600MW超临界供热机组抗燃油黑色颗粒物的分析及治理

600MW超临界供热机组抗燃油黑色颗粒物的分析及治理

熊大健

（福建省鸿山热电有限责任公司福建泉州362712）

摘要：本文分析了抗燃油劣化产生的黑色颗粒物成分，并对其形成原因、及治理措施进行了研究。结果表明：抗燃油中产生的黑色颗粒物是受EH油箱电加热器投运，导致电加热器表面EH油高温碳化，碳化层剥落所致；由此提出了相应的处理和防范措施。

关键词：抗燃油；黑色颗粒物；电过热器；碳化；滤油

引言：随着我国经济的高速发展，大容量、高参数汽轮发电机组相继建成并投产，汽轮机调速系统已普遍采用磷酸脂抗燃油作为系统的工作介质。因其优良的理化特性被作为工作介质广泛用于大型发电机组汽轮机调速系统。磷酸脂抗燃油是一种人工合成的润滑剂，与汽轮机油相比，其具有挥发性低、热氧化安定性良好、润滑性能和抗磨性能优良等特点，自然点一般在530℃以上（汽轮机油300℃左右），能有效预防因系统泄漏造成的火灾事故[1]。但是，磷酸脂抗燃油在使用过程容易受到温度、水分、颗粒杂质等的影响，造成油质劣化，劣化的抗燃油会腐蚀调速系统活动部件，使其卡涩，甚至引起跳机[2]。因此，如何延长抗燃油使用寿命，找到防止抗燃油劣化，使劣化抗燃油再生的有效措施，对保障机组的安全性、经济性都有十分重要的意义。

1机组概况

福建某电厂1号汽轮机为东方汽轮机有限公司（以下简称东汽厂）生产的C600/467-24.2/1.0/566/566型超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴抽凝式供热机组。本机采用数字式电液调节系统（简称DEH），其液压调节系统（简称EH）的控制油为11.2MPa的磷酸脂抗燃油。该系统高压抗燃油系统由供油装置、自循环冷却系统、自循环再生过滤系统以及油管路及附件。供油装置的主要功能是为大、小汽轮机各汽门执行机构提供所需的液压动力，同时保持液压油的正常理化特性。

2抗燃油黑色颗粒物发生情况

1号机从2013年9月开始，从抗燃油系统取样口取样发现，抗燃油中含有不明的黑色悬浮状颗粒物，酸值接近超标。组织对EH油系统各管路及油动机进行全面检查，未发现局部过热点。

为加强1号机抗燃油质管理，采用西安热工院的KZTZ-2型抗燃油处理设备对抗燃油进行在线处理，经在线滤油后，抗燃油品质得到明显改善，酸值、水分、电阻率均达到合格范围，黑色颗粒物出现时有时无、时多时少的现象。

为了查找并分析1号机抗燃油黑色颗粒物的来源及成分，电厂委托西安热工院对1号机抗燃油中黑色颗粒物的成分进行化验分析，报告显示黑色杂质为碳化物（主要成分为C和O），怀疑系过热或老化引起的碳化物。

图1抗燃油中黑色颗粒物直观形貌

利用1号机检修机会，对1号机EH油箱检查时发现，油箱内电加热器外表上附着一层碳化物，并有剥落现象，如图2所示，油箱底部有较多细小黑色杂质。

3抗燃油黑色颗粒物产生的原因分析

通过对黑色颗粒物进行检测及分析，结果表明，受油系统中电加热器表面温度过高影响，油品与电加热器过热表面接触后严重氧化，其黏稠的氧化产物在长时间的过热环境中进一步老化碳化后，便会附着在电加热器表面形成焦灼层。随着焦灼物的堆积，当其达到一定厚度时，导致热传导不均匀，焦灼层中产生热应力，加之受到系统内油流的冲刷，焦灼物便会发生部分脱落。随着油流在系统内循环，经过摩擦、弯道和过滤器等作用，脱落并冲刷至油中的焦灼物其尺寸也越来越小，最终悬浮于油系统中，呈现黑色的颗粒状。

经由西安热工院的KZTZ-2型抗燃油处理设备在线滤油，黑色颗粒物被吸附及过滤除去，故短时间内抗燃油系统油液无黑色颗粒物存在，保持一段时间的清洁。当有新的焦灼物脱落或系统尤其是油动机油缸内存留的黑色颗粒物重新进入系统，则系统内的运行油会受到黑色细小颗粒的再次污染，因此出现了油中颗粒物时有时无、时多时少的情况。

图2EH油箱电加热器表面碳化物剥落情况

4处理措施及效果

4.1处理措施

（1）清理整个EH油箱，更换油箱内的所有滤芯，并将EH油箱内的电加热器改造红红外加热装置。

（2）对油动机进行返修清洗，并对抗燃油系统各油动机利用冲洗板替代伺服阀进行循环冲洗，确保抗燃油系统及各油动机内的油得到充分循环冲洗。抗燃油各项指标合格后，将各油动机进油滤网进行更换，确保系统的清洁度。

（3）为避免机组运行中因抗燃油颗粒度超标造成小机低压调门油动机伺服阀堵塞，影响小机的安全稳定运行，在小机低压调门油动机进油管路上增设一组并联滤油器，提高小机运行的可靠性。

（4）维持西安热工院的KZTZ-2型抗燃油处理设备在线连续滤油。

4.2处理效果

经上述处理后，1号机抗燃油系统启动后，未再发现黑色颗粒物，并且经采用西安热工院的KZTZ-2型抗燃油处理设备对抗燃油进行在线滤油后，抗燃油品质得到明显改善，酸值、水分、电阻率、颗粒度均达到合格范围，并且抗燃油颜色逐渐变浅。

结束语

EH油箱内电加热器表面局部过热系本次1号机抗燃油产生黑色颗粒物的根本原因。经对黑色颗粒物产生的原因进行分析并采取相关措施后，抗燃油品质得到有效控制，抗燃油油质各项指标均保持在合格范围，为抗燃油系统安全稳定运行提供了保障。

本厂防止抗燃油劣化，改善抗燃油品质的成功案例可为其他电厂处理同类问题提供参考。

参考文献：

[1]周秋月，于萍，等.300MW机组用抗燃油的特点与运行问题及对策[J]。汽轮机技术，2002，44（6）：321-324.

ZHOUQiuyue，YUPing，etal。CharacteristicsandOperationofFire-resistantHydraulicFluidforTurbineGenerators[J]。TURBINETECHNOLOGY，2002，44（6）：321-324.

[2]黄文强。EH抗燃油劣化原因及其净化与再生[J]。发电设备，2010，3：216-218.

HUANGWenqiang。DegradationReasonofEHFire-resistantOilandRegeneration[J]。ELECTRICPOVEREQUIPMENT，2010，3：216-218.

作者简介：

姓名：熊大健；出生年：（1972-），性别：男，职称：高级工程师，研究方向：长期从事电厂生产技术管理工作。