電廠用磷酸酯抗燃油的科學(xué)監(jiān)督和維護(hù)管理

程金倉(cāng) 高翠芳

（1江蘇國(guó)信靖江發(fā)電有限公司，江蘇 靖江 214503；2江蘇維爾思環(huán)境工程有限公司，江蘇 鹽城 224051）

隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，大容量、高參數(shù)的汽輪發(fā)電機(jī)組相繼建成，機(jī)組蒸汽參數(shù)及調(diào)速系統(tǒng)壓力也隨之提高，對(duì)其工作介質(zhì)的要求亦越來(lái)越高。為防止礦物油泄露至蒸汽管道和高溫汽輪機(jī)表面引發(fā)的火災(zāi)危害，為保證機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(EHC)普遍采用了磷酸酯抗燃油。

目前，我國(guó)大部分發(fā)電廠都使用進(jìn)口抗燃油，由于其化學(xué)成分完全不同于普通的礦物汽輪機(jī)油，在我國(guó)使用時(shí)間較短，缺乏抗燃油的維護(hù)和管理方面經(jīng)驗(yàn)，由于抗燃油系統(tǒng)清理不干凈、監(jiān)督管理不到位，維護(hù)處理不及時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)抗燃油油質(zhì)劣化，給機(jī)組的安全埋下隱患，嚴(yán)重時(shí)致使系統(tǒng)卡澀、跳機(jī)、停機(jī)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，危及到發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行。

因此，加強(qiáng)抗燃油的科學(xué)監(jiān)督及油質(zhì)維護(hù)處理，對(duì)延長(zhǎng)抗燃油的使用壽命、防止調(diào)速系統(tǒng)卡澀和保障機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有十分重要的意義。

1 抗燃油的特性

抗燃油是一種人工合成的磷酸酯液體[1]。外觀透明均勻，無(wú)沉淀物，新油呈淡黃色。其密度一般為1.11～1.17g/cm3，開(kāi)口閃點(diǎn)大于240℃，自然點(diǎn)高達(dá)530℃以上?？谷加途哂袃?yōu)良的耐熱防火、抗氧化和熱穩(wěn)定性，以及優(yōu)異的潤(rùn)滑性，極低的氯含量和高介電性，可消除伺服閥上的電化學(xué)腐蝕，其高電阻率可保證系統(tǒng)的可靠性和無(wú)故障遠(yuǎn)行?？谷加偷囊陨咸匦院蛢?yōu)點(diǎn)，能使其更好地滿足高參數(shù)、大容量機(jī)組的需要，保證機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

但抗燃油也不可避免地存在一些缺點(diǎn)：價(jià)格偏高；其密度大使管道中的污染物和水分不易排放，浮在油液面而在系統(tǒng)中循環(huán)，造成某些部件堵塞、磨損與電化學(xué)腐蝕；磷酸酯有溶劑效應(yīng)，對(duì)密封用非金屬材料有一定的選擇性，如選用不合適的有機(jī)材料將會(huì)發(fā)生溶漲、腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致液體泄露、部件卡澀或加速磷酸酯抗燃油的老化；磷酸酯還能溶解系統(tǒng)中的污垢并保留在液體中，溶解于抗燃油中的污染物難以除去，因此抗燃油系統(tǒng)都要采用精濾裝置，以除去污染物；磷酸酯抗燃油和所有的酯類一樣，在一定的條件下能水解生成腐蝕性的有機(jī)酸，析出沉淀物；另外，該油具有微毒性，油煙及燃燒產(chǎn)物有刺激性，產(chǎn)生一定的P2O5。

目前，我國(guó)市場(chǎng)上使用的進(jìn)口抗燃油的生產(chǎn)商主要有下面幾家[2]：AKSO(阿克蘇公司)、GLCC(大湖化學(xué)公司)、ESSO(美孚石油公司)、TOTAL(法國(guó)道達(dá)爾公司)。前兩家的產(chǎn)品占較大市場(chǎng)份額。從抗燃油的運(yùn)行情況來(lái)看，多家電廠油質(zhì)長(zhǎng)期在酸值、電阻率、顆粒度、泡沫特性等指標(biāo)臨近極限值或超標(biāo)狀態(tài)下運(yùn)行，對(duì)機(jī)組的安全形成隱患。

基于磷酸酯抗燃油本身的特性，防止抗燃油品質(zhì)惡化，發(fā)電廠在運(yùn)行中對(duì)抗燃油的科學(xué)監(jiān)督和維護(hù)處理極其重要。

2 抗燃油的科學(xué)監(jiān)督

為了加強(qiáng)對(duì)磷酸酯抗燃油的科學(xué)監(jiān)督和有效維護(hù)管理，國(guó)家發(fā)改委頒發(fā)了新的《電廠用磷酸酯抗燃油運(yùn)行與維護(hù)導(dǎo)則》[3]（DL/T 571-2007）。在導(dǎo)則中對(duì)磷酸酯抗燃油的性能指標(biāo)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和防止油質(zhì)劣化的措施給予了指導(dǎo)性意見(jiàn)，在實(shí)際使用中，各電廠需根據(jù)自身抗燃油系統(tǒng)特點(diǎn)、凈化設(shè)備性能、運(yùn)行維護(hù)管理方面具體分析，并制定科學(xué)監(jiān)督和有效維護(hù)管理措施，防止抗燃油品質(zhì)惡化，保證電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（EHC）的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

表1 磷酸酯抗燃油新油及運(yùn)行中油質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 抗燃油性能指標(biāo)

磷酸酯抗燃油有抗燃性、介點(diǎn)性能、氧化安定性、水解安定性、腐蝕性、溶劑效應(yīng)、清潔性、空氣釋放性能和泡沫特性等主要性能指標(biāo)，其對(duì)抗燃油的科學(xué)監(jiān)督和維護(hù)管理具有重要意義。

2.2 抗燃油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

磷酸酯抗燃油新油和運(yùn)行油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表1。

2.3 抗燃油的科學(xué)監(jiān)督

磷酸酯抗燃油由于其自身的特性，應(yīng)從以下幾大方面加強(qiáng)對(duì)磷酸酯抗燃油的科學(xué)監(jiān)督，防止油質(zhì)的劣化。

2.3.1 防止抗燃油水解

磷酸酯抗燃油具有很強(qiáng)的極性，在空氣中很容易吸潮。與水發(fā)生水解，可生成酸性磷酸二酯、酸性磷酸一酯和酚類物質(zhì)等。水解生成的酸性物質(zhì)對(duì)抗燃油的進(jìn)一步水解產(chǎn)生催化作用，完全水解生成磷酸和酚類物質(zhì)。

由于抗燃油系統(tǒng)不嚴(yán)密和空氣中水分的滲漏，運(yùn)行中抗燃油水分含量會(huì)慢慢升高，使抗燃油發(fā)生水解、酸值升高，自燃點(diǎn)降低，會(huì)引起由系統(tǒng)金屬部件的腐蝕，嚴(yán)重的水解使油發(fā)生變質(zhì)。

因此應(yīng)加強(qiáng)抗燃油的水分、酸值的監(jiān)督，掌握抗燃油的水解安定性，以保證運(yùn)行油的油質(zhì)穩(wěn)定。

2.3.2 防止抗燃油氧化分解

磷酸酯抗燃油在運(yùn)行中不可避免地與空氣接觸發(fā)生氧化分解，同時(shí)由于抗燃油接近高溫蒸汽管道，局部高溫或局部熱輻射使抗燃油受熱氧化分解，由氧化分解后會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，油中的水分、雜質(zhì)及油氧化產(chǎn)物，會(huì)加速抗燃油的劣化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使油質(zhì)發(fā)黑，酸值增加。

抗燃油酸值、顏色也是反映氧化安定性的重要指標(biāo)，所以應(yīng)加強(qiáng)抗燃油酸值、顏色的監(jiān)督。

2.3.3 防止抗燃油污染

抗燃油的污染嚴(yán)重影響電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：

1）新機(jī)組投運(yùn)前或運(yùn)行機(jī)組檢修后汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)沉積物和污染物。

2）運(yùn)行機(jī)組油系統(tǒng)內(nèi)部部件的摩損、油的水解和氧化產(chǎn)物。

3）新添加抗燃油顆粒污染或受到其他來(lái)源（如礦物油、密封材料、含氯物質(zhì)等）的污染。

4）油凈化設(shè)備故障帶入的污染物。

由于電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓高，執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件間隙小，顆粒污染會(huì)引起伺服閥部件的磨損、卡澀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成伺服閥卡死而被迫停機(jī)；由于抗燃油的水解或受到其他低自燃點(diǎn)礦物油的污染，會(huì)降低磷酸酯抗燃油的自燃點(diǎn)。或受到其他來(lái)源的污染，使抗燃油外觀、密度、傾點(diǎn)、閃點(diǎn)、氯含量、電阻率、空氣釋放值、礦物油含量等性能指標(biāo)發(fā)生改變。

表2 抗燃油常規(guī)監(jiān)督周期

抗燃油的外觀、密度、顆粒污染度、自燃點(diǎn)、傾點(diǎn)、閃點(diǎn)、氯含量、電阻率、空氣釋放值、礦物油含量是反映其受污染程度的主要指標(biāo)，而顆粒污染度、電阻率是反映其污染程度最靈敏的指標(biāo)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其的監(jiān)督，防止抗燃油的污染。

2.3.4 防止抗燃油起泡

由于磷酸酯抗燃油系統(tǒng)運(yùn)行壓力很高（14MPa以上），如果運(yùn)行油中夾帶有較多空氣，會(huì)引起電液控制信號(hào)失真，造成油系統(tǒng)壓力波動(dòng)引起設(shè)備部件振動(dòng)和損壞，造成油系統(tǒng)虛假液位或跑油事件等，對(duì)油系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成極大危害。

磷酸酯抗燃油起泡主要是由于油的老化、水解變質(zhì)或油被污染引起，或者是油系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)生的金屬離子或被帶入的金屬離子與油劣化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)形成皂化物，引起油氣界面張力改變而產(chǎn)生氣泡。

加強(qiáng)抗燃油空氣釋放值和泡沫特性監(jiān)督，防止抗燃油產(chǎn)生氣泡，對(duì)抗燃油系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有很重要意義。

2.3.5 防止抗燃油快速老化

抗燃油在正常運(yùn)行中，會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間增加，油質(zhì)發(fā)生慢慢老化。但當(dāng)抗燃油水解、受熱和氧化分解、受到顆粒和雜質(zhì)污染時(shí)，如果未及時(shí)采取有效維護(hù)措施對(duì)油雜進(jìn)行凈化和再生處理，則會(huì)加速抗燃油的老化分解，使油質(zhì)發(fā)黑、酸值增加、電阻率減小、產(chǎn)生泡沫，直接危及到機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

因此在運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督，制定有效的防止抗燃油劣化措施，防止油質(zhì)快速老化，延長(zhǎng)抗燃油的使用壽命和保證機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的安全運(yùn)行。

2.4 抗燃油監(jiān)督周期

為加強(qiáng)抗燃油的監(jiān)督，防止抗燃油水解、氧化和污染，必須定期對(duì)油質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督，抗燃油常規(guī)監(jiān)督周期如表2，在異常時(shí)應(yīng)跟蹤監(jiān)督，及時(shí)進(jìn)行凈化和再生處理。

3 抗燃油的運(yùn)行維護(hù)管理

為了防止磷酸酯抗燃油運(yùn)行中的劣化，須加強(qiáng)抗燃油運(yùn)行維護(hù)管理，針對(duì)油質(zhì)的變化和異常情況，及時(shí)進(jìn)行凈化再生處理，保證抗燃油品質(zhì)。

3.1 抗燃油混油管理

新磷酸酯抗燃油入廠時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照磷酸酯抗燃油標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校驗(yàn)，保證抗燃油的品質(zhì)?？谷加突煊蜁r(shí)，須嚴(yán)格按照運(yùn)行磷酸酯抗燃油標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)油進(jìn)行凈化處理并防止污染，以防止添加油對(duì)運(yùn)行油的顆粒雜質(zhì)污染、礦物性等污染。

3.2 抗燃油混油設(shè)備管理

為了保證抗燃油的品質(zhì)，通常電廠中在線對(duì)磷酸酯抗燃油進(jìn)行凈化和再生處理，但有時(shí)由于對(duì)凈油設(shè)備管理不到位，如濾芯失效、泄露等對(duì)抗燃油油質(zhì)造成污染。因此應(yīng)定期檢查、更換和處理凈油設(shè)備濾芯，保證其對(duì)抗燃油的凈化效果，以防止污染。

3.3 抗燃油運(yùn)行溫度控制

為保證抗燃油良好的潤(rùn)滑性能，運(yùn)行中抗燃油溫度一般控制在35～55℃，但在電廠電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，由于抗燃油管道靠近蒸汽管道，會(huì)對(duì)抗燃油造成熱輻射或局部過(guò)熱，或運(yùn)行抗燃油加熱器溫度控制調(diào)節(jié)不當(dāng)，引起造成抗燃油的氧化和受熱分解，造成油質(zhì)劣化。因此應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行中抗燃油的溫度控制，防止抗燃油熱輻射或局部過(guò)熱，防止抗燃油的劣化。

3.4 抗燃油系統(tǒng)設(shè)備的定期檢查

汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)所用的密封材料、及抗燃油再生裝置和凈油設(shè)備直接影響抗燃油的品質(zhì)和使用壽命，應(yīng)定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，了解抗燃油系統(tǒng)特征，并對(duì)系統(tǒng)中影響抗燃油品質(zhì)的部分進(jìn)行技術(shù)改造或檢修。因此，正確使用適應(yīng)抗燃油的橡膠密封材料，保證抗燃油系統(tǒng)良好的密封性能，保證凈油設(shè)備和再生系統(tǒng)良好的凈油效果，對(duì)抗燃油的維護(hù)管理有著極其重要的意義。

4 抗燃油的凈化再生

為了保證抗燃油品質(zhì)和延長(zhǎng)抗燃油的使用壽命，電廠對(duì)磷酸酯抗燃油進(jìn)行在線凈化或再生處理。目前抗燃油的凈化和再生方法[4]有：真空脫水法、硅藻土過(guò)濾法、濾油機(jī)過(guò)濾法、離子交換再生等方法。但由于凈化原理的不同，在凈化再生抗燃油時(shí)，效果差異較大。

真空脫水法：采用享利定律原理，利用真空脫出油中的水分，但不能凈化處理油中的酸性水解、氧化和腐蝕產(chǎn)物和顆粒污染物。

硅藻土過(guò)濾再生法：利用硅藻土的物理吸附原理，可除去油中的酸性水解、氧化和腐蝕產(chǎn)物和顆粒污染物，但凈化油中的水分、顆粒污染物效果較差。

離子交換再生法：利用樹(shù)脂的離子交接原理，可除去油中的酯性水解、氧化和腐蝕產(chǎn)物，但凈化油中的水分、顆粒污染物效果較差。

濾油機(jī)過(guò)濾法：利用濾油機(jī)中的很小孔徑的濾芯（通常為3μ）攔截抗燃油中的顆粒污染物，但不能除去抗燃油中的水分和酸性水解、氧化和腐蝕產(chǎn)物。

5 建議

通過(guò)各電廠的磷酸酯抗燃油的劣化和異常處理情況，結(jié)合現(xiàn)階段凈油設(shè)備的現(xiàn)狀，建議在磷酸酯抗燃油運(yùn)行和維護(hù)管理中做到以下幾點(diǎn)：

⑴嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)或自行標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)對(duì)抗燃油的監(jiān)督，許多電廠目前抗燃油電阻率、酸值、水分的監(jiān)督周期較長(zhǎng)，不能及時(shí)監(jiān)督抗燃油的水解、氧化、污染情況，造成了抗燃油的進(jìn)一步劣化。

⑵定期檢查、更換和處理凈油設(shè)備濾芯，保證其對(duì)抗燃油的凈化效果，同時(shí)防止由于凈油設(shè)備濾芯失效、泄露等對(duì)抗燃油的污染。

⑶采用新技術(shù)對(duì)抗燃油進(jìn)行凈化再生處理，克服傳統(tǒng)方法凈化再生時(shí)的不足。并根據(jù)抗燃油主要性能指標(biāo)的異常情況分析抗燃油劣化的原因，制定凈化處理措施，如抗燃油電阻率、泡沫特性超標(biāo)采用離子交接濾芯進(jìn)行處理。

⑷由于現(xiàn)階段抗燃油進(jìn)行凈化再生處理手段還不成熟，通常采用一種方法凈化和再生處理難以保證抗燃油的品質(zhì)，需要根據(jù)情況同時(shí)采用兩種或三種方法才能保證抗燃油良好的品質(zhì)。如采用硅藻土處理抗燃油水分和酸值效果較好，但由于硅藻土含有礦物質(zhì)和金屬離子，長(zhǎng)期使用會(huì)造成抗燃油電阻率或泡沫特性變差。采用離子交換處理抗燃油酸值、電阻率、泡沫特性效果較好，但長(zhǎng)期使用由于樹(shù)脂交換后可能會(huì)使抗燃油中水分增大。

[1]劉學(xué)玲 抗燃油的運(yùn)行維護(hù)和管理《西北電建》2005.03

[2]祁 炯 新抗燃油的性能評(píng)價(jià)和選型研究《安徽電力科技信息》2004.04

[3]中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電廠用磷酸酯抗燃油運(yùn)行與維護(hù)導(dǎo)則》（DL/T 571-2007）

[4]全兆宣 抗燃油在線再生處理新技術(shù)《熱力發(fā)電》2003.10