火電企業(yè)抗燃油基本狀況分析調研

劉青華

（華電電力科學研究院有限公司，山東濟南 250014）

0 引言

抗燃油系統(tǒng)是汽輪機的重要輔助系統(tǒng)，為主汽輪機、小汽輪機及高壓保安系統(tǒng)提供安全、穩(wěn)定的動力用油和控制用油，完成閥門驅動及快速遮斷汽輪機等功能?？谷加途哂辛己玫目谷夹浴⒌蛽]發(fā)性、潤滑性、優(yōu)良的抗磨性，作為控制液用于液壓調速系統(tǒng)時，油品質量直接影響著機組的運行安全和抗燃油的使用壽命。因此在使用過程中，應充分了解抗燃油的特性，加強對其的監(jiān)督、維護和管理，以提高運行質量，這對確保機組安全運行有著極其現(xiàn)實的意義[1-3]。

1 應用現(xiàn)狀

抗燃油是一種人工合成的磷酸酯液體，揮發(fā)性低，抗磨、耐熱防火、抗氧化安定性好，具有優(yōu)異的潤滑性和物理性穩(wěn)定，能夠滿足高參數(shù)、大容量機組的需要，保證機組的安全和經濟運行[4-5]。由于磷酸酯抗燃油分子結構的特殊性，也存在一些缺點：

（1）易受熱氧化發(fā)生烴類的自由基鏈鎖反應，反應產生的苯醌類會導致運行油顏色變深，產生的羥基類極性物質進一步縮合形成大分子的酯，從而形成油泥；氧化后的抗燃油會表現(xiàn)出酸值高、體積電阻率低、顏色深等問題，嚴重時產生油泥等沉淀物[6]。這會引起汽輪機調節(jié)系統(tǒng)各部件的酸腐蝕或電化學腐蝕，阻塞油路或因油泵氣蝕造成供油不足，導致伺服閥泄漏損壞或卡澀拒動，甚至會引起發(fā)電機組非停的嚴重后果[7]。

（2）吸潮或劣化后發(fā)生酯類水解反應，產生酸性磷酸酯和酚等極性物，同時水解產物會自動催化水解反應從而加速水解進程。水解后的抗燃油表現(xiàn)為酸值高、電阻率低，而運行油的顏色較淺[6]。由于抗燃油密度大于水（一般為1.11～1.17 g/cm3），管道中的污染物和水分不易排放浮在油液面，進而在系統(tǒng)中循環(huán)造成堵塞、部件磨損和電化學腐蝕；磷酸酯還能溶解系統(tǒng)中的污垢并留在液體中、很難除去，因此抗燃油系統(tǒng)需要采用精濾裝置，以除去污染物[5]。

此外，抗燃油的價格偏高，約140～180 元/L。目前，我國市場上使用的進口抗燃油的生產商主要有阿克蘇諾貝爾公司（Akzo Nobel N.V）、美國大湖化工公司（Great Lakes Chemical Corporation）、美孚石油公司（Mobil Oil Corporation）、法國道達爾公司（Total Energies），前兩家的產品占較大市場份額[5]。本次參與調研的79臺機組使用抗燃油廠家主要有兩種，為阿克蘇諾貝爾公司（以下簡稱“阿克蘇”）和美國大湖化工公司（以下簡稱“美國大湖”），其中55 臺機組使用阿克蘇、24 臺使用美國大湖。

本次調研內容包括抗燃油系統(tǒng)設備基本信息、油質狀態(tài)、運行維護及異常情況等，共涉及21 家發(fā)電企業(yè)79 臺機組，其中600 MW 以上的機組為24 臺。

2 調研情況

2.1 抗燃油指標異常情況

本次參與調研的79 臺機組中，55 臺機組使用阿克蘇，24 臺使用美國大湖（表1、圖1）。

圖1 抗燃油各指標發(fā)生異常情況（占比）

表1 抗燃油品牌基本使用情況 臺

針對抗燃油日常檢測中較易發(fā)生異常的指標，如抗燃油顏色、顆粒度、體積電阻率、酸值、水分、泡沫特性和空氣釋放值等，進行基本情況的調研。表2 為兩個品牌的抗燃油發(fā)生過異常的情況統(tǒng)計，其中占比為發(fā)生過異常的機組臺數(shù)與使用本品牌機組總臺數(shù)的比。

表2 抗燃油指標異常統(tǒng)計情況

調研涉及的79 臺機組中，抗燃油指標異常的具體情況為：

（1）23 臺機組發(fā)生過油質顏色偏深的問題。其中，7 臺由于顏色偏深，影響到顆粒度的檢測；5 臺濾油或更換濾芯后油質顏色得到控制或恢復正常；11 臺濾油后無效果進行再生濾油。

（2）43 臺機組發(fā)生過顆粒度超標的問題。其中，5 臺存在由于顆粒度超標導致伺服閥卡澀的情況。

（3）6 臺機組存在抗燃油體積電阻率異常情況，2 臺經再生濾油后油質合格。其中，4 臺存在連續(xù)數(shù)月電阻率偏低的情況；2臺存在由于體積電阻率異常導致的腐蝕問題。

（4）10 臺機組存在抗燃油酸值異常，4 臺經再生濾油后油質合格。由于79 臺機組中有44 臺機組控制抗燃油酸值的內控值，其比標準要求嚴格。一旦油質酸值超過內控值或有上漲趨勢時，隨即進行濾油處理，以避免酸值異常等情況。

（5）9 臺機組存在抗燃油泡沫特性異常，2 臺通過添加消泡劑的方式，2 臺通過4%比例再生的方式使泡沫特性恢復正常。

（6）泡沫特性的異常通常伴隨著空氣釋放值異常，79 臺機組共有14 臺存在抗燃油空氣釋放值異常的問題。

另外，還有3 臺機組出現(xiàn)過抗燃油系統(tǒng)漏油的情況，其中有2 臺導致機組停機。

根據DL/T 571—2014《電廠用磷酸酯抗燃油運行維護導則》要求的試驗室試驗項目和周期進行檢測，表3 為各發(fā)電企業(yè)在抗燃油各檢測項目日常自行開展或外委檢測情況[8]。

表3 抗燃油檢測項目日常開展情況

企業(yè)應根據DL/T 571—2014 要求的試驗室試驗項目和周期進行檢測，保證各項指標均在標準要求范圍內，避免油質異常導致的設備損壞、腐蝕等異常事故。

2.2 抗燃油系統(tǒng)設備情況

抗燃油油站裝置廠家主要有東方汽輪機廠（東方自控）、上海汽輪機廠、上海新華、上海茂晟、美國GE、上海置道、南京汽輪機廠、博世力士樂等公司。79 臺機組中11 臺僅使用在線濾油機，23 臺僅使用外置濾油機，37 臺外置濾油機和在線濾油機同時使用（8 臺未注明具體情況），濾油機廠家分類情況見表4（除23 臺僅使用外置濾油機廠家外，均按照在線濾油機廠家分類）。

表4 抗燃油濾油設備情況

表5 伺服閥品牌和各品牌發(fā)生異常的占比

79 臺機組中，30 臺由于卡澀、腐蝕等問題出現(xiàn)異常情況，39臺未發(fā)生異常（10 臺未注明具體情況）；18 臺進行過再生濾油處理（其中17 臺阿克蘇，1 臺美國大湖），41 臺未進行過再生濾油。進行再生濾油處理的油質異常原因見表6。

表6 抗燃油進行再生濾油處理的情況

3 總結與建議

磷酸酯抗燃油是一種人工合成的有機脂類液體，具有良好的抗燃性、潤滑性、低揮發(fā)性等特點，但熱安定性和水解安定性較差[9]。目前區(qū)國內機組使用的抗燃油主要為進口產品，價格140～180 元/L，每臺機組的油箱容量約800～1000 L，如果全部更換則每臺機組需要11.2～18.0 萬元。

在長期使用過程中，抗燃油會存在不同程度的油質劣化問題，易發(fā)生酸值、體積電阻率、泡沫特性等超標情況，如果未得到及時有效的解決將會加速油品的劣化。另外，油質異常機組普遍存在伺服閥腐蝕、卡澀等問題。因此，抗燃油油質監(jiān)督與抗燃油系統(tǒng)日常維護對于機組的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

3.1 加強各項指標趨勢性和相關性監(jiān)督

嚴格按照DL/T 571—2014 要求對抗燃油油質進行檢測，建議建立各項指標的臺賬，對每一薦指標長期的變化有一個趨勢性的監(jiān)督。例如，發(fā)現(xiàn)水分、酸值數(shù)值有上升趨勢同時體積電阻率下降，應加強跟蹤、及時分析處理。

3.2 加強項目泡沫特性和空氣釋放值的監(jiān)督

抗燃油中氣體溶解度與壓力正相關，常壓下一般可溶解10%（體積比）的空氣，油壓降低時溶解度降低，多余的氣體會自動釋放出來、在油中形成氣泡。但是磷酸酯抗燃油對空氣的釋放速度，比礦物汽輪機油小1/3～1/2[10]。油中存在的空氣可以增大油的可壓縮性，也可從油中釋出，導致調速系統(tǒng)工作不穩(wěn)定而引起機組振動。此外，油中含有較多的空氣或泡沫還會影響泵的出力、加速油質老化，嚴重時造成假油位甚至油從油箱溢出。

抗燃油泡沫特性突然增大或超標，其變化不會像酸值、水分等項目有明顯趨勢。通常認為泡沫特性超標的原因為：使用過程中油品抗泡沫的成分（消泡劑）逐漸被消耗，或是抗燃油劣化變質或被污染使油容易產生泡沫[11-12]。為減緩抗燃油泡沫特性超標的進程，運行過程中應避免局部高溫過熱和水分含量超標，需要濾油及再生處理時應進行實驗室小試，選擇合適的濾油和再生介質[13]。

根據收集到的各發(fā)電企業(yè)抗燃油的檢測報告來看，抗燃油泡沫特性和空氣釋放值一旦超標就易反復出現(xiàn)，難以根治處理，為掌握其變化趨勢及做到及時處理，應加強油質檢測。但是，本次調研的21 家發(fā)電企業(yè)中有16 家無法自行開展抗燃油泡沫特性和空氣釋放值的檢測項目檢測，存在檢測結果時效性差的問題。對于發(fā)電企業(yè)無法自行開展的化學項目，應按照標準DL/T 571—2014 要求的檢測周期及時進行外委檢測，以便及時掌握抗燃油油質狀況，一旦超標采取相應處理措施。

3.3 加強抗燃油系統(tǒng)指標監(jiān)督及設備維護

79 臺機組中有23 臺機組發(fā)生過油質顏色偏深的問題，主要是由劣化形成的黑色物質引起的，嚴重時還會出現(xiàn)黑色顆粒物?？谷加拖到y(tǒng)中局部過熱也容易導致油質顏色偏深的問題。出現(xiàn)油質顏色偏深時，建議相關專業(yè)對抗燃油系統(tǒng)進行過熱點、排查消除；運行過程中應加強參數(shù)控制，利用檢修機會清理油箱內部、系統(tǒng)管道等部位存在的污染物，確保系統(tǒng)清潔。