200 MW機組用磷酸酯抗燃油防劣化方法的改進

陳本華

(大慶油田電力集團 油田熱電廠,黑龍江 大慶 163314)

200 MW機組用磷酸酯抗燃油防劣化方法的改進

陳本華

(大慶油田電力集團 油田熱電廠,黑龍江 大慶 163314)

針對某電廠200 MW機組調(diào)速系統(tǒng)用磷酸酯抗燃油在使用過程中出現(xiàn)了酸值升高、電阻率降低、泡沫特性超標(biāo)等問題,筆者從系統(tǒng)性和化學(xué)因素分析了油品劣化變質(zhì)的原因,根據(jù)不同設(shè)備處理油品效果的對比實驗,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的抗燃油處理設(shè)備只能去除油中的水分和雜質(zhì),不能去除油中深層次的劣化產(chǎn)物,并提出了抗燃油再生處理方法。實踐證明,通過選擇適當(dāng)?shù)脑偕絼α踊目谷加瓦M行再生處理,可以恢復(fù)抗燃油自身的良好性能,解決磷酸酯抗燃油運行過程中劣化變質(zhì)的問題,保證調(diào)速系統(tǒng)安全運行。

200 MW 機組;磷酸酯抗燃油酸值升高;抗燃油再生處理;再生吸附劑

目前,大型汽輪機調(diào)速系統(tǒng)廣泛使用磷酸酯抗燃油作為液壓工作介質(zhì),抗燃油受到溫度、空氣、雜質(zhì)、水分及運行工況影響,使油品老化劣化,在抗燃油中產(chǎn)生有害酸性物質(zhì)、膠質(zhì)、水分及油中的機械雜質(zhì)等,對抗燃油不采取正確的防止老化劣化措施,會嚴(yán)重影響汽輪機組安全經(jīng)濟運行。本文分析了某電廠200 MW機組高壓抗燃油液壓控制系統(tǒng)裝置抗燃油在運行中存在的油質(zhì)老化劣化問題原因,提出了3個抗燃油防劣化方案,確定采用KZTZ-2型抗燃油在線再生脫水裝置,對運行中的抗燃油進行再生、脫水、凈化,除去油品老化劣化所產(chǎn)生的有害酸性物質(zhì)、膠質(zhì)、水分及油中的機械雜質(zhì)等,保持油品性能的長期穩(wěn)定,使磷酸酯抗燃油性能指標(biāo)滿足調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備安全運行的要求,避免了非計劃停機。

1 抗燃油劣化原因分析

某電廠現(xiàn)有4套高壓抗燃油液壓控制系統(tǒng)裝置,分別配置于4臺機組(即3臺200 MW機組和1臺300 MW機組)的調(diào)速系統(tǒng),用以精準(zhǔn)調(diào)控機組。電廠用抗燃油受運行條件和工況影響,所用抗燃油油質(zhì)老化劣化非?？?繼而引發(fā)一系列問題。1號機組電動調(diào)速系統(tǒng)曾發(fā)生過兩次管路爆管著火停機事件,3臺機組抗燃油顆粒度、電阻率、泡沫特性多次出現(xiàn)不合格現(xiàn)象。剛剛試運行的4號機組,只進行了168 h試運,其抗燃油油質(zhì)就發(fā)生了劣化,具體化驗數(shù)據(jù)如表1所示。汽輪機調(diào)速系統(tǒng)使用的磷酸酯抗燃油的使用極限[1-2]如表2所示。

表1 4號機結(jié)束168 h試運后抗燃油化驗結(jié)果

表2 磷酸酯抗燃油的換油指標(biāo)

磷酸酯抗燃油發(fā)生氧化變質(zhì)可分為系統(tǒng)性原因和化學(xué)因素。

1.1 系統(tǒng)性原因

抗燃油系統(tǒng)工作油壓為14.5 MPa(允許極限范圍為11.2～17 MPa),泵出口油壓比系統(tǒng)油壓高0.2～0.5 MPa,油箱充裝磷酸酯抗燃油800 L?？谷加凸芫€緊挨著635 ℃的主蒸汽管線,運行環(huán)境溫度高,抗燃油容易劣化。

1.2 化學(xué)因素

磷酸酯抗燃油油質(zhì)劣化與其油品自身化學(xué)特性發(fā)生改變有關(guān)。通過化學(xué)監(jiān)督方法檢測其各種特性,能夠有效監(jiān)督其在運行中老化或劣化情況,使磷酸酯抗燃油達(dá)到運行油標(biāo)準(zhǔn)。磷酸酯抗燃油特性含有抗燃油顏色、水分、酸值、泡沫特性、電阻率、氯含量及顆粒污染度等。

1) 顏色。觀察抗燃油顏色及油中有無沉淀物和混濁現(xiàn)象是判斷油品是否老化或被污染的直觀依據(jù),新磷酸酯抗燃油一般是淡黃色或接近無色的透明液體。

2) 水分。水分會導(dǎo)致磷酸酯抗燃油水解劣化,酸值升高,腐蝕油系統(tǒng)部件,影響油的潤滑特性。油正常老化或者劣化都會有水生成,油品受潮或冷卻水滲入等也會增加水分。

3) 酸值。酸值是磷酸酯抗燃油重要控制指標(biāo),水分含量升高會導(dǎo)致油的酸值增加,加劇油的水解,加速油品劣化。油劣化后有水生成,再生成有機酸[3]。

4) 泡沫特性。若油泡沫特性變差,則油中滯留的空氣多,加快油的氧化,使油的可壓縮性增大,影響油液調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。油中氣泡破裂,會造成油系統(tǒng)壓力波動,引起噪聲和振動[4]。當(dāng)抗燃油性能變差時,其中的泡沫就很難排除。

5) 電阻率變化。油的電阻率是判斷抗燃油等油品介電性能的重要控制指標(biāo)。油的電阻率降低,會使伺服閥等調(diào)節(jié)系統(tǒng)零部件受到電化學(xué)腐蝕而損壞。油品氧化產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物無論是中性的還是酸性的,都會影響其電阻率。通過油的電阻率的監(jiān)測,能及時發(fā)現(xiàn)油品輕微老化。

6) 氯含量改變。磷酸酯抗燃油對氯含量要求非常嚴(yán)格。氯含量過高,會對伺服閥等油系統(tǒng)部件產(chǎn)生腐蝕,損壞某些密封材料,加速磷酸酯的降解劣化。在檢修工作中嚴(yán)禁使用含氯有機溶劑。

7) 顆粒度。磷酸酯抗燃油顆粒污染度必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能注入機組,未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)必須進行過濾凈化。顆粒物來源有油品劣化產(chǎn)生的膠質(zhì)瀝青質(zhì)、金屬顆粒、沙塵等。相當(dāng)一部分還有人為因素造成的,如濾芯質(zhì)量不好破漏,其工作設(shè)備沒有防漏功能,就會造成了二次顆粒污染。

2 確立抗燃油防劣化方案

根據(jù)磷酸酯抗燃油的劣化原因,對劣化的抗燃油處理有三種方案,通過分析對比,確定最佳方案。

方案一:采用自濾油裝置處理抗燃油

該方案為電動調(diào)速系統(tǒng)利用自身攜帶的自濾油裝置處理抗燃油,該裝置是一個小型帶濾網(wǎng)的濾油機,在使用過程中只能除去雜質(zhì),能解決顆粒污染度問題,不能去除水分和其它氧化物質(zhì)。應(yīng)用后抗燃油化驗結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出,油品顏色在深度區(qū)域,酸值居高不下,電阻率不合格,泡沫特性超標(biāo)。

方案二:采用真空濾油機處理抗燃油

該方案為采用ZJS-500K型真空濾油機處理劣化的抗燃油。使用過程中能去除水分和少量雜質(zhì),酸值略微降低,但不能解決顆粒污染度、泡沫特性、電阻率、顏色深等其它深層次重要問題。其應(yīng)用后抗燃油化驗結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出,1號機抗燃油是更換新油后不久的測量值,運行時間不長其泡沫特性就不合格,電阻率指標(biāo)也迅速降低接近不合格。

方案三:采用在線再生脫水裝置處理抗燃油

表3 自濾油裝置使用時抗燃油油質(zhì)化驗結(jié)果[5]

表4 ZJS-500K型濾油機使用時抗燃油油質(zhì)化驗結(jié)果

通過表3、表4發(fā)現(xiàn),方案一、方案二處理方法只能除去油品中的機械雜質(zhì)、水分和氣體,不能除去油中有害的酸性物質(zhì),效果很不理想。因此,決定采取在線再生油處理方式,保證抗燃油質(zhì)量。

1) 再生吸附劑的選擇?？谷加驮偕饕俏絼┑倪x用問題,吸附劑有極性硅鋁吸附劑、硅膠、硅藻土和氧化鋁等,常見的吸附劑對抗燃油的影響如表5所示。

從表5可以看出,硅膠和活性氧化鋁對水的吸附能力較強,但對酸值、電阻率、泡沫特性效果不明顯,對深度劣化的抗燃油處理效果不佳。極性硅鋁對水分的吸附能力不明顯,對酸值、電阻率、泡沫特性效果很好,其中酸值降低接近10倍,電阻率提高近7倍,有效地恢復(fù)了抗燃油的良好性能。硅藻土能除去油中少量的酸值,電阻率可以提高2倍,硅藻土是依靠去除油中酸性產(chǎn)物來提高電阻率,極性硅鋁是依靠去除油中所有的強極性和弱極性劣化產(chǎn)物來提高電阻率[6],對深度劣化的抗燃油性能的恢復(fù)有顯著的效果。

2) 再生裝置的組成及特點。方案三采用KZTZ-2型抗燃油在線再生脫水裝置,該裝置由進油部件、脫水部件、再生部件、過濾部件、保安部件及電氣系統(tǒng)組成。

脫水部件內(nèi)裝1只脫水濾芯,由高分子材料制成,主要靠脫水器的高效吸水作用將油中的水分吸附。

再生部件包括2個再生器,其內(nèi)各裝1只再生濾芯,主要靠裝于濾芯內(nèi)的極性硅鋁吸附劑將油中的酸性組分及極性雜質(zhì)除去,降低油中酸值,提高電阻率。

過濾部件包括粗濾器和精濾器,粗過濾器內(nèi)裝有6只線隙式濾芯,過濾精度為5 μm,其納污容量大,可以除去油中大量機械雜質(zhì);精過濾器過濾精度為1 μm。采用粗過濾器與精過濾器的結(jié)合使用,可以充分保證再生后油的清潔度。

3) 再生裝置應(yīng)用效果。電動調(diào)速系統(tǒng)磷酸酯抗燃油用KZTZ-2型抗燃油在線再生脫水裝置處理后,抗燃油化驗數(shù)據(jù)如表6所示。

表5 常用吸附劑對抗燃油性能的影響

表6 KZTZ-2型裝置使用時抗燃油油質(zhì)化驗結(jié)果

從表6可以看出,2號、3號機用抗燃油各項指標(biāo)都符合運行油標(biāo)準(zhǔn),而1號機抗燃油不符合運行油標(biāo)準(zhǔn),有劣化加重的趨勢,主要是1號機仍在執(zhí)行第一和第二方案的處理方法,沒有投入KZTZ-2型抗燃油在線再生脫水裝置。而且,實踐也證明,KZTZ-2型抗燃油在線再生裝置在某電廠運行6a多,抗燃油顏色明顯恢復(fù),酸值穩(wěn)定在一個固定區(qū)域,波動很小;泡沫特性和電阻率始終合格,抗燃油其它各項指標(biāo)均處于合格狀態(tài),機組運行穩(wěn)定。由此,最終確定方案三為劣化抗燃油最佳處理方案。

3 結(jié) 論

1) 磷酸酯抗燃油在高溫高壓的環(huán)境中運行,油品容易發(fā)生劣化,對劣化抗燃油進行簡單的過濾處理、真空濾油,只能去除油中的水分和雜質(zhì),不能去除油品劣化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)、膠質(zhì)等,無法使劣化變質(zhì)的油品滿足設(shè)備安全運行的要求。

2) 通過選擇適當(dāng)?shù)奈絼α姿狨タ谷加瓦M行再生處理,可以去除油中劣化產(chǎn)物,恢復(fù)抗燃油自身的良好性能,使油品的各項指標(biāo)達(dá)到運行中抗燃質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),保證機組安全經(jīng)濟運行。

3) 抗燃油在線再生脫水裝置可以在不停機的情況下對抗燃油進行再生處理,使不合格油品得到再生和重復(fù)利用,解決了運行中抗燃油劣化變質(zhì)的問題。

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(責(zé)任編輯 侯世春)

Improvement on anti-deterioration method of phosphoester fire resistant oil for 200 MW unit

CHEN Benhua

(Thermoelectric Power Factory,Daqing Oilfield Power Group,Daqing 163314,China)

Aiming at the issues that caused higher acid value,lower resistivity and over standard of foam characteristics in the process of using phosphoester fire-resistant oil for 200 MW unit speed control system,the author analyzed the causes of oil deterioration from systemic and chemical factors.Accordingly,based on the contrast experiments which showed variable effects in different oil processing devices,it is found that only fire-resistant oil treatment equipment is able to remove oil in water and impurities,instead of removing the deeply deteriorated products in oil.Therefore,the fire resistant oil recycling treatment method was put forward.Practice shows that,through recycling treatment to deteriorated fire resistant oil by selecting the appropriate recycling absorbent,good fire resistance property of its own can be restored and the problem of deterioration of phosphoester fire resistant oil during the operation is solved,ensuring the safe operation of speed control system.

200 MW unit; fire resistant oil; higher acid value; fire resistant oil recycling treatment; recycling absorbent

2016-04-27。

陳本華(1971—),女,工程師,從事電力用油油質(zhì)分析監(jiān)督及油品凈化處理工作。

TE626.3

B

2095-6843(2016)06-0557-05