本发明涉及锅炉除焦领域，尤其涉及一种除焦剂及其制备方法。
背景技术：
燃煤锅炉由于热强度大、燃烧温度高，在锅炉设计不合理、或操作不到位、或煤质发生变化等各种复杂因素的影响下，很易形成严重结焦和积灰。而在燃煤燃烧过程中，由于受热面积灰、结焦，锅炉换热效率下降，排烟温度升高，能耗增加。且受热面易由于结焦严重产生硫酸盐腐蚀，缩短锅炉使用寿命。以上这些问题都会严重影响锅炉安全运行。
目前，对于工业锅炉、大型电站锅炉的清灰、除焦，通常采用停炉人工清灰除焦或用化学除焦两种方法。人工清灰除焦对锅炉辐射受热面背部和对流受热面后面无法清除，达不到使用要求，而且影响正常生产运行。在锅炉内添加特定化学药剂(除焦剂)，其与灰分中物质发生反应，能够清除受热面积灰结焦，并起到清除与预防的双重效果，保证锅炉安全、经济运行。
化学除焦剂是工业上常用的方法，目前化学除焦剂主要有固态型和液态型两大类。固态型除焦剂添加量一般在燃煤量的千分之五以上，成本较高。液态型除焦剂具有添加量小，化学试剂固含量小，成本较低，喷入炉膛后无死角等优点；现有技术中的除焦剂普遍具有较好的除焦效果，但是抑焦效果不是太明显。
煤灰成分是构成结渣、沾污和成焦的最主要的原因。因此，研制一种可以影响煤灰结构从而抑制锅炉结渣、沾污和成焦的除焦剂是一项十分有意义的工作。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种除焦剂，原料包含以下重量份：溶剂80～120份、高温滞留剂0.1～2份、硝酸盐1～10份、助剂8～15份。
作为一种优选的方案，原料包含以下重量份：溶剂85～95份、高温滞留剂0.5～1份、硝酸盐4～8份、助剂9～12份。
作为一种优选的方案，所述溶剂为去离子水。
作为一种优选的方案，所述高温滞留剂为硼酸、硼砂中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述高温滞留剂为硼酸。
作为一种优选的方案，所述硝酸盐为硝酸钾、硝酸钠、硝酸镁、硝酸铝、硝酸铜中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述助剂为盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸、次氯酸中的至少一种。
作为一种优选的方案，所述助剂为盐酸、氢氟酸和硝酸。
作为一种优选的方案，所述盐酸、氢氟酸和硝酸的体积比为2～3：1～2：5～7。
本发明第二方面提供了一种上述除焦剂的制备方法，步骤包含以下几步：(1)将高温滞留剂加入溶剂中，搅拌混合完全，之后将硝酸盐加入到溶剂中并搅拌20～30分钟溶解完全，得混合液；(2)在步骤(1)中得到的混合液中的缓慢引流加入助剂，缓慢搅拌10～20分钟，既得除焦剂。
有益效果：
1、本发明申请通过使用复配助剂通过消解和氧化煤灰中的氧化亚铁和二氧化硅，直接提高了燃烧产物的熔点，有效降低了熔融燃烧过程中炉膛的沾污结焦现象；并且助剂的强氧化性也有利清除煤灰中的大量杂质，提高煤灰的燃烧效率，使其燃烧完全。
2、本发明申请通过使用复配助剂消解煤灰中二氧化硅的过程中产生的硅酸盐可以疏松焦垢体系，配合其他液体除焦剂中的成分作用于煤灰，提高热效应减少硫酸盐的生成，并产生化学气体分布在炉膛的各个区域，配合助剂的强氧化性助燃效果使得受热燃烧完全后的焦垢进一步的变得疏松多孔，直至最后焦垢粉化脱落，显著提升除焦剂的效果。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种除焦剂，原料包含以下重量份：溶剂80～120份、高温滞留剂0.1～2份、硝酸盐1～10份、助剂8～15份。
在一些优选的实施方式中，原料包含以下重量份：溶剂85～95份、高温滞留剂0.5～1份、硝酸盐4～8份、助剂9～12份。
在一些优选的实施方式中，原料包含以下重量份：溶剂90份、高温滞留剂0.8份、硝酸盐7.5份、助剂10份。
在一些优选的实施方式中，所述溶剂为去离子水。
在一些优选的实施方式中，所述高温滞留剂为硼酸、硼砂中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述高温滞留剂为硼酸。
在一些优选的实施方式中，硼酸与溶剂的重量比为0.5～0.8：90～95。
在一些优选的实施方式中，所述硝酸盐为硝酸钾、硝酸钠、硝酸镁、硝酸铝、硝酸铜中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述硝酸盐为硝酸钾、硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝。
在一些优选的实施方式中，所述硝酸钾、硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝的重量比为4.5～5.5：0.4～0.6：0.3～0.5：0.01～0.1。
在一些优选的实施方式中，所述助剂为盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸、次氯酸中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述助剂为盐酸、氢氟酸和硝酸。
在一些优选的实施方式中，所述盐酸、氢氟酸和硝酸的体积比为2～3：1～2：5～7。
在一些优选的实施方式中，所述盐酸、氢氟酸和硝酸的体积比为2：1：7。
本发明申请经过复配加入的酸性助剂极大的提高了除焦剂的除焦和抑焦效果，能够有效的抑制炉膛内的结焦和沾污现象，并且促进焦块的燃烧完全，从而进行除焦作用。本申请人推测为：当盐酸、氢氟酸和硝酸的体积比为2～3：1～2：5～7时，盐酸和硝酸的配合能够在混合酸中形成比单一组分氧化性更强的氯化亚硝酰，其能够与硝酸盐渗透至焦垢内部释放的氧气内外协同作用促进焦垢中沉积的积压碳层燃烧，从而起到疏松焦垢结构的作用；且盐酸和硝酸的强电离作用能够有效促进提高氢氟酸中氟离子的电离程度，使得混合酸助剂表现出更强的稳定性，氢氟酸电离程度的提高使其能够在除焦剂溶液的稳定存在并产生有益作用，有效的减少挥发现象的产生；在结焦的煤灰中主要存在由二氧化硅类物质和氧化亚铁组成的低熔点煤灰，其使得煤灰的整体熔点大幅度的降低，容易产生熔融的燃烧产物使得炉膛和受热面产生结胶和沾污现象。当助剂加入后，氢氟酸能够优先消解二氧化硅类物质生成硅酸盐，而助剂中的氯化亚硝酰会快速的氧化氯化亚铁变成高熔点的三氧化二铁，从而阻止两者形成熔点较低的共晶体，使得焦垢的整体熔点提高，改善固体颗粒的结晶过程，极大的延缓或抑制上述结焦和沾污情况的发生。当盐酸的含量过多时，混合酸的氧化性过大，容易将炉膛壁面氧化从而造成不必要的损失。当硝酸的含量相比于盐酸过多时，硝酸的氧化性过强将大量的氯离子氧化反而容易降低整个混合酸助剂的消解和氧化能力。
同时，氢氟酸消解二氧化硅类物质生成的硅酸盐又可以松动焦垢的体系结构，配合本发明申请的除焦剂中的其他组分有效的作用于煤灰表面，提高热效应并减少硫酸盐的产生；通过喷洒分布在锅炉各个受面的除焦剂通过上述作用进一步的使得各受热面的煤灰焦垢变得多孔疏松，最后直至焦垢粉化、脱落，显著提高除焦效果。
本发明第二方面提供了一种上述除焦剂的制备方法，步骤包含以下几步：(1)将高温滞留剂加入溶剂中，搅拌混合完全，之后将硝酸盐加入到溶剂中并搅拌20～30分钟溶解完全，得混合液；(2)在步骤(1)中得到的混合液中的缓慢引流加入助剂，缓慢搅拌10～20分钟，既得除焦剂。
实施例
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细的说明，但是本发明的保护范围不局限于所述的所有实施例。如无特殊说明，本发明的原料均为市售。
实施例1
本实施例提供了一种除焦剂，原料包含以下重量份：去离子水90份、硼酸0.8份、硝酸盐(硝酸钾、硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝，重量比5：0.5：0.4：0.05)7.5份、助剂(盐酸、氢氟酸和硝酸，体积比2：1：7)10份。
本实施例还提供了一种所述除焦剂的制备方法，步骤包含以下几步：(1)将硼酸0.8份加入90份去离子水中，搅拌混合完全，之后将硝酸盐(硝酸钾、硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝，重量比5：0.5：0.4：0.05)7.5份加入到去离子水中并搅拌25分钟溶解完全，得混合液；(2)在步骤(1)中得到的混合液中的缓慢引流加入助剂(盐酸、氢氟酸和硝酸，体积比2：1：7)10份，缓慢搅拌15分钟，既得除焦剂。
将本实施例制得的除焦剂记为c1。
实施例2
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：硼酸为0.5份，去离子水为95份。
将本实施例制得的除焦剂记为c2。
实施例3
本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：硝酸钾、硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝，重量比4.5：0.6：0.5：0.1。
将本实施例制得的除焦剂记为c3。
对比例1
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：硼酸为0.2份，去离子水为90份。
将本对比例制得的除焦剂记为d1。
对比例2
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：硝酸钾、硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝，重量比10：0.5：0.4：0.05。
将本对比例制得的除焦剂记为d2。
对比例3
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：硝酸钾、硝酸铜、硝酸镁和硝酸铝，重量比5：0.5：0：0。
将本对比例制得的除焦剂记为d3。
对比例4
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：盐酸、氢氟酸和硝酸，体积比2：5：7。
将本对比例制得的除焦剂记为d4。
对比例5
本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：盐酸、氢氟酸和硝酸，体积比7：1：7。
将本对比例制得的除焦剂记为d5。
性能评价
1.清灰除焦率：将所有实施例和对比例得到的除焦剂分别取同等的量加入到锅炉当中测试其清除效率。首先，锅炉测重w1，锅炉正常使用，于1200℃下焙烧1小时，测重物w2，将实施例和对比例得到的除焦剂取5％洒于锅炉上，室温下放置2小时，然后在热水流动下用海绵漂洗，烘干，测重w3；清灰除焦率＝{(w2-w3)/(w2-w1)}x100％；每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值取平均值，记入表1。
2.腐蚀情况：采用与清灰除焦率同样的测试方式，最后观察除焦后的锅炉的腐蚀情况，观察后的结果记入表1。
3.热效率；根据gb/t10180标准测试正常运行的锅炉加入实施例和对比例所得除焦剂之后的锅炉热效率变化，正常运行的锅炉的热效率为75％；每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值取平均值，记入表1。
表1
通过实施例1～3、对比例1～5和表1可以得知，本发明提供的一种除焦剂及其制备方法，制得的除焦剂具有良好的清灰除焦效率、低腐蚀性和良好的锅炉热效率提升效果，适宜在锅炉除焦领域推广，具有广阔的发展前景。其中实施例1在具有最佳的混合酸助剂体积比和硝酸盐重量比等因素下获得了最佳性能指数。
最后指出，以上所述实施例仅为本发明较佳的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。