(57)【要約】【課題】  燃焼時に発生した灰、スケール、スラグなどによる燃焼残渣付着物を容易に、效果的に除去することができ、しかも安全性が優れ、熱效率改善效果が顕著な高性能な燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物を提供する。【解決手段】  炭素数４〜２１のイオン性界面活性剤０．１〜２０重量％、界面活性剤補助剤０．１〜１０重量％、無機塩添加剤０．５〜１５重量％を含み、残部が水でなっている。また、この燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物は、水に、無機塩添加剤を加えた後、炭素数４〜２１のイオン性界面活性剤と界面活性剤補助剤を、同時または逐次加えることにより製造される。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素数４〜２１のイオン性界面活性剤０．１〜２０重量％、界面活性剤補助剤０．１〜１０重量％、無機塩添加剤０．５〜１５重量％を含み、残部が水でなることを特徴とする燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物。
【請求項２】
前記水は、全組成物中３０〜９５重量％であることを特徴とする請求項１記載の燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物。
【請求項３】
前記イオン性界面活性剤が、アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライド４級アンモニウム、アルキルトリメチルクロライド４級アンモニウム、アルキルジエチルベンジルアンモニウムクロライド、イソステアミドプロピルモルホリンラクテート、ピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムクロライドから選ばれる一種以上であることを特徴とする請求項１記載の燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物。
【請求項４】
前記界面活性剤補助剤が、尿素、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、アジピン酸ジメチルエステル、グルタル酸ジメチルエステル、琥珀酸ジメチルエステル、乳酸エチルエステル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレンモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノヘキシルエーテルから選ばれる一種以上であることを特徴とする請求項１記載の燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物。
【請求項５】
前記無機塩添加剤が、ＮＨ４ＮＯ３、ＫＮＯ３、［Ｃｕ（ＮＨ３）４］ＳＯ４、Ｃｕ（ＮＯ３）２、Ｍｇ（ＮＯ３）２、Ｍｎ（ＮＯ３）２、Ｃｅ（ＮＯ３）３、ＢａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、ＭｎＣｌ２、Ａｌ（ＮＯ３）３、ＭｇＳＯ４、Ｃａ（ＮＯ３）２、ＣａＣｌ２、アルミニウムシリケート、Ｃａ珪酸塩、Ｍｇ珪酸塩、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、二酸化チタン、アルミナ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣａＣｒＯ４、Ｃｒ（ＮＯ３）３、Ｃｒ２（ＳＯ４）３、Ｃｒ（Ｃ２Ｈ３Ｏ２）３、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｃｒ（ＯＨ）２、ＣｒＯ３、Ｃｒ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）３、ＭｎＣｒ２Ｏ４、ＭｇＣｒ２Ｏ４、ＣｕＣｒ２Ｏ７、ＢａＣｒ２Ｏ７、ＮＨ４Ｃｌ、（ＮＨ４）２Ｃｒ２Ｏ７、ＳｉＯ２、炭酸銅から選ばれる一種以上であることを特徴とする請求項１記載の燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか記載の燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物において、水に、前記無機塩添加剤加えた後、前記炭素数４〜２１のイオン性界面活性剤および前記界面活性剤補助剤を、同時または逐次加えることにより構成されることを特徴とする燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物及びその製造方法に関するもので、より詳しくは、ボイラー、加熱炉（ファーネス）、焼却炉などのような燃焼装置で発生した灰、スケール類、スラグ類など燃焼残渣の器壁への付着物を除去するための水系洗浄剤組成物及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラー、加熱炉、焼却炉などの燃焼装置では、效率のよい運転が常に求められているが、石炭などのような固形燃料、ディーゼル油やバンカーＣオイルのような液体燃料を使って運転した時、装置内部のコイルやチューブの表面に燃焼残渣が付着して熱伝導を阻害し、運転效率を甚だしく低下させる原因となる。熱伝導が悪くなると、単に熱の損失となるばかりでなく、運転時温度が上昇して装置内部に過熱状態がもたらされる恐れがあり、それによって運転休止、補修作業の増加、さらに装置の破壊をもたらすなど装置寿命にも関係してくる。
【０００３】
このような燃焼装置における燃焼残渣の付着防止方法、あるいは燃焼残渣付着物の持続的除去方法などの多様な研究が進められてきた。例えば、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｚｎまたはこれらの混合物を水に混合して乳化状態にして加熱炉に注入する方法〔特許文献１参照〕が提案されたが、このような洗浄剤は、これを用いての洗浄方法によって洗浄効果が変わり、決まった洗浄性を再現し難いという短所がある。また、１５０ミクロン以上の径が大きい酸化マグネシウム粒子により加熱炉の内部表面における燃焼残渣の付着を防止する方法〔特許文献２参照〕が提案されたが、この方法は主に石炭のような固形燃料に適用される方法であり、ＭｇＯを直接原料に添加して燃焼残渣物を抑える方法であるので、予め燃料に混合しなければならないという問題とともに、燃焼效率の悪くなる問題が指摘されている。さらに、ＮＨ４Ｃｌ、ＭｇＯ、アルミナ、炭酸銅を含む添加剤を利用して加熱炉の燃焼残渣の付着を少なくする方法〔特許文献３参照〕の提案もあるが、この方法でも固体燃料に直接混合して燃焼残渣の付着を抑える方法として前述したような問題点があり、石油系燃料で発生する燃焼残渣の付着を除去するには洗浄效率が劣るという問題点が指摘されて来た。
【０００４】
【特許文献１】米国特許４、３７５、３５９号公報
【特許文献２】米国特許４、７９６、５４８号公報
【特許文献３】米国特許４、１９０、４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記のような従来の問題点を解決すべくなされたものであり、本発明の目的は、燃焼時に発生した灰、スケール、スラグなどによる燃焼残渣付着物を容易に、しかも效果的に除去することができる洗浄剤組成物を提供することにある。
本発明の二番目の目的は、固体燃料ばかりでなく、石油係燃料などに由来する燃焼後の付着物にも洗浄力がある洗浄剤を提供することにある。
本発明の三番目の目的は、スプレーすることで洗浄効果があり、超音波、震動などの洗浄装置においても使用できる洗浄剤の提供にある。
本発明の四番目の目的は、上記した三番目の目的で言及した洗浄方法または装置を利用してボイラーや加熱炉に使用した時の安全性が優れる洗浄剤の提供にある。
本発明の五番目の目的は、一番目の目的で言及した洗浄剤を利用して洗浄されたボイラー、加熱炉での燃焼付着物を除去する前と後で熱效率改善效果が顕著な高性能洗浄剤の提供にある。
本発明の六番目の目的は、人体に対して毒性が低くい洗浄剤の提供にある。
本発明の七番目の目的は、上記洗浄剤の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記し本発明の目的を逹成すべく本発明は燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物であり、炭素数４〜２１のイオン性界面活性剤０．１〜２０重量％、界面活性剤補助剤０．１〜１０重量％、無機塩添加剤０．５〜１５重量％を含み、残部が水でなっている。また、この燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物は、水に、無機塩添加剤を加えた後、炭素数４〜２１のイオン性界面活性剤と界面活性剤補助剤を、同時または逐次加えることにより製造される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物は、燃料が燃焼される時に発生する灰、スケール、スラグなどのような固体残渣に対する洗浄力が優れ、作業環境性が良好である。ボイラーや加熱炉に使用した時の安全性が優れ、特に洗浄前と洗浄後を比べた時熱效率改善效果が顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物は、炭素数４〜２１のイオン性界面活性剤０．１〜２０重量％、界面活性剤補助剤０．１〜１０重量％、無機塩添加剤０．５〜１５重量％を含有し、残部が水であるが、好ましくは水が３０〜９５重量％となる組成である。
【０００９】
炭素数４〜２１のイオン性界面活性剤は、燃焼残渣付着物に浸透して剥離する上で効果があり、さらに洗浄剤にあっては組成物中の無機塩添加剤に対して分散效果を有して組成物を均一にさせる上で効果があり、環境上の安全性と人体に対する安全性から選ばれる。本発明に使われることができるイオン性界面活性剤の代表的な例としては、アルキル燐酸塩、アルキルエーテル燐酸塩、アルキルアリールエーテル燐酸塩などの燐酸塩係界面活性剤のような陰イオン性界面活性剤；アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライド４級アンモニウム、アルキルトリメチルクロライド４級アンモニウム、アルキルジエチルベンジルアンモニウムクロライド、イソステアミドプロピルモルホリンラクテート、ピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムクロライド、アルキルアミンなどのようなイミダゾリン系、β−アラニン系、アミン系、４級アンモニウム塩系、アミン塩系のような陽イオン性界面活性剤；ベタイン構造の両性界面活性剤；があるが、好ましくは、アルキルアリールエーテル燐酸塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライド４級アンモニウム、アルキルトリメチルクロライド４級アンモニウム、アルキルジエチルベンジルアンモニウムクロライド、イソステアミドプロピルモルホリンラクテート、ピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムクロライドであり、さらに好ましくはイソステアミドプロピルモルホリンラクタ−ト、ピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムクロライドである。上記イオン性界面活性剤は、２種以上の混合であってもよい。イオン性界面活性剤は、水を加えた組成物としたとき、全組成物中０．１〜２０重量％、好ましくは２〜１５重量％、より好ましくは５〜１０重量％である。
【００１０】
界面活性剤補助剤は、燃焼残渣付着物における固体分、あるいは油分などを溶出させる効果をもち、洗浄力の向上においても重要な役目をする。本発明に使用される界面活性剤補助剤の例としては、尿素、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、アジピン酸ジメチルエステル、グルタル酸ジメチルエステル、琥珀酸ジメチルエステル、乳酸エチルエステル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレンモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノヘキシルエーテルがあるが、好ましくは尿素、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、アジピン酸ジメチルエステル、グルタル酸ジメチルエステル、琥珀酸ジメチルエステル、乳酸エチルエステルであり、さらに好ましくは尿素、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートである。上記界面活性剤補助剤は、２種以上の混合であってもよい。界面活性剤補助剤は、水を加えた組成物としたとき、全組成物基準で０．１〜１０重量％、好ましくは０．５〜５重量％、より好ましくは１〜３重量％である。
【００１１】
無機塩添加剤は、灰、スケ−ル、スラグなどの燃焼残渣物に浸透したときその電気的抵抗を増加させるので、洗浄力において重要な役目をする。
本発明に使われることができる無機塩添加剤の例は、ＮＨ４ＮＯ３、ＫＮＯ３、［Ｃｕ（ＮＨ３）４］ＳＯ４、Ｃｕ（ＮＯ３）２、Ｍｇ（ＮＯ３）２、Ｍｎ（ＮＯ３）２、Ｃｅ（ＮＯ３）３、ＢａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、ＭｎＣｌ２、ＡｌＣｌ３、Ａｌ（ＮＯ３）３、ＭｇＳＯ４、Ｃａ（ＮＯ３）２、ＣａＣｌ２、アルミニウムシリケート、Ｃａ珪酸塩、Ｍｇ珪酸塩、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、二酸化チタン、アルミナ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣａＣｒＯ４、Ｃｒ（ＮＯ３）３、Ｃｒ２（ＳＯ４）３、Ｃｒ（Ｃ２Ｈ３Ｏ２）３、Ｃｒ（ＣＯ）６、Ｃｒ（ＯＨ）２、ＣｒＯ３、Ｃｒ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）３、ＭｎＣｒ２Ｏ４、ＭｇＣｒ２Ｏ４、ＣｕＣｒ２Ｏ７、ＢａＣｒ２Ｏ７、ＮＨ４Ｃｌ、（ＮＨ４）２Ｃｒ２Ｏ７、ＳｉＯ２、炭酸銅があるが、好ましくはＮＨ４ＮＯ３、ＫＮＯ３、［Ｃｕ（ＮＨ３）４］ＳＯ４、Ｃｕ（ＮＯ３）２、Ｍｇ（ＮＯ３）２、Ｍｎ（ＮＯ３）２、Ｃｅ（ＮＯ３）３、アルミニウムシリケート、Ｃａ珪酸塩、Ｍｇ珪酸塩、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、二酸化チタン、アルミナであり、より好ましくはＮＨ４ＮＯ３、ＫＮＯ３、［Ｃｕ（ＮＨ３）４］ＳＯ４、Ｃｕ（ＮＯ３）２、Ｍｇ（ＮＯ３）２、Ｍｎ（ＮＯ３）２、Ｃｅ（ＮＯ３）３である。上記無機塩添加剤は、２種以上の混合であってもよい。無機塩添加剤は、水を加えた組成物としたとき、全組成物基準で０．５〜１５重量％、好ましくは１〜１０重量％の範囲、より好ましくは３〜７重量％である。
【００１２】
本発明による燃焼残渣付着物の水系洗浄剤は、上記の成分、組成比で構成されて活性成分となるが、媒体となる水は、全組成物基準で２５〜９９重量％、さらに好ましくは３０〜９５重量％、より好ましくは７０〜９０重量％、特定的には６５〜９５重量％とするのがよい。
【００１３】
上記組成は、安定性や洗浄性など深刻な物性変化を与えない範囲内で、被洗浄物の種類及び目的、そして洗浄方式によって適宜その配合比率を変化させ最適化することができるのは勿論である。
【００１４】
本発明による燃焼残渣付着物の水系洗浄剤の製造は、上記組成範囲内の所定基準で、水に無機塩添加剤を加え後、炭素数４〜２１のイオン性界面活性剤と炭素数３〜１５の界面活性剤補助剤を同時に、または任意の手順で加えて構成される。しかし、本発明はこれに限定されるのではなく、任意の手順で行われ得るのは勿論である。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。しかしながら、下記の実施例は本発明の例を挙げるものであり、これにより本発明を制限するものはない。
〔テスト試片〕
産業用加熱炉に存在した石炭及び石油の燃焼残渣、スケール、及びバンカ−Ｃ油を混合して作った汚染物４ｇを、イソプロパノール１０ｍＬに混合し、ステンレス試片（７．５×２．５×０．２ｃｍ）に塗布した。室温に５時間で放置してイソプロパノールを蒸発除去させた後、７０〜９０℃のオーブン（ｏｖｅｎ）で１２時間加熱した。
【００１６】
〔洗浄力の評価方法〕
１）超音波洗浄方法、２）スプレ−洗浄方法により、温度は６０℃で行った。
１）超音波方法では、超音波（４０ｋＨｚ）装置を用い、上記の組成で製造された５０ｍＬ洗浄剤に汚染試片を浸漬させて超音波條件で２分間洗浄し、常温の蒸溜水（電気伝導度：略１８μＳ／ｃｍ）に２分間浸漬させた。略２分間温風乾燥させた後、試片から除去された汚染物の重さを測定して洗浄力を評価した。
【００１７】
２）スプレ−洗浄方法では、プレーガンを使って汚染試片に洗浄剤を２分間隔で噴射した後、常温の蒸溜水（電気伝導度：略１８μＳ／ｃｍ）に２分間浸漬させた。略２分間温風乾燥させた後、試片から除去された汚染物の重さを測定して洗浄力を評価した。
【００１８】
洗浄力の評価は、以下の方法及び基準により行った。
除去率（％）＝｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００（式中、Ａは汚染物のある試片の重さ、Ｂは洗浄後の試片の重さである）
【表１】
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【００１９】
〔結果〕
洗浄剤組成物の組成、および洗浄結果を表２〜４にまとめた。
【表２】
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【００２０】
【表３】
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【００２１】
【表４】
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【００２２】
表３の比較例１〜２は、イオン性界面活性剤と界面活性剤補助剤のみを使った例であり、相安定性は優秀であるが、洗浄力と濯ぎ性は劣っていた。比較例３〜６では、イオン性界面活性剤、界面活性剤補助剤のいずれか一方のみであり、不溶性無機塩添加剤を使ったとき洗浄力と濯ぎ性は向上するが、相安定性が劣り長期保管性と作業性が悪くなる。本発明の実施例１〜１０の組成物は、イオン性界面活性剤、界面活性剤補助剤及び無機塩成分を本発明の範囲で使っており、これらは超音波洗浄方法とスプレー洗浄方法において汚染物に対して優れた洗浄力と濯ぎ性を示していた。また相安定性と作成性も優れていた。
【００２３】
上記の実施例における組成物を用いて、実際の工場現場にある加熱炉内部における燃焼残渣付着物の除去をテストした。
図１は、本発明による燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物が適用される加熱炉１の一例を示す。図示された例では、加熱炉１が上方の対流管（ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ  ｔｕｂｅ）２及び下方の放射管（ｒａｄｉａｎｔ  ｔｕｂｅ）５、シ−ルド（ｓｈｉｅｌｄ）３、ヒップ（ｈｉｐ）４、側壁６、そして端壁７で構成されている例である。
【００２４】
洗浄方法は高圧スプレー方式を使って、洗浄剤組成物を加熱炉燃焼部に噴射して、燃焼部における燃焼残渣の付着状況をみたところ、優れた洗浄力を確認した。最終的に加熱炉の対流管２及び放射管５における燃焼残渣の付着状況を、クリーニング前（Ｂｅｆｏｒｅ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ）と、クリーニング後（Ａｆｔｅｒ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ）について、火炎ボックス（ｆｉｒｅ  ｂｏｘ）温度とガス送り出し部でのガス温度の差及び導入量を測定して熱効率が増加されることを確認した。すなわち、図２に図示されたように加熱炉で対流管（ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ  ｔｕｂｅ）２部分（図２で“Ａ”で表示）そして放射管（ｒａｄｉａｎｔ  ｔｕｂｅ）５（図２で“Ｂ”で表示）での洗浄前後の熱效率向上は約７％であった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明による燃焼残渣付着物の水系洗浄剤組成物により固体燃焼残渣が洗浄されて燃焼の熱效率が改善され、かつ燃焼残渣付着物が少なくなることから燃焼設備の安全運転、装置の長寿命化などの利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の水系洗浄剤が適用される産業用加熱炉の例を示す図である。
【図２】図１に図示された産業用加熱炉で発生した燃焼残渣付着物の除去後における熱效率改善程度を表すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  水系洗浄剤組成物が適用される産業用加熱炉
２  対流管（ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ  ｔｕｂｅ）
３  シ−ルド（ｓｈｉｅｌｄ）
４  ヒップ（ｈｉｐ）      
５  放射管（ｒａｄｉａｎｔ  ｔｕｂｅ）
６  側壁
７  端壁
【図１】
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【図２】
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