燃气发电机组润滑油失效原因分析探讨

燃气发电机组润滑油失效原因分析探讨

张晓龙

华电中光新能源技术有限公司北京市丰台区100160

摘要：文章在对燃气发电机组的发展现状以及燃气燃料的特性进行分析之后，对其运行中容易出现的润滑油失效的原因进行详细分析，并提出了润滑油合理使用的有效措施，以供参考。

关键词：燃气发电机组；润滑油失效；原因

1引言

近年来随着我国经济的高速发展以及能源消耗的不断增多，环境污染问题也越来越突出。尤其是在目前人们对于电能需求在不断增加的形势下，为了在满足人们日益增长的电能需求的同时，减少对传统能源的消耗，目前以清洁能源为燃料的燃气发电机组的应用也越来越广泛。尤其是在目前我国的大中型城市的发展和建设中，在开展分布式能源站建设的过程中，更是由于其具有较强的适应性和较高的经济性而成为为人们生产和生活提供电能和热能的首选方式。在此燃气发电机组运行中主要的燃料就是天然气、生物质气以及沼气、煤矿瓦斯气和焦化气等清洁可燃气体，在实际运行中与其他类型的柴油机和汽油机组相比，表现出较高的燃烧温度和机组热负荷，可以实现在满负荷状态下的长时间连续运行。而在此发电机组中，主要起到润滑、冷却以及清洁和密封的润滑系统，对于保证机组连续和可靠运行具有重要作用，为此本文就针对其润滑系统的失效原因进行研究和分析。

2燃气燃料的特性分析

根据上文所介绍的燃气发电机组常用的几种清洁可燃气体，由于这些气体中通常还有硫化物、水分以及粉尘和焦油等杂质，需要在使用之前对其进行脱硫和除尘等预处理。经过上述预处理之后需要燃气中的杂质成分满足以下要求，H2S的含量要能满足不能超过200mg/N·m3，水分含量不能超过40mg/N·m3，焦油含量不能超过50mg/N·m3，以及其他杂质含量不能超过30mg/N·m3的要求。以目前燃气发电机组中比较常用的沼气燃料为例，由于其在污水处理厂、造纸厂以及药渣发酵处理等不同领域中广泛和大量存在，其在燃气发电机组中应用时需要通过以下工艺流程（如图2.1所示）来进行处理并保证满足上述要求。

图2.1沼气处理工艺流程图

3润滑油失效原因分析

3.1含H2S成分燃气燃烧利用分析

正如前文所述，在燃气发电机组中所用的燃气成分中会还有H2S气体，而此类气体在燃烧过程中会转换为SO2气体，此气体排到大气中会污染大气环境并导致酸雨效应。而如果通过机组活塞环与气缸套之间的缝隙进入油底壳中，还会与其中的水汽发生反应并生成亚硫酸，这就会对机油的酸碱度造成改变，导致出现机油失效变质的问题。

3.2高温燃烧时产生氮氧化物的原因

燃气发电机组运行中，在燃气燃料进入燃烧室时具有较低的压力，不存在有效的扩散吸热过程，而且在燃烧室中应用稀薄燃烧控制技术进行燃烧控制的过程中，燃料混合气中的冷切空气含量比较少，但是却含有具有较高比热的CH4，在其作用下就会增加燃烧温度，在此高温环境下就会导致氮氧化物的产生，在此氮氧化物的影响下就会导致润滑油出现硝化以及失效的问题。

3.3燃气及燃烧后水分的原因

燃气发电机组运行中，由于燃气和排烟中都存在一定量的水分，或者是出现冷却水腔渗漏、换热器换热管破裂、换热片间隙渗漏等原因，都会导致一定量的水分进入机油中。而且由于燃气燃料中本身含有一定量的水分，在燃烧时也会导致大量水分的产生，这就会在机组出现故障而停机的过程中，在进气管、燃烧室以及排烟管中就会产生冷凝水的现象，而且上述问题也比较容易出现在冬季环境温度比较低的状况下。上述水分进入油底壳之后也会由于无法及时蒸发而在运动部件的转动以及高温作用下导致出现既有乳化失效的问题。

3.4焦油及其燃烧污染物的原因

燃气燃料中通常含有焦油成分，而且由于焦油本身具有较大的粘度，容易在运动零部件上结焦。而焦油在进入燃烧室进行燃烧的过程中还会导致烟炱的出现并且会在机组的活塞、活塞环以及气缸套上附着，这就导致机组运行中运动部件运动时摩擦问题的加剧。此外细小的颗粒如果进入润滑油中还会导致其变黑并生成油泥以及沉淀物质，降低机油的流动性以及润滑油的性能，出现机油失效的问题。

3.5燃气中粉尘颗粒的原因

燃气燃料中还含有大量的粉尘颗粒，如果在燃气输送过程中没有做好有效的过滤器过滤处理，或者所采用的锅炉设备和技术无法满足粉尘颗粒的有效过滤要求，就会导致这些粉尘颗粒进入机组并且在燃烧之后的排气过程中夹杂在烟气中被一起排出，或者是沿着气缸套壁进入润滑油中。这些粉尘颗粒中的金属粉末以及烟炱颗粒等进入润滑油中就会加速润滑油出现失效问题。

3.6发动机冷却系统故障的原因

正是由于燃气发电机组运行中通常具有较高的燃气机温度，而且可以实现长时间的连续运行。而如果出现了发动机冷却系统故障而无法起到有效冷却的问题，就会不断提高机组零部件的问题，同时也导致机油温度的升高和抗氧化性的降低，造成了分解和氧化过程加速的问题。此外，在此高温影响下还会在粉尘以及烟炱颗粒等影响下导致出现机油变质速度加快的问题，表现出机油变黑以及变稠等问题。

3.7曲轴箱呼吸器出现气阻的原因

在燃气发电机组中的曲轴箱呼吸器，主要的作用就是将部分水蒸汽进行有效排除，以及起到对曲轴箱内的压力进行平衡的作用。但是在机组的运行中也不可避免会出现部分燃气以及高温燃气进入曲轴箱的问题，而其中的水分、氮氧化物以及硫化物等也会随之进入其中，同时也导致其内部的温度升高。此时如果出现呼吸器堵塞的问题，就无法实现将有害物质的及时排出，这就会加速油底壳中润滑油的稀释、乳化以及结焦速度，造成机油失效的问题。

4润滑油的合理使用

以常用的300型燃气发电机组为例，常用的机油为15W-40CD柴油机油，可以在-20~40℃范围内应用，而如果燃气燃料中含有较多的硫含量，则需要针对其中硫含量的多少来选择碱值等级相对应的碱性机油。在燃气发电机组的运行中，通常规定在正常运行情况下每运行500~600h就需要对润滑油进行更换。而且在更换时需要在燃气发动机停机之后立即将润滑油放出并进行更换，而且是将新润滑油打入发动机内，同时还要讲轴承内的失效机油进行及时清理，并仔细清洗循环油柜等。在燃气发电机组的实际运行过程中，需要结合不同的燃气组分以及硫化物等杂质含量的不同等现状，对润滑油的更换周期进行灵活调整，以保证发动机的性能、使用寿命以及运行的可靠性。通常要求在润滑油的参数超出以下限值时就需要进行更换。如表4.1所示。

表4.1润滑油更换限值

5结语

燃气发电机组运行中容易由于燃气燃料的成分以及燃烧产物等原因而导致出现其运行中的润滑油失效的问题，为此在对此问题的原因进行详细分析之后，针对燃气燃料的特殊性，提出了加强对燃气发电机组中润滑油的定期检查和及时更换的操作维护策略，实现对润滑油失效问题的有效预防和减缓，确保燃气发电机组的高效和安全、稳定运行时。

参考文献：

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