電廠主汽輪機油的加劑再生應用

大唐國際唐山電廠 鄭 勇 陳 雨 徐 濤 李宏彬

火力發電目前仍是我國電能的主要來源，汽輪機組作為火電生產的核心機組，由于不間斷工作，潤滑維保至關重要。潤滑油系統的主要任務是可靠地向汽輪機組的各軸承包括支撐軸承和推力軸承等裝置提供合格的潤滑和冷卻油。隨著汽輪機油運行時間的增加，汽輪機油老化現象將不可避免地發生，導致汽輪機油理化指標逐漸變差，并直接威脅機組的安全運行[1]。

河北大唐國際唐山熱電有限責任公司2X320 MW 沖動式、亞臨界、中間再熱、兩缸兩排汽凝汽式汽輪機，其中2#主機汽輪機油從投產至今使用已近20年，通過日常維護來看，油液色度較深，油品發生性能失效的風險比較大。按照傳統的維護方法，一般是通過更換新油來解決油品性能失效問題。

通過全面檢測油品各項指標分析可能的失效原因，并研究可行的再生方法，恢復油品的性能達到使用標準，不僅具有理論價值，同時具有重大的經濟和社會意義。例如通過再生方法延長油品使用壽命，可以降低更換油品帶來的采購成本；在新的環保法規要求下，廢油處理給社會和企業帶來很大的環保壓力，再生利用是一種有效的減少廢油排放的環保手段；作為碳氫化合物的廢油，主要處理方式是轉化為燃料油，并最終生成二氧化碳排放到大氣中，再生利用可減少碳排放，符合國家提倡的碳中和戰略。

1 在用油狀態評估

1.1 油樣檢測

針對大唐電廠2#主機汽輪機在用油品進行取樣檢測如表1。其中：錫、鉛、銅、鉻、鉬、鋁、硼、硅、鈉、鉀、鈦、釩、錳、鎳、鎘、鋇、鈣、鎂、鋅、銀元素含量＜1ppm，鐵元素2ppm，磷元素8ppm。

表1 唐山電廠2#主汽輪機油檢測結果

1.2 油品失效分析

從如下方面對2#汽輪機油油樣的檢測結果進行分析：

基本性能。包括粘度、粘指、酸值、閃點、傾點、空氣釋放性，基本代表油品的固有性能，尤其是粘度和粘指為透平軸承等部件提供基本的潤滑保護，這些指標正常說明油品目前尚可以提供基本的潤滑保護[2]，在其他性能不足的狀況下具有較高的再生價值；金屬保護性能，包括抗銹和防腐，主要為系統中的鋼部件和銅部件提供防護功能，目前狀態正常，能夠為金屬部件提供必要的防腐和防銹保護；污染控制。顆粒清潔度和含水量指標都相當不錯，這與系統的密封性、精密過濾措施和日常管理分不開。

從磨損元素來看，鐵、銅等摩擦副相關的微量金屬含量都很低，說明目前整體的潤滑狀態還比較好；表面性能。主要包括泡沫性能和分水性能，其中指標上看分水性能較好，泡沫性能略差，接近標準限值；抗氧化性能。主要為潤滑油本身提供抗氧保護和壽命支持，從旋轉氧彈值來看，油品的抗氧化性接近完全喪失，必須采取措施進行改善。油品抗氧性能下降首先會造成油品本身的氧化劣化，進而導致粘度、酸值等基本性能的衰變，直接影響潤滑效果。

1.3 潛在風險

從油品檢測結果和上述分析看，2#汽輪機油的主要風險在于抗氧化性能缺失，帶來的影響是無法為汽輪機油提供足夠的抗氧化保護。在沒有抗氧保護的狀態下，汽輪機油將在短期內生成大量氧化副產品，這些副產品高度極性，包括有機酸、酮和醛，極性副產品相互反應生成更高分子量的聚合物，汽輪機油的基礎油對這些產物有一定的溶解能力，少量的氧化產物可溶解在基礎油中，當氧化產物的含量超出基礎油的溶解度時，氧化產物將析出，氧化產物如漆膜、油泥等可能沉積在透平軸承等部件表面，導致溫度增加，冷卻器效率下降，系統腐蝕，過濾器堵塞等故障，嚴重情況下影響機組運行。

2 再生實驗方案及測試結果

實驗材料：唐山電廠2#汽輪機油；殼牌汽輪機油再生添加劑（代號A）；T501酚類抗氧劑（代號B）；非硅類抗泡劑（代號C）；實驗方案：以唐山電廠2#汽輪機油為基礎，使用添加劑A 調配樣品A1、A2、A3各1000ml，加劑量分別為1w%、2w%、3w%；使用添加劑B 調配樣品B1、B2、B3各500ml，加劑量分別為1w%、2w%、5w%。同時各樣品加入非硅類抗泡劑C，加劑量t%。

為了評價各配方的再生修復效果，主要測試抗氧化性能旋轉氧彈RPVOT 和抗泡性指標。為了評價最終的再生效果，現場中試環節調配1000L 樣品，加劑量為2w～3w%，同加入非硅類抗泡劑C，加劑量1t～1.5t%.

3 結果分析

從表2可看出，加入殼牌再生添加劑對2#汽輪機油的抗氧化性能有著顯著的改善效果，且抗氧化性能的改善與加劑量正相關，也就是說通過提高加劑量可輕易的調整到需要的旋轉氧彈值；單一的酚類抗氧化劑對2#汽輪機油的抗氧化性能改善不明顯，均未達到運行標準。為提高抗氧化性能，需提高抗氧化劑的用量，這樣會增加再生成本，也可能會導致其他副作用；同等劑量的添加劑，殼牌再生添加劑相比T501酚類抗氧劑單劑具有明顯的增強效果。可能原因是殼牌再生添加劑為2種以上的復合添加劑，各添加劑組分具有優化的協同作用，因此比單一的抗氧劑具有更好的再生效果。

表2 關鍵性能再生效果對比

加入抗泡劑以后，油品的抗泡性能均有明顯改善；從表3可看出，通過加入適當比例的殼牌再生添加劑可以使2#汽輪機油各項指標均能達到運行標準。對照表1原始樣品的各項性能指標，抗氧化性能和抗泡性能得到明顯改善，并高于運行標準。最終的再生修復下效果可用圖1表示。

表3 現場中試樣品測試結果

結論：汽輪機經過長期運行，由于添加劑衰減和自然劣化，油品的某些性能指標會出現下降，在失效分析的基礎上通過選擇合適的再生添加劑可以恢復油品性能指標，達到延長使用壽命的目的。由于添加劑的協同作用，使用優化的復合添加劑的再生效果在用量和再生效果上一般會優于單劑。