火電企業(yè)抗燃油基本狀況分析調(diào)研

劉青華

（華電電力科學(xué)研究院有限公司，山東濟(jì)南 250014）

0 引言

抗燃油系統(tǒng)是汽輪機(jī)的重要輔助系統(tǒng)，為主汽輪機(jī)、小汽輪機(jī)及高壓保安系統(tǒng)提供安全、穩(wěn)定的動(dòng)力用油和控制用油，完成閥門驅(qū)動(dòng)及快速遮斷汽輪機(jī)等功能?？谷加途哂辛己玫目谷夹?、低揮發(fā)性、潤(rùn)滑性、優(yōu)良的抗磨性，作為控制液用于液壓調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，油品質(zhì)量直接影響著機(jī)組的運(yùn)行安全和抗燃油的使用壽命。因此在使用過程中，應(yīng)充分了解抗燃油的特性，加強(qiáng)對(duì)其的監(jiān)督、維護(hù)和管理，以提高運(yùn)行質(zhì)量，這對(duì)確保機(jī)組安全運(yùn)行有著極其現(xiàn)實(shí)的意義[1-3]。

1 應(yīng)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(rùn)滑性和物理性穩(wěn)定，能夠滿足高參數(shù)、大容量機(jī)組的需要，保證機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[4-5]。由于磷酸酯抗燃油分子結(jié)構(gòu)的特殊性，也存在一些缺點(diǎn)：

（1）易受熱氧化發(fā)生烴類的自由基鏈鎖反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的苯醌類會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行油顏色變深，產(chǎn)生的羥基類極性物質(zhì)進(jìn)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(huì)表現(xiàn)出酸值高、體積電阻率低、顏色深等問題，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生油泥等沉淀物[6]。這會(huì)引起汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)各部件的酸腐蝕或電化學(xué)腐蝕，阻塞油路或因油泵氣蝕造成供油不足，導(dǎo)致伺服閥泄漏損壞或卡澀拒動(dòng)，甚至?xí)鸢l(fā)電機(jī)組非停的嚴(yán)重后果[7]。

（2）吸潮或劣化后發(fā)生酯類水解反應(yīng)，產(chǎn)生酸性磷酸酯和酚等極性物，同時(shí)水解產(chǎn)物會(huì)自動(dòng)催化水解反應(yīng)從而加速水解進(jìn)程。水解后的抗燃油表現(xiàn)為酸值高、電阻率低，而運(yùn)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(jìn)而在系統(tǒng)中循環(huán)造成堵塞、部件磨損和電化學(xué)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(jià)格偏高，約140～180 元/L。目前，我國(guó)市場(chǎng)上使用的進(jìn)口抗燃油的生產(chǎn)商主要有阿克蘇諾貝爾公司（Akzo Nobel N.V）、美國(guó)大湖化工公司（Great Lakes Chemical Corporation）、美孚石油公司（Mobil Oil Corporation）、法國(guó)道達(dá)爾公司（Total Energies），前兩家的產(chǎn)品占較大市場(chǎng)份額[5]。本次參與調(diào)研的79臺(tái)機(jī)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(jiǎn)稱“阿克蘇”）和美國(guó)大湖化工公司（以下簡(jiǎn)稱“美國(guó)大湖”），其中55 臺(tái)機(jī)組使用阿克蘇、24 臺(tái)使用美國(guó)大湖。

本次調(diào)研內(nèi)容包括抗燃油系統(tǒng)設(shè)備基本信息、油質(zhì)狀態(tài)、運(yùn)行維護(hù)及異常情況等，共涉及21 家發(fā)電企業(yè)79 臺(tái)機(jī)組，其中600 MW 以上的機(jī)組為24 臺(tái)。

2 調(diào)研情況

2.1 抗燃油指標(biāo)異常情況

本次參與調(diào)研的79 臺(tái)機(jī)組中，55 臺(tái)機(jī)組使用阿克蘇，24 臺(tái)使用美國(guó)大湖（表1、圖1）。

圖1 抗燃油各指標(biāo)發(fā)生異常情況（占比）

表1 抗燃油品牌基本使用情況 臺(tái)

針對(duì)抗燃油日常檢測(cè)中較易發(fā)生異常的指標(biāo)，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(jìn)行基本情況的調(diào)研。表2 為兩個(gè)品牌的抗燃油發(fā)生過異常的情況統(tǒng)計(jì)，其中占比為發(fā)生過異常的機(jī)組臺(tái)數(shù)與使用本品牌機(jī)組總臺(tái)數(shù)的比。

表2 抗燃油指標(biāo)異常統(tǒng)計(jì)情況

調(diào)研涉及的79 臺(tái)機(jī)組中，抗燃油指標(biāo)異常的具體情況為：

（1）23 臺(tái)機(jī)組發(fā)生過油質(zhì)顏色偏深的問題。其中，7 臺(tái)由于顏色偏深，影響到顆粒度的檢測(cè)；5 臺(tái)濾油或更換濾芯后油質(zhì)顏色得到控制或恢復(fù)正常；11 臺(tái)濾油后無效果進(jìn)行再生濾油。

（2）43 臺(tái)機(jī)組發(fā)生過顆粒度超標(biāo)的問題。其中，5 臺(tái)存在由于顆粒度超標(biāo)導(dǎo)致伺服閥卡澀的情況。

（3）6 臺(tái)機(jī)組存在抗燃油體積電阻率異常情況，2 臺(tái)經(jīng)再生濾油后油質(zhì)合格。其中，4 臺(tái)存在連續(xù)數(shù)月電阻率偏低的情況；2臺(tái)存在由于體積電阻率異常導(dǎo)致的腐蝕問題。

（4）10 臺(tái)機(jī)組存在抗燃油酸值異常，4 臺(tái)經(jīng)再生濾油后油質(zhì)合格。由于79 臺(tái)機(jī)組中有44 臺(tái)機(jī)組控制抗燃油酸值的內(nèi)控值，其比標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格。一旦油質(zhì)酸值超過內(nèi)控值或有上漲趨勢(shì)時(shí)，隨即進(jìn)行濾油處理，以避免酸值異常等情況。

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

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

另外，還有3 臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)過抗燃油系統(tǒng)漏油的情況，其中有2 臺(tái)導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。

根據(jù)DL/T 571—2014《電廠用磷酸酯抗燃油運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則》要求的試驗(yàn)室試驗(yàn)項(xiàng)目和周期進(jìn)行檢測(cè)，表3 為各發(fā)電企業(yè)在抗燃油各檢測(cè)項(xiàng)目日常自行開展或外委檢測(cè)情況[8]。

表3 抗燃油檢測(cè)項(xiàng)目日常開展情況

企業(yè)應(yīng)根據(jù)DL/T 571—2014 要求的試驗(yàn)室試驗(yàn)項(xiàng)目和周期進(jìn)行檢測(cè)，保證各項(xiàng)指標(biāo)均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，避免油質(zhì)異常導(dǎo)致的設(shè)備損壞、腐蝕等異常事故。

2.2 抗燃油系統(tǒng)設(shè)備情況

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

表4 抗燃油濾油設(shè)備情況

表5 伺服閥品牌和各品牌發(fā)生異常的占比

79 臺(tái)機(jī)組中，30 臺(tái)由于卡澀、腐蝕等問題出現(xiàn)異常情況，39臺(tái)未發(fā)生異常（10 臺(tái)未注明具體情況）；18 臺(tái)進(jìn)行過再生濾油處理（其中17 臺(tái)阿克蘇，1 臺(tái)美國(guó)大湖），41 臺(tái)未進(jìn)行過再生濾油。進(jìn)行再生濾油處理的油質(zhì)異常原因見表6。

表6 抗燃油進(jìn)行再生濾油處理的情況

3 總結(jié)與建議

磷酸酯抗燃油是一種人工合成的有機(jī)脂類液體，具有良好的抗燃性、潤(rùn)滑性、低揮發(fā)性等特點(diǎn)，但熱安定性和水解安定性較差[9]。目前區(qū)國(guó)內(nèi)機(jī)組使用的抗燃油主要為進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格140～180 元/L，每臺(tái)機(jī)組的油箱容量約800～1000 L，如果全部更換則每臺(tái)機(jī)組需要11.2～18.0 萬(wàn)元。

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

3.1 加強(qiáng)各項(xiàng)指標(biāo)趨勢(shì)性和相關(guān)性監(jiān)督

嚴(yán)格按照DL/T 571—2014 要求對(duì)抗燃油油質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，建議建立各項(xiàng)指標(biāo)的臺(tái)賬，對(duì)每一薦指標(biāo)長(zhǎng)期的變化有一個(gè)趨勢(shì)性的監(jiān)督。例如，發(fā)現(xiàn)水分、酸值數(shù)值有上升趨勢(shì)同時(shí)體積電阻率下降，應(yīng)加強(qiáng)跟蹤、及時(shí)分析處理。

3.2 加強(qiáng)項(xiàng)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(guān)，常壓下一般可溶解10%（體積比）的空氣，油壓降低時(shí)溶解度降低，多余的氣體會(huì)自動(dòng)釋放出來、在油中形成氣泡。但是磷酸酯抗燃油對(duì)空氣的釋放速度，比礦物汽輪機(jī)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(dǎo)致調(diào)速系統(tǒng)工作不穩(wěn)定而引起機(jī)組振動(dòng)。此外，油中含有較多的空氣或泡沫還會(huì)影響泵的出力、加速油質(zhì)老化，嚴(yán)重時(shí)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(biāo)，其變化不會(huì)像酸值、水分等項(xiàng)目有明顯趨勢(shì)。通常認(rèn)為泡沫特性超標(biāo)的原因?yàn)椋菏褂眠^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(zhì)或被污染使油容易產(chǎn)生泡沫[11-12]。為減緩抗燃油泡沫特性超標(biāo)的進(jìn)程，運(yùn)行過程中應(yīng)避免局部高溫過熱和水分含量超標(biāo)，需要濾油及再生處理時(shí)應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小試，選擇合適的濾油和再生介質(zhì)[13]。

根據(jù)收集到的各發(fā)電企業(yè)抗燃油的檢測(cè)報(bào)告來看，抗燃油泡沫特性和空氣釋放值一旦超標(biāo)就易反復(fù)出現(xiàn)，難以根治處理，為掌握其變化趨勢(shì)及做到及時(shí)處理，應(yīng)加強(qiáng)油質(zhì)檢測(cè)。但是，本次調(diào)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(cè)項(xiàng)目檢測(cè)，存在檢測(cè)結(jié)果時(shí)效性差的問題。對(duì)于發(fā)電企業(yè)無法自行開展的化學(xué)項(xiàng)目，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)DL/T 571—2014 要求的檢測(cè)周期及時(shí)進(jìn)行外委檢測(cè)，以便及時(shí)掌握抗燃油油質(zhì)狀況，一旦超標(biāo)采取相應(yīng)處理措施。

3.3 加強(qiáng)抗燃油系統(tǒng)指標(biāo)監(jiān)督及設(shè)備維護(hù)

79 臺(tái)機(jī)組中有23 臺(tái)機(jī)組發(fā)生過油質(zhì)顏色偏深的問題，主要是由劣化形成的黑色物質(zhì)引起的，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)黑色顆粒物。抗燃油系統(tǒng)中局部過熱也容易導(dǎo)致油質(zhì)顏色偏深的問題。出現(xiàn)油質(zhì)顏色偏深時(shí)，建議相關(guān)專業(yè)對(duì)抗燃油系統(tǒng)進(jìn)行過熱點(diǎn)、排查消除；運(yùn)行過程中應(yīng)加強(qiáng)參數(shù)控制，利用檢修機(jī)會(huì)清理油箱內(nèi)部、系統(tǒng)管道等部位存在的污染物，確保系統(tǒng)清潔。