汽轮机油破乳化原因分析及处理

汽轮机油破乳化原因及处理 汽轮机油破乳化度超标的原因分析及处理 || 全科中心,职称论文 | 毕业论文|免费论文|各学科专业论文 PH计(酸度计) 2008-07-04 08:55:41 阅读19 评论0 字号:大中小 (拉克玛依电厂 新疆 拉克玛依 834008) 摘要:着重分析汽轮机油破乳化性能劣化的原因，并针对劣化的汽轮机油进行试验添加破乳化剂等处理，最终使劣化的汽轮机油乳化性能合格，不仅收到较好的经济效益，而且为劣化油处理积累了宝贵的经验 关键词: 汽轮机油破乳化性能 油品乳化 破乳化剂 火力发电厂的汽轮机润滑油作为汽轮发电机组润滑与调速系统的工作介质,在生产检修使用的各个环节都存在着外界面活性物质的侵入的可能，长期在高温剧烈搅拌下的情况下运行,以及油品的老化磨损水汽的泄漏等原因，产生劣化产物,从而引起油品的乳化汽轮机油一旦乳化，不但失去润滑和冷却散热等作用，而且给设备带来极大的危害我厂作为火力发电厂，在2005-2006年中发现汽轮机油破乳性能劣化的现象 1 汽轮机油破乳化性能劣化的原因 由于油品乳化对机组影响较大其乳化的机理如下油品发生乳化必须具备三个条件:油中含有与油不互溶的物质(如水); 含有能降低油水界面张力的表面活性物质;高速循环流动或搅拌这三个条件很容易被运行汽轮机油满足 一般认为油中存在超标的水分是破乳化性能劣化的主要原因,对汽轮机油水分正常但破乳化性能超标，感到不可理解实际上,水分的存在主要是给破乳化性能劣化提供了条件,并不是破乳化性能劣化的根本原因，表面活性物质的存在才是引起汽轮机油破乳化度不合格的关键因素表面活性物质是一种两亲分子，具有亲油和亲水的性质，在汽轮机油中混入了水份和表面活性物质后，表面活性物质会显蓍降低油水界面的张力，并富集在油的界面层，在有水分存在，且受到循环流动高速搅拌的情况下，便发生乳化此时，表面活性物质吸附在油水两相界面上，以亲油亲水基团使油和水连接，使水滴可以稳定地分散于油中，使油水不易分离 当然,过量水分的存在会加速油品抗氧剂的损失,增加金属的腐蚀,加速油品的劣化,从而使得油品破乳化性能下降例如我厂#12机，当测油品中水分为5444ppm时，其破乳化度为24min;但在后期，通过过滤除去大部分水分，油中水分含量为46ppm时，其破乳化度却上升为130min 2 我厂油品乳化情况介绍 2.1 2005年9月5日，检查发现#12机油品乳化不透明，油中含有大量乳状水，但此时油的破乳化度仍合格，并接近新油一个月后分析发现:破乳化时间超标准虽经昼夜滤油处理，油中的乳状水分基本被滤除，油品也基本呈透明状态，但由于油质劣化，油品的破乳化时间超标准2006年元月24日，进行了破乳化剂的添加，效果良好;但当#3燃机故障时长达三个月的静置后，油品的破乳化时间再次超标，于5月18日再次添加破乳化剂 2.2 在2006年2月，进行正常的油质全分析时发现:#7#10机汽轮机油破乳化时间超标，分别是:105min89min，其它指标均在合格范围内，且油品外状透明，无乳状水，进行水分含量测定，发现油品的水分含量也不大同年5月的油质全分析时，发现#9机汽轮机油也发生了同样的问题 3 油品乳化原因分析 3.1 #12机油品乳化的主要原因 油系统中由于泄漏进入了大量的水分;油箱设计容积过小，油的循环倍速过高，使得油品没有足够的时间沉降;同时前期加入的新油破乳化时间本身就不合格，为20min这三种因素同时存在， 使得油品在较短的时间内发生了乳化而静置近三个月后，油品的破乳化时间再次超标，而且油中有大量的黑色油泥析出这是由于长期的静置，会使油质产生分解,沉淀水分,而且由于冷油器仍然存在泄漏，在此恶劣的条件下，最初加入的破乳剂(表面活性剂)也可能变成了起相反作用的乳化剂，造成油品在设备启动后再次乳化此种乳化现象表现为:破乳化时间不合格，油质不透明，油中含有大量的乳状水 3.2 #7#9#10机汽轮机油品乳化的主要原因 汽轮机油在长期的运行过程中存在着局部过热漏水漏汽外界空气和尘埃的漏入等因素，引起汽轮机油的抗氧剂防锈剂的损失,从而加速汽轮机油的老化,老化后产生的环烷酸皂胶质等老化产物均属乳化剂，而运行中的汽轮机油基本处于湍流状态，从而使得运行油品的破乳化时间超标此种现象为:破乳化时间不合格，但油质透明，水分含量不大 4 对劣化油的处理措施 处理的方法有两种:一是换油;二是对现有的油品进行处理但全部更换新油,成本太高,而且油品除破乳化度外其它指标均合格，因此决定采用添加破乳剂的方法处理油品 4.1 添加机理 添加破乳剂改善油品的破乳化性能的机理为:在乳化汽轮机油中,通过加入与形成乳化汽轮机油类型( W/ O 型)相反的表面活性物质(破乳剂) ,替代已富集在油水界面膜上的表面活性物质(乳化剂) ,使界面膜被破坏，将膜内包裹的释出，水滴相互凝结沉降到底部，使油水分离达到破乳目的 4.2 小型试验 4.2.1 添加剂量的确定 由于没有成熟的经验可以借鉴，考虑到破乳化剂可能对其它指标产生不良影响，小型试验的添加比例确定在0.5g/l0.8g/l之间，每组均做多次平行试验 4.2.2 试验条件的确定 为确保试验结果能够的应用于现场添加，减少试验误差，实验室的小型试验按照与日常监督相同的取样试验方法进行,并模仿现场油品的实际运行温度(#12机为60，#7#9#10机为40)进行添加试验 4.2.3 试验结果 添加剂量g/l 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 破乳 化度 min #7机 37 25 20 12 #9机 26 23 15 #10机 41 20 12 8 #12机 13 7.5 8 15 小型试验证实:适量添加破乳化剂后，能明显地提高油品的破乳化性能，并对其它理化性能无不良影响，且无任何沉淀物析出 4.2.4 通过小型试验确定的最佳添加剂量如下表: 机组 #7 #9 #10 #12 总油量m3 4.3 8 8 8(11.56) 添加量kg 3.2 5 4.5 5(8.4) 注:以上油量为在各油箱容积的基础上加1m3(油循环系统) 4.3 工业化添加破乳化剂及过滤处理 运行中处理劣化油是一项技术要求高责任大的治理操作，因此要求我们要慎而又慎首先，我们与运行部维护中心做好联系与沟通工作，并制定了添加方案，提出注意事项;其次，进行油质核量 工作，以尽可能地保证添加效果;加入破乳化剂后对油品进行连续过滤循环搅拌,使破乳化剂与油品混合均匀充分反应;化验室取样分析直至油质各项指标化验结果合格 4.4 破乳化剂添加后的效果 添加破乳剂后,分析结果表明添加破乳剂后汽轮机油的破乳化性能有很大改善，而且对酸值闪点粘度等指标未产生影响测定结果如下表 4.4.1 添加破乳剂前后汽轮机油破乳化时间测试结果(取样点为油箱，以#12机为例) 取样时间 破乳化度min 备注 添加前 2005.12.26 24 油中水分为5444ppm 2005.12.31 28 油中水分为3064ppm 2006.1.11 130 油中水分为46.01ppm 2006.3.30 >180 添加后 2006.1.24 32 第一次加破乳化剂1h 后取样 2006.1.25 14 跟踪分析 2006.2.5 18 跟踪分析 2006.5.18 18 第二次加破乳化剂次日取样 2006.6.9 12 跟踪分析 4.4.2 添加破乳剂前后油品的化验数据 添加前 添加后 机组 #7 #9 #10 #12 #7 #9 #10 #12 闪点 198 208 197 229 207 206 208 236 酸值mgKOH/ml 0.081 0.096 0.117 0.123 0.085 0.096 0.096 0.099 破乳化度min 105 73 89 >180 6 7 11 7 粘度mm2/s 46.16 47.16 46.04 44.13 45.89 46.72 46.21 43.85 4.5 同时，针对#12机油箱容积过小的问题，汽机专业进行了油箱扩容，从而消除了油循环倍速过高的现象，保证油品有足够的沉降时间 4.6 效果跟踪 从#12机油品乳化现象发生到添加破乳剂开始，至#7#9#10机油品乳化及处理，化验室一直对添加破乳剂的机组油品进行跟踪监测，分析结果表明添加破乳剂后汽轮机油的破乳化性能有很大改善，至今未发现有油质再次劣化的迹象 5 防范措施 汽轮机油在正常使用中缓慢发生劣化是不可避免的，由于造成油品乳化的原因较多，我们应从以下几个方面做好油品防劣工作 5.1 做好新油的验收工作 严格按照GB 11120 89 L- TSA 汽轮机油的标准对新油进行验收，不合格油品坚决不能进入机组油系统 5.2 做好设备检修阶段汽轮机油的维护工作 5.3 做好运行油的维护监测工作 一方面要尽量减少水蒸汽灰尘等进入油系统;另一方面对于汽轮机油在运行中由于受热磨损等原因产生的老化产物要及时通过滤油除去;同时，应定期按要求对各机组用油进行油质检查，发现问题及时采取处理措施 6 结论 汽轮机油的使用寿命一般为10-15年，而乳化则是影响汽轮机油使用寿命的主要原因之一破乳化剂是一种复合化学添加剂,其化学组分与油品发生反应,能够改善油水分离状况电厂汽轮机油 质明显劣化时,通常只能更换新油,旧油再生一般由油品的制造厂商进行而通过此次以大量小型试验为依据的劣化油在线治理，取得了较好的效果，不但为劣化油处理积累了宝贵的经验，而且所用破乳化剂与汽轮机油价格比约为1 110(例如#9机总油量约8m3，油总价为三万多元，而添加5kg的破乳剂所需不足300元,)其所体现的经济性更是可观 丛淑萍( 1972)，1997年毕业于山东曲阜师范大学，现任化验室主任，化学专业工程师 郭霞(1969)2006年研究生毕业于重庆大学，化学专业高级工程师 摘要:着重分析汽轮机油破乳化性能劣化的原因，并针对劣化的汽轮机油进行试验、添加破乳化剂等处理，最终使劣化的汽轮机油乳化性能合格，不仅收到较好的经济效益，而且为劣化油处理积累了宝贵的经验。 关键词: 汽轮机油破乳化性能 油品乳化 破乳化剂 火力发电厂的汽轮机润滑油作为汽轮发电机组润滑与调速系统的工作介质,在生产、检修、使用的各个环节都存在着外界表面活性物质的侵入的可能，长期在高温、剧烈搅拌下的情况下运行,以及油品的老化、磨损、水、汽的泄漏等原因，产生劣化产物,从而引起油品的乳化。汽轮机油一旦乳化，不但失去润滑和冷却散热等作用，而且给设备带来极大的危害。我厂作为火力发电厂，在2005-2006年中发现汽轮机油破乳性能劣化的现象。 1 汽轮机油破乳化性能劣化的原因 由于油品乳化对机组影响较大其乳化的机理如下。油品发生乳化必须具备三个条件:油中含有与油不互溶的物质(如水); 含有能降低油水界面张力的表面活性物质;高速循环流动或搅拌。这三个条件很容易被运行汽轮机油满足。 一般认为油中存在超标的水分是破乳化性能劣化的主要原因,对汽轮机油水分正常但破乳化性能超标，感到不可理解。实际上,水分的存在主要是给破乳化性能劣化提供了条件,并不是破乳化性能劣化的根本原因，表面活性物质的存在才是引起汽轮机油破乳化度不合格的关键因素。表面活性物质是一种两亲分子，具有亲油和亲水的性质，在汽轮机油中混入了水份和表面活性物质后，表面活性物质会显蓍降低油水界面的张力，并富集在油的界面层，在有水分存在，且受到循环流动、高速搅拌的情况下，便发生乳化。此时，表面活性物质吸附在油水两相界面上，以亲油亲水基团使油和水连接，使水滴可以稳定地分散于油中，使油水不易分离。 当然,过量水分的存在会加速油品抗氧剂的损失,增加金属的腐蚀,加速油品的劣化,从而使得油品破乳化性能下降。例如我厂#12机，当测油品中水分为5444ppm时，其破乳化度为24min;但在后期，通过过滤除去大部分水分，油中水分含量为46ppm时，其破乳化度却上升为130min。 2 我厂油品乳化情况介绍 2.1 2005年9月5日，检查发现#12机油品乳化、不透明，油中含有大量乳状水，但此时油的破乳化度仍合格，并接近新油标准。一个月后分析发现:破乳化时间超标准。虽经昼夜滤油处理，油中的乳状水分基本被滤除，油品也基本呈透明状态，但由于油质劣化，油品的破乳化时间超标准。2006年元月24日，进行了破乳化剂的添加，效果良好;但当#3燃机故障时长达三个月的静置后，油品的破乳化时间再次超标，于5月18日再次添加破乳化剂。 2.2 在2006年2月，进行正常的油质全分析时发现:#7、#10机汽轮机油破乳化时间超标，分别是:105min、89min，其它指标均在合格范围内，且油品外状透明，无乳状水，进行水分含量测定，发现油品的水分含量也不大。同年5月的油质全分析时，发现#9机汽轮机油也发生了同样的问题。 3 油品乳化原因分析 3.1 #12机油品乳化的主要原因 油系统中由于泄漏进入了大量的水分;油箱设计容积过小，油的循环倍速过高，使得油品没有足够的时间沉降;同时前期加入的新油破乳化时间本身就不合格，为20min。这三种因素同时存在，使得油品在较短的时间内发生了乳化。而静置近三个月后，油品的破乳化时间再次超标，而且油中有大量的黑色油泥析出。这是由于长期的静置，会使油质产生分解,沉淀水分,而且由于冷油器仍然存在泄漏，在此恶劣的条件下，最初加入的破乳剂(表面活性剂)也可能变成了起相反作用的乳化剂，造成油品在设备启动后再次乳化。此种乳化现象表现为: 破乳化时间不合格，油质不透明，油中含有大量的乳状水。 3.2 #7、#9、#10机汽轮机油品乳化的主要原因 汽轮机油在长期的运行过程中存在着局部过热、漏水、漏汽、外界空气和尘埃的漏入等因素，引起汽轮机油的抗氧剂、防锈剂的损失,从而加速汽轮机油的老化,老化后产生的环烷酸皂、胶质等老化产物均属乳化剂，而运行中的汽轮机油基本处于湍流状态，从而使得运行油品的破乳化时间超标。此种现象为:破乳化时间不合格，但油质透明，水分含量不大。 4 对劣化油的处理措施 处理的方法有两种:一是换油;二是对现有的油品进行处理。但全部更换新油,成本太高,而且油品除破乳化度外其它指标均合格，因此决定采用添加破乳剂的方法处理油品。 4.1 添加机理 添加破乳剂改善油品的破乳化性能的机理为:在乳化汽轮机油中,通过加入与形成乳化汽轮机油类型( W/ O 型)相反的表面活性物质(破乳剂) ,替代已富集在油水界面膜上的表面活性物质(乳化剂) ,使界面膜被破坏，将膜内包裹的释出，水滴相互凝结沉降到底部，使油水分离达到破乳目的。 4.2 小型试验 4.2.1 添加剂量的确定 由于没有成熟的经验可以借鉴，考虑到破乳化剂可能对其它指标产生不良影响，小型试验的添加比例确定在0.5g/l—0.8g/l之间，每组均做多次平行试验。 4.2.2 试验条件的确定 为确保试验结果能够的应用于现场添加，减少试验误差，实验室的小型试验按照与日常监督相同的取样、试验方法进行,并模仿现场油品的实际运行温度(#12机为60?，#7、#9、#10机为40?)进行添加试验。 4.2.3 试验结果 添加剂量g/l 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 破乳 化度 min #7机 37 25 20 12 #9机 26 23 15 #10机 41 20 12 8 #12机 13 7.5 8 15 小型试验证实:适量添加破乳化剂后，能明显地提高油品的破乳化性能，并对其它理化性能无不良影响，且无任何沉淀物析出。 4.2.4 通过小型试验确定的最佳添加剂量如下表: 机组 #7 #9 #10 #12 总油量m3 4.3 8 8 8(11.56) 添加量kg 3.2 5 4.5 5(8.4) 注:以上油量为在各油箱容积的基础上加1m3(油循环系统) 4.3 工业化添加破乳化剂及过滤处理 运行中处理劣化油是一项技术要求高、责任大的治理操作，因此要求我们要慎而又慎。首先，我们与运行部、维护中心做好联系与沟通工作，并制定了添加方案，提出注意事项;其次，进行油质核量工作，以尽可能地保证添加效果;加入破乳化剂后对油品进行连续过滤、循环搅拌,使破乳化剂与油品混合均匀、充分反应;化验室取样分析直至油质各项指标化验结果合格。 4.4 破乳化剂添加后的效果 添加破乳剂后,分析结果表明添加破乳剂后汽轮机油的破乳化性能有很大改善，而且对酸值、闪点、粘度等指标未产生影响。测定结果如下表。 4.4.1 添加破乳剂前后汽轮机油破乳化时间测试结果(取样点为油箱，以#12机为例) 取样时间 破乳化度、min 备注 添加前 2005.12.26 24 油中水分为5444ppm 2005.12.31 28 油中水分为3064ppm 2006.1.11 130 油中水分为46.01ppm 2006.3.30 >180 添加后 2006.1.24 32 第一次加破乳化剂1h 后取样 2006.1.25 14 跟踪分析 2006.2.5 18 跟踪分析 2006.5.18 18 第二次加破乳化剂次日取样 2006.6.9 12 跟踪分析 4.4.2 添加破乳剂前后油品的化验数据 添加前 添加后 机组 #7 #9 #10 #12 #7 #9 #10 #12 闪点? 198 208 197 229 207 206 208 236 酸值mgKOH/ml 0.081 0.096 0.117 0.123 0.085 0.096 0.096 0.099 破乳化度min 105 73 89 >180 6 7 11 7 粘度mm2/s 46.16 47.16 46.04 44.13 45.89 46.72 46.21 43.85 4.5 同时，针对#12机油箱容积过小的问题，汽机专业进行了油箱扩容，从而消除了油循环倍速过高的现象，保证油品有足够的沉降时间。 4.6 效果跟踪 从#12机油品乳化现象发生到添加破乳剂开始，至#7、#9、#10机油品乳化及处理，化验室一直对添加破乳剂的机组油品进行跟踪监测，分析结果表明添加破乳剂后汽轮机油的破乳化性能有很大改善，至今未发现有油质再次劣化的迹象。 5 防范措施 汽轮机油在正常使用中缓慢发生劣化是不可避免的，由于造成油品乳化的原因较多，我们应从以下几个方面做好油品防劣工作。 5.1 做好新油的验收工作 严格按照―GB 11120 – 89 L- TSA 汽轮机油‖的标准对新油进行验收，不合格油品坚决不能进入机组油系统。 5.2 做好设备检修阶段汽轮机油的维护工作 5.3 做好运行油的维护、监测工作 一方面要尽量减少水、蒸汽、灰尘等进入油系统;另一方面对于汽轮机油在运行中由于受热、磨损等原因产生的老化产物要及时通过滤油除去;同时，应定期按要求对各机组用油进行油质检查、检测，发现问题及时采取处理措施。 6 结论 汽轮机油的使用寿命一般为10-15年，而乳化则是影响汽轮机油使用寿命的主要原因之一。破乳化剂是一种复合化学添加剂,其化学组分与油品发生反应,能够改善油水分离状况。电厂汽轮机油质明显劣化时,通常只能更换新油,旧油再生一般由油品的制造厂商进行。而通过此次以大量小型试验为依据的劣化油在线治理，取得了较好的效果，不但为劣化油处理积累了 宝贵的经验，而且所用破乳化剂与汽轮机油价格比约为1 ?110(例如#9机总油量约8m3， 油总价为三万多元，而添加5kg的破乳剂所需不足300元,)其所体现的经济性更是可观。