600 MW超超臨界機組高壓抗燃油顆粒度超標的原因及處理

蔡 萍

(江蘇闞山發(fā)電有限公司，江蘇 徐州 221134)

江蘇闞山發(fā)電有限公司2號機組是江蘇首批超超臨界汽輪發(fā)電機組，該機組的汽輪機為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的CCLN600-25/600/600型超超臨界一次中間再熱、單軸、高中壓合缸、雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機，機組于2008年1月投產(chǎn)。主機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)由上海匯益液壓控制工程有限公司生產(chǎn)，所用工質(zhì)為磷酸酯高壓抗燃油(簡稱EH油)，工作壓力14.0 MPa，油箱油溫的控制范圍為40～50 ℃，運行中抗燃油質(zhì)量標準見表1。

表1 運行中EH油質(zhì)量標準

1 EH油顆粒度超標

2009年6月，2號機組抗燃油油質(zhì)化學(xué)取樣時發(fā)現(xiàn)油中存在較多肉眼可見的黑色顆粒，采用外接HNP021濾油機進行濾油。7月進行油質(zhì)化驗，結(jié)果顯示，2號機組EH油油質(zhì)各項指標均合格。

2009-09-10，再次發(fā)現(xiàn)2號機組抗燃油中存在大量的黑色顆粒，最初階段仍采用外接HNP021濾油機進行濾油處理。在過濾期間，對2號機組抗燃油化學(xué)取樣時，間歇性發(fā)現(xiàn)黑色顆粒。通過仔細檢查各油動機濾網(wǎng)、蓄能器皮囊、油泵出口濾芯等區(qū)域來查找污染源，均未發(fā)現(xiàn)異常。2009年10月，在2號機組停機消缺期間對EH油箱進行了檢查，發(fā)現(xiàn)油箱內(nèi)的3只電加熱器表面全部附滿了大量黑色碳化物，見圖1。至此，發(fā)現(xiàn)了2號機組EH油油樣中黑色顆粒物的來源。

2 原因分析

2.1 EH油箱電加熱器的投用導(dǎo)致酸值超標

酸值是磷酸酯抗燃油的重要控制指標之一，高酸度會導(dǎo)致抗燃油產(chǎn)生沉淀、起泡及空氣間隔等問題，嚴重的會腐蝕調(diào)速系統(tǒng)，因此應(yīng)引起足夠重視。

闞山電廠2號機組EH油自投運以來，一直堅持每2周分析1次油質(zhì)。在2008年12月份的監(jiān)督分析中發(fā)現(xiàn)，油質(zhì)酸值有上升趨勢，但此時油質(zhì)顏色無明顯變化。直至2009-01-21，汽機專業(yè)接到化學(xué)專業(yè)通知，2號機組EH油酸值達到0.295 mgKOH/g。根據(jù)《DL/T 571—2007電廠用磷酸酯抗燃油運行與維護導(dǎo)則》規(guī)定，正常酸值應(yīng)小于0.15 mgKOH/g，顯然2號機組EH油酸值已明顯超標。

闞山電廠EH油系統(tǒng)自帶1套再生裝置，該裝置有3個濾芯，其中1個為硅藻土濾芯，用以調(diào)節(jié)抗燃油的理化特性，去除水分及降低抗燃油的酸值；另外2個濾芯分別為波紋纖維濾芯和精密濾芯，用以降低抗燃油的顆粒度。酸值超標后，首先將再生裝置中的硅藻土濾芯、波紋纖維濾芯更換為新的原型式濾芯，再采用24 h不間斷濾油的方式在線持續(xù)濾油。但在隨后的分析中發(fā)現(xiàn)，油質(zhì)顏色逐漸加深、自燃點超標，油質(zhì)非但沒有改善反而開始惡化。2009-01-29，再次化驗2號機組EH油，酸值升高到了0.415 1 mgKOH/g，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2 酸值數(shù)據(jù)

通過啟用系統(tǒng)的再生裝置過濾EH油，酸值未得到改善。2009-02-05，將再生裝置濾芯更換為離子交換樹脂濾芯(ET1128-DRFR/03)，雖然酸值稍有降低，但效果不明顯。2009-02-21，更換了第2支新的離子交換樹脂濾芯(海普洛HYPRO HP504L33-6EV)，濾油后效果仍不理想。后經(jīng)綜合考慮，最終采用PALL HRP020除酸濾油機與PALL HNP021除水除顆粒濾油機串聯(lián)使用的方式濾油，酸值很快下降至標準值以內(nèi)，且其他指標均在合格范圍內(nèi)。

2號機組EH油酸值高雖然得到了控制，但是在處理酸值超標的過程中也為日后的2號機組EH油顆粒度超標埋下了隱患。HNP021除水除顆粒濾油機運行時要求油溫大于35 ℃才能保證正常運行，如果油溫較低，抗燃油粘稠度就會加大，濾油機出口濾芯將會頻繁地發(fā)出濾網(wǎng)堵塞的警報，且警報連續(xù)出現(xiàn)2 h時該設(shè)備將停運。處理酸值超標時，2號機組正處在停機檢修期間，未運行，且環(huán)境溫度很低，于是便通過投運油箱中的加熱器來提高油溫，以確保濾油機正常運行。

抗燃油在常溫下的氧化速度極慢，但在較高溫度下其氧化速度會劇增，運行中溫度一般控制在45 ℃左右。而EH油箱電加熱器通過加熱棒套管直接加熱EH油，由于加熱棒套管外徑只有Ф32 mm，表面積小，再者EH油的流動性和傳熱性較差，使用加熱器時就容易造成局部EH油過熱，加劇抗燃油的氧化速度。

2.2 EH油系統(tǒng)中存在局部高溫情況

對EH油系統(tǒng)進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)EH油管經(jīng)過的區(qū)域主要為0 m EH油箱的上部，7.9 m軸封母管、小汽輪機罩殼、汽輪機前箱及汽輪機兩側(cè)。經(jīng)過仔細測溫，這些區(qū)域的最高溫度均不超過40 ℃，可以排除有關(guān)區(qū)域超溫的設(shè)想。高壓調(diào)門、中壓主汽門、中壓調(diào)門油動機的布置均離閥體保溫較遠，所處區(qū)域溫度也在40 ℃以下。在對2只高壓主汽門油動機環(huán)境溫度測量時發(fā)現(xiàn)，油動機底座有超溫現(xiàn)象，左側(cè)主汽門油動機附近溫度在75～115 ℃之間，右側(cè)油動機底座附近溫度在70～110 ℃之間，因此此處超溫也是造成EH油酸值升高的原因之一。

EH油在流經(jīng)油動機附近時，可使流過該段的油的溫度遠遠超出正常范圍，這種局部過熱的存在大大加快了EH油的劣化速度，使EH油在短期內(nèi)酸值很快升高。

2.3 EH油系統(tǒng)中存在死角

首先，EH油箱結(jié)構(gòu)存在問題，EH油箱中間用一隔板將油箱分成兩半，EH油只能在隔板的一端進行流動，而油箱底部放油門(也就是外接濾油機的進口)和濾油機出口至油箱的上部回油口布置在油箱隔板的同一側(cè)。因此，由于EH油在油箱兩側(cè)流動性較差，導(dǎo)致EH油過濾期間在油箱內(nèi)部存在死角。

其次，由于EH油系統(tǒng)管束較長，在管道彎頭和部分管束的終端難免存在死角，導(dǎo)致在油質(zhì)過濾期間并沒有完全把系統(tǒng)中的黑色碳化物全部過濾，以致系統(tǒng)中反復(fù)出現(xiàn)黑色顆粒。

3 處理措施

(1) 清理整個EH油箱和加熱棒表面，并更換油箱內(nèi)的所有濾芯，且待EH油各項指標合格后，將各主汽門和調(diào)門執(zhí)行機構(gòu)的進油濾網(wǎng)全部進行更換，以確保系統(tǒng)的清潔度。

(2) 將EH油箱加熱器退出運行，嚴禁投運。如油箱中的油溫較低，則需提高，可投用閉式水冷卻器，利用閉式水溫較油溫高反向加熱抗燃油，待溫度初步提高后，開啟EH油泵來加速油溫的提高。

(3) 對系統(tǒng)中所查到的2只高壓主汽門油動機底座的超溫部位進行處理。將油動機和閥體之間的保溫層清理干凈，并加裝石棉板，隔絕熱源，控制EH油的超溫。

(4) 加強油質(zhì)管理，定期化驗EH油。如出現(xiàn)顆粒度和酸值超標，應(yīng)及時采用PALL HRP020除酸濾油機與PALL HNP021除水除顆粒濾油機串聯(lián)使用的方式濾油，并加強監(jiān)視。

(5) 杜絕采用電加熱器來直接加熱EH油的運行方式。未得到許可，運行人員不得隨意投運EH油箱加熱器。

(6) 現(xiàn)有的再生裝置中的硅藻土濾芯對EH油高酸值的改善效果不明顯，當EH油酸值超過0.40 mgKOH/g時，EH油再生裝置硅藻土濾芯不能滿足除酸的要求。根據(jù)現(xiàn)場實際濾油經(jīng)驗，將此再生裝置更換為除酸離子交換樹脂和除水除雜質(zhì)共同作用的油質(zhì)凈化裝置，見圖2。

4 結(jié)束語

對發(fā)電廠來說，EH油質(zhì)是一項非常重要的指標，高壓抗燃油的油質(zhì)如不符合標準，將有可能直接導(dǎo)致伺服執(zhí)行機構(gòu)的堵塞，從而導(dǎo)致其工作失靈，嚴重危及汽輪機的安全運行，相關(guān)技術(shù)人員一定要重視。此次2號機組高壓抗燃油顆粒度超標的事故，主要是由于環(huán)境溫度低，投運了油箱中的電加熱器，造成EH油過熱碳化造成的。

通過對該事故的分析和處理，要求在日后的運行中必須加強油質(zhì)管理，嚴禁采用投運電加熱器來直接加熱EH油的運行方式，以杜絕EH系統(tǒng)的超溫現(xiàn)象的存在。