探析水电站用油的劣化原因及净化措施

探析水电站用油的劣化原因及净化措施

曹雅楠  

新疆伊犁河水利水电投资开发（集团）有限公司

摘要：近年来，在碳达峰、碳中和目标下，电力行业绿色低碳转型趋势明显,本文主要对水电站用油的劣化原因及净化措施进行论述，详情如下。

关键词：水电站；用油；净化

引言

随着我国工业化进程的飞速发展，环境污染造成的问题也日益凸显，含油废水由于来源广泛、待处理量大且处理难度高日趋受到重视。

1油劣化的原因

水分是从以下几方面混入油中的：油与空气接触能吸收大气中水分；运行时随着油与空气温度的变化，空气在低温油表面冷却而凝结出水分；设备连接处不严密漏水或冷却器破裂漏水；变压器、贮油罐的呼吸器中干燥剂失效或效率低会带入空气中水分；从油系统或操作系统中混进的水分。

2水电站用油的净化措施

2.1废油聚结分离破乳脱水

水电站用油的净化措施之一是废油聚结分离破乳脱水。常用的工业油液大多是从石油中获取，油液在炼制、存储、运输和使用过程中，会有水分和其他杂质进入，从而导致油液污染，形成废油。在对废油进行处理时，可将工业废油分为废润滑油、废燃料油和废溶剂油3大类，其中，废润滑油因其种类繁多，应用场景广泛，所以是废油处理领域研究的重点。2021年后中国废润滑油产量超过美国，成为世界上废润滑油产量最大的国家。目前，中国废油资源化处理的相关方案并不完善，工业化应用也不充分，资金投入不足，只有少部分特殊行业才能够实现对废油资源化技术的应用。因此，为了缓解中国面临的能源危机，同时避免废油对生态环境的污染，废油资源化的任务迫切而繁重。目前，废油破乳脱水的聚结分离研究主要集中在以下4方面：（1）聚结分离机理和机制的研究。探索聚结分离机理，阐明破乳脱水机制，对废油聚结分离过程进行定性定量的研究分析。（2）废油聚结分离参数的优化选择。乳化液特性、流体条件、床层特性等均会影响废油乳化液的聚结效率，只有参数选择合理，才能达到预期聚结分离效果，同时还能大幅提高处理效率。（3）新型聚结分离材料的制备。依据聚结材料表面润湿性对油、水两相的选择性，针对性地对废油乳化液进行油、水分离，以提高其聚结分离效率。（4）废油耦合强化破乳脱水的研究。单一常规的破乳方法，无法达到废油高效破乳脱水要求。采用多种工艺耦合的破乳方法可大幅提高油、水分离性能。其中，对聚结分离理论的研究和对分离性能影响因素的分析是目前研究的关键。

2.2隔油+气浮+两级AO组合工艺处理含油废水

水电站用油的净化措施之二是隔油+气浮+两级AO组合工艺处理含油废水。常用的工业油液大多是从石油中获取，油液在炼制、存储、运输和使用过程中，会有水分和其他杂质。进入，从而导致油液污染，形成废油。在对废油进行处理时，可将工业废油分为废润滑油、废燃料油和废。溶剂油 3 大类，其中，废润滑油因其种类繁多，应用场景广泛，所以是废油处理领域研究的重点。传统的石油产业(原油开采、原油提炼、成品油储存)、餐饮业(剩余油渣、餐厨垃圾中的油类)、机械制造(润滑油、冷轧钢水)、铁路机务段油罐车清洗残留废水及纺织过程中清洗作业、交通运输业(清洗汽车发动机、机油更换) 都会产生大量的含油废水。 通常根据油类不同的理化性质和不同的存在形态，其在废水中的存在形式可以划分为浮油、乳化油、溶解油(油包水、水包油)等。进水氨氮质量浓度呈现出一定幅度的波动，但波动幅度不大，这主要是由于机械格栅处理过程中部分氮元素与空气接触发生一系列的化学反应．隔油+气浮+两级AO组合工艺在最佳运行工况条件下，当进水平均氨氮质量浓度为131．06mg/L时，出水平均氨氮质量浓度为16.37mg/L．经隔油装置处理后出水平均氨氮质量浓度维持在108．27mg/L左右，平均去除率为17.39%;进入气浮装置后，废水中平均氨氮质量浓度降低幅度较大，气浮装置出水平均氨氮质量浓度维持在56．37mg/L左右，平均去除率为47．94%，这主要是因为该工艺单元中混凝剂将废水中的含氮有机物和含氮无机物通过絮凝作用形成絮体直接排出系统外;气浮装置出水进入两级AO后，出水平均氨氮质量浓度维持在16．37mg/L左右，平均去除率为70．96%，该工艺单元氨氮的总体去除效率最高，因为在厌氧(A)段以反硝化过程为主，兼性异养型反硝化菌以硝酸盐为电子受体，以含油废水中的可降解有机污染物质为电子供体，实现硝态氮向分子态氮转化的过程;同时，在好氧(O)段氨态氮在富氧条件下通过微生物新陈代谢和化学反应向硝态氮和亚硝态氮转变，进一步降低了出水氨氮的质量浓度，保证出水氨氮质量浓度达标。

2.3油雾外溢的优化

水电站用油的净化措施之三是油雾外溢的优化。

2.3.1油槽密封装置采用双层设计。

在密封盖上腔室安装送气装置，向上腔室输送加压空气，防止该区域形成负压，隔断油雾外泄通道，并在送风装置出风口侧加装单向阀，避免油雾在送风装置停运状态从送风通道外泄，送风装置分为两组，采用轮换启动方式，保证效果及使用寿命。在密封盖下腔室安装油雾自动处理装置，将下腔室的油雾抽吸进油雾处理装置，并将油雾进行油与空气分离处理，分离后的油回流至油槽内，并在油雾自动处理装置吸油雾口侧及排油口侧加装单向阀，避免油雾在油雾自动处理装置停运状态从油雾吸收处理通道外泄。油雾自动处理装置分为两组，采用轮换启动方式，实现了油雾的抽吸与回收处理。通过密封装置双腔设计，上腔送气、下腔吸油雾，防止油雾外溢。

2.3.2油槽挡油圈加装接油槽。

在轴承内挡油圈与大轴间加装具有组合密封结构的接油槽，在接油槽对应的大轴区域上部30mm处加装挡油环，将油槽内溢出的油雾封闭在密闭空间，使油雾在密闭空间内凝结，通过挡油环将凝结的油滴收集在接油槽内，避免推力轴承内挡油圈处油雾溢出。在接油槽底部装设排油管，与接油箱相连接收集积油。综上所述，通过对导油槽密封装置改造，改造后的轴承油槽密封装置性能可靠，能有效地解决油雾外溢的问题，解决发电机定转子表面油污附着的问题。改善发电机组运行环境，提高发电机组工作效率，增加发电机使用寿命，减少了发电机清洗的次数，减少了机组维护人员的工作强度，及日常工作的维护量，保证发电机组安全、高效、稳定运行。

2.4延迟焦化装置回炼混合污油技术

水电站用油的净化措施之四是延迟焦化装置回炼混合污油技术。延迟焦化工艺是把重质油通过加热炉升温后进行的热裂解－缩合反应“延迟”到焦炭塔内完成裂化、生焦反应的工艺过程。焦化加热炉是延迟焦化工艺的关键设备，它是延迟焦化装置在加工劣质原料时能否真正提高装置经济效益、保证装置安全平稳运行的关键。行业内焦化工艺的回炼污油普遍为重污油、催化裂化油浆等组分，回炼轻污油会在升温过程中气化，造成机泵抽空或者反应器气速加大、冲塔、生成弹丸焦等。回炼方式多数以焦炭塔冷焦油形式注入，因此罐区储存的含有原油、裂解汽油、化工污油的混合污油组分的回炼难度大大增加。延迟焦化装置在处理轻油加工路线上一次工艺探索性创新，填补了国内空白，对于焦化装置加工乙烯焦油回炼具有一定的借鉴意义。

结语

总之，有效应用净化措施，形成体系化发展，获取各项运行参数，可以推动水电站机组的有效运行。

参考文献

[1]刘丽艳,侯立飞,谭蔚,等.油水乳状液中水滴在疏水纤维丝上的聚结实验研究[J].天津大学学报(自然科学与工程技术版),2018,51(3):271–277.

[2]潘锐.一种新型凝析油聚结分离器装置在海油工程项目中的应用[J].石油和化工设备,2020,23(7):55–58.