1000MW超超臨界機(jī)組EH油酸值偏高原因分析及處理措施

張鴻軍，余德雷

（國(guó)家電投協(xié)鑫濱海發(fā)電有限公司，江蘇 濱海 224500）

電力用油的質(zhì)量指標(biāo)直接關(guān)系到電廠(chǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，電廠(chǎng)對(duì)電力用油各項(xiàng)指標(biāo)的要求也越來(lái)越高，尤其是燃煤電廠(chǎng)運(yùn)行中磷酸酯抗燃油（EH油）。DL/T 571-2014《電廠(chǎng)用磷酸酯抗燃油運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則》對(duì)運(yùn)行中磷酸酯抗燃油各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。分析運(yùn)行中磷酸酯抗燃油各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)超標(biāo)原因，并提出有效的處理措施，是燃煤電廠(chǎng)磷酸酯抗燃油技術(shù)監(jiān)督過(guò)程中極其重要的一項(xiàng)工作。

1 設(shè)備概況

某廠(chǎng)2#機(jī)組汽輪機(jī)是由上海汽輪機(jī)有限公司采用西門(mén)子技術(shù)生產(chǎn)的N1050-27/600/610超超臨界汽輪機(jī)組。液壓部分采用高壓抗燃油系統(tǒng)（EH），抗燃油為一種磷酸脂型合成油，自燃溫度較高，不易燃燒。EH油酸值超標(biāo)會(huì)縮短抗燃油的壽命、腐蝕金屬設(shè)備、形成膠質(zhì)沉淀卡澀伺服閥，影響設(shè)備性能和汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，給機(jī)組安全生產(chǎn)帶來(lái)了隱患。

2 異常情況

2#機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，EH油質(zhì)均在合格范圍內(nèi)，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)秀，但在2021年4月13日進(jìn)行例行檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)EH油酸值偏高，由3月月檢化驗(yàn)酸值0.028mg/g（以KOH質(zhì)量濃度計(jì)）上升至0.115mg/g。2021年2#機(jī)組EH油油質(zhì)分析如表1。

表1 2021年2#機(jī)組EH油油質(zhì)分析

3 EH油酸值升高原因分析

EH油屬于三芳基磷酸酯抗燃油，在酸、堿及鹽催化條件下易水解，而其水解也是自動(dòng)催化降解的過(guò)程，即水解產(chǎn)物加速水解的進(jìn)程。當(dāng)水存在于以磷酸酯為主要成分的EH油中時(shí)，會(huì)與磷酸酯反應(yīng)，生成醇和二烷基酯酸或二芳基酯酸，而這種酸會(huì)催化其他磷酸酯繼續(xù)水解，加速了磷酸酯的水解，從而導(dǎo)致酸值不斷升高。同時(shí)，三芳基磷酸酯受熱時(shí)易發(fā)生烴類(lèi)連鎖反應(yīng)，這類(lèi)反應(yīng)也會(huì)不斷產(chǎn)生酸性成分，使酸值升高。

由上分析可知，EH油酸值升高的兩個(gè)根本原因是：EH油含水量偏高導(dǎo)致磷酸酯水解和EH油系統(tǒng)局部過(guò)熱發(fā)生烴類(lèi)連鎖反應(yīng)。

3.1 水分的影響

我廠(chǎng)采用直接外接真空除水濾油機(jī)連續(xù)運(yùn)行過(guò)濾的運(yùn)行方式，有效地將水分控制在合格范圍內(nèi)。查詢(xún)3月11日～4月13日期間記錄，除3月22日因EH油濾油機(jī)真空泵補(bǔ)油暫停運(yùn)行6小時(shí)外，其余時(shí)間均保持在線(xiàn)連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)EH油化驗(yàn)結(jié)果表明，2#機(jī)組EH含水量一直均在合格范圍內(nèi)且數(shù)值低，說(shuō)明EH油酸值升高不是水分引起的。

3.2 油溫的影響

影響抗燃油酸值的因素其中一個(gè)就是溫度，抗燃油在常溫下氧化速度較慢，但在較高溫度下氧化速率會(huì)加快，設(shè)備說(shuō)明書(shū)要求運(yùn)行溫度控制在35～55℃，因?yàn)闇囟冗^(guò)高會(huì)可能導(dǎo)致抗燃油出現(xiàn)氧化或者分解反應(yīng)產(chǎn)生酸，此時(shí)會(huì)使得酸值升高。2#機(jī)組運(yùn)行期間EH油溫很平穩(wěn)，一直保持在40～43℃左右，符合規(guī)定，同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)有局部超溫的現(xiàn)象，重點(diǎn)部位測(cè)溫統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 2#機(jī)組EH油系統(tǒng)重點(diǎn)部位測(cè)溫統(tǒng)計(jì)表

3.3 再生裝置失效

某廠(chǎng)EH油再生裝置由硅藻土和纖維素組成，硅藻土具有吸附酸根離子和水分的功能，纖維素濾芯位于硅藻土濾芯的下游，可以阻擋硅藻土粉末狀顆粒進(jìn)入EH油中，再生系統(tǒng)可以有效改善油質(zhì)，并過(guò)濾油中的雜質(zhì)，改變抗燃油油質(zhì)作用。蓄能器下部集管有一管接頭將油從集管送入再生裝置，先經(jīng)過(guò)硅藻土再經(jīng)過(guò)纖維素回到油箱，硅藻土設(shè)置有一旁路，使一部分油不通過(guò)硅藻土直接通過(guò)纖維素回到油箱。

4月21日，將硅藻土及纖維素濾器濾芯更換后投入再生裝置運(yùn)行，4月25日復(fù)測(cè)，酸值并未下降，上升至0.123mg/g。4月25日將硅藻土過(guò)濾器全開(kāi)，纖維素過(guò)濾器全關(guān)，EH油泵出口流量由15L/min降至10L/min，4月25日復(fù)測(cè)，酸值0.122mg/g。4月28日將硅藻土過(guò)濾器全開(kāi)，纖維素過(guò)濾器開(kāi)2圈，EH油泵出口流量15L/min。調(diào)整期間2#機(jī)組EH油油質(zhì)分析如表3。

表3 調(diào)整期間2#機(jī)組EH油油質(zhì)分析

由表3可知，硅藻土及纖維素濾器濾芯更換投運(yùn)后酸值無(wú)明顯變化。

同時(shí)，在進(jìn)行再生裝置流量調(diào)節(jié)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)將硅藻土過(guò)濾器、纖維素過(guò)濾器全關(guān)后EH油泵出口流量降至9L/min，將硅藻土過(guò)濾器全開(kāi)、纖維素過(guò)濾器全關(guān)后EH油泵出口流量10L/min左右。由此可判斷，通過(guò)硅藻土過(guò)濾器流量存在異常，嚴(yán)重偏低。

由圖1可以看出，造成硅藻土過(guò)濾器流量低的原因有兩種：硅藻土過(guò)濾器進(jìn)油手動(dòng)門(mén)未開(kāi)（門(mén)芯脫落）和節(jié)流孔板堵塞。手動(dòng)門(mén)進(jìn)行多次開(kāi)關(guān)，觀察門(mén)桿均動(dòng)作正常，同時(shí)，手動(dòng)全開(kāi)后EH油泵出口流量增加，可以排除手動(dòng)門(mén)故障造成硅藻土過(guò)濾器流量低的原因。由此可推測(cè)硅藻土過(guò)濾器流量低是因?yàn)橛椭须s質(zhì)使節(jié)流孔板堵塞所造成。

圖1 再生裝置系統(tǒng)圖

4 處理措施及效果

2021年6月，2#機(jī)組調(diào)停期間，對(duì)EH油硅藻土過(guò)濾器節(jié)流孔板解體后發(fā)現(xiàn)節(jié)流孔板被雜質(zhì)堵塞，清洗后將硅藻土過(guò)濾器全開(kāi)，纖維素過(guò)濾器全關(guān)，EH油泵出口流量由 20L/min，隨后化驗(yàn)2#機(jī)組EH油油質(zhì)分析如表4。

表4 2#機(jī)組EH油油質(zhì)分析

5 結(jié)語(yǔ)

影響1000MW超超臨界機(jī)組EH油酸值偏高的原因較多，發(fā)現(xiàn)EH油酸值偏高后必須立即查找原因，采取對(duì)策，降低設(shè)備元器件金屬腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。此次2#機(jī)組EH油酸值偏高的原因是EH油硅藻土過(guò)濾器節(jié)流孔板被雜質(zhì)堵塞，造成通過(guò)硅藻土過(guò)濾器流量極低，無(wú)法有效除去EH油中的酸根離子和水分，從而使EH油酸值偏高。

在此次案例的基礎(chǔ)上，針對(duì)EH油維護(hù)管理過(guò)程，提出以下建議：（1）在EH油的運(yùn)行過(guò)程中，建議酸值控制在0.1mgKOH/g（期望值0.08mgKOH/g）及以下，水分控制在600mg/L及以下。（2）將油溫控制在55℃以下，嚴(yán)禁局部超溫運(yùn)行和停機(jī)時(shí)無(wú)保護(hù)進(jìn)行電加熱。（3）加強(qiáng)巡檢力度，檢查抗燃油濾油機(jī)工作狀況和接近熱體的抗燃油系統(tǒng)部件隔熱情況。（4）在濾油處理過(guò)程中，加強(qiáng)濾油機(jī)濾芯有效性的監(jiān)督，保證抗燃油濾油機(jī)的運(yùn)行可靠性、有效性。（5）購(gòu)買(mǎi)先進(jìn)的立足交換樹(shù)脂濾芯。其酸吸收率是硅藻土濾芯的700%，它不釋放金屬離子、不產(chǎn)生酸性凝膠狀多聚磷酸鹽，保證抗燃油的酸值水平小于0.08mg/g，能吸收水，同時(shí)沒(méi)有固體顆粒析出。