隨著燃氣輪機、蒸汽輪機、水輪機、發(fā)電機、空氣壓縮機等重要動力設備在國內(nèi)的技術不斷提高,采用高精度調(diào)速系統(tǒng)的抗燃油越來越廣泛,由于抗燃油的高指標要求和較貴的價格,抗燃油污染的處理也變得越來越重要??谷加褪墙?jīng)過化學反應形成的合成油,不含任何填加劑。在使用中,不斷受到氧化和機械剪切作用,其一些特性指標發(fā)生的變化會影響它的使用速其老化,對EH系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響,而這些性能指標不能通過填加任何填加劑來改善,只能通過在運行過程中采取有的措施來控制,最常用的就是對抗燃油進行再生處理??谷加偷脑偕幚斫橘|(zhì)主要有:硅藻土、活性氧化鋁、改型氧化鋁、離子交換樹脂四類。
目前,大多數(shù)用戶采用硅藻土去除油中的微量水分(水與油的質(zhì)量百分比,%)及酸值(每克抗燃油消耗的KOH的毫克數(shù),mg/g),并由此降低電阻率。但這種傳統(tǒng)的處理方法存在以下不足:(1)硅藻土中含有可被萃取的金屬成分,如鈣、鎂等離子,這些離子會與油液水解的磷酸酯產(chǎn)物發(fā)生反應,形成膠狀物的金屬皂化物,堵塞過濾器及調(diào)節(jié)機構。(2)硅藻土是天然產(chǎn)物,不同批次產(chǎn)品存在化學成分的差異,使用時存在不可預測性。(3)硅藻土本身含有細微的顆粒,可能在硅藻土處理器運行不當時直接進入油系統(tǒng)。(4)硅藻土或活性礬土僅能除去微量的水分和酸值,對含酸值或水分大的油液的處理能力較有限,對嚴重劣化的油品,當酸值超過0.2mg/g后,處理起來就比較困難,往往需要更換好幾個濾芯才能有效果,當酸值超過0.30mg/g,處理能力將達到極限。(5)硅藻土需頻繁更換,處理的油量較少。
另外市場上除了硅藻土再生外,應用活性氧化鋁的也較多,活性氧化鋁的處理酸的能力是硅藻土的2.5倍。但是活性氧化鋁會釋放出鋁和鈉等金屬離子,與硅藻土一樣容易產(chǎn)生凝膠狀的磷酸金屬鹽,會造成伺服閥粘結。活性氧化鋁的顆粒易爆裂成粉末狀,這些硬度極高的小顆粒物質(zhì)很容易進入油中,引起顆粒污染,并容易造成泵、閥類零件磨損。
改型氧化鋁是阿克蘇公司專為抗燃油處理研制的產(chǎn)品,其處理酸的能力是硅藻土的2.5倍。它是人工合成材料,化學成分穩(wěn)定,顆粒尺寸均一,不會產(chǎn)生泄漏。但改性氧化鋁只能處理新的抗燃油,對于已經(jīng)出現(xiàn)劣化的抗燃油沒有處理作用。
下面對離子交換樹脂的再生處理進行詳細介紹。
應用原理:磷酸酯在有水的情況下發(fā)生水解,反應往往從P-O鍵或C-O鍵的斷裂開始,并形成磷酸、單價酯和二價酯等產(chǎn)物,這些產(chǎn)物均為較強的酸。一般來說,二價酯的酸性比單價酯強,兩者的酸性又強于磷酸本身。另外,水解后的不同產(chǎn)物之間也會發(fā)生相當復雜的反應,并形成聚合物。采用離子交換樹脂處理工藝時,一般把粉末狀的陰陽樹脂固化在類似小過濾器的筒狀結構上,形成樹脂濾芯。樹脂濾芯通常是多孔的,以增加離子的吸收與交換面積。其中的陰樹脂為弱堿型,主要起除酸的作用,陽樹脂為強酸型,起去除金屬離子的作用。根據(jù)離子交換樹脂作用形式的理論,由于弱堿性陰離子樹脂具有永久性的堿性功能團,能與酸發(fā)生反應,因此,弱堿性陰樹脂是作為強酸吸收劑而起作用的。其作用原理為(以R代表弱堿性陰樹脂):3R+H3PO4→R3H3PO4。同時,弱堿性陰樹脂的物理化學特性較穩(wěn)定,能在高溫下運行。由于弱堿性樹脂具有上述的特性,使之能應用于磷酸酯抗燃油的防污處理。
優(yōu)勢特點:除酸能力為強,高于硅藻土700%,高于活性氧化鋁和改性氧化鋁250%。并能保持EH系統(tǒng)中磷酸酯抗燃油的酸值低于0.08。不會釋放出金屬離子,因此不會與磷酸酯發(fā)生反應產(chǎn)生凝膠狀的磷酸金屬鹽。提高磷酸酯抗燃油的電阻率,避免元件發(fā)生電化學腐蝕。采用球狀避免產(chǎn)生電化學腐蝕,能快速濾除抗燃油中由于原來使用的硅藻土過濾器泄漏產(chǎn)生的金屬離子(Ca、Mg、Na、Fe),保持系統(tǒng)中的金屬離子含量低于10ppm。在除酸過程中不會產(chǎn)生凝膠狀的磷酸金屬鹽,并對已經(jīng)存在的磷酸金屬鹽有分解作用,徹底消除對伺服閥產(chǎn)生的影響。離子交換樹脂采用球狀結構,顆粒尺寸均一,不會產(chǎn)生泄漏,不會對抗燃油的清潔度產(chǎn)生影響。
離子交換樹脂的產(chǎn)品種類:
PALL公司產(chǎn)品:采用酸堿中和的方法處理抗燃油,在處理的過程中會產(chǎn)生水分,需要與真空脫水裝置一同使用。分為陰離子樹脂和陽離子樹脂,陰離子樹脂處理酸性,陽離子樹脂吸收金屬離子。離子交換樹脂以濾芯的形式在市場上銷售,濾芯采用不銹鋼結構。濾芯尺寸與硅藻土尺寸不同,不能替換硅藻土濾芯,只能在PALL濾油機上使用。
HILCO公司產(chǎn)品:HILCO公司是世界上最大的硅藻土和氧化鋁濾芯的制造商,其離子交換樹脂濾芯外觀和尺寸與硅藻土濾芯完全一致,可以互換。分為強基樹脂和弱基樹脂,強基樹脂處理高酸度的抗燃油,采用酸堿中和的方法,處理過程中產(chǎn)生水分,需要真空脫水;弱基樹脂處理低酸度的抗燃油,采用吸附的方法,處理過程中不產(chǎn)生水分。HILCO公司的離子交換樹脂濾芯采用橫向流動的方式,抗燃油與樹脂接觸時間短,處理效果不好,而且濾芯下部樹脂通油量多,易先失效,影響整個濾芯的壽命。
EPT公司產(chǎn)品:EPT公司是專業(yè)從事抗燃油、潤滑油處理的公司,其離子交換樹脂產(chǎn)品采用吸附的方法處理抗燃油,處理過程中不產(chǎn)生水分,不需要真空脫水。處理酸性和吸收金屬離子采用同一個濾芯。離子交換樹脂以濾芯的形式在市場上銷售,濾芯尺寸與硅藻土相同,可以替代硅藻土濾芯裝在再生裝置中使用。濾芯采用不銹鋼外殼,不會有破裂危險。濾芯內(nèi)部采用縱向流動的方式,抗燃油與樹脂接觸時間長,處理效果好。
抗燃油運行維護:
1、酸度指標控制:高酸度會導致抗燃油產(chǎn)生沉淀、起泡以及空氣間隔等問題,加速抗燃油的老化。高酸度的抗燃油也會對一些液壓元件產(chǎn)生腐蝕,造成系統(tǒng)失效。故應嚴密監(jiān)視抗燃油酸度指標,推薦每月檢測一次??谷加椭泻窟^高和局部過熱都會引起抗燃油的酸度增加。而對于EH系統(tǒng)來講,因油動機和油管路都布置在高溫蒸汽閥門和管道附近,有時高溫不可避免,因此,局部過熱是引起EH系統(tǒng)抗燃油酸度增加的主要原因。因為抗燃油的酸度升高時,其自身產(chǎn)生酸的速度會加快,所以,當酸度指標超過0.1?mgKOH/g時,就需投入再生裝置(離子交換樹脂過濾器)運行。
2、粘度指標:抗燃油的粘度受溫度影響很大,不同溫度下的粘度指標相差很大。但在固定溫度下抗燃油的粘度指標是比較穩(wěn)定的,只有當抗燃油中混入了其它液體,它的粘度才發(fā)生變化。所以說,監(jiān)視抗燃油的粘度是為了監(jiān)視污染。推薦每六個月檢測一次。
3、含水量指標控制:抗燃油中的水分在高溫高壓下會發(fā)生水解,水解所產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物又催化產(chǎn)生進一步的水解,加劇抗燃油的老化。抗燃油中含水量過高會對系統(tǒng)中某些敏感部件產(chǎn)生腐蝕和/或侵蝕,并會促使抗燃油酸度增加。含水量指標推薦每三個月檢測一次。?過油箱中空氣結露的方式進入到抗燃油中,使用帶干燥劑的空氣過濾器可以減少進入到油箱中的水分。離子交換樹脂對抗燃油中的水分沒有去除作用,當抗燃油中水分超標時,需要使用凈化脫水裝置或真空濾油機進行脫水。
4、電阻率指標控制:經(jīng)驗標明,抗燃油電阻率低是引起伺服閥發(fā)生電化學腐蝕的一個主要原因。抗燃油的電阻率指標是抗燃油性能指標的綜合反應,當抗燃油的酸度增加、含水量增加、顆粒度增加、金屬離子增加時,都會引起電阻率降低。因此,觀察電阻率的變化,會知曉抗燃油的其它性能指標是否正常。當抗燃油中電阻率指標降低時,可投入離子交換樹脂過濾器來進行處理。推薦每三個月檢測一次。