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汽轮机润滑油乳化问题在线处理方法

汽轮机润滑油乳化问题在线处理方法
2020.07.04
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作者:娄倩倩

陕西某电厂供热机组在供暖期内发生汽封漏气,导致汽轮机润滑油严重乳化,危害机组运行**。为了不影响机组正常供暖,研究并验证了不同在线处理方法的处理效果。结果表明,采用极性诱导选择性吸附剂对运行油进行在线再生,可将油的破乳化度降至极限值,使乳化油在极短时间内破乳化,油与水在油箱中具有充足的分离时间,彻底解决了运行油乳化问题,为机组运行**提供了保障。

汽轮机油的重要性

汽轮机油是工业润滑油中重要的一类,主要依靠在机组轴颈和轴瓦高速旋转过程中形成油膜,对汽轮机轴和轴瓦起承载、润滑和冷却作用。若润滑系统中油膜形成不良,则极易引起轴和轴瓦的磨蚀、烧蚀,严重的会发生抱瓦,引发机组非正常停机,给电厂带来巨大的经济损失。因此,保证汽轮机油在润滑系统中形成良好的油膜是确保机组运行**的关键。很多电厂在机组运行过程中出现汽封漏气问题,导致汽轮机润滑油发生乳化。对汽封进行维修必须停机,但是很多情况下没有停机条件,因此需要找到既不影响机组运行,又能解决汽封漏气所致的汽轮机润滑油乳化问题的方法。本文以陕西某电厂供热机组为例,对该厂汽轮机润滑油发生的乳化问题进行分析,同时介绍解决方法及处理效果。

现状分析

陕西某电厂供热机组在运行过程中发生汽封漏气,致使汽轮机润滑油发生了严重乳化问题, 油不透明,呈乳状,油中水分达 23 000 mg/L,严重超出标准要求。现场使用处理流量为 12 m3/h 的真空脱水滤油机 24 h 不间断脱水处理多日无效果,油中水分仍逐渐上升,油箱底部排污管排出的也是乳化的汽轮机油。为解决该厂汽轮机润滑油乳化问题,我司技术人员开展了以下研究。

汽轮机运行时,可使油和水充分搅拌,油中的乳化剂能在油水界面形成坚固的界面膜,使油水交融,产生乳化现象。汽轮机润滑油发生乳化的要素有:( 1)油中含水;( 2)油中含有能降低界面张力的表面活性物质(乳化剂); ( 3)高速循环流动或搅动。对于正在运行的机组,管路中的油一直在高速循环流动,油仅有在油箱中停留时可看作是相对静止的。因此,针对运行机组汽轮机油乳化问题,应在降低水分或提高油质破乳化度方面进行研究。

该机组汽封漏气严重,油中水分不断增加,一般电厂采用的脱水滤油机的处理流量**为 12 m3/h, 单位时间内脱水量远远低于汽封漏气所带入的水量,显然仅靠滤油机脱水是无法解决问题的。现场使用处理流量为 12 m3/h 的真空脱水滤油机 24 h 不间断脱水处理多日无效果,也验证了仅用脱水滤油机进行脱水,解决不了上述油质乳化问题。

  • 添加破乳剂

油的乳化因素之一是含有乳化剂,可向汽轮机润滑油中添加适量的破乳剂。破乳剂会和乳化剂发生络合,改变乳化剂结构,降低界面张力, 但其前提是必须保证对油质的其他指标不产生不良影响。

  • 添加破乳剂模拟试验

目前,*常用的汽轮机润滑油破乳剂为胺与环氧化合物缩合物类破乳剂,对其进行了实验室添加效果试验。模拟油运行环境,样品添加破乳剂后在 45 ℃ 水浴中充分搅拌,搅拌后进行破乳化度指标检测,并观察油、水分离现象,试验结果所示,添加破乳剂 T1001 可将该机组汽轮机润滑油破乳化度由原来的 24.8 min降至 6.5 min。当破乳剂 T1001 质量分数大于 0.02 %时,虽然破乳化度仍可降低,但降幅较小;并且油、水分离后,油层、水层均发生不同程度的浑浊现象,浑浊程度随破乳剂添加量的增加逐渐严重。一般汽轮机润滑系统油箱的设计容量要求油在油箱的停留时间为 8~10 min。为保证添加破乳剂后油层、水层清澈,选择 T1001 质量分数 0.02 % 进行现场添加试验,认为其可使乳化油在油箱中有充分时间破乳,将油中水分分离出去。

  • 现场添加破乳剂

按油系统油量为 23 t 计算,需添加 T1001 4.6 kg。将 T1001 与 20 kg 运行油充分搅拌混合后,由油箱顶部检修口缓慢加入油箱。机组正常运行 12 h、24 h 后,取样进行化验,结果所示。该机组汽轮机润滑油加入破乳剂T1001 后,破乳化度明显降低,与模拟试验结果相符;水分明显降低,但仍超标严重;油质粘度、酸值指标没有受到影响;油质外观仍然是乳化状态;油质乳化使洁净度仍大于 12 级( NAS 1638),不符合质量要求。

现场添加破乳剂试验结果表明,向运行油中添加破乳剂后,虽然油的乳化程度有明显改善, 但运行油还需约 7 min 才能油水分离,即在现有油箱体积情况下,向运行油中添加破乳剂不能解决该厂油质乳化问题。

  • 油质再生处理

油的乳化因素之一是含有乳化剂,可使用对乳化剂具有吸附作用的吸附剂对油进行再生处理,将油中乳化剂去除,提高油与水的分离能力。为此,拟采用极性诱导选择性吸附剂对运行油进行再生处理。

  • 吸附剂再生模拟试验

采用极性诱导选择性吸附剂对添加了破乳剂的运行油进行实验室再生处理效果试验。模拟运行油运行环境,油样添加吸附剂后在 45 ℃ 水浴中搅拌 60 min,用滤纸将吸附剂滤除,检测油质破乳化度指标,并观察油、水分离现象,试验结果所示。与未加入吸附剂的运行油样比较,使用质量分数为 0.5 % 的吸附剂再生处理后,破乳化度反而更高;再增加吸附剂用量,破乳化度值逐渐下降,经质量分数为2.0 % 的吸附剂再生处理后,破乳化度降至 2.3 min; 再增加吸附剂用量,破乳化度还会降低,但降幅**小。运行油中所加入的破乳剂是一种表面活性剂,具有极性,而极性诱导选择性吸附剂对极性化合物具有吸附作用。因此,用 0.5% 吸附剂处理后,油样中的破乳剂被处理掉,故破乳化度有明显上升;当吸附剂用量逐渐增加时,油中乳化剂被彻底去除,破乳化度则随着吸附剂用量增加而逐渐下降,直至接近吸附剂处理可达到的极限值。

采用极性诱导选择性吸附剂对运行油进行处理,可将其破乳化度降至近 2 min,这与油系统设计的油在油箱停留 8~10 min 有 6~8 min 差值,即系统回油进入油箱因没有搅动,2 min 左右即可进行破乳化,分离出来的水分有足够的时间进行沉降,因而可达到破乳化、去除水分的目的。

  • 现场油再生处理

采用以极性诱导选择性吸附剂为基础的汽轮机油再生装置,对运行油进行在线处理,依据实验室再生模拟试验结果,运行油量 23 t 需消耗4 套装有吸附剂的滤芯。再生装置接入油系统后24 h 不间断再生处理, 每 3 天更换 1 次滤芯。消耗每套滤芯后,即更换滤芯前,取样进行跟踪化验,化验结果所示。当消耗3 套滤芯后,破乳化度达 5.2 min,油中含水量明显下降,此时油箱底部排污管可排出水,与之前排出的乳状液明显不同。当消耗 4 套滤芯后,破乳化度降至 1.8 min,油中含水量虽仍超标,但已降至 223 mg/L,油箱底部排污管排水量明显增加,油质粘度没有受到影响,酸值指标也有明显改善,洁净度已达到 6 级( NAS1638),油质已透明,油质乳化问题得以解决。

  • 处理效果分析

采用极性诱导选择性吸附剂对运行油进行处理后,破乳化度降至 1.8 min,乳化油在油箱中破除乳化后,油与水有足够的时间进行彻底分离, 水分有足够的时间进行自然沉降。据现场实际处理效果,采用极性诱导选择性吸附剂再生处理的方法解决了运行油乳化问题,保证进入润滑系统的油是未乳化的正常油质,油质含水量虽然仍超出标准要求,但已明显改善,若要将油中水分降至标准要求以内,必须待停机时对汽封进行维修。此外,经过再生处理,油品的酸值、颗粒度指标得到明显改善。

 

结论

本次的研究结果表明,对于因汽封漏气量大所致的汽轮机润滑油严重乳化问题,真空滤油机 24 h 不间断运行达不到预期效果;因油箱所限,向油中加入破乳剂也效果有限;*终采用极性诱导选择性吸附剂对运行油进行在线处理,使问题得以解决。实践表明,使用极性诱导选择性吸附剂对运行油进行在线再生处理,可在不影响机组正常运行情况下,彻底解决运行油乳化问题,可保证机组正常运行至计划停机时进行汽封的检修。本文方案可供有类似问题的电厂参考。

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