoren und/oder die Ruß- bzw. Teerverbrennung fördernde Mittel enthält.