電廠常用EH油酸值去除方法的對(duì)比

張翔翔 費(fèi)宗奇

摘 要：電廠EH油品質(zhì)的好壞直接關(guān)系到汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的安全，酸值控制是EH油品質(zhì)控制的難點(diǎn)和要點(diǎn)。EH油酸值處理的濾芯主要有硅藻土吸附濾芯、活性氧化鋁吸附濾芯、離子交換濾芯和強(qiáng)效極性分子吸附劑濾芯。 較為常見(jiàn)的方法為硅藻土濾芯和離子交換濾芯，本文對(duì)上述兩種方法進(jìn)行介紹和對(duì)比。

關(guān)鍵詞：EH油；酸值；去除；對(duì)比

一、EH油使用現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著金屬材料技術(shù)的發(fā)展，燃煤機(jī)組汽輪機(jī)參數(shù)斷提高，汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)油動(dòng)機(jī)需要的提升力越來(lái)越高。為滿足這一要求，就需要增加油動(dòng)機(jī)尺寸或提高液壓系統(tǒng)壓力從而提升油動(dòng)機(jī)的提升力。 但油壓的提高和液壓設(shè)備尺寸的增大，帶來(lái)的是油液滲漏風(fēng)險(xiǎn)的增大，油動(dòng)機(jī)一般布置在汽輪機(jī)進(jìn)汽管道上方。 EH油因其自身的抗燃性和熱氧化穩(wěn)定性，即使它落在熾熱高溫蒸汽管道表面也不會(huì)燃燒起來(lái)。

EH油品質(zhì)的關(guān)鍵控制參數(shù)為酸值，國(guó)標(biāo)規(guī)定運(yùn)行機(jī)組EH油酸值需控制在≥0.15mgKON/g。酸值過(guò)高會(huì)導(dǎo)致調(diào)速系統(tǒng)密封件的腐蝕產(chǎn)生泄漏，腐蝕管道和油系統(tǒng)閥門密封面，特別是對(duì)伺服閥的損壞更為明顯。某廠一臺(tái)哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的 N135-13.24/535/535型機(jī)組因調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈在半年時(shí)間內(nèi)更換共7只 MOGO伺服閥，后分析得出 EH油酸值異常升高（最高達(dá)0.406 mgKON/ g）導(dǎo)致伺服閥內(nèi)滑閥凸肩和閥杯密封腐蝕，產(chǎn)生汽輪機(jī)各調(diào)門伺服閥頻繁卡澀失靈，調(diào)門拒動(dòng)等問(wèn)題。二、酸性產(chǎn)生的原因

EH油主要成分為磷酸酯，其有著耐揮發(fā)性，強(qiáng)抗磨性，強(qiáng)安定性，和良好的物理穩(wěn)定性，因此被電廠用于汽輪機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的液壓用油。難燃性和阻燃性是磷酸酯最突出特性，滴附在高溫管道上難以自燃和傳播火焰，或著火后能很快自滅。但是在有局部過(guò)熱和微量水分存在時(shí)，油液容易分解并產(chǎn)生氧化反應(yīng)，并形成磷酸、單價(jià)酯和二價(jià)酯等較強(qiáng)的酸性產(chǎn)物，這些酸會(huì)進(jìn)一步促使油脂的分解和氧化，如此形成了自催化反應(yīng)，加劇水分含量和酸度超標(biāo)。

二、酸值去除方法

目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于EH油再生處理的濾芯主要有硅藻土濾芯、活性氧化鋁濾芯、離子交換濾芯和強(qiáng)效性分子吸附劑濾芯。前兩種濾芯原理為吸附再生，即利用硅藻土和氧化鋁的吸附作用將油中的酸性成分去除，但吸附過(guò)程中會(huì)不同程度釋放顆粒物質(zhì)和其他極性化合物。因硅藻土濾芯出現(xiàn)較早，在投產(chǎn)較早的機(jī)組中較為常見(jiàn)。

離子交換濾芯由上世紀(jì)八十年代歐美國(guó)家研發(fā)，用于降低工業(yè)用油中液酸值和提高其電阻率。離子交換樹(shù)脂是可以合成的物質(zhì)，外形呈米粒狀，具有穩(wěn)定的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)溫穩(wěn)定性。其中，用于去除酸值的為弱堿陰離子樹(shù)脂，其自身具有永久性的的堿性功能團(tuán)，能與酸性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 并具有良好的吸附再生效果。 在近幾年投產(chǎn)機(jī)組使用較為普遍。

強(qiáng)極性分子吸附濾芯出現(xiàn)較晚，實(shí)際運(yùn)用較少，但優(yōu)點(diǎn)較為明顯，其技術(shù)核心是使用的吸附劑具有強(qiáng)極性，吸附容量大、吸附選擇性好，只吸附 EH油的劣化產(chǎn)物，不僅包括酸性化合物，還包括發(fā)色物質(zhì)分子、表面活性物質(zhì)等非酸性化合物。這些特性使其在改善油品顏色、去除酸值、提高電阻率等方面效果顯著。

三、方法對(duì)比

（一）硅藻土濾芯

硅藻土是一種經(jīng)數(shù)百萬(wàn)年在深海中形成的由硅藻生物的殘骸沉積鈣化形成的純天然物質(zhì)，由于硅藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和體內(nèi)的物質(zhì)構(gòu)成，形成的硅藻泥具有微觀納米的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，因此具有一定的吸附作用。 因其出現(xiàn)較早，產(chǎn)品成熟，市場(chǎng)認(rèn)知度高，采購(gòu)成本低，累積投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，成為早期投運(yùn)機(jī)組的首選。

硅藻土雖然能進(jìn)行油質(zhì)再生，但其本身就是一個(gè)二次污染源，雖然有纖維過(guò)濾器，但長(zhǎng)時(shí)間投用再生裝置會(huì)讓金屬鹽進(jìn)入系統(tǒng)， 在管道和閥門流道理沉積，造成閥門卡澀和管道腐蝕。硅藻土因?yàn)槭情L(zhǎng)周期形成的天然產(chǎn)物，形成過(guò)程中難免堆積鈣、鎂等離子，會(huì)與油液水解后的磷酸酯產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，形成膠狀物，堵塞過(guò)濾器、伺服閥和節(jié)流孔板等，且不同批次的產(chǎn)品因原材料原因存在化學(xué)成分的差異，產(chǎn)品本身存在不確定性，本身含有細(xì)微的顆粒，運(yùn)行方式不當(dāng)時(shí)會(huì)直接進(jìn)入油系統(tǒng)；

硅藻土吸附能力非常有限的，一只硅藻土濾芯吸附酸份的能力約為0.03%，實(shí)際使用中，需將濾芯在干燥箱內(nèi)以90℃左右烘烤一小時(shí)以去除濾芯中的水份，以保證其吸酸能力。且連續(xù)吸附時(shí)間往往也很短。當(dāng)EH油酸值高于0.5mgKOH/g時(shí)，使用硅藻土濾芯很難將酸值控制到國(guó)標(biāo)范圍內(nèi)，同時(shí)面臨大量的更換工作。

（二）離子交換濾芯

離子交換樹(shù)脂是一種帶有功能基的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子化合物，根據(jù)樹(shù)脂所帶的離子性質(zhì)，可大體分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。EH油除酸離子交換濾芯通常為弱堿陰離子樹(shù)脂。弱堿陰離子樹(shù)脂含有弱堿性基團(tuán)，它們?cè)谒心茈x解出 OH-，生成酚和羧酸。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與油液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用從而將油液中酸性成分吸附。

與硅藻土相比，離子交換樹(shù)脂不會(huì)生成不溶性的磷酸脂皂化物，在除酸過(guò)程中也不會(huì)與磷酸酯發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生酸性金屬鹽， 從而降低堵塞過(guò)濾器的風(fēng)險(xiǎn)和伺服閥粘結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。 在處理能力方面，除酸能力為5.68克摩爾當(dāng)量，是硅藻土的數(shù)倍。 且質(zhì)量可控，使用周期長(zhǎng)，單只濾芯除酸能強(qiáng)，減少了頻繁更換產(chǎn)生的費(fèi)用。

因自身離子交換的工作方式，其主要衍生物都為水。離子交換時(shí)會(huì)根據(jù)酸值的大小會(huì)產(chǎn)生不同數(shù)量的水分，而且離子交換樹(shù)脂濾芯本身含有50%以上的水分。因此，在離子交換濾芯除酸的過(guò)程中必須配合相應(yīng)的濾水設(shè)備，在再生的同時(shí)必須配合真空式脫水裝置及時(shí)出去水分，以免因水分含量過(guò)高引起的油液分解，造成酸值反復(fù)升高。

四、效果對(duì)比

表一為某廠家使用分別使用硅藻土濾芯和離子交換濾芯對(duì)同一油樣進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間再生的對(duì)比數(shù)據(jù)。在長(zhǎng)周期測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，采用離子交換樹(shù)脂方法在整個(gè)階段除酸效果比硅藻土方法效果顯著，并且隨著再生過(guò)程，油液中金屬離子的含量也明顯下降。而采用硅藻土濾芯處理后的油液中金屬離子含量沒(méi)有明顯的變化。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著高參數(shù)、大容量機(jī)組的日益發(fā)展，電廠對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求越來(lái)越高，同時(shí)對(duì)EH油品質(zhì)的控制愈加重視。 EH油品控制重在監(jiān)測(cè)和預(yù)防，選擇合理的除酸方法可以做到事半功倍。降低酸值方面，離子交換樹(shù)脂濾芯比硅藻土濾芯效果更加明顯，但水分析出過(guò)高也是其難以克服的缺點(diǎn)。 隨著材料技術(shù)的發(fā)展，更加全面的油品控制方法得以發(fā)展，在酸值控制的同時(shí)全面控制其他參數(shù)。

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