涂在换热装置换热片上的涂层以及清除结垢的方法
【专利摘要】本发明提供一种涂在换热装置换热片上的涂层以及清除结垢的方法，它可以解决现有技术存在的容易结垢，结垢不易清洗，以及只能停机清洗等问题。技术方案是，一种涂在换热装置换热片上的涂层，换热片是火力发电站的烟气脱硫装置里的气-气换热器上的换热片，涂层包括至少一种憎水的分子和/或一种表面活性剂，并且单位面积上的涂层的平均重量在0.001-10000g/m2。本发明的涂层完全能够使在其上生成的垢基本上不粘附，从而达到易清洗和在线清洗的目的。
【专利说明】涂在换热装置换热片上的涂层以及清除结垢的方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于降低结垢在气-气换热装置的粘附力的物质构成以及一种清除气-气换热装置上的结垢的方法。
【背景技术】
[0002]烟气脱硫装置已经在全世界范围内的火力发电站广泛使用。该装置将烟气里的二氧化硫除去，以减少其在大气里的排放。具体操作中，煤燃烧产生的烟气通过一个石灰或者石灰石的吸收塔，烟气里的二氧化硫被石灰或者石灰石吸收，净烟气被排放出来。
[0003]当今大多数脱硫装置里有一个气-气换热装置(英文缩写GGH)，该换热装置把进入吸收塔之前的高温原烟气和脱硫以后出来的脱硫后低温烟气进行换热，把低温脱硫后烟气升温。升温的作用在于让从烟囱排出来的烟气上升的高度更高，从而减少石膏雨的形成。此外，对脱硫前烟气降温有利于提高脱硫吸收塔的工作效率，因为吸收塔在低温下工作效率更高。该换热装置具有极大的表面积，呈圆盘形在一个密封的圆柱状里旋转。圆盘分隔为两部分，一部分在湿度大的低温区(脱硫后烟气)，一部分在湿度小的高温区。该换热装置经常会被堵塞，造成堵塞的化学物质有碳酸钙，硫酸钙，亚硫酸钙，硅铝酸盐等，这些物质来自煤燃烧后的灰分或者来自于从脱硫以后烟气带进来的残留碳酸钙颗粒。由于携带固体成分的湿的和干的气流交替在换热装置的换热片上换热，换热片会不断沉积下来许多灰垢，灰垢的成分就是碳酸钙，氧化铁，硫酸钙，亚硫酸钙，硅铝酸盐等。灰垢积累积到了一定程度就会造成换热装置的堵塞。一但换热装置堵塞，发电厂不得不经常停机清洗，整个清洗过程既费时又损伤换热装置。往往先用化学药剂把垢泡松软，然后用100-400个大气压的高压水冲洗将硬垢从换热片上冲洗下来。200kg以上的高压水对换热装置有损害，一旦损伤发生更换换热片是昂贵，费工又费时的过程。而且更重要的是，以上清洗方法必须把换热装置停机才能够进行，因为这种浸泡清洗方法需要保持灰垢在清洗液体里浸泡湿润一段时间，而在线不停机的时候换热装置的温度至少80°C以上，并且两边风速很大，清洗液的水分会迅速蒸发而无法保持灰垢的浸润，使得在线清洗无法进行。因此，急需一种简易的方法除去换热装置换热片上的结垢。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种涂在换热装置换热片上的涂层以及清除结垢的方法，它可以解决现有技术存在的容易结垢，结垢不易清洗，以及只能停机清洗等问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是，一种涂在换热装置换热片上的涂层，所述换热片是火力发电站的烟气脱硫装置里的气-气换热器上的换热片，所述涂层包括至少一种憎水的分子和/或一种表面活性剂，并且单位面积上的涂层的平均重量在0.001-10000g/m2。
[0006]涂层平均重量是指涂层有效物质的平均重量，即换热片在被涂层涂覆以后，在换热装置正常工作温度下I小时后，单位换热片表观表面积上因涂层有效物质而增加的重量。有效物质是相对于易挥发的溶剂而言，例如把高沸点的矿物油和水一起乳化以后用作涂层物质，其中的水就是溶剂，不属于有效物质，因为水容易在换热装置工作温度下挥发，而高沸点(大于150°C )的矿物油属于有效物质。
[0007]所述的表面活性剂是一种非离子型表面活性剂，该分子具有至少一个包含有乙氧基或者丙氧基的链，而且同时具有至少一个含有芳香或者直链脂肪族的基团。
[0008]所述的表面活性剂的HLB指数小于16。
[0009]所述的表面活性剂的HLB指数小于5。
[0010]所述的表面活性剂是分子量在100-10000000之间的聚乙二醇，或者是分子量在100-10000000之间的聚氧乙烯醚。
[0011]所述的憎水分子是包含以下分子的一种或者多种，脂肪酸、脂肪油、植物油、动物脂肪油、植物精油、植物油、硅油、煤焦油，矿物油、溶剂油、石油醚。
[0012]所述的憎水分子在水里的溶解度小于5g每IOOg水，优选小于Ig每IOOg水。
[0013]所述的表面活性剂分子含有以下官能团的一种或几种:直链烷基、支链烷基、芳香基、齒素取代直链烷基、齒素取代支链烷基、齒素取代芳香基、羧基、磺酸基、磷酸酯、硫酸酯、有机磷、有机胺基，有机季铵盐。
[0014]一种清除换热装置换热片上垢的清除方法，所述清除方法包括以下步骤:
[0015]a.在干净的或者已经有垢的换热片上喷涂、或浇淋，或者雾化喷淋上一层涂层，所述涂层包括至少一种憎水的分子和/或一种表面活性剂，单位面积上的涂层的平均重量在0.05g-2000g/m2，所述涂层使得在涂层上的生成垢不能牢固粘附；
[0016]b.让后续的垢沉积在具有涂层的换热片上,沉积厚度小于100g/cm2，然后，
[0017]c.用压缩空气，或蒸汽，或超声波震动，或者压力在一个大气压以上的水对垢进行处理使之松动并且将垢从换热片上冲走。
[0018]垢的沉积厚度优选小于lOg/cm2时开始清除。
[0019]所述清除方法应用在所述换热装置不停机在线运行状态或者停机不运行状态。
[0020]本发明是关于降低结垢在气-气换热装置的粘附力的物质构成以及一种清除气-气换热装置上的结垢的方法。
[0021]作为本发明的技术方案，可以把一层憎水性分子涂覆在换热装置换热片表面。该分子降低了灰垢和换热装置换热片之间的粘合力，从而使得灰垢粘附不牢，很容易从换热片上脱附下来。脱附方式可以选择高中低压水，或高压蒸汽，或压缩空气等。优选压力在50-100大气压的中低压水。该涂层需要有一定的最低厚度的覆盖，这样才能使得表面基本上憎水。从涂覆层单位面积重量上说，需要0.0Olg到10000g/m2，优选0.05g到2000g/m2。尽管涂层最好是连续不间断的均匀覆盖，不均匀的覆盖也可以在一定程度上减少垢的牢固粘附。优选是均匀覆盖。牢固粘附是指在10个大气压以下压力的冲洗水下无法使垢因冲洗而脱附。这样的垢称作牢固垢。取决于换热片表面搪瓷的质量，大于100大气压或者200大气压以上的压力水也可以使用。一般为了保护搪瓷倾向于使用中低压力的水。
[0022]憎水分子在本发明中的定义是指该分子的水溶液的溶解度低于5g每IOOg水。憎水性分子可以从以下分子中选出，脂肪酸，脂肪油，植物油，动物脂肪油，植物精油，植物油，硅油，矿物油，溶剂油，石油醚，以及各类石化或者煤衍生的油。这些分子基本不和灰垢成分以及换热装置换热片表面的搪瓷发生化学键的作用，从而阻止垢在换热片表面的粘附。以上分子的组合也可以用作涂层的成分。由于换热装置的热端温度较高，优选憎水分子的沸点大于120°C。作为本发明的技术方案，可以把表面活性剂分子取代憎水分子，或者把表面活性剂分子和憎水分子一起使用。表面活性剂的亲水憎水平衡指标(HLB值)优选在16以下，最优选在5.0以下。例如，许多离子型和非离子性分子都可以使用，例如陶氏的TritonDF12，DF-16，DF-20，Tergitol L-XX系列，聚合乙氧基-异丙氧基活性剂(Ε0-Ρ0)，巴斯夫(BASF)公司的Pluronic系列活性剂，陶氏Tergitol NP系列(烷酚基聚合氧乙烯醚系列)，直链或者支链的烷基聚合氧乙烯醚，分子量在100到10000000之间的聚乙二醇或者聚氧乙烯醚。阴离子型的表面活性剂的代表是烷基苯磺酸或者烷基苯磺酸盐，烷基磺酸或者烷基磺酸盐，羧酸或者羧酸盐，含有直链或者支链的烷基的有机磷化合物或者磷酸酯，含有芳香基团的有机磷化合物或者磷酸酯。阳离子型的表面活性剂的代表是有机胺和季铵盐。此外还可以使用两性表面活性剂(Zwitterionic)，即在一个分子上除了憎水链以外还包含有一个阴离子基团和一个阳离子基团。含有卤素取代的直链烷基或者卤素取代的支链烷基或者卤素取代的芳香基团的表面活性剂分子也可以作为涂层分子使用。
[0023]作为表面活性剂的特例，聚乙二醇或者聚氧乙烯醚的HLB大于16，但是由于乙氧基的存在，其高温下的特性类似表面活性剂，是本发明定义下的表面活性剂，可以作为本发明的涂层材料。
[0024]本发明所针对的垢的成分包括以下一种或多种，烟气经过火力放电厂燃煤和脱硫系统所带来的垢，包括硫酸钙，二水硫酸钙，半水硫酸钙，硅酸钙，硅铝酸钙，氧化铁，碳酸钙，碳酸氢钙，亚硫酸钙，亚硫酸氢钙，亚硫酸镁，亚硫酸氢镁，硅酸镁，碳酸镁，碳酸氢镁，亚硫酸镁，亚硫酸氢镁，氧化铝，氢氧化铝，氧化铁，金属磷酸盐等。其他类似的无机垢也可以用这个方法阻止其在换热表面粘附，在此不一一举例了。
[0025]本发明还涉及一种阻止垢在换热表面粘附从而能轻易除去的方法，该方法由以下步骤构成:
[0026]a.用喷淋或者淋洗的方法在干净或者已经有垢沉积的换热片表面涂覆一层涂层，然后
[0027]b.让后续的垢沉积在有涂层的换热片上,沉积厚度小于100g/cm2，然后，
[0028]c.用压缩空气，或蒸汽，或者压力在一个大气压以上的水对垢进行处理使之松动并且把垢从换热片上冲走。
[0029]这种除垢的方法所用的分子和用量同前面一样。值得注意是，因为无需浸泡一段时间后再清洗，同时可以在高温工作状态清洗，本发明方法完全可以在线不停机的情况下使用，就是说换热装置在旋转同时烟气进出换热装置的情况下可以在线清洗。这种在线清洗方式可以大大减少电厂的停机清洗时间，更多的产生经济效益，让电厂发更多的电，避免了开关锅炉的设备损耗，同时节约了离线清洗频率的费用。当然，这个方法也可以在停机以后使用，例如当垢积累到一定的厚度以后，将换热装置停止工作来进行冲洗。本发明最优模式是在线不停机清洗。
【具体实施方式】
[0030]实施例
[0031 ] 换热装置阻垢涂层物质的组成在下表中列出。[0032]
【权利要求】
1.一种涂在换热装置换热片上的涂层，其特征在于:所述换热片是火力发电站的烟气脱硫装置里的气-气换热器上的换热片，所述涂层包括至少一种憎水的分子和/或一种表面活性剂，并且单位面积上的涂层的平均重量在0.001-10000g/m2。
2.根据权利要求1所述的一种涂在换热装置换热片上的涂层，其特征在于:所述的表面活性剂是一种非离子型表面活性剂，该分子具有至少一个包含有乙氧基或者丙氧基的链，而且同时具有至少一个含有芳香或者直链脂肪族的基团。
3.根据权利要求1或2所述的一种涂在换热装置换热片上的涂层，其特征在于:所述的表面活性剂的HLB指数小于16。
4.根据权利要求1或2所述的一种涂在换热装置换热片上的涂层，其特征在于:所述的表面活性剂的HLB指数小于5。
5.根据权利要求1所述的一种涂在换热装置换热片上的涂层，其特征在于:所述的表面活性剂是分子量在100-10000000之间的聚乙二醇，或者是分子量在100-10000000之间的聚氧乙烯醚。
6.根据权利要求1所述的一种涂在换热装置换热片上的涂层，其特征在于:所述的表面活性剂分子含有以下官能团的一种或几种:直链烷基、支链烷基、芳香基、卤素取代直链烷基、齒素取代支链烷基、齒素取代芳香基、羧基、磺酸基、磷酸酯、硫酸酯、有机磷、有机胺基，有机季按盐。
7.根据权利要求1所述的一种涂在换热装置换热片上的涂层，其特征在于:所述的憎水分子是包含以下分子的一种或者多种，脂肪酸、脂肪油、植物油、动物脂肪油、植物精油、植物油、硅油、煤焦油，矿物油、溶剂油、石油醚。
8.根据权利要求1所述的一种涂在换热装置换热片上的涂层，其特征在于:所述的憎水分子在水里的溶解度小于5g每IOOg水,优选小于Ig每IOOg水。
9.一种清除换热装置换热片上垢的清除方法，其特征在于，所述清除方法包括以下步骤: a.在干净的或者已经有垢的换热片上喷涂、或浇淋，或者雾化喷淋上一层涂层，所述涂层包括至少一种憎水的分子和/或一种表面活性剂，并且单位面积上的涂层的平均重量在0.05g-2000g/m2，所述涂层使得在涂层上的生成垢不能牢固粘附； b.让后续的垢沉积在具有涂层的换热片上，沉积厚度小于lOOg/cm2，然后， c.用压缩空气，或蒸汽，或超声波震动，或者压力在一个大气压以上的水对垢进行处理使之松动并且将垢从换热片上冲走。
10.根据权利要求9所述的清除方法，其特征在于，垢的沉积厚度优选小于lOg/cm2时开始清除，所述清除方法应用在所述换热装置不停机在线运行状态或者停机不运行状态。
【文档编号】F28F19/02GK103542766SQ201210390828
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】崔骥 申请人:崔骥