一种焚烧系统高效除垢剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种焚烧系统高效除垢剂及其制备方法 (Efficient scale remover for incineration system and preparation method thereof ) 是由 王腾 陈涛 周鹏 杨月 王路路 徐雁斌 于 2021-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种焚烧系统高效除垢剂及其制备方法,所述除垢剂按质量百分比计算,包括有机酸31-40份、表面活性剂1-3份、碳酸氢盐10-15份和水40-50份,通过混合有机酸、表面活性剂和水得到A剂,在使用之前,将碳酸氢盐加入到A剂中得到本发明的除垢剂,本发明的除垢剂采用物理除垢与化学除垢结合,除垢效果好,同时对焚烧系统具有良好的保护效果。(The invention provides an efficient scale remover for an incineration system and a preparation method thereof, wherein the scale remover comprises 31-40 parts of organic acid, 1-3 parts of surfactant, 10-15 parts of bicarbonate and 40-50 parts of water by mass percent, the A agent is obtained by mixing the organic acid, the surfactant and the water, and the bicarbonate is added into the A agent to obtain the scale remover before use.)
技术领域
本发明涉及废物焚烧设备技术领域，尤其涉及一种焚烧系统高效除垢剂及其制备方法。
背景技术
危险废物在焚烧过程中会产生大量的飞灰和烟气，这些飞灰和烟气在排放的过程中可能会随着温度的降低而附着在焚烧设备的排放管道上，从而形成积垢，积垢的累积会在管道内壁表面形成多孔结构，一方面会吸收水分和更多有害物质，增加管道的重量，降低管道的有效排放空间，另一方面吸收水分后的积垢中容易浸出有毒有害物质，一方面污染环境，另一方面还会对管道造成腐蚀损伤。
为了及时对累积的飞灰和烟气中的有害物质进行清除，需要定期采用除垢剂对焚烧系统的管道内壁进行清理，通常情况下，这些除垢剂均采用腐蚀性物质作为原料，通过溶解的方式对积垢进行清除，但是这样一来，设备本身也容易受到腐蚀，影响使用寿命，且积垢中的部分物质例如难溶性的盐无法很好地溶解在除垢剂中，这样一来不仅无法良好地清除积垢，还会对设备本身造成损害。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种对设备更加温和，同时积垢清理效果好的焚烧系统高效除垢剂及其制备方法。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种焚烧系统高效除垢剂，按重量份数计算，其包括如下组分：
常规除垢剂多采用酸作为主要有效成分，配合部分螯合剂对焚烧系统中产生的污垢进行去除，其作用原理在于，燃烧系统产生的污垢主要成分是各种形式的无机盐，其中包含碱金属阳离子和重金属阳离子，酸可以对这些盐进行不同程度的溶解，螯合剂对溶解的阳离子进行螯合，最终达到去除的目的，但是这种去除效果相对有限，一方面部分无机盐长期堆积容易产生结晶，且溶解性有限，若加强酸液的酸性则同样会对焚烧系统产生腐蚀，本申请的方案中采用了有机酸作为溶解用试剂，酸性更加温和，同时利用碳酸氢盐与有机酸配合，产生气泡，利用气泡破裂产生的气蚀作用和瞬间爆炸能量对附着在焚烧系统表面的顽固结晶和附着物进行冲击，采用物理手段进行污垢去除，效果更好，为了保证气泡形成的数量，降低形成气泡的难度，本申请中采用表现活性剂，同时表面活性剂有利于去附着的有机污垢，同时碳酸氢盐可以与酸液反应，最终使酸液趋于中性，避免对焚烧设备造成腐蚀。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述碳酸氢盐经过负载预处理，所述负载预处理的方法包括：将碳酸氢盐的水溶液与交联聚维酮混合后，经过喷雾干燥，得到负载型碳酸氢盐。
由于碳酸氢盐的稳定性较差，且直接与酸液混合会直接反应消耗，可能在喷涂到焚烧设备表面时就已经消耗量大部分，无法起到良好的清洗除垢作用，因此本申请中采用负载处理的方式，将碳酸氢盐负载至交联聚维酮中，利用交联聚维酮的多孔性和高比表面积作为负载剂，可以提高碳酸氢盐的负载率，同时可以起到缓释作用，长效释放的过程可以在更长的时间内均能够释放碳酸氢盐，产生气泡，从而起到长期的清洗除垢效果，本申请中采用交联聚维酮的多孔性和酸洗条件下的溶解反应性能，既能够起到缓释作用，还能够与污垢中的部分污染物离子发生反应，起到固化污染物的效果，达到清洗的目的。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述碳酸氢盐：交联聚维酮的质量比为1：(0.2-0.5)。
在以上技术方案的基础上，优选的，所得负载型碳酸氢盐的交联聚维酮的粒径为10-50μm。
为了让产生的气泡更小更多，采用10-50μm的交联聚维酮效果最佳。
更进一步优选的，喷雾干燥时，干燥温度为20-25℃，干燥压力为50-60kPa。
由于碳酸氢盐的稳定性稍差，为了不让负载制备过程中的高温条件破坏碳酸氢盐的稳定性，采用低温负压条件进行干燥，从而有效保障了负载的碳酸氢盐的稳定。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述碳酸氢盐为碳酸氢钠、碳酸氢铵和碳酸氢钙中的一种或几种的混合物。
作为最优的一种实施方案，采用碳酸氢铵不仅产生的气体更多，而且可以释放碱性气体，从而与污垢中的酸性成分中和，对设备起到保护作用。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述有机酸为酒石酸、柠檬酸、乙酸和草酸中的一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述表面活性剂为月桂醇硫酸钠。
月桂醇硫酸钠的使用效果组好，形成的气泡较小，且除垢效果最好。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括二邻甲苯硫脲0.5-2份。
作为进一步地保护剂，为了避免酸对焚烧系统中设备本体的腐蚀，采用二邻甲苯硫脲作为缓蚀剂，配合碳酸氢盐，基本可以保证除垢清理的过程中，设备表面不存在腐蚀。
本发明还提供一种焚烧系统高效除垢剂的制备方法，采用如下步骤：
首先将除碳酸氢盐以外的所有原料按照质量配比混合均匀，得到A剂；
在使用之前，将碳酸氢盐加入到A剂中，混合搅拌均匀得到除垢剂。
本发明的焚烧系统高效除垢剂及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的焚烧系统高效除垢剂采用有机酸与碳酸氢盐作为主要有效成分，通过有机酸对表面的有机物质和无机盐进行溶解去除，同时利用碳酸氢盐在酸性条件下释放出气体，与表面活性剂相互配合，形成气泡结构，通过气泡的破裂产生的能量对污垢进行冲击和瓦解，达到除垢的目的；
(2)为了使除垢的过程更加合理持久，采用交联聚维酮作为负载机负载碳酸氢盐，起到缓释作用，同时交联聚维酮在酸性条件下可以参与反应，与污垢中的部分阳离子和有机物进行反应，也能够达到去除污垢的目的，缓释后可以持续释放碳酸氢盐，从而持续产生气泡，对污垢进行冲击；
(3)进一步的，为了避免有机酸对焚烧系统产生腐蚀，本申请还使用了二邻甲苯硫脲作为缓蚀剂，延缓有机酸的腐蚀，进一步达到保护效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
分别称取酒石酸31份、月桂醇硫酸钠1份、碳酸氢钠10份和水40份，将水、酒石酸、月桂醇硫酸钠混合均匀后备用，在进行除垢冲洗前，将碳酸氢钠与前述备用混合料混合，得到除垢剂。
实施例2
分别称取柠檬酸32份、月桂醇硫酸钠1份、碳酸氢钠10份、二邻甲苯硫脲0.5份和水40份，将水、酒石酸、月桂醇硫酸钠和二邻甲苯硫脲混合均匀后备用，在进行除垢冲洗前，将碳酸氢钠与前述备用混合料混合，得到除垢剂。
实施例3
负载型碳酸氢钠制备：
分别称取碳酸氢钠10份和交联聚维酮2份，交联聚维酮的粒径为10-50μm，将碳酸氢钠配置成质量浓度为20％的水溶液，然后将交联聚维酮投入到碳酸氢钠水溶液中搅拌均匀，然后通过喷雾干燥制粒，喷雾干燥的温度为20℃，干燥的压力为50kPa，得到负载碳酸氢钠的交联聚维酮。
然后分别称取酒石酸33份、月桂醇硫酸钠1份和水40份，混合酒石酸、月桂醇硫酸钠和水，搅拌均匀得到试剂A，使用前将上述制备得到的负载碳酸氢钠的交联聚维酮投入到试剂A中，混合均匀得到除垢剂。
实施例4
负载型碳酸氢钠制备：
分别称取碳酸氢钠10份和交联聚维酮2份，交联聚维酮的粒径为10-50μm，将碳酸氢钠配置成质量浓度为20％的水溶液，然后将交联聚维酮投入到碳酸氢钠水溶液中搅拌均匀，然后通过喷雾干燥制粒，喷雾干燥的温度为20℃，干燥的压力为50kPa，得到负载碳酸氢钠的交联聚维酮。
然后分别称取酒石酸34份、月桂醇硫酸钠1份、二邻甲苯硫脲0.5份和水40份，混合酒石酸、月桂醇硫酸钠、二邻甲苯硫脲和水，搅拌均匀得到试剂A，使用前将上述制备得到的负载碳酸氢钠的交联聚维酮投入到试剂A中，混合均匀得到除垢剂。
实施例5
负载型碳酸氢钠制备：
分别称取碳酸氢铵12份和交联聚维酮3.6份，交联聚维酮的粒径为10-50μm，将碳酸氢钠配置成质量浓度为20％的水溶液，然后将交联聚维酮投入到碳酸氢钠水溶液中搅拌均匀，然后通过喷雾干燥制粒，喷雾干燥的温度为23℃，干燥的压力为55kPa，得到负载碳酸氢钠的交联聚维酮。
然后分别称取柠檬酸35份、月桂醇硫酸钠2份、二邻甲苯硫脲1份和水42份，混合柠檬酸、月桂醇硫酸钠、二邻甲苯硫脲和水，搅拌均匀得到试剂A，使用前将上述制备得到的负载碳酸氢钠的交联聚维酮投入到试剂A中，混合均匀得到除垢剂。
实施例6
负载型碳酸氢钠制备：
分别称取碳酸氢钙14份和交联聚维酮5.6份，交联聚维酮的粒径为10-50μm，将碳酸氢钠配置成质量浓度为20％的水溶液，然后将交联聚维酮投入到碳酸氢钠水溶液中搅拌均匀，然后通过喷雾干燥制粒，喷雾干燥的温度为25℃，干燥的压力为60kPa，得到负载碳酸氢钠的交联聚维酮。
然后分别称取乙酸36份、月桂醇硫酸钠2份、二邻甲苯硫脲1.5份和水45份，混合乙酸、月桂醇硫酸钠、二邻甲苯硫脲和水，搅拌均匀得到试剂A，使用前将上述制备得到的负载碳酸氢钠的交联聚维酮投入到试剂A中，混合均匀得到除垢剂。
实施例7
负载型碳酸氢钠制备：
分别称取碳酸氢铵15份和交联聚维酮7.5份，交联聚维酮的粒径为10-50μm，将碳酸氢钠配置成质量浓度为20％的水溶液，然后将交联聚维酮投入到碳酸氢钠水溶液中搅拌均匀，然后通过喷雾干燥制粒，喷雾干燥的温度为25℃，干燥的压力为60kPa，得到负载碳酸氢钠的交联聚维酮。
然后分别称取草酸40份、月桂醇硫酸钠3份、二邻甲苯硫脲2份和水50份，混合草酸、月桂醇硫酸钠、二邻甲苯硫脲和水，搅拌均匀得到试剂A，使用前将上述制备得到的负载碳酸氢钠的交联聚维酮投入到试剂A中，混合均匀得到除垢剂。
对比例
采用市售阻垢剂作为对比例。
试验方法，分别对焚烧系统的排气管路中，同一水平高度的单位平面进行除垢剂的喷涂，取面积为100mm*100mm的正方形区域进行试验，采用喷涂的方式，喷涂至该正方形区域的表面均充满均匀的液体薄膜，静置反应处理1h后用清水冲洗干净，对喷涂区域表面的污垢形态进行观察记录，结果如下：
基于上述的实验数据可以看出，采用本发明的除垢剂进行除垢后，可以大幅度减少附着在焚烧系统中的污垢，同时对焚烧系统本身具有良好的保护效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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