高壓抗燃油的特點(diǎn)及安裝運(yùn)行探討

1概述 　　隨著大容量、高參數(shù)汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)展，機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作介質(zhì)的額定壓力隨之升高，對(duì)其工作介質(zhì)的要求亦越來(lái)越高。通常所用的礦物油自燃點(diǎn)為350℃左右，若在高參數(shù)大容量機(jī)組使用，便增加了油泄漏到主蒸汽管道(>530℃)導(dǎo)致火災(zāi)的危險(xiǎn)性。為保證機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(EHC)的控制液普遍采用了磷酸酯抗燃油。另外，隨著中小機(jī)組控制系統(tǒng)改造和地方熱電廠、企業(yè)自備熱電廠的紛紛上馬，EHC系統(tǒng)得到了廣泛運(yùn)用，我國(guó)在電廠使用抗燃油的時(shí)間不長(zhǎng)，并且大部分是進(jìn)口抗燃油，運(yùn)行監(jiān)督和檢修管理方面缺少經(jīng)驗(yàn)，尤其是企業(yè)自備電廠。而且，抗燃油在運(yùn)行、檢修過(guò)程中容易受到水分、溫度、顆粒雜質(zhì)和系統(tǒng)材料的污染而影響它的使用性能。在檢修過(guò)程中如不注重檢修質(zhì)量管理，油系統(tǒng)清理不干凈和檢修質(zhì)量不過(guò)關(guān)，都會(huì)給系統(tǒng)和機(jī)組的安全埋下隱患，甚至可能造成超速或停機(jī)事故。 　　因此，加強(qiáng)抗燃油的運(yùn)行監(jiān)督及檢修質(zhì)量管理，對(duì)延長(zhǎng)抗燃油的使用壽命、防止調(diào)速系統(tǒng)卡澀和保障機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有十分重要的意義。 2機(jī)組概況 　　山東恒通化工股份有限公司熱電廠在2002年10月前裝機(jī)容量為36MW，1臺(tái)單抽凝汽式汽輪機(jī)，2臺(tái)雙抽凝汽式汽輪機(jī)，主要參數(shù)如下：額定轉(zhuǎn)速：3000r/min，主汽門(mén)前蒸汽壓力：3.43MPa、溫度：435℃、流量：108t/h，一級(jí)抽汽壓力：1.57MPa、流量：60t/h，二級(jí)抽汽壓力：0.49MPa、流量：80t/h。 　　一級(jí)抽汽供化肥尿素和化工燒堿蒸發(fā)使用，二抽蒸汽供化肥造氣工段，年平均供汽量為140t/h,熱電比高于國(guó)家熱電政策規(guī)定值。為進(jìn)一步提高公司綜合利用程度，發(fā)揮熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，2002年5月開(kāi)始熱電擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)，主機(jī)為50MW單抽凝汽式汽輪機(jī)，配套2臺(tái)240t/h循環(huán)流化床鍋爐，2002年10月正式投運(yùn)后裝機(jī)容量達(dá)到86MW，汽輪機(jī)型號(hào)為C50-8.83/4.12，是武漢汽輪機(jī)廠制造的單缸、沖動(dòng)式汽輪機(jī)，主要參數(shù)：額定轉(zhuǎn)速：3000r/min，主汽門(mén)前壓力：8.83MPa、溫度：535℃、流量：358t/h，工業(yè)抽汽壓力4.12MPa、溫度：450℃、流量：180t/h(最大220t/h)。 　　利用50MW汽輪機(jī)的抽汽(4.12MPa、450℃)帶動(dòng)12MW汽輪機(jī)組發(fā)電抽汽，形成子母機(jī)制、階梯式利用，進(jìn)一步降低了供電成本，增強(qiáng)了化肥、化工產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 　　汽輪機(jī)控制系統(tǒng)采用高壓純電調(diào)系統(tǒng)(DEH)，由上海新華控制工程有限公司生產(chǎn)，是在美國(guó)西屋公司產(chǎn)品基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)的。抗燃油使用的是美國(guó)AKZO化學(xué)公司的Fyrquel磷酸酯型抗燃油，其系統(tǒng)油壓正常控制值為12.7MPa～14.7MPa。該系統(tǒng)能進(jìn)行汽輪機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，有較完備的汽輪機(jī)超速保護(hù)，能進(jìn)行汽輪機(jī)運(yùn)行和啟停時(shí)的監(jiān)控等，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷所需要的指令后將要求的主汽門(mén)、調(diào)門(mén)位置信號(hào)送至伺服閥、伺服油動(dòng)機(jī)，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)和控制，并且通過(guò)這套高壓的油系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)緊急情況下關(guān)閉各汽門(mén)的保安功能。 　　高壓EH油系統(tǒng)由供油裝置、抗燃油再生裝置及油管路部件組成。供油裝置提供控制部分所需要的油及壓力，其主要部件有：油箱、油泵、油壓控制塊、儲(chǔ)能器、冷油器和再生裝置。在抗燃油再生裝置中的硅藻土接近失效或未調(diào)整的情況下，由于空氣濕度大及晝夜溫差等緣故，水分將會(huì)通過(guò)呼吸器侵入油箱，使水分逐漸升高。另外，由于EH油的密度1.13g/cm3(20℃)大于水的密度，故進(jìn)入油箱的水分難以排出，加速了油品的劣化，酸值也逐漸升高。因此，必須經(jīng)常更換呼吸過(guò)濾器中的干燥劑硅膠(氧化鋁)或選擇更有效的防潮填充劑。 　　凈化系統(tǒng)由油路中的精密過(guò)濾器及旁路再生裝置組成。精密過(guò)濾器可截除抗燃油中的顆粒雜質(zhì)及污染物，抗燃油再生裝置是一種用來(lái)儲(chǔ)存吸附劑和使抗燃油得到再生的裝置(使油保持中性、去除水份)，該裝置主要由硅藻土過(guò)濾器和精密濾器(波紋纖維濾器)等組成，見(jiàn)圖1。 　　再生裝置的進(jìn)油口接在濾油管路上。濾油泵出口油分作二路：一路經(jīng)截止閥1到濾油系統(tǒng)的過(guò)濾器去;另一路就是再生裝置。到再生裝置的油亦分作兩路進(jìn)入濾器，一路經(jīng)過(guò)Φ2.5的節(jié)流孔、截止閥2進(jìn)入到硅藻土過(guò)濾器，再經(jīng)過(guò)波紋纖維過(guò)濾器回到油箱，油的流量為每分鐘1加侖。另一路經(jīng)過(guò)截止閥3后直接進(jìn)入波紋纖維過(guò)濾器，再回到油箱，管道中不需要有節(jié)流孔。 　　每個(gè)濾器上面都裝有一個(gè)壓力表，如果任一個(gè)濾器的油溫在43～54℃之間，壓力高達(dá)0.21MPa時(shí)，就需要調(diào)換濾芯。將管路上的截閥關(guān)閉，濾器上蓋打開(kāi)，就可以調(diào)換濾芯。 　　使用時(shí)考慮到抗燃油的粘度受溫度影響很大，再生裝置要求在油溫高于40℃時(shí)使用。首先將通往波紋纖維過(guò)濾器的截止閥3打開(kāi)，將濾油系統(tǒng)的截止閥1關(guān)閉，此時(shí)濾油泵的排出油全部流經(jīng)波紋纖維過(guò)濾器，待該過(guò)濾器及回油管路全部充滿(mǎn)40℃以上的熱油以后，將截止閥2打開(kāi)，截止閥3逐漸關(guān)小，注意保持硅藻土濾器上壓力表指示不超過(guò)0.21MPa。待硅藻土濾器內(nèi)全部充滿(mǎn)熱油以后，將截止閥3全部關(guān)閉，此時(shí)濾油泵出口壓力為0.5MPa左右。 　　在機(jī)組投運(yùn)的第一個(gè)月，再生裝置每周應(yīng)連續(xù)運(yùn)行八小時(shí)，在以后的日子里，則根據(jù)油的化驗(yàn)結(jié)果，決定是否需要投入該裝置。 3抗燃油的特點(diǎn) 　　3.1抗燃油的種類(lèi) 　　抗燃液分為磷酸酯、硅酸酯、石油基油、水-乙二醇乳化液、合成烴等。其中，汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)廣泛采用的磷酸酯是應(yīng)用最普遍的，而磷酸酯又按結(jié)構(gòu)分為芳基磷酸酯、烷基磷酸酯和芳基-烷基磷酸酯3種。芳基磷酸酯有較好的抗水解性、抗熱氧化安定性和抗燃性，除用于航空、航天等領(lǐng)域外，主要用于電力系統(tǒng)作抗燃汽輪機(jī)油和冶金行業(yè)，其粘度、閃點(diǎn)、自燃點(diǎn)、熱分解溫度均較高，能滿(mǎn)足大容量汽輪機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)介質(zhì)的要求。 　　一般來(lái)說(shuō)，芳基磷酸酯的熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)于烷基磷酸酯，而烷基磷酸酯的低溫性能及粘度指數(shù)優(yōu)于芳基磷酸酯。芳基-烷基磷酸酯的性能介于兩者之間，主要用于航空領(lǐng)域。 　　3.2抗燃油的理化性能 　　現(xiàn)代汽輪發(fā)電機(jī)組已廣泛采用抗燃油作為汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的工質(zhì)。對(duì)抗燃油中的含氯量、中和性指數(shù)及雜質(zhì)含量(顆粒度)等物理化學(xué)性能均應(yīng)嚴(yán)格控制，在啟動(dòng)前和運(yùn)行中都要定期化驗(yàn)檢查，使它符合規(guī)定要求。否則，極易引起系統(tǒng)工作不正?；驌p壞設(shè)備，后果嚴(yán)重。 　　磷酸酯抗燃油作為一種人工合成的化學(xué)品，除了其難燃性明顯高于普通汽輪機(jī)油外，它的某些特性與礦物油有很大差別。 　　3.2.1密度 　　密度是磷酸酯抗燃液與石油基汽輪機(jī)油的主要區(qū)別之一。磷酸酯抗燃液的密度大于1kg/m3，一般為1.11kg/m3～1.17kg/m3，而石油基汽輪機(jī)油的密度小于1kg/m3，一般為0.87kg/m3左右。 　　3.2.2含氯量 　　酸磷酯抗燃液對(duì)氯的含量要求很?chē)?yán)格，氯含量超標(biāo)會(huì)加速磷酸酯的降解，并導(dǎo)致伺服閥的腐蝕。磷酸酯抗燃液中的含氯量來(lái)源于合成中的副產(chǎn)物，而普通的礦物基汽輪機(jī)油則沒(méi)有這方面的要求。 　　3.2.3揮發(fā)性 　　三芳基磷酸酯的揮發(fā)性較低，含側(cè)鏈的三芳基磷酸酯的揮發(fā)性更低。在90℃、6.5小時(shí)的動(dòng)態(tài)蒸發(fā)試驗(yàn)中，三甲基磷酸酯的失重為0.22%，32號(hào)汽輪機(jī)油的失重為0.36%。這說(shuō)明了抗燃油的揮發(fā)性能比汽輪機(jī)油好。 　　3.2.4介電性能 　　三芳基磷酸酯的介電性能比礦物油差得多。所以，抗燃液的驗(yàn)收一定要按照它的技術(shù)規(guī)范要求，而使用礦物油時(shí)，便沒(méi)有這方面的指標(biāo)規(guī)定。 　　3.2.5潤(rùn)滑性能 　　磷酸酯是一種很好的潤(rùn)滑材料，其中三芳基磷酸酯還常用作潤(rùn)滑劑的抗磨添加劑，許多機(jī)械、軸承和泵采用它作潤(rùn)滑劑后，作用壽命都比用礦物油長(zhǎng)。磷酸酯具有優(yōu)良的抗磨性能，它在摩擦?xí)r對(duì)金屬表面能起化學(xué)拋光作用，摩擦引起局部過(guò)熱時(shí)，酯就和金屬發(fā)生作用形成低熔點(diǎn)合金，低熔點(diǎn)合金能發(fā)生塑性變形，從而使電荷得到更好的分布。 　　3.2.6熱穩(wěn)定性 　　三芳基磷酸酯的熱穩(wěn)定性決定于酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)，隨著側(cè)鏈長(zhǎng)度和數(shù)量的增長(zhǎng)，熱安定性隨之降低，若酯分子中引進(jìn)了氧原子，其熱分解溫度就提高。三芳基磷酸酯的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性決定了它具有高的熱氧化安定性，不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)汽輪機(jī)油，也優(yōu)于三烷基磷酸酯、烷基芳基磷酸酯和有機(jī)酸酯。 　　3.2.7腐蝕性 　　三芳基磷酸酯的腐蝕性很小，中性酯不腐蝕黑色金屬和有色金屬。此外，酯在金屬表面上形成的膜還能保護(hù)金屬表面不受水的使用。但是，酯的熱氧化分解產(chǎn)物和水分解產(chǎn)物對(duì)某些金屬有腐蝕作用，特別是對(duì)銅和銅的合金。