火力发电厂磷酸酯抗燃油水分超标影响分析及对策研究

火力发电厂磷酸酯抗燃油水分超标影响分析及对策研究
王靓、吴汉斌、田桂萍、周虎、阳晓峰 （华能荆门热电有限责任公司）
摘要：本文介绍抗燃油水解劣化机理，结合某机组抗燃油劣化案例分析，说明了水分对运行磷酸酯抗燃油的影响。

同时给出了运行磷酸酯抗燃油的指导试验周期及油质标准，避免磷酸酯抗燃油运行中水解劣化，确保调速系统安全运行。

关键词： 磷酸酯抗燃油；水解安定性；水分；酸值 前言
随着电力行业的发展，高参数、大容量的机组愈来愈多。

为了适应高压蒸汽参数的变化，改善汽轮机液压调节系统的动态特性，同时有效防止火灾隐患，目前大型汽轮机的液压调节系统上已广泛采用合成磷酸酯抗燃油作为液压工作介质。

由于磷酸酯抗燃油具有较强的亲水性，容易吸收空气中潮气而发生水解劣化变质。

劣化后的抗燃油会引起油系统金属零部件的腐蚀，严重的会直接危及到电液调节系统的安全运行。

可见，运行中磷酸酯抗燃油水分含量的控制对于机组安全运行时非常重要的。

本文从水分对抗燃油油质稳定性的影响出发，结合生成实例分析，提出抗燃油运行水分监督的建议。

1 抗燃油水解安定性
抗燃油又称三芳基磷酸酯，为人工合成的酯类化合物。

磷酸酯抗燃油具有较强的极性，在空气中容易吸潮。

在合适的条件下，如剧烈搅拌和酸类物质的存在下，与水分子作用会发生水解。

条件不同，水解的程度不同，可生成酸性磷酸二酯、酸性磷酸一酯和酚类物质等，水解产生的酸性物质对油的进一步水解产生催化作用，完全水解后生成磷酸和分类物质，这个反应可简单用如下反应式表示：
()()ArOH OH P O A H O H PO O A +−−→−++
2
23r r
O
OH
ArOH OH P ArO H O H OH P ArO +−−→−++
)
()(22
O O
OH OH
ArOH OH P HO
H O H OH P ArO +−−→−++
21
)(
O O
磷酸酯水解后产生的酸性磷酸酯氧化后不但会产生油泥、胶质等沉淀，而且还会促使磷酸酯进一步水解，导致水分及酸值升高，电阻率降低。

2 高水分含量运行对抗燃油的影响
2.1 案例分析
某电厂350MW 超临界抽凝供热机组，汽轮机控制系统使用阿克苏公司生产的FYRQUEL EHC PLUS 磷酸酯高压抗燃油，投运不到1年就发现抗燃油劣化严重，其指标检测结果见表1及表2，油泥析出实验结果如图1所示。

表 1 某电厂350MW 超临界抽凝供热机组运行抗燃油部分指标检测结果
表 2 某电厂350MW 超临界抽凝供热机组运行抗燃油外检部分指标检测结果
分析时间
检测结果
检测项目
酸值 电阻率（20℃）
油泥析出
漆膜倾向指数（MPC 值）
单位 （mgKOH/g ） Ω·cm - - 标准 ≤0.15 ≥6×109 无 0≤MPC ≤15 检验方法
GB/T 264 DL/T 421 GB/T 12579
ASTM D7843 2016.06.27
0.237
6.3×109
有
42.0
图1 某电厂350MW 超临界抽凝供热机组运行抗燃油油泥析出试验结果
依据DL/T571-2014《电力用磷酸酯抗燃油运行与维护导则》，EH 油“酸值”、“颗粒度”、“电阻率”的检测结果均不符合标准要求，且EH 油有较多劣化油泥析出，漆膜倾向
分析时间
检测结果
检测项目
水分 酸值 颗粒度 电阻率（20℃）
单位 mg/L （mgKOH/g ） 级 Ω·cm 标准 ≤1000 ≤0.15 ≤6 ≥6×109 检验方法
GB/T 7600 GB/T 264 SAE AS4509D
DL/T 421 2015.01.07 449.8 0.068 4 2.4×1010
2015.07.21 1600.0 0.101 3 2.01×1010 2015.11.10 900.0 0.150 9 8.15×109 2015.12.02 941.0 0.071 8 9.41×109 2016.01.05 566.6 0.202 6 8.22×109 2016.01.18
275.5
0.300
8
8.22×109
指数也超出正常范围。

综上表明：EH油已发生严重劣化。

机组投运初期EH油系统抗燃油油质指标均在合格范围之内，但随着机组的运行，EH油系统抗燃油含水量持续升高，且保持高水分含量长周期运行，EH油各项指标均出现不合格，虽中途将滤油水分下降，酸值降低，但EH油老化产物不断催化水解反应的进行，最终导致EH油严重劣化。

2.2 水分超标的原因
导致EH油水分超标原因有三种：冷油器泄露、油箱呼吸器干燥剂失效，空气中水分进入以及投用了离子交换树脂再生滤芯。

而该厂EH油中的水分主要来源于EH油自身老化和油箱顶部的空气滤清器。

特别是空气滤清器中的干燥剂失效，空气中的水分由此进入油箱，在内壁凝结成水珠混入油中。

EH 油遇水发生水解反应，产生酸性物质，造成酸值升高，而生成的酸性物质反过来又是水解反应的催化剂，如此形成了自催化反应，加速水解反应的进行，使油的酸值升高，电阻率较低，最终导致泡沫特性、颗粒度指标不合格、有油泥析出等问题。

2.3 处理及效果
针对EH油劣化严重的现象，电厂使用原有滤油机对油样进行滤油处理，经处理后EH 油酸值略有下降，但下降速度较慢，且油泥、胶质等抗燃油劣化产物无法去除，EH油颗粒度结果始终不合格。

在原有设备处理效果不佳的情况下，电厂加装了一套西安热工院生产的KY-XTDSNY型抗燃油再生设备，对EH油进行再生处理。

处理后运行EH油的酸值在短时间内有明显下降，电阻率明显上升，且油泥、胶质等抗燃油劣化产物基本处理干净。

其指标检测结果见表3，油泥析出实验结果如图2所示。

表 3 某电厂350MW超临界抽凝供热机组运行抗燃油经处理后部分指标检测结果
分析时间
检测结果
检测项目水分酸值颗粒度电阻率（20℃）单位mg/L （mgKOH/g）级Ω·cm 标准≤1000≤0.15≤6≥6×109
检验方法GB/T 7600 GB/T 264 SAE AS4509D DL/T 421
2016.12.07 348 0.08 4 2.01×1010图2 某电厂350MW超临界抽凝供热机组运行抗燃油经处理后油泥析出试验结果
为保证EH油系统运行油油质稳定，电厂加强对EH油油质的监控，严格控制EH油运行
指标，保证EH油在低水分、低酸值标准下运行。

同时在运行中定期检查油箱顶部呼吸口空气滤清器中的干燥剂，如发现干燥剂失效，及时更换，避免空气中水分进入油中。

近几年油质均较为稳定，未发生EH油指标严重劣化的情况。

近期其指标检测结果见表4。

表4 某电厂350MW超临界抽凝供热机组运行抗燃油近期部分指标检测结果
分析时间
检测结果
检测项目水分酸值颗粒度电阻率（20℃）单位mg/L （mgKOH/g）级Ω·cm
标准≤1000≤0.15≤6≥6×109
检验方法GB/T 7600 GB/T 264 SAE AS4509D DL/T 421
2019.01.02 185.4 0.06 3 2.57×1010 2019.03.05 478.5 0.064 4 1.39×1010 2019.04.02 381.0 0.057 4 1.50×1010 2019.05.07 331.1 0.08 3 1.98×1010
3 结论及建议
EH系统是汽轮机运行的控制核心，而EH油油质是其中最为关键，也是许多EH系统故障的根源。

因此，强化汽轮机EH油系统的管理及维护，加强油品质量的监督和管控，具有十分重要的意义。

为避免磷酸酯抗燃油运行中水解，确保调速系统安全运行，提出以下几点建议：
1）检查EH油系统严密性，保证系统各部位密封良好，尤其是油箱处。

在油箱顶部呼吸口空气滤清器处加装干燥过滤器，以便于吸收空气中的水分。

定期检查滤清器中的干燥剂是否失效，特别是空气湿度较大的季节要加大检查频次。

若发现干燥剂失效，应及时更换，避免空气中水分进入油中。

2）运行中的磷酸酯抗燃油的水分指标应尽量控制在600mg/L以下，酸值指标应尽量控制在0.100mgKOH/g以下，以减少油中酸性产物加速油质的老化。

3）严格按照《电力用磷酸酯抗燃油运行与维护导则》要求进行油品检测，缩短油品检测周期，保证重要指标如水分、酸值、颗粒度、电阻率等至少每月取样分析一次，若遇如空气湿度较大的季节等特殊情况，应适当增加化验频次，如发现异常，应立即查明原因并及时采取有效措施进行处理。

［参考文献］
［1］李烨峰,王应高,罗运柏,孟玉婵.电力用油分析监督与维护.2018,69-70.
［2］电力用磷酸酯抗燃油运行维护导则：DL/T 571-2014.。