660 MW火电机组高压抗燃油水分超标分析及处理措施

熊 文

(华能邯峰发电厂，河北 邯郸 056200)

随着电力工业高速发展，机组功率不断增大，蒸汽参数和汽轮机调速系统油压相应提高，为防止高压油泄漏酿成火灾，调速系统控制液已广泛采用合成磷酸酯抗燃油。磷酸酯抗燃油新油呈淡黄色，密度>1 g/cm3，闪点>240 ℃，自燃点远大于透平油，一般为600 ℃，具有挥发性低、润滑性好、抗磨性强等优点，能更好地满足高参数、大容量机组的需要，保证机组的安全和经济运行。华能邯峰发电厂1号、2号汽轮机组为德国西门子公司制造的反动式、单轴四排汽、一次中间再热凝汽式汽轮机，汽轮机高压油系统主要由油箱、油泵、滤网、冷油器、蓄能器、伺服阀、电磁阀、保护元件以及阀门管道组成，运行压力为16 MPa，设计温度为70 ℃。油箱的容积为400 L，冷油器为空冷散热片式。控制油采用磷酸酯抗燃油。2008年之前高压油系统抗燃油油质较稳定，只有1号机组抗燃油在2003年和2005年发生过水分超标情况，在更换过滤器材料后经20多天的滤油，均可达到合格标准。2号机组抗燃油未曾发生水分超标情况。

1 水分超标情况及临时处理措施

2008年华能邯峰发电厂2号机组和1号机组分别于2月份和3月份进行检修，检修期间抗燃油系统均加装Pall滤油机，该滤油机具有良好的除酸、除颗粒功能和较弱的除游离水功能。此前抗燃油系统配备的是上海新华公司滤油设备一套，主要在检修中用于储存退出油和过滤颗粒杂质。机组启动前化学专业对1号和2号机组抗燃油进行了全面分析，各项指标均在合格范围内。其中1号机组抗燃油水分在600 mg/L左右，2号机组抗燃油水分在700 mg/L左右，在随后的3、4月份定期检查中，水分无较大变化，仍在合格范围内。2008年5月27日，定期检查发现1号机组抗燃油水分突然增大至2 930 mg/L(运行油质量标准要求水分的质量分数不大于1 000 mg/L)，2号机组增大至864 mg/L，6月6日，2号机组抗燃油水分迅速增大至2 833 mg/L。问题发生后，汽机专业采取开启Pall滤油机滤油，更换滤芯等措施，均无明显效果。表1为1号、2号机组抗燃油水分超标后监督化验结果及前期采取的临时处理措施。

由表1可知，1号、2号机组抗燃油在采取上述处理措施后，虽然水分略有下降，却仍维持在2 000 mg/L以上，未下降至合格范围，处理措施未见成效，而且水分长期超标，相应的引起抗燃油其它指标的超标或上升。表2是2008年油质水分超标前后相关参数指标的变化情况，从表2可看出：抗燃油的酸值升高，体积电阻率下降，油质变差。因为抗燃油是一种磷酸酯，遇水发生水解反应生成酚和羧酸，生成的羧酸反过来可作为水解反应的催化剂，加速水解反应进行。

表1 1号、2号机组抗燃油水分及临时处理措施

日 期1号机组抗燃油水分的质量分数/(mg·L-1)2号机组抗燃油水分的质量分数/(mg·L-1)临时处理措施及效果2008-05-272 9308642008-06-182 9003 1005月27日开启Pall滤油机滤油,6月18日再测,水分未降低2008-06-252 9113 0922008-06-272 8202 9826月26日更换1号、2号机组Pall滤油机滤芯,6月27日再测,效果不明显2008-07-012 9763 1852008-07-102 7563 3307月1日更换过滤器再生装置和除水填料,7月10日再测,效果不明显2008-07-162 8973 3312008-07-182 5893 2477月16日启动新华滤油机在线滤油,7月18日再测,水分略有下降2008-07-242 1803 2807月22日更换1号机组控制油箱呼吸孔干燥滤芯和控制油箱再生装置及硅藻土滤芯,7月24日再测与7月18日化验结果比较,1号机组水分略有下降2008-07-282 0963 1582008-08-132 0192 4767月28日更换2号机组控制油箱呼吸孔干燥滤芯和控制油箱再生装置及硅藻土滤芯,8月13日测量,2号机组水分略有下降

表2 油质水分超标前后相关参数指标变化情况

项 目日 期机 组水分/(mg·L-1)酸值/(mgKOH·g-1)20 ℃时体积电阻率/Ω·cm水分超标前03-311号机组5500.0035.1×10-902-152号机组6550.007 46.52×10-9水分超标后08-191号机组2 0360.010 33.12×10-92号机组2 4090.018 23.48×10-9

2 原因分析

2.1 抗燃油水分来源

华能邯峰发电厂高压抗燃油系统(简称“EH油系统”)大部分管道为正压，且压力较高，不存在从该部分泄漏进潮湿空气的可能性；冷油器为风冷却方式，不存在水冷管路泄漏的问题；可以与空气发生接触的仅有油箱上部的呼吸孔，其内部填充了具有除水作用的干燥剂。根据观察，该干燥剂没有明显失效。经过现场检查分析判断EH油系统所含水分来源主要有4个方面：在前次检修期间解体部件与空气接触时吸附的水分；控制油箱紧邻主机真空滤油机，主机真空滤油机真空泵出口排出大量水蒸气使存储油的房间部分区域湿度升高；外部湿气透过系统微负压部分吸入系统；过滤器除酸所用材料与油中酸分反应过程中生成水。

2.2 临时处理措施效果不明显的原因

a. 现使用的再生过滤器填充的过滤材料滤水能力弱。该部分滤材于2004年购买，其本身吸附水量及有效性难以保证，从以往情况来看，每次出现水分超标，经较长时间才能将油中水分的质量分数滤至合格，滤材储存时间较长，其吸水能力可能较出厂时有所下降。

b. Pall滤油机对除酸、除颗粒有效，对少量游离水有脱水功能，而对与抗燃油分子结合在一起的水分几乎没有作用。由于抗燃油是一种化学合成物质，分子结构特点导致其极易与水分子结合，进入系统中的水分在极短的时间内与抗燃油结合，水分在抗燃油中多以溶解水形式存在。因而Pall滤油机除水效果不明显。

c. 季节原因。当进入夏季潮湿季节后，空气中水分的质量分数增加，通过呼吸孔进入油系统的水分较冬季、春季有所增加。

3 处理措施及效果

3.1 更换过滤器填料

对过滤器更换新填料，并定期化验进出口油样，以检查其除水效果，发现失效及时更换。新硅藻土滤芯投运前进行彻底干燥,然后浸入合格的油中,待短时浸泡后再装入滤筒中，这样可使硅藻土充分吸收EH油系统中的水分。

3.2 选用高质量干燥剂

更换油箱呼吸器干燥剂，选用高质量的干燥剂，提高对空气中水分的吸收速率。另外，在硅藻土接近失效或未调整的情况下,由于空气湿度大及厂房昼夜温差等缘故,水分通过呼吸器侵入油箱,使水分逐渐升高。由于EH油的密度大于水的密度,故进入油箱的水分难以排出,加速油品的劣化，因此必须经常更换呼吸孔干燥剂，尽可能的减弱环境温度对抗燃油含水量的影响。

3.3 加强油质监督

继续加强滤油工作，并及时化验，对抗燃油油质的监督工作，由每月一次的定检改为每周一次。从跟踪化验结果看，1号、2号机组抗燃油水分维持在2 000 mg/L左右，不再继续恶化。

3.4 加装在线再生脱水装置

选用抗燃油在线再生脱水装置，采取吸附过滤法除去抗燃油中的水分。抗燃油的有效脱水方法为真空法、吸附法。真空法的优点是脱水后油中水分的质量分数较低，缺点是真空净油机的长期运行安全性不好，而且在高真空度下有加速磷酸酯分解的倾向；吸附法是采用吸水滤芯通过过滤的方式滤除水分，这种方法长期运行安全可靠，吸水剂性能稳定，脱水效率较高，能维持油中含水量在较低的范围。经过相关考察，2009年1月份2号机组检修期间借用外单位的KZTZ吸附式抗燃油旁路再生脱水装置对2号机组抗燃油进行在线过滤，该滤油机采用高效复合吸附剂降酸、除水，提高电阻率同步进行，并配备大纳污量、高精度颗粒过滤器。

3.5 处理效果

经过24 h连续过滤，采样化验结果显示抗燃油水分1 036 mg/L，过滤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围。2009年3月份1号机组停机检修时，对1号机抗燃油采取同样处理措施，过滤24 h，水分降至906 mg/L，达到合格范围。在随后几个月的跟踪监测中，1号、2号机组抗燃油水分均未出现超标现象，且各项指标均符合国家标准要求。

4 建议

水分的质量分数是抗燃油监督的一项重要指标，水分会导致抗燃油水解劣化，酸值升高，造成系统部件腐蚀，在实际生产中如果发现抗燃油水分的质量分数超标，要迅速查明原因，采取有效措施，防止油质进一步劣化。华能邯峰发电厂此次1号、2号机组抗燃油水分超标主要是吸收空气中的潮气所致。在更换过滤器填料和呼吸孔干燥剂等措施以维持抗燃油水分不再继续劣化的基础上，通过吸附式高效脱水再生装置处理，使油中水分的质量分数达到国家标准要求。通过此次水分超标问题的处理，建议如下。

a. 严格把好检修质量关，保持系统清洁。

b. 新安装或检修的系统在投入运行前要加大监测力度，严格执行油品监测监督管理制度。

c. 谨慎使用滤油设备，滤芯的采购必须要有质量保证。

d. 定期检查油箱呼吸孔、干燥剂，失效前要及时更换。

e. 进入夏季潮湿季节，应加强对控制油系统的检查，加强监督工作。

f. 安装滤油机前应对滤油机的性能全面考虑，尤其不能忽视其除溶解水的性能。