火电企业抗燃油基本状况分析调研

刘青华

（华电电力科学研究院有限公司，山东济南 250014）

0 引言

抗燃油系统是汽轮机的重要辅助系统，为主汽轮机、小汽轮机及高压保安系统提供安全、稳定的动力用油和控制用油，完成阀门驱动及快速遮断汽轮机等功能。抗燃油具有良好的抗燃性、低挥发性、润滑性、优良的抗磨性，作为控制液用于液压调速系统时，油品质量直接影响着机组的运行安全和抗燃油的使用寿命。因此在使用过程中，应充分了解抗燃油的特性，加强对其的监督、维护和管理，以提高运行质量，这对确保机组安全运行有着极其现实的意义[1-3]。

1 应用现状

抗燃油是一种人工合成的磷酸酯液体，挥发性低，抗磨、耐热防火、抗氧化安定性好，具有优异的润滑性和物理性稳定，能够满足高参数、大容量机组的需要，保证机组的安全和经济运行[4-5]。由于磷酸酯抗燃油分子结构的特殊性，也存在一些缺点：

（1）易受热氧化发生烃类的自由基链锁反应，反应产生的苯醌类会导致运行油颜色变深，产生的羟基类极性物质进一步缩合形成大分子的酯，从而形成油泥；氧化后的抗燃油会表现出酸值高、体积电阻率低、颜色深等问题，严重时产生油泥等沉淀物[6]。这会引起汽轮机调节系统各部件的酸腐蚀或电化学腐蚀，阻塞油路或因油泵气蚀造成供油不足，导致伺服阀泄漏损坏或卡涩拒动，甚至会引起发电机组非停的严重后果[7]。

（2）吸潮或劣化后发生酯类水解反应，产生酸性磷酸酯和酚等极性物，同时水解产物会自动催化水解反应从而加速水解进程。水解后的抗燃油表现为酸值高、电阻率低，而运行油的颜色较浅[6]。由于抗燃油密度大于水（一般为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，进而在系统中循环造成堵塞、部件磨损和电化学腐蚀；磷酸酯还能溶解系统中的污垢并留在液体中、很难除去，因此抗燃油系统需要采用精滤装置，以除去污染物[5]。

此外，抗燃油的价格偏高，约140～180 元/L。目前，我国市场上使用的进口抗燃油的生产商主要有阿克苏诺贝尔公司（Akzo Nobel N.V）、美国大湖化工公司（Great Lakes Chemical Corporation）、美孚石油公司（Mobil Oil Corporation）、法国道达尔公司（Total Energies），前两家的产品占较大市场份额[5]。本次参与调研的79台机组使用抗燃油厂家主要有两种，为阿克苏诺贝尔公司（以下简称“阿克苏”）和美国大湖化工公司（以下简称“美国大湖”），其中55 台机组使用阿克苏、24 台使用美国大湖。

本次调研内容包括抗燃油系统设备基本信息、油质状态、运行维护及异常情况等，共涉及21 家发电企业79 台机组，其中600 MW 以上的机组为24 台。

2 调研情况

2.1 抗燃油指标异常情况

本次参与调研的79 台机组中，55 台机组使用阿克苏，24 台使用美国大湖（表1、图1）。

图1 抗燃油各指标发生异常情况（占比）

表1 抗燃油品牌基本使用情况 台

针对抗燃油日常检测中较易发生异常的指标，如抗燃油颜色、颗粒度、体积电阻率、酸值、水分、泡沫特性和空气释放值等，进行基本情况的调研。表2 为两个品牌的抗燃油发生过异常的情况统计，其中占比为发生过异常的机组台数与使用本品牌机组总台数的比。

表2 抗燃油指标异常统计情况

调研涉及的79 台机组中，抗燃油指标异常的具体情况为：

（1）23 台机组发生过油质颜色偏深的问题。其中，7 台由于颜色偏深，影响到颗粒度的检测；5 台滤油或更换滤芯后油质颜色得到控制或恢复正常；11 台滤油后无效果进行再生滤油。

（2）43 台机组发生过颗粒度超标的问题。其中，5 台存在由于颗粒度超标导致伺服阀卡涩的情况。

（3）6 台机组存在抗燃油体积电阻率异常情况，2 台经再生滤油后油质合格。其中，4 台存在连续数月电阻率偏低的情况；2台存在由于体积电阻率异常导致的腐蚀问题。

（4）10 台机组存在抗燃油酸值异常，4 台经再生滤油后油质合格。由于79 台机组中有44 台机组控制抗燃油酸值的内控值，其比标准要求严格。一旦油质酸值超过内控值或有上涨趋势时，随即进行滤油处理，以避免酸值异常等情况。

（5）9 台机组存在抗燃油泡沫特性异常，2 台通过添加消泡剂的方式，2 台通过4%比例再生的方式使泡沫特性恢复正常。

（6）泡沫特性的异常通常伴随着空气释放值异常，79 台机组共有14 台存在抗燃油空气释放值异常的问题。

另外，还有3 台机组出现过抗燃油系统漏油的情况，其中有2 台导致机组停机。

根据DL/T 571—2014《电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则》要求的试验室试验项目和周期进行检测，表3 为各发电企业在抗燃油各检测项目日常自行开展或外委检测情况[8]。

表3 抗燃油检测项目日常开展情况

企业应根据DL/T 571—2014 要求的试验室试验项目和周期进行检测，保证各项指标均在标准要求范围内，避免油质异常导致的设备损坏、腐蚀等异常事故。

2.2 抗燃油系统设备情况

抗燃油油站装置厂家主要有东方汽轮机厂（东方自控）、上海汽轮机厂、上海新华、上海茂晟、美国GE、上海置道、南京汽轮机厂、博世力士乐等公司。79 台机组中11 台仅使用在线滤油机，23 台仅使用外置滤油机，37 台外置滤油机和在线滤油机同时使用（8 台未注明具体情况），滤油机厂家分类情况见表4（除23 台仅使用外置滤油机厂家外，均按照在线滤油机厂家分类）。

表4 抗燃油滤油设备情况

表5 伺服阀品牌和各品牌发生异常的占比

79 台机组中，30 台由于卡涩、腐蚀等问题出现异常情况，39台未发生异常（10 台未注明具体情况）；18 台进行过再生滤油处理（其中17 台阿克苏，1 台美国大湖），41 台未进行过再生滤油。进行再生滤油处理的油质异常原因见表6。

表6 抗燃油进行再生滤油处理的情况

3 总结与建议

磷酸酯抗燃油是一种人工合成的有机脂类液体，具有良好的抗燃性、润滑性、低挥发性等特点，但热安定性和水解安定性较差[9]。目前区国内机组使用的抗燃油主要为进口产品，价格140～180 元/L，每台机组的油箱容量约800～1000 L，如果全部更换则每台机组需要11.2～18.0 万元。

在长期使用过程中，抗燃油会存在不同程度的油质劣化问题，易发生酸值、体积电阻率、泡沫特性等超标情况，如果未得到及时有效的解决将会加速油品的劣化。另外，油质异常机组普遍存在伺服阀腐蚀、卡涩等问题。因此，抗燃油油质监督与抗燃油系统日常维护对于机组的安全稳定运行具有重要意义。

3.1 加强各项指标趋势性和相关性监督

严格按照DL/T 571—2014 要求对抗燃油油质进行检测，建议建立各项指标的台账，对每一荐指标长期的变化有一个趋势性的监督。例如，发现水分、酸值数值有上升趋势同时体积电阻率下降，应加强跟踪、及时分析处理。

3.2 加强项目泡沫特性和空气释放值的监督

抗燃油中气体溶解度与压力正相关，常压下一般可溶解10%（体积比）的空气，油压降低时溶解度降低，多余的气体会自动释放出来、在油中形成气泡。但是磷酸酯抗燃油对空气的释放速度，比矿物汽轮机油小1/3～1/2[10]。油中存在的空气可以增大油的可压缩性，也可从油中释出，导致调速系统工作不稳定而引起机组振动。此外，油中含有较多的空气或泡沫还会影响泵的出力、加速油质老化，严重时造成假油位甚至油从油箱溢出。

抗燃油泡沫特性突然增大或超标，其变化不会像酸值、水分等项目有明显趋势。通常认为泡沫特性超标的原因为：使用过程中油品抗泡沫的成分（消泡剂）逐渐被消耗，或是抗燃油劣化变质或被污染使油容易产生泡沫[11-12]。为减缓抗燃油泡沫特性超标的进程，运行过程中应避免局部高温过热和水分含量超标，需要滤油及再生处理时应进行实验室小试，选择合适的滤油和再生介质[13]。

根据收集到的各发电企业抗燃油的检测报告来看，抗燃油泡沫特性和空气释放值一旦超标就易反复出现，难以根治处理，为掌握其变化趋势及做到及时处理，应加强油质检测。但是，本次调研的21 家发电企业中有16 家无法自行开展抗燃油泡沫特性和空气释放值的检测项目检测，存在检测结果时效性差的问题。对于发电企业无法自行开展的化学项目，应按照标准DL/T 571—2014 要求的检测周期及时进行外委检测，以便及时掌握抗燃油油质状况，一旦超标采取相应处理措施。

3.3 加强抗燃油系统指标监督及设备维护

79 台机组中有23 台机组发生过油质颜色偏深的问题，主要是由劣化形成的黑色物质引起的，严重时还会出现黑色颗粒物。抗燃油系统中局部过热也容易导致油质颜色偏深的问题。出现油质颜色偏深时，建议相关专业对抗燃油系统进行过热点、排查消除；运行过程中应加强参数控制，利用检修机会清理油箱内部、系统管道等部位存在的污染物，确保系统清洁。