濟南鋼鐵集團有限公司能源動力廠 生軍濤 商文卿

干式煤氣柜密封油油質(zhì)在線改善技術(shù)的探索與應(yīng)用

濟南鋼鐵集團有限公司能源動力廠 生軍濤 商文卿

鋼鐵企業(yè)利用稀油密封干式煤氣柜儲存焦爐煤氣時，受焦爐煤氣凈化工藝和組分的影響，普遍遇到密封油技術(shù)性能下降較快、使用壽命較短且影響氣柜安全運行的問題，文章針對影響密封油技術(shù)性能指標變化的原因做了分析，并在生產(chǎn)工藝不變的條件下，利用在線改質(zhì)技術(shù)，完成了對密封油技術(shù)性能的改善，為稀油密封氣柜探索出了一條無需停產(chǎn)就可改善在用密封油性能指標的有效途徑。

稀油密封干式煤氣柜 密封油 改質(zhì)

0 概述

稀油密封干式煤氣柜具有儲存壓力高、升降速度快等優(yōu)點，因此，被鋼鐵企業(yè)廣泛用于儲存生產(chǎn)冶煉過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)煤氣。2007年9月份，我廠的3＃16.5萬m3稀油密封干式煤氣柜建成投運，主要用于儲存焦爐煤氣，為燃氣－蒸汽聯(lián)合發(fā)電機組提供穩(wěn)定的煤氣供應(yīng)。該煤氣柜運行半年多后，因焦爐煤氣中的部分組分使密封油的技術(shù)性能明顯下降，制約著氣柜的安全運行，為改善恢復(fù)氣柜密封油的技術(shù)性能，我們積極探索，采用了一種新型材料——改質(zhì)劑，在實驗室對在用密封油改質(zhì)試驗成功的基礎(chǔ)上，將該技術(shù)應(yīng)用到在線運行的煤氣柜中，收到了預(yù)期效果，為氣柜找到了一條無需停產(chǎn)就可改善在用密封油性能指標的有效途徑，改變了過去氣柜只有停產(chǎn)才能更換密封油的傳統(tǒng)方式，有效避免了因氣柜更換密封油而停產(chǎn)對穩(wěn)定供應(yīng)煤氣的影響。

1 現(xiàn)狀

2008年3月份，我廠的3＃16.5萬m3干式煤氣柜出現(xiàn)了活塞密封油油位偏低的現(xiàn)象，并且單臺油泵每天的啟動時間也越來越長，油泵平均啟動時間達12 h以上，個別油泵的啟動時間已長達16 h以上，針對此異常情況，我們結(jié)合觀察到的密封油表面變化現(xiàn)象，分析認為密封油的技術(shù)指標可能發(fā)生了改變。為此，我們委托廠家對氣柜密封油的技術(shù)指標進行了化驗分析?；灲Y(jié)果見表1。

表1 氣柜密封油化驗結(jié)果

化驗數(shù)據(jù)顯示 3＃柜密封油的技術(shù)性能發(fā)生了改變，密封油的運動粘度和閃點下降，液相銹蝕指標出現(xiàn)重銹不合格項，其它性能數(shù)據(jù)尚可。

2 原因分析

針對在用密封油所表現(xiàn)出的特性，我們與廠家共同在實驗室首先進行了實沸點蒸餾，將350 ℃以前的餾分即非潤滑油組分按兩個餾分(汽油餾分合柴油餾分)，分離出來，并分別對兩個餾分進行了烴組成分析，試驗結(jié)果見表2。

表2 兩個餾分試驗結(jié)果

由表2試驗結(jié)果可以看出，從餾分范圍來看，HK～180 ℃屬汽油餾分，但密度(0.873 2 g/cm3)明顯大于正常汽油餾分的密度值(汽油0.73 g/cm3)，原因是該餾分70%以上是芳烴類物質(zhì)(苯密度：0.878 6 g/cm3、萘密度：0.962 5 g/cm3，蒽密度：1.283 0 g/cm3)。

在用密封油中含量高達26.63%的餾分屬柴油餾分范圍，烴組成分析間接說明該物質(zhì)主要是碳數(shù)在12～20之間的單體烴物質(zhì)，密度值(0.9121)也是高于柴油餾分的密度值(柴油密度：0.85，g/cm3)，結(jié)合焦爐煤氣凈化工藝和成分組成，基本斷定此餾分不是密封油中的組分，而是洗萘液、煤焦油等物質(zhì)。

密封油運動粘度和閃點下降原因分析：焦爐煤氣中含有大量的輕質(zhì)可溶解于密封油中的輕質(zhì)組分，在進行組成分析時發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)組分即350 ℃不是潤滑油中組分，他們是后來混入到密封油的物質(zhì)，如煤焦油輕組分，它的組成為：170 ℃前的餾分為輕油；170～210 ℃的餾分主要為酚油；210～230 ℃的餾分主要為萘油；230～300 ℃的餾分主要為洗油；280～360 ℃的餾分主要為一蒽油；二蒽油餾分初餾點為310 ℃，餾出50%時為400 ℃。另外由光譜分析結(jié)果可以確定輕質(zhì)組分中有甲苯、二甲苯等物質(zhì)，同時還有柴油組分。可以斷定這些物質(zhì)是經(jīng)煤氣帶入氣柜并溶解于密封油中的，由于這些輕質(zhì)物質(zhì)的運動粘度遠小于密封油的粘度值，而閃點也低于100 ℃，因此13%的輕質(zhì)物質(zhì)溶解到在用密封油中是造成粘度和閃點下降的直接原因。

密封油產(chǎn)生重銹的原因分析：潤滑油的防銹性能主要依賴于防銹添加劑起作用，其作用機理是防銹劑在金屬表面由于極性偶極子與金屬表面發(fā)生靜電吸引產(chǎn)生物理作用，有些防銹劑極性集團還會與金屬表面起化學反應(yīng)，形成化學吸附。這些吸附層起著防止空氣中的氧分子和水分子及酸性物質(zhì)侵蝕金屬表面的作用，從而達到防銹效果。潤滑油隨著使用時間的延長，防銹劑則逐漸反應(yīng)消耗掉，或者油中混入了一定量極強的腐蝕性物質(zhì)后會使?jié)櫥蛦适Х冷P功能。由焦爐煤氣的組成及密封油硫含量測試可以看出，3＃煤氣柜密封油中的硫含量達到0.3%，從中和值結(jié)果判斷，硫元素主要以含硫化合物的狀態(tài)存在于油中，具有腐蝕性的硫化物是導(dǎo)致在用密封油喪失防銹功能的主要原因之一。

3 在用密封油繼續(xù)使用產(chǎn)生的后果

化驗數(shù)據(jù)說明 3＃焦爐煤氣柜的密封油已進入衰敗期，如果繼續(xù)使用該密封油，隨污染物的持續(xù)進入其油水分離速度會逐漸變慢，油品將帶水循環(huán)運行，冬季可能出現(xiàn)柜壁掛冰，嚴重時會導(dǎo)致活塞帆布掛壁撕裂；由于密封油已喪失防銹性能，對金屬無保護作用，柜內(nèi)油路系統(tǒng)及活塞彈簧等長期接觸油水混合物，將導(dǎo)致活塞彈簧等部件生銹、卡死甚至斷裂，而銹蝕后產(chǎn)生的極性物質(zhì)又進一步促使油水分離性能的下降，從而造成惡性循環(huán)，加快在用密封油的性能變質(zhì)的速度，縮短氣柜大修周期及油品的使用壽命。

密封油技術(shù)性能的下降還會造成煤氣泄漏，嚴重制約著氣柜的安全運行。

4 在用密封油改質(zhì)試驗

根據(jù)3＃16.5萬m3煤氣柜在用密封油的現(xiàn)狀，我們與廠家共同在實驗室對HCOI復(fù)合改質(zhì)劑進行了一系列篩選及優(yōu)化試驗，最后確定了氣柜在用密封油改質(zhì)劑的體系組成。改質(zhì)劑作用機理主要是通過添加高分子化合物以及中和腐蝕性物質(zhì)的功能劑，再輔以適量的增粘抗乳、防銹、絮凝、助溶等添加劑，使其與密封油能夠分散互溶，達到改善密封油性能、滿足繼續(xù)使用的要求。改質(zhì)前后3＃柜密封油性能見表3。

表3 改質(zhì)前后密封油性能

試驗數(shù)據(jù)表明，密封油添加改質(zhì)劑后較好的改善了油品性能，恢復(fù)并增強了在用油的防銹防腐蝕能力，適當提高了運動粘度，當加入 23%的改質(zhì)劑時，在用油粘度可達到新油標準。改質(zhì)后的密封油能較好的改善密封性，有效減少油泵的啟動時間，冬季仍具有良好的流動性，避免油品帶水運行，能夠充分發(fā)揮油品對金屬部件的保護作用，滿足氣柜安全長周期運行。

5 改質(zhì)措施的實施

在實驗室對在用密封油改質(zhì)試驗成功的基礎(chǔ)上，隨后將該技術(shù)應(yīng)用到在線運行的3＃16.5萬m3焦爐煤氣柜中，改質(zhì)劑具有較好的流動性，與在用的密封油具有很好的互溶性。改質(zhì)劑桶裝或汽車槽車運至氣柜現(xiàn)場，直接加入到氣柜油水分離器的油箱內(nèi)，然后經(jīng)油泵自行循環(huán)約20～30 d后即達到了改質(zhì)效果。改質(zhì)過程無需增加儀器設(shè)備，不產(chǎn)生污染，無油品損失。

6 經(jīng)濟效益

根據(jù)改質(zhì)前3＃16.5萬m3煤氣柜密封油的化驗結(jié)果，每半年就需更換一次密封油，每更換一次約需資金：120 t×10 000元/t＝120萬元，一年共需240萬元；采用改質(zhì)劑對3＃柜的密封油進行改質(zhì)，約需73.4萬元，而且改質(zhì)時還不影響氣柜的生產(chǎn)運行。年節(jié)約的密封油費用為：240萬元；另外，年可節(jié)省補充密封油20 t以上，費用為：20 t×10 000元/t＝20萬元；密封油改質(zhì)后對氣柜的金屬零部件有防銹蝕作用，降低了檢修費用。效益為：

240萬元＋20萬元－73.4萬元＝186.6萬元。

7 結(jié)束語

改質(zhì)劑在3＃16.5萬m3干式煤氣柜的成功應(yīng)用，不但為稀油密封干式煤氣柜找到了一條無需停產(chǎn)就可改善在用密封油性能指標的有效途徑，而且為氣柜的安全運行提供了保障，同時為保證焦爐煤氣管網(wǎng)的穩(wěn)定運行及發(fā)電用焦爐煤氣的穩(wěn)定供應(yīng)，發(fā)揮了不可估量的作用，具有一定的推廣價值。

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