600 MW超超临界机组高压抗燃油颗粒度超标的原因及处理

蔡 萍

(江苏阚山发电有限公司，江苏 徐州 221134)

江苏阚山发电有限公司2号机组是江苏首批超超临界汽轮发电机组，该机组的汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的CCLN600-25/600/600型超超临界一次中间再热、单轴、高中压合缸、双缸双排汽、凝汽式汽轮机，机组于2008年1月投产。主机调节保安系统由上海汇益液压控制工程有限公司生产，所用工质为磷酸酯高压抗燃油(简称EH油)，工作压力14.0 MPa，油箱油温的控制范围为40～50 ℃，运行中抗燃油质量标准见表1。

表1 运行中EH油质量标准

1 EH油颗粒度超标

2009年6月，2号机组抗燃油油质化学取样时发现油中存在较多肉眼可见的黑色颗粒，采用外接HNP021滤油机进行滤油。7月进行油质化验，结果显示，2号机组EH油油质各项指标均合格。

2009-09-10，再次发现2号机组抗燃油中存在大量的黑色颗粒，最初阶段仍采用外接HNP021滤油机进行滤油处理。在过滤期间，对2号机组抗燃油化学取样时，间歇性发现黑色颗粒。通过仔细检查各油动机滤网、蓄能器皮囊、油泵出口滤芯等区域来查找污染源，均未发现异常。2009年10月，在2号机组停机消缺期间对EH油箱进行了检查，发现油箱内的3只电加热器表面全部附满了大量黑色碳化物，见图1。至此，发现了2号机组EH油油样中黑色颗粒物的来源。

2 原因分析

2.1 EH油箱电加热器的投用导致酸值超标

酸值是磷酸酯抗燃油的重要控制指标之一，高酸度会导致抗燃油产生沉淀、起泡及空气间隔等问题，严重的会腐蚀调速系统，因此应引起足够重视。

阚山电厂2号机组EH油自投运以来，一直坚持每2周分析1次油质。在2008年12月份的监督分析中发现，油质酸值有上升趋势，但此时油质颜色无明显变化。直至2009-01-21，汽机专业接到化学专业通知，2号机组EH油酸值达到0.295 mgKOH/g。根据《DL/T 571—2007电厂用磷酸酯抗燃油运行与维护导则》规定，正常酸值应小于0.15 mgKOH/g，显然2号机组EH油酸值已明显超标。

阚山电厂EH油系统自带1套再生装置，该装置有3个滤芯，其中1个为硅藻土滤芯，用以调节抗燃油的理化特性，去除水分及降低抗燃油的酸值；另外2个滤芯分别为波纹纤维滤芯和精密滤芯，用以降低抗燃油的颗粒度。酸值超标后，首先将再生装置中的硅藻土滤芯、波纹纤维滤芯更换为新的原型式滤芯，再采用24 h不间断滤油的方式在线持续滤油。但在随后的分析中发现，油质颜色逐渐加深、自燃点超标，油质非但没有改善反而开始恶化。2009-01-29，再次化验2号机组EH油，酸值升高到了0.415 1 mgKOH/g，具体数据见表2。

表2 酸值数据

通过启用系统的再生装置过滤EH油，酸值未得到改善。2009-02-05，将再生装置滤芯更换为离子交换树脂滤芯(ET1128-DRFR/03)，虽然酸值稍有降低，但效果不明显。2009-02-21，更换了第2支新的离子交换树脂滤芯(海普洛HYPRO HP504L33-6EV)，滤油后效果仍不理想。后经综合考虑，最终采用PALL HRP020除酸滤油机与PALL HNP021除水除颗粒滤油机串联使用的方式滤油，酸值很快下降至标准值以内，且其他指标均在合格范围内。

2号机组EH油酸值高虽然得到了控制，但是在处理酸值超标的过程中也为日后的2号机组EH油颗粒度超标埋下了隐患。HNP021除水除颗粒滤油机运行时要求油温大于35 ℃才能保证正常运行，如果油温较低，抗燃油粘稠度就会加大，滤油机出口滤芯将会频繁地发出滤网堵塞的警报，且警报连续出现2 h时该设备将停运。处理酸值超标时，2号机组正处在停机检修期间，未运行，且环境温度很低，于是便通过投运油箱中的加热器来提高油温，以确保滤油机正常运行。

抗燃油在常温下的氧化速度极慢，但在较高温度下其氧化速度会剧增，运行中温度一般控制在45 ℃左右。而EH油箱电加热器通过加热棒套管直接加热EH油，由于加热棒套管外径只有Ф32 mm，表面积小，再者EH油的流动性和传热性较差，使用加热器时就容易造成局部EH油过热，加剧抗燃油的氧化速度。

2.2 EH油系统中存在局部高温情况

对EH油系统进行全面检查，发现EH油管经过的区域主要为0 m EH油箱的上部，7.9 m轴封母管、小汽轮机罩壳、汽轮机前箱及汽轮机两侧。经过仔细测温，这些区域的最高温度均不超过40 ℃，可以排除有关区域超温的设想。高压调门、中压主汽门、中压调门油动机的布置均离阀体保温较远，所处区域温度也在40 ℃以下。在对2只高压主汽门油动机环境温度测量时发现，油动机底座有超温现象，左侧主汽门油动机附近温度在75～115 ℃之间，右侧油动机底座附近温度在70～110 ℃之间，因此此处超温也是造成EH油酸值升高的原因之一。

EH油在流经油动机附近时，可使流过该段的油的温度远远超出正常范围，这种局部过热的存在大大加快了EH油的劣化速度，使EH油在短期内酸值很快升高。

2.3 EH油系统中存在死角

首先，EH油箱结构存在问题，EH油箱中间用一隔板将油箱分成两半，EH油只能在隔板的一端进行流动，而油箱底部放油门(也就是外接滤油机的进口)和滤油机出口至油箱的上部回油口布置在油箱隔板的同一侧。因此，由于EH油在油箱两侧流动性较差，导致EH油过滤期间在油箱内部存在死角。

其次，由于EH油系统管束较长，在管道弯头和部分管束的终端难免存在死角，导致在油质过滤期间并没有完全把系统中的黑色碳化物全部过滤，以致系统中反复出现黑色颗粒。

3 处理措施

(1) 清理整个EH油箱和加热棒表面，并更换油箱内的所有滤芯，且待EH油各项指标合格后，将各主汽门和调门执行机构的进油滤网全部进行更换，以确保系统的清洁度。

(2) 将EH油箱加热器退出运行，严禁投运。如油箱中的油温较低，则需提高，可投用闭式水冷却器，利用闭式水温较油温高反向加热抗燃油，待温度初步提高后，开启EH油泵来加速油温的提高。

(3) 对系统中所查到的2只高压主汽门油动机底座的超温部位进行处理。将油动机和阀体之间的保温层清理干净，并加装石棉板，隔绝热源，控制EH油的超温。

(4) 加强油质管理，定期化验EH油。如出现颗粒度和酸值超标，应及时采用PALL HRP020除酸滤油机与PALL HNP021除水除颗粒滤油机串联使用的方式滤油，并加强监视。

(5) 杜绝采用电加热器来直接加热EH油的运行方式。未得到许可，运行人员不得随意投运EH油箱加热器。

(6) 现有的再生装置中的硅藻土滤芯对EH油高酸值的改善效果不明显，当EH油酸值超过0.40 mgKOH/g时，EH油再生装置硅藻土滤芯不能满足除酸的要求。根据现场实际滤油经验，将此再生装置更换为除酸离子交换树脂和除水除杂质共同作用的油质净化装置，见图2。

4 结束语

对发电厂来说，EH油质是一项非常重要的指标，高压抗燃油的油质如不符合标准，将有可能直接导致伺服执行机构的堵塞，从而导致其工作失灵，严重危及汽轮机的安全运行，相关技术人员一定要重视。此次2号机组高压抗燃油颗粒度超标的事故，主要是由于环境温度低，投运了油箱中的电加热器，造成EH油过热碳化造成的。

通过对该事故的分析和处理，要求在日后的运行中必须加强油质管理，严禁采用投运电加热器来直接加热EH油的运行方式，以杜绝EH系统的超温现象的存在。