物理控制抗燃油水分技术实践

张春辉

摘要：抗燃油具有亲水的特性，极易从空气中吸取水分，水分含量很容易超过1000PPM。水分是抗燃油主要的威胁，抗燃油的主要成分磷酸酯在遇到水后会发生水解反应，产生酸性降解物进而导致机组故障，会威胁机组安全生产。因此，水分控制在抗燃油日常维护中尤为重要，本厂结合实际探索了物理除水模式取得显著效果。

关键词：EH油 除水 磷酸酯 水解

1. 除水技术分类

1. 1. 离心式净(滤)油机

利用混合液（混浊液）中具有不同密度且互不相溶的轻、重液和固相，在离心力场或重力场中获得不同的沉降速度的原理，达到分离分层或使液体中固体颗粒沉降的目的。混合液在重力场或离心力场中，对具有不同密度且互不相溶的轻、重液相和固相，分别获得不同的沉降速度，从而分离分层，在重力场中称为重力分离，在离心力场中称为离心分离。

不足：不能脱溶解水，进油含水量大于 200mg/L 时, 脱水速度快,但需要换滤芯；进油含水量 150- 200mg/L 时, 脱水速度慢；进油含水量小于 150mg/L 时, 无脱水作用。；需要大功率加热器；自动排水时,可能因调整不当排出油;大功率电加热不安全等。

1. 2. 聚结分离滤油机

原理：不同的液体有着不同的表面张力，而液体流过小孔时，表面张力越小，所通过的速率就越快。当不同相混合液体流入分离器后，首先进入聚结滤芯，聚结滤芯具有多层过滤介质，其孔径逐层递增。由于表面张力的差异，油液快速通过滤层，而水却缓慢得多；又由于聚结滤芯采用亲水性材料，微小的水滴更是吸附在滤层表面从而造成水滴的聚结。受动能的作用，小液滴竞相通过开孔，逐渐汇成大的液滴，并在重力的作用下沉降而与油液分离。通过聚结滤芯后的油液，仍有尺寸较小的水珠在惯性的作用下向前至分离滤芯处。分离滤芯由特殊的疏水材料制成，在油液通过分离滤芯时，水珠被挡在滤芯的外面，而油液则通过分离滤芯，并从出口排出。

不足：不能脱溶解水，进油含水量大于 200mg/L 时, 脱水速度快,但需要换滤芯；进油含水量 150- 200mg/L 时, 脱水速度慢；进油含水量小于 150mg/L 时, 无脱水作用。另外，自动排水时,由于仪表或阀门故障可能排出油,已在电厂发生过跑油事故等。

1. 3. 真空滤油机

原理：根据水和油的沸点不同原理而设计的，它由真空加热罐精滤器、冷凝器、初滤器、水箱、真空泵、排油泵以及电气柜组成的。真空泵将真空罐内的空气抽出形成真空，外界油液在大气压的作用下，经过有入口管道进入初滤器，清除较大的颗粒，然后进入加热罐内，经过加热等40~75℃的油通过自动油漂阀，此阀是自动控制进入真空罐内的油量进出平衡。经过加热后的油液通过喷翼飞快旋转将油分离成半雾状，油中的水份急速蒸发成水蒸气并连续被真空泵吸入冷凝器内。进入冷凝器的水蒸气经冷却后再返原成水放出，在真空加热罐内的油液，被排油泵排入精滤器通过滤油纸或滤芯将微粒杂质过滤出来，从而完成真空滤油机迅速除去油中杂质、水份、气体的全过程，使洁净的油从出油处排出机外。

不足：初始资金投入大,长期电加热油有一定风险；加热器很耗电且与油接触,有结胶问题,需要定期清除；真空室老化后有漏真空问题性能下降；凝聚器是耗材较贵；长时间开机会导致泡沫特性不合格,一般只在水份超标时使用, 水份超标时已经产生水解了,酸值难以控制；热交换器也会有结胶问题；冷凝箱由于泡沫问题会有跑油的可能。

1. 4. 外置干燥剂

一般是吸水材料，从空气中吸收水分。利用油箱的呼吸效应，外部空气从油箱呼吸口通过外置干燥剂进入油箱，但干燥剂效果十分有限，进入的外部空气湿度较大。同时干燥剂的空隙较大，空气中的粉尘等颗粒物会随空气进入造成污染。干燥剂属于耗材，在运行维护过程中需要定期更换。

2. 技术应用

本厂利用厂内已有的压缩空气通过一种纤维材料制成的除水设备（以下简称WRIP EHC）后，成功的将水分长期维持在100ppm左右。实行免维护，主动除水及防水的效果。

2.1 原理

基本原理是水分的干湿物理平衡，只要存在气体分压力梯度（浓度不同），气体分子就会渗透过固体材料达到平衡。WRIP EHC系统可以将厂内的压缩空气变为露点-40°C，相对湿度0.4%的干燥气体。

WRIP EHC工作原理图

干燥空气进入抗燃油油箱能够控制水分源于抗燃油自身特性，抗燃油耐高温且易吸水，其水分来源主要是空气中的水分（在系统没有水源泄漏的情况下），主要保持其周围环境空气干燥，利用浓度平衡原理，油中水分会自动平衡到干燥空气中，直到空气与油的湿度平衡。由于干燥的压缩空气是持续不断的进入油箱再从呼吸口排到外界。因此，油箱内部可以一直保持一个较大的浓度差，持续不断的将油中水分平衡到外界空气，直至油也达到相对湿度0.4%。同时，还起到了防止外部空气中的杂质进入油箱。

2.2 实施要点

1. 为确保抗燃油回油安全，进入油箱的压缩空气应调节在在80PSI和120PSI之间。

2. 对进入WRIP EHC的压缩空气需要使用聚合过滤器自动排泄例如：水凝胶、油雾和0.01um以内的颗粒物。设备小巧可以固定在油箱控制箱等部位。

3. 在油箱上部盖板开孔，让空气进入油箱，为使干燥空气更好的覆盖全部上部空间，使用弯管将干燥空气向油箱呼吸口对面油箱壁吹扫。

现场弯管实施

2.3 应用成果

抗燃油除水实现了免维护，无活动部件，不通电，不予油接触，无耗材的维护模式。水分控制从原来的1000ppm左右降低到100ppm以内，并长期维持在100ppm以内水平，极大的缓解了抗燃油水解，进而有效控制抗燃油裂化，保障机组的稳定运行。其投入产出比与其他技术相比较有较大优势3年可收回全部投资成本并且不产生维护成本，是当今世界领先的抗燃油除水技术的最佳实践。

3. 结语

抗燃油中的水分有自由水,乳化水,溶解水三种状态，根据研究表明，水解反应所产生的烷基酚是磷酸酯最主要的催化剂，烷基酚是一种弱酸性物质，水分含量大于300ppm时水解加速。因此，水分控制是维护抗燃油非常重要的一步，直接阻断水分进入油中而不是等水分进入后再清除，那样已经有一部分水和油发生了水解反应，从源头上控制是最佳方案。

参考文献：

发电厂EH油降解物弱酸检测的重要性 浙江能源 2019第3期

利用中空纤维薄膜材料主动去除EH油中水分 电力系统装备 2020年第10期

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