660 MW火電機組高壓抗燃油水分超標分析及處理措施

熊 文

(華能邯峰發(fā)電廠，河北 邯鄲 056200)

隨著電力工業(yè)高速發(fā)展，機組功率不斷增大，蒸汽參數(shù)和汽輪機調(diào)速系統(tǒng)油壓相應(yīng)提高，為防止高壓油泄漏釀成火災(zāi)，調(diào)速系統(tǒng)控制液已廣泛采用合成磷酸酯抗燃油。磷酸酯抗燃油新油呈淡黃色，密度>1 g/cm3，閃點>240 ℃，自燃點遠大于透平油，一般為600 ℃，具有揮發(fā)性低、潤滑性好、抗磨性強等優(yōu)點，能更好地滿足高參數(shù)、大容量機組的需要，保證機組的安全和經(jīng)濟運行。華能邯峰發(fā)電廠1號、2號汽輪機組為德國西門子公司制造的反動式、單軸四排汽、一次中間再熱凝汽式汽輪機，汽輪機高壓油系統(tǒng)主要由油箱、油泵、濾網(wǎng)、冷油器、蓄能器、伺服閥、電磁閥、保護元件以及閥門管道組成，運行壓力為16 MPa，設(shè)計溫度為70 ℃。油箱的容積為400 L，冷油器為空冷散熱片式?？刂朴筒捎昧姿狨タ谷加?。2008年之前高壓油系統(tǒng)抗燃油油質(zhì)較穩(wěn)定，只有1號機組抗燃油在2003年和2005年發(fā)生過水分超標情況，在更換過濾器材料后經(jīng)20多天的濾油，均可達到合格標準。2號機組抗燃油未曾發(fā)生水分超標情況。

1 水分超標情況及臨時處理措施

2008年華能邯峰發(fā)電廠2號機組和1號機組分別于2月份和3月份進行檢修，檢修期間抗燃油系統(tǒng)均加裝Pall濾油機，該濾油機具有良好的除酸、除顆粒功能和較弱的除游離水功能。此前抗燃油系統(tǒng)配備的是上海新華公司濾油設(shè)備一套，主要在檢修中用于儲存退出油和過濾顆粒雜質(zhì)。機組啟動前化學(xué)專業(yè)對1號和2號機組抗燃油進行了全面分析，各項指標均在合格范圍內(nèi)。其中1號機組抗燃油水分在600 mg/L左右，2號機組抗燃油水分在700 mg/L左右，在隨后的3、4月份定期檢查中，水分無較大變化，仍在合格范圍內(nèi)。2008年5月27日，定期檢查發(fā)現(xiàn)1號機組抗燃油水分突然增大至2 930 mg/L(運行油質(zhì)量標準要求水分的質(zhì)量分數(shù)不大于1 000 mg/L)，2號機組增大至864 mg/L，6月6日，2號機組抗燃油水分迅速增大至2 833 mg/L。問題發(fā)生后，汽機專業(yè)采取開啟Pall濾油機濾油，更換濾芯等措施，均無明顯效果。表1為1號、2號機組抗燃油水分超標后監(jiān)督化驗結(jié)果及前期采取的臨時處理措施。

由表1可知，1號、2號機組抗燃油在采取上述處理措施后，雖然水分略有下降，卻仍維持在2 000 mg/L以上，未下降至合格范圍，處理措施未見成效，而且水分長期超標，相應(yīng)的引起抗燃油其它指標的超標或上升。表2是2008年油質(zhì)水分超標前后相關(guān)參數(shù)指標的變化情況，從表2可看出：抗燃油的酸值升高，體積電阻率下降，油質(zhì)變差。因為抗燃油是一種磷酸酯，遇水發(fā)生水解反應(yīng)生成酚和羧酸，生成的羧酸反過來可作為水解反應(yīng)的催化劑，加速水解反應(yīng)進行。

表1 1號、2號機組抗燃油水分及臨時處理措施

日 期1號機組抗燃油水分的質(zhì)量分數(shù)/(mg·L-1)2號機組抗燃油水分的質(zhì)量分數(shù)/(mg·L-1)臨時處理措施及效果2008-05-272 9308642008-06-182 9003 1005月27日開啟Pall濾油機濾油,6月18日再測,水分未降低2008-06-252 9113 0922008-06-272 8202 9826月26日更換1號、2號機組Pall濾油機濾芯,6月27日再測,效果不明顯2008-07-012 9763 1852008-07-102 7563 3307月1日更換過濾器再生裝置和除水填料,7月10日再測,效果不明顯2008-07-162 8973 3312008-07-182 5893 2477月16日啟動新華濾油機在線濾油,7月18日再測,水分略有下降2008-07-242 1803 2807月22日更換1號機組控制油箱呼吸孔干燥濾芯和控制油箱再生裝置及硅藻土濾芯,7月24日再測與7月18日化驗結(jié)果比較,1號機組水分略有下降2008-07-282 0963 1582008-08-132 0192 4767月28日更換2號機組控制油箱呼吸孔干燥濾芯和控制油箱再生裝置及硅藻土濾芯,8月13日測量,2號機組水分略有下降

表2 油質(zhì)水分超標前后相關(guān)參數(shù)指標變化情況

項 目日 期機 組水分/(mg·L-1)酸值/(mgKOH·g-1)20 ℃時體積電阻率/Ω·cm水分超標前03-311號機組5500.0035.1×10-902-152號機組6550.007 46.52×10-9水分超標后08-191號機組2 0360.010 33.12×10-92號機組2 4090.018 23.48×10-9

2 原因分析

2.1 抗燃油水分來源

華能邯峰發(fā)電廠高壓抗燃油系統(tǒng)(簡稱“EH油系統(tǒng)”)大部分管道為正壓，且壓力較高，不存在從該部分泄漏進潮濕空氣的可能性；冷油器為風(fēng)冷卻方式，不存在水冷管路泄漏的問題；可以與空氣發(fā)生接觸的僅有油箱上部的呼吸孔，其內(nèi)部填充了具有除水作用的干燥劑。根據(jù)觀察，該干燥劑沒有明顯失效。經(jīng)過現(xiàn)場檢查分析判斷EH油系統(tǒng)所含水分來源主要有4個方面：在前次檢修期間解體部件與空氣接觸時吸附的水分；控制油箱緊鄰主機真空濾油機，主機真空濾油機真空泵出口排出大量水蒸氣使存儲油的房間部分區(qū)域濕度升高；外部濕氣透過系統(tǒng)微負壓部分吸入系統(tǒng)；過濾器除酸所用材料與油中酸分反應(yīng)過程中生成水。

2.2 臨時處理措施效果不明顯的原因

a. 現(xiàn)使用的再生過濾器填充的過濾材料濾水能力弱。該部分濾材于2004年購買，其本身吸附水量及有效性難以保證，從以往情況來看，每次出現(xiàn)水分超標，經(jīng)較長時間才能將油中水分的質(zhì)量分數(shù)濾至合格，濾材儲存時間較長，其吸水能力可能較出廠時有所下降。

b. Pall濾油機對除酸、除顆粒有效，對少量游離水有脫水功能，而對與抗燃油分子結(jié)合在一起的水分幾乎沒有作用。由于抗燃油是一種化學(xué)合成物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致其極易與水分子結(jié)合，進入系統(tǒng)中的水分在極短的時間內(nèi)與抗燃油結(jié)合，水分在抗燃油中多以溶解水形式存在。因而Pall濾油機除水效果不明顯。

c. 季節(jié)原因。當(dāng)進入夏季潮濕季節(jié)后，空氣中水分的質(zhì)量分數(shù)增加，通過呼吸孔進入油系統(tǒng)的水分較冬季、春季有所增加。

3 處理措施及效果

3.1 更換過濾器填料

對過濾器更換新填料，并定期化驗進出口油樣，以檢查其除水效果，發(fā)現(xiàn)失效及時更換。新硅藻土濾芯投運前進行徹底干燥,然后浸入合格的油中,待短時浸泡后再裝入濾筒中，這樣可使硅藻土充分吸收EH油系統(tǒng)中的水分。

3.2 選用高質(zhì)量干燥劑

更換油箱呼吸器干燥劑，選用高質(zhì)量的干燥劑，提高對空氣中水分的吸收速率。另外，在硅藻土接近失效或未調(diào)整的情況下,由于空氣濕度大及廠房晝夜溫差等緣故,水分通過呼吸器侵入油箱,使水分逐漸升高。由于EH油的密度大于水的密度,故進入油箱的水分難以排出,加速油品的劣化，因此必須經(jīng)常更換呼吸孔干燥劑，盡可能的減弱環(huán)境溫度對抗燃油含水量的影響。

3.3 加強油質(zhì)監(jiān)督

繼續(xù)加強濾油工作，并及時化驗，對抗燃油油質(zhì)的監(jiān)督工作，由每月一次的定檢改為每周一次。從跟蹤化驗結(jié)果看，1號、2號機組抗燃油水分維持在2 000 mg/L左右，不再繼續(xù)惡化。

3.4 加裝在線再生脫水裝置

選用抗燃油在線再生脫水裝置，采取吸附過濾法除去抗燃油中的水分?？谷加偷挠行撍椒檎婵辗ā⑽椒?。真空法的優(yōu)點是脫水后油中水分的質(zhì)量分數(shù)較低，缺點是真空凈油機的長期運行安全性不好，而且在高真空度下有加速磷酸酯分解的傾向；吸附法是采用吸水濾芯通過過濾的方式濾除水分，這種方法長期運行安全可靠，吸水劑性能穩(wěn)定，脫水效率較高，能維持油中含水量在較低的范圍。經(jīng)過相關(guān)考察，2009年1月份2號機組檢修期間借用外單位的KZTZ吸附式抗燃油旁路再生脫水裝置對2號機組抗燃油進行在線過濾，該濾油機采用高效復(fù)合吸附劑降酸、除水，提高電阻率同步進行，并配備大納污量、高精度顆粒過濾器。

3.5 處理效果

經(jīng)過24 h連續(xù)過濾，采樣化驗結(jié)果顯示抗燃油水分1 036 mg/L，過濾48 h后，水分980 mg/L，72 h后水分783 mg/L，抗燃油水分降至合格范圍。2009年3月份1號機組停機檢修時，對1號機抗燃油采取同樣處理措施，過濾24 h，水分降至906 mg/L，達到合格范圍。在隨后幾個月的跟蹤監(jiān)測中，1號、2號機組抗燃油水分均未出現(xiàn)超標現(xiàn)象，且各項指標均符合國家標準要求。

4 建議

水分的質(zhì)量分數(shù)是抗燃油監(jiān)督的一項重要指標，水分會導(dǎo)致抗燃油水解劣化，酸值升高，造成系統(tǒng)部件腐蝕，在實際生產(chǎn)中如果發(fā)現(xiàn)抗燃油水分的質(zhì)量分數(shù)超標，要迅速查明原因，采取有效措施，防止油質(zhì)進一步劣化。華能邯峰發(fā)電廠此次1號、2號機組抗燃油水分超標主要是吸收空氣中的潮氣所致。在更換過濾器填料和呼吸孔干燥劑等措施以維持抗燃油水分不再繼續(xù)劣化的基礎(chǔ)上，通過吸附式高效脫水再生裝置處理，使油中水分的質(zhì)量分數(shù)達到國家標準要求。通過此次水分超標問題的處理，建議如下。

a. 嚴格把好檢修質(zhì)量關(guān)，保持系統(tǒng)清潔。

b. 新安裝或檢修的系統(tǒng)在投入運行前要加大監(jiān)測力度，嚴格執(zhí)行油品監(jiān)測監(jiān)督管理制度。

c. 謹慎使用濾油設(shè)備，濾芯的采購必須要有質(zhì)量保證。

d. 定期檢查油箱呼吸孔、干燥劑，失效前要及時更換。

e. 進入夏季潮濕季節(jié)，應(yīng)加強對控制油系統(tǒng)的檢查，加強監(jiān)督工作。

f. 安裝濾油機前應(yīng)對濾油機的性能全面考慮，尤其不能忽視其除溶解水的性能。