汽輪機(jī)油在線再生裝置在發(fā)電廠中的應(yīng)用

梅秀金

(大慶油田電力集團(tuán)油田熱電廠，黑龍江大慶163314)

目前，在火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)油在氧、溫度、水分和金屬氧化物等因素作用下會逐漸被氧化，溫度和油中雜質(zhì)含量越高，其氧化速度越大。汽輪機(jī)油被氧化后生成氧化產(chǎn)物，嚴(yán)重時(shí)油質(zhì)達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)要求，危害汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。不合格油品中氧化產(chǎn)物含量通常為1% ～25%［1］，如果能將這部分氧化產(chǎn)物用簡單的工藝方法從油品中除去，重新恢復(fù)油品自身的良好性能，就可以得到再生和重復(fù)利用。因此，本文提出在機(jī)組運(yùn)行過程中應(yīng)采取在線再生凈化處理措施，以恢復(fù)劣化汽輪機(jī)油的性能，避免機(jī)組出現(xiàn)油質(zhì)劣化而造成的非計(jì)劃停機(jī)。同時(shí)也提升了機(jī)組經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

1 油質(zhì)快速劣化原因分析

2009年8月，大慶油田電力集團(tuán)油田熱電廠200 MW機(jī)組汽輪機(jī)在B級檢修末期進(jìn)行了汽輪機(jī)油的換油處理，新油酸值(以 KOH計(jì))為0.01 mg/g，機(jī)組調(diào)試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)油顏色急劇變深，酸值(以KOH計(jì))變?yōu)?.17 mg/g［2］，說明油質(zhì)快速劣化，嚴(yán)重威脅著汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，應(yīng)立即對油進(jìn)行處理。汽輪機(jī)油油質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，汽輪機(jī)油的酸值增長了17倍，油水分離時(shí)間(破乳化度)由1 min延長至15 min，油的顏色也發(fā)生了多個(gè)等級變化，說明機(jī)組內(nèi)的油質(zhì)已嚴(yán)重劣化。經(jīng)現(xiàn)場檢查分析，認(rèn)為換油后汽輪機(jī)油油質(zhì)快速劣化的原因如下:

表1 新油和機(jī)組內(nèi)油油質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Test results of oil quality on new oil and in unit oil

1)在機(jī)組檢修前，汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)中汽輪機(jī)油已經(jīng)劣化，因此進(jìn)行了換油處理，但換油過程中操作人員沒有對油箱進(jìn)行清洗，也沒有對油管路進(jìn)行沖洗，導(dǎo)致新?lián)Q的汽輪機(jī)油被潤滑油系統(tǒng)內(nèi)的變質(zhì)汽輪機(jī)油污染，從而加速了新充裝汽輪機(jī)油的油質(zhì)劣化。

2)新油抗氧化能力差，其二叔丁基対甲酚(T501)抗氧化劑［3］含量檢測結(jié)果為痕量，遠(yuǎn)低于0.15%(質(zhì)量比)的標(biāo)準(zhǔn)要求，在高溫和殘余劣質(zhì)油的催化誘導(dǎo)下，使剛剛加入油系統(tǒng)內(nèi)的新油塊速劣化。

通常有效的快速處理方法是換油，但需要停運(yùn)機(jī)組，而且需要一定的資金，所以換新油是不切合實(shí)際的。普通油凈化方式為板框壓力法、濾芯法、真空凈油法［4］，這幾種方法只能除去油品中的機(jī)械雜質(zhì)、水分和氣體，而不能除去油中有害的酸性物質(zhì)，因此現(xiàn)場決定采用汽輪機(jī)油再生處理裝置［5］。

2 再生凈化處理系統(tǒng)組成及處理結(jié)果

2.1 汽輪機(jī)油在線再生凈化處理裝置系統(tǒng)組成

現(xiàn)場選用的汽輪機(jī)油在線再生脫水凈化裝置，主要由再生部件、脫水器部件、過濾部件、保安部件、加熱系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、進(jìn)油部件和卸油部件等組成。

1)再生部件由2個(gè)并聯(lián)再生器組成，每個(gè)再生器內(nèi)裝有7支再生除膠濾芯，內(nèi)部填充的活性物質(zhì)為改性后硅藻土，可以將油中劣化產(chǎn)物(如膠質(zhì)、油泥和酸性產(chǎn)物等)和機(jī)械雜質(zhì)除去，從而達(dá)到消除油泥、降低酸值、降低油水分離時(shí)間的目的。

2)脫水器內(nèi)裝有6支聚結(jié)濾芯和7支分離濾芯，當(dāng)含有水分的汽輪機(jī)油通過時(shí)，由于聚結(jié)濾芯的親水作用，使油中的水分聚結(jié)成較大的水滴，因此應(yīng)通過分離濾芯的憎水作用使水滴與油分離，操作排水閥排出游離水，實(shí)現(xiàn)油水分離的目的。

3)過濾部件包括粗濾器和精濾器。粗過濾器內(nèi)裝有18支線隙式濾芯，過濾精度為5 μm，其納污容量大，可以除去油中大量機(jī)械雜質(zhì)。精濾器內(nèi)裝有1支過濾精度為3 μm的精濾芯。粗過濾器與精過濾器的結(jié)合使用，即使再生器因除膠濾芯破裂而使吸附劑泄漏，也可以充分保證再生后油的清潔度，不會使吸附劑遺留在再生后的汽輪機(jī)油里面。

4)保安部件包括溢流閥、系統(tǒng)壓力報(bào)警器和壓差報(bào)警器。溢流閥主要保證系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，當(dāng)油在再生系統(tǒng)中的阻力太大時(shí)，可以通過溢流閥分流，對進(jìn)油泵、閥門及零部件起到保護(hù)作用;壓差報(bào)警器主要對精濾器起保護(hù)作用，以免精濾芯損壞使顆粒進(jìn)入油箱內(nèi)。當(dāng)精濾器和主油箱油壓差超過0.35MPa時(shí)報(bào)警停機(jī)，提醒操作人員及時(shí)更換濾芯，以保證濾出油的清潔度。如果不更換濾芯，電氣系統(tǒng)保護(hù)啟動，該設(shè)備主油泵就不能被啟動。

5)加熱系統(tǒng)包括加熱器和熱電偶，當(dāng)再生除膠器的阻力較大時(shí)，通過加熱器升高油溫(50℃左右)，適度降低油的粘度，降低再生除膠器的阻力，有利于取得較好的再生過濾效果。

6)電氣系統(tǒng)用于控制設(shè)備的啟動、停止，以及壓力報(bào)警器報(bào)警發(fā)出報(bào)警信號，并及時(shí)停機(jī)。

7)進(jìn)油部件包括進(jìn)油閥、補(bǔ)油閥、吸油濾油器、進(jìn)油泵和油泵出口閥。進(jìn)油部件功能主要是向在線再生脫水凈化裝置提供待處理的壓力油。

8)卸油部件包括再生卸油閥、粗濾卸油閥、精濾卸油閥、脫水卸油閥和系統(tǒng)卸油閥，其功能是需要對相關(guān)部件進(jìn)行更換濾芯操作時(shí)，將殼體內(nèi)的油排出。

2.2 汽輪機(jī)油再生凈化處理結(jié)果

現(xiàn)場安裝汽輪機(jī)油再生凈化裝置后，立即投入運(yùn)行，在不停機(jī)的情況下，經(jīng)過10d的再生處理，機(jī)組的汽輪機(jī)油各項(xiàng)指標(biāo)得到明顯改善，油質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 再生后汽輪機(jī)油油質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Test results of oil quality on turbine regeneration oil

從表2可以明顯看出，經(jīng)過再生處理的汽輪機(jī)油，各項(xiàng)指標(biāo)明顯好轉(zhuǎn)。再生完成后，及時(shí)向汽輪機(jī)油中添加了0.5%(m/m)二叔丁基対甲酚抗氧化劑，添加0.02%(m/m)十二烯基丁二酸(T746)防銹劑［6］，以增加汽輪機(jī)油的抗氧化能力和防銹能力。

經(jīng)過了90 d、180 d時(shí)間運(yùn)行后，再次對機(jī)組冷油器中運(yùn)行汽輪機(jī)油取樣化驗(yàn)，其化驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 再生后運(yùn)行中汽輪機(jī)油油質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Test resalts of oil quality on operating turbine

從表3可以看出，酸值(以 KOH計(jì))由0.08 mg/g變?yōu)?.13 mg/g;破乳化度由5 min變?yōu)? min，是因?yàn)樵偕Y(jié)束后添加了十二烯基丁二酸防銹劑的緣故。所以，防銹劑是一種有機(jī)酸，酸值會升高，同時(shí)防銹劑的添加也一定程度的影響油品的破乳化度。油品各項(xiàng)性能經(jīng)過180 d的運(yùn)行，沒有發(fā)生明顯改變。

大慶油田電力集團(tuán)油田熱電廠在總結(jié)上述機(jī)組汽輪機(jī)油在線再生經(jīng)驗(yàn)后，又對其它2臺200 MW機(jī)組的汽輪機(jī)油進(jìn)行了在線再生處理，再生處理后及時(shí)補(bǔ)加了抗氧化劑和防銹劑，同樣獲得了理想再生處理結(jié)果，既提高了汽輪機(jī)油的抗氧化能力和防銹蝕的能力，又確保了機(jī)組潤滑油系統(tǒng)安全運(yùn)行。

3 結(jié)論

1)汽輪機(jī)油在線再生脫水凈化裝置在油田熱電廠已安裝運(yùn)行4 a，經(jīng)過處理后的油顏色沒有明顯進(jìn)一步加深，酸值穩(wěn)定在一個(gè)固定區(qū)域，波動很小;破乳化度始終不超過20 min，液相銹蝕試驗(yàn)無銹表明防銹效果良好，汽輪機(jī)油各項(xiàng)指標(biāo)均處于合格狀態(tài)，3臺200 MW汽輪機(jī)平穩(wěn)安全運(yùn)行。

2)汽輪機(jī)油在線再生裝置可以即投即用，并在不停機(jī)的情況下對運(yùn)行中汽輪機(jī)油進(jìn)行再生處理。當(dāng)機(jī)組汽輪機(jī)油質(zhì)發(fā)生劣化而且又不具備停機(jī)條件時(shí)，采用在線再生處理油品則是最佳選擇。

［1］孫堅(jiān)明，孟玉嬋，劉永洛.電力用油分析及油務(wù)管理［M］.北京:中國電力出版社，2009:153. SUN Jianming，MENG Yuchan，LIU Yongluo.Analysis and administration of oil used for electric power［M］.Beijing:China Electric Power Press，2009:153.

［2］電力行業(yè)電廠化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.電力用油、氣質(zhì)量、試驗(yàn)方法及監(jiān)督管理標(biāo)準(zhǔn)匯編［S］.北京:中國電力出版社，2001. Technical committee of electric power industry power plant chemistry.Assemble of quality，testing method and supervisory approach for oil and gas used for electric power［S］.Beijing:China Electric Power Press，2001.

［3］孫堅(jiān)明，李蔭才，郝漢儒.GB/T 14541-2005電廠用運(yùn)行礦物汽輪機(jī)油維護(hù)管理導(dǎo)則［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005. SUN Jianming，LI Yincai，HAO Hanru.GB/T 14541-2005 Guide for maintenance and supervision of in-service mineral turbine oil used for power plants［S］.Beijing:China Criteria Publishing House，2005.

［4］汪紅梅.電力用油(氣)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008: 206-215. WANG Hongmei.Oil(gas)used for electric power［M］.Beijing: Chemical Industry Press，2008:206-215.

［5］譚志龍，周東平，王淑德.電力用油(氣)技術(shù)問答［M］.北京:中國電力出版社，2006. TAN Zhilong，ZHOU Dongping，WANG Shude.Question answering of techniques for oil(gas)used for electric power［M］.Beijing: China Electric Power Press，2006.

［6］劉永洛，孟玉嬋.GB/T 7596-2008電廠運(yùn)行中汽輪機(jī)油質(zhì)量［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009. LIU Yongluo，MENG yuchan.GB/T 7596-2008 In-service quality criteria of turbine oils used in power plant［S］.Beijing:China Criteria Publishing House，2009.