本发明涉及输电线路除冰技术领域，特别涉及一种针对输电线路除冰的融冰剂及其制备方法。
背景技术：
电网输电线路覆冰是一种分布广泛的自然现象，每年冬天在山区因严重覆冰及大风而造成的输电线路倒杆、断线事故很多，对电力系统的安全运行构成了严重的威胁。对于输电线路的除冰，目前常见的除冰方法基本可分为热力除冰、机械除冰与自然脱冰3大类，而在实际中人工用敲击的办法来除冰是最常用的方法,不过还有通过施以大约33kv、100khz的激励引发的覆冰自身的介质损耗,能够对覆冰输电线路进行融冰.还有最新推出的大电流融冰方案,如过电流融冰、短路融冰等，但是，这些技术由于技术含量，对原有线路改造大，投资成本大等原因而始终没有得到大范围的推广，而现有的融冰剂由于融冰速度慢而不适用于对输电线路的融冰、除冰。因此，如何对覆冰输电线路进行融冰、除冰以降低冰灾损失是技术人员不断探索的课题。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种针对输电线路除冰的融冰剂及其制备方法，通过提高融冰剂初始融冰速率，达到快速融化积冰的目的，以解决现有融冰剂所存在的不足。
本发明采用的技术方案如下：一种针对输电线路除冰的融冰剂，其特征在于，所述融冰剂为粉末状固体，按质量百分数计，所述融冰剂主要由以下组分组成：55-65%的氯化钠、18-20%的氧化钾和15-17%的三氯乙酸。
进一步，所述融冰剂中还含有质量分数为3-7%的纯碱或者碳酸氢钠。
进一步，所述融冰剂中还含有质量分数不大于1%的苯甲酸钠。
进一步，所述融冰剂中还含有质量分数为3-5%的氯化钙。
进一步，所述融冰剂中还含有质量分数不大于2%的蒙脱土。
进一步，所述蒙脱土粉末为经盐改性后的钙基蒙脱土粉末，蒙脱土粉末的改性方法为：将钙基蒙脱土与碳酸钠按质量比为2:1的关系混合均匀，得到混合物，在120℃的条件下加热碾磨混合物30-50min，然后冷却至40-70℃时，向混合物中滴加氢氧化钠溶液，直至无气泡产生为止，得到糊状物，然后再加热蒸发糊状物，得到块状物，烘干块状物并将块状物置于研磨机中研磨成粉末状，即得到粉末状的改性后的蒙脱土。
本发明的一种针对输电线路除冰的融冰剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将氯化钠和氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a；
步骤2、将三氯乙酸及其他组分混合后于80℃下加热干燥20-30min，然后碾磨成粉末状，得到混合物b；
步骤3、将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到融冰剂。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的一种针对输电线路除冰的融冰剂，在融冰效果上明显优于现有的融冰剂，其可达到快速融冰的技术效果，在温度5℃下，其融冰初期的融冰速率可达到60.3ml/min，远远大于氯化钙型融冰剂融冰初期的24.5ml/min的融冰速率，解决了现有融冰剂存在的不足，同时，由于胶状物的存在，其不仅可以对输电线路进行保护，还可以防止输电线路的二次结冰，具有优异的除冰融雪的技术效果。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种针对输电线路除冰的融冰剂，所述融冰剂为粉末状固体，按质量百分数计，所述融冰剂主要由以下组分组成：60-63%的氯化钠、18-20%的氧化钾和15-17%的三氯乙酸。
进一步地说，所述融冰剂中还含有质量分数为3-7%的纯碱或者碳酸氢钠。纯碱或碳酸氢钠作为辅助增强剂，能够在氧化钾完全反应完后继续维系融冰剂的融冰能力，以防止输电线路的二次结冰。同时，纯碱或碳酸氢钠在调节融冰剂酸碱度时，能够放缓融冰剂的反应速率，防止在融冰过程中过热和对输电线路的腐蚀，使反应处于强烈但很平稳的状态，有助于融冰剂对覆冰更好地融化。
进一步地说，所述融冰剂中还含有质量分数不大于1%的苯甲酸钠。苯甲酸钠作为辅助添加剂，当加入本发明的融冰剂中时，其可起到助溶的作用，以帮助三氯乙酸及其他组分能快速溶于水中并发生反应，提高融冰剂的反应速率和放热速率，在一定程度上间接提高融冰剂的融冰速率。
进一步地说，所述融冰剂中还含有质量分数为3-5%的氯化钙。氯化钙的加入主要是为了促进融冰剂与冰水反应的进行，利用氯化钙吸湿的特性，消耗冰水中的液态水，促使冰块更快吸热并融化出水来维持反应的进行，达到提高融冰剂融冰速率的技术效果。
进一步地说，所述融冰剂中还含有质量分数不大于2%的蒙脱土。蒙脱土的加入可以使融冰剂产生胶状物，这种胶状物一方面可以吸收反应温度，起到一定的保温作用，另一方面有利于三氯乙酸的吸附，以使在输电线路上形成防护层，可在一定程度上降低输电线路上冰的融化温度，同时起到一定防腐蚀的作用，达到事半功倍的技术效果，同时，蒙脱土的加入可以调节融冰剂的酸碱度，以利于反应的进行，保证融冰剂的融冰速率。
进一步地说，为了使蒙脱土能够发挥出最优效果，所述蒙脱土粉末为经盐改性后的钙基蒙脱土粉末，蒙脱土粉末的改性方法为：将钙基蒙脱土与碳酸钠按质量比为2:1的关系混合均匀，得到混合物，在120℃的条件下加热碾磨混合物30-50min，然后冷却至40-70℃时，向混合物中滴加氢氧化钠溶液，直至无气泡产生为止，得到糊状物，然后再加热蒸发糊状物，得到块状物，烘干块状物并将块状物置于研磨机中研磨成粉末状，即得到粉末状的改性后的蒙脱土。
本发明的一种针对输电线路除冰的融冰剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将氯化钠和氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a；
步骤2、将三氯乙酸及其他组分混合后于80℃下加热干燥20-30min，然后碾磨成粉末状，得到混合物b；
步骤3、将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到融冰剂。
为了更好地解释本发明，以下列举具体实施例（主要列举掺有纯碱的情况）。
实施例1
取65克氯化钠与18氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a，然后将15克三氯乙酸、1克蒙脱土和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥20min，然后在碾磨成粉末状，得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到100克融冰剂。
实施例2
取60克氯化钠与20氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a，然后将17克三氯乙酸、2克蒙脱土和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥23min，然后在碾磨成粉末状，得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到100克融冰剂。
实施例3
取55克氯化钠与18氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a，然后将17克三氯乙酸、2克蒙脱土、3克纯碱和5克氯化钙混合后于80℃下加热干燥22min，然后在碾磨成粉末状，得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到100克融冰剂。
实施例4
取57克氯化钠与18氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a，然后将17克三氯乙酸、2克蒙脱土、5克纯碱和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥25min，然后在碾磨成粉末状，得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到100克融冰剂。
实施例5
取59克氯化钠与18氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a，然后将15克三氯乙酸、2克蒙脱土、3克纯碱和3克氯化钙混合后于80℃下加热干燥20min，然后在碾磨成粉末状，得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到100克融冰剂。
实施例6
取58克氯化钠与18氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a，然后将16克三氯乙酸、3克纯碱和5克氯化钙混合后于80℃下加热干燥21min，然后在碾磨成粉末状，得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到100克融冰剂。
实施例7
取61克氯化钠与18氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a，然后将15克三氯乙酸、5克纯碱和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥20min，然后在碾磨成粉末状，得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到100克融冰剂。
实施例8
取56克氯化钠与19氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a，然后将17克三氯乙酸、7克纯碱和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥21min，然后在碾磨成粉末状，得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到100克融冰剂。
实施例9
取58克氯化钠与20氧化钾混合后置于干燥的条件下研磨成粉状，得到混合物a，然后将16克三氯乙酸、3克碳酸氢钠、2克蒙脱土和1克苯甲酸钠混合后于80℃下加热干燥23min，然后在碾磨成粉末状，得到混合物b，最后将混合物a和混合物b在干燥的条件下搅拌混合均匀，即得到100克融冰剂。
对比例1
市售道路氯化钠型融冰剂（潍坊坤阳化工有限公司生产），主要成分：氯化钠，质量分数：不小于98%，状态：粉末状。
对比例2
市售道路钠镁钙型融冰剂（潍坊坤阳化工有限公司生产），主要成分：氯化钠、氯化镁和氯化钙，质量分数：主要成分不小于98%，状态：粉末状。
对比例3
市售道路氯化钙型融冰剂（潍坊坤阳化工有限公司生产），主要成分：氯化钙，质量分数：不小于98%，状态：粉末状。
融冰剂融冰速度的检测
实验设计：取30×30×20mm的冰块若干于干燥的带有刻度线的容器内（容器大小为直径50mm的玻璃烧杯），分别将上述实施例1-4制得的融冰剂和对比例1-4的融冰剂洒于冰块上，观察冰块融化效果，每隔10min记录一次容器内的出水量，结果如表1所示：（在冰柜5℃的环境下进行实验）
表1实施例与对比例的试验结果
注：1.出水量的单位为“ml”，出水速率的单位为“ml/min”，时间单位为“min”。
2.出水速率为平均出水速率，前20min的出水速率为10-20min内的出水速率，前30min的出水速率为20-30min内的出水速率，完全融化时间为除去前30min后的冰块完全融化时间。
实验现象记录
在实施例1-9中，当将融冰剂洒在冰块上时，冰面上迅速出现多个小坑并产生大量的水，同时，在实施例3-9中还有气泡产生，冰面上大部分的水通过冰块的周壁向下流淌，并在冰面和冰块周壁上形成多股水流。持续一段时间后，冰面上多个小坑消失合并形成一个面积较大，底面凹凸不平的凹坑，凹坑的中上部的周壁上冰裂形成大小不一的孔洞，凹坑内的一部分水通过孔洞向下流淌，并且凹坑上部的周壁薄而短，易融化消失。实施例1-5和9有胶状物产生，而实施例6-8无胶状物产生。
在对比例1-3中，当将融冰剂洒在冰块上时，冰面上缓慢出现液态水，且在冰面上形成面积较大，深度很浅的凹陷区，随着融冰剂不断溶于液态水中，冰面上的液态水产生速度加快，并沿冰块的周壁形成多股水流，冰面上凹陷区的面积扩展至冰面的边缘，凹陷区的深度变化不明显。持续一段时间后，冰面上凹陷区依然存在，但深度无明显变化，由冰面向下流出的液态水处于平稳流淌状态，液态水的产生速度无明显变化。
4）实施例1-9的对比：
融冰现象区别：融冰现象大致相同，不同的是，实施例1和2没有气泡产生，而实施例3-9有气泡产生。按凹坑的面积大小算，实施例5＞实施例2＞实施例4＞实施例9＞实施例3＞实施例8＞实施例1，实施例1、6和7的凹坑面积无明显差别，无法判断彼此之间凹坑面积的大小。
融冰效果区别：根据表1的试验数据可以得到，实施例1-9在前10min内的出水速度达到48.8-60.3ml/min，对比例1-3在前10min内的出水速度达到18.1-24.5ml/min；在融冰前10-20min内，实施例1-9的出水速度达到26.8-34.4ml/min，对比例1-3的出水速度达到24.3-28.4ml/min；在融冰前20-30min内，实施例1-9的出水速度达到19.1-26.4ml/min，对比例1-3的出水速度达到26.5-27.8ml/min；在30min后冰块完全能融化所需时间上，实施例1-9需要67-84min，对比例1-3需要110-121min。由此可以得到，实施例1-9在融冰初期（前10min）的出水速度（即融冰速度）远大于对比例1-3在融冰初期的出水速度，出水速度的最大差距达到3倍多，在融冰中期（前10-30min），实施例1-9的出水速度急速下降，并低于对比例1-3的出水速度，在融冰时间上，实施例1-9的融冰时间小于对比例1-3的融冰时间。因此，实施例1-9在整体上的融冰效果优于对比例1-3，能够快速地对冰块进行融化。
通过对比实施例1-9可以得到，在含有氧化钾和三氯乙酸共混形成的融冰剂中，其在融冰前期的出水速率较高，能够快速对冰块进行融化，到了融冰后期，其融冰速率急速下降至低于对比例1-3，之后其融冰速率与对比例1-3相差无几（约为10ml/min）。当该融冰剂中加入蒙脱土和苯甲酸钠时，融冰剂前期的出水速率相对有所下降，但后期的出水速率有所上升，由此可以得出，膨润土和苯甲酸钠加入含有氧化钾和三氯乙酸共混形成的融冰剂中，能够降低融冰剂前期的融冰速率，提升融冰剂后期的融冰速率。
同时，当纯碱的含量增加时，融冰剂的融冰速度区域平缓，在同时含有蒙脱土、纯碱、氯化钙的情况下，其融化速率达到峰值60.3ml/min，而且，在添加有蒙脱土的实施例中，融冰剂在融冰过程中会产生胶状物。由于输电线路主要有线缆组成，在除去线缆上覆冰的过程中，其不仅需要快速除冰，其还需要对线缆进行保护，由于线缆的外皮在长期使用下会产生裂纹和孔洞，而融冰剂在融冰过程中所产生的胶状物能够很好的封堵住这些裂纹和孔洞，进而对线缆进行了保护，防止外物侵入线缆内部，起到一定的防腐作用。
进一步地说，上述实施例所表现出的技术效果在融冰效果上明显优于现有的融冰剂，其可达到快速融冰的技术效果，在温度5℃下，其融冰初期的融冰速率可达到60.3ml/min，远远大于氯化钙型融冰剂融冰初期的24.5ml/min的融冰速率，解决了现有融冰剂存在的不足，同时，由于胶状物的存在，其不仅可以对输电线路进行保护，还可以防止输电线路的二次结冰，具有优异的除冰融雪的技术效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。