船用汽轮机组油雾危害及其净化技术研究

2013-09-27白韬光王亚鸿朱晓清刘晓明

船舶与海洋工程 2013年2期

白韬光，王亚鸿，朱晓清，刘晓明

（704研究所，上海 200031）

0 引言

船用汽轮发电机组在工作过程中，机组产生的油雾不断散发到舱室中。而舱室大气环境相对封闭，随着时间的积累，严重影响机舱工作环境和船员身心健康。为此对油雾产生的原因、性质、组分和危害进行了分析，并对各种油雾净化技术作了研究，确定了适合船用舱室条件的油雾净化技术，产品经用户使用验证，运行良好，完全解决了油雾污染问题。

1 油雾产生的原因

汽轮发电机组自带润滑系统，润滑油来自于机组的油箱。油箱和减速器顶部各有一个冒气口。油箱冒气口既能释放滑油中的空气，又能确保油箱与大气相通，使之不至于在机组的重力回油时，油箱内产生正压，阻碍回油，影响机组工作。减速器顶部设置的冒气口是为了释放滑油中的空气。油箱和减速器的冒气口均不断有油雾冒出，其中油箱冒气口油雾气量较大，油雾冒气量随着机组工作负荷的提高而增加。

2 油雾性质、组分及危害性

2.1 类别

常用润滑油主要分为矿物润滑油、合成润滑油和动植物润滑油3类。矿物润滑油主要是石油制品，有机械油、齿轮油、汽轮机油、机床专用油等。本文研究的对象为汽轮机箱齿轮高速旋转甩油和温度升高后油气蒸发混合油雾。该油品种为 68号汽轮机润滑油，是由烷烃、环烷烃、芳香烃等组成的碳氢化合物。汽轮机油是在润滑油的基础上加少量添加剂所组合而成。

2.2 理化性质

汽轮机油（透平油）主要用于汽轮机的轴承和减速齿轮箱的润滑和冷却。在柴油机中用来润滑废气涡轮增压器和调速器。润滑油理化指标见表1。

表1 润滑油理化指标

2.3 润滑油安全工作温度

汽轮机油闪点一般高于 150℃[1]，68号汽轮机油闪点为195℃。润滑油的使用规定在工作温度低于闪点20～30℃，经调研，某船汽轮机箱工作温度为55℃～75℃，符合安全工作范围。

2.4 油雾组分

对油雾进行组分检测试验，试验用油为汽轮机油，牌号为L-TSA68，试验条件是模拟船用实际工况，将汽轮机油加热到60℃，对其产生的油雾进行组分分析和定型鉴定，测试手段采用气相色谱/质谱/计算机联用仪方法进行测定。定量试验结果见表2。定性试验结果见表3。

表2 定量试验分析结果

表3 定型试验分析结果

2.5 油雾危害性

由汽轮机油箱冒出的油雾，不断散发到机舱空气中，经过一定时间的积累，油雾浓度增加，影响机舱空气质量，对人员的身体健康及执行任务造成一定影响。某船汽轮发电机机舱油雾污染严重，以致于船员到该机舱工作时不得不带上口罩以免吸入油雾。从油雾组分来看，污染源油雾含有 35种有机物成分和 2种无机物成分，浓度含量远远超过国家标准，且某些污染成分含有较大的毒性，对舱室环境和船员健康产生极大危害。可见，为减少油雾污染环境，提高舱室空气质量，营造良好空气环境，提升船员健康和作战力，对油雾进行净化处理十分必要。

3 油雾处理技术

目前，国内外对油雾处理技术主要有：1) 机械分离技术；2) 湿式净化技术；3) 过滤净化技术；4) 活性炭吸附技术；5) 高压静电式净化技术[2]。

3.1 机械分离技术

油雾从切线方向进入，经过强烈旋转离心力将油雾粒子抛出，积聚成油珠后，经重力下流至底部。该种设备投资小、运行费用小、无二次污染、维修管理方便。缺点是阻力大、占地大。

3.2 湿式净化技术

油雾粒子通过与喷嘴喷出的水雾、水膜相接触，经过相互的惯性碰撞、滞留、细微颗粒的扩散和相互凝聚等作用，随水滴流下，从而使油雾离子从气流中分离出来。该种设备结构简单、投资小、占地小、运行费用小、维修管理方便；缺点是阻力大、产生油污水二次污染；净化效率在85%左右。

3.3 过滤净化技术

油雾废气首先经过一定数目的金属格栅阻截大颗粒污染物；然后经过纤维垫等滤料后，颗粒物由于被扩散、截留而被脱除。通常选用的滤料材料为吸油性能高的高分子复合材料。该种设备投资小、运行费用小、无二次污染、维修管理方便；缺点是阻力大、占地大、需要经常更换滤料；净化效率可达90%以上。

3.4 活性炭吸附技术

用粒状活性炭或活性炭纤维毡吸附油雾中的污染物粒子。此种设备特点与过滤法净化设备相似，但该设备对油雾异味分子的去除有较好的效果。净化效率可达95%。缺点是活性炭容易吸附饱和，更换成本较高。

3.5 高压静电式净化技术

油雾污染物在通过高压电场进行电离的过程中，油雾粒子在极短的时间内因碰撞俘获气体离子而导致荷电，受电场力作用向正极集油板运动，从而达到分离效果。其去除机理与其他方法的区别在于：分离力是静电力，直接作用在油雾粒子上，而不是作用在气流上，因此具有能耗小、阻力小的特点。在美国MIL军用标准MIL-T-24398[3]和MIL-P-23917[4]中，对高压静电式船用油雾处理设备作出了详细的规定，可见在美国舰船中高压静电式油雾处理设备还是有一定的应用。