Das Schmieröl des Dampfkompressors emulgiert leicht – liegt das am Öl oder an einem Problem mit der Anlage?

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Dampfkompressoren der Art MVR (Mechanical Vapor Recompression) werden hauptsächlich in den Bereichen Hydrometallurgie, Chemie, Pharmazie, Lebensmittelindustrie und Getränkeindustrie für umweltfreundliche Anlagen sowie zur Vermeidung von Abwasseremissionen eingesetzt. MVR erhöht durch mechanische Kompression den Druck und die Temperatur des entstehenden Sekundärdampfs, der anschließend anstelle von Frischdampf als Wärmequelle in den Verdampfer zurückgeführt wird, um so Energie einzusparen. Während des Betriebs benötigt der Dampfkompressor Schmieröl, um die Lager und Zahnräder zu schmieren und zu kühlen. Nach Untersuchungen bei zahlreichen MVR-Besitzern stellten wir fest, dass nach 2–3 Monaten kontinuierlicher Betriebszeit des Kompressors oft eine Emulgierung des Schmieröls auftritt – am Boden des Öltanks bilden sich pastöse, milchweiße Ablagerungen, während im oberen Bereich große Mengen an Schaum entstehen. Öl wurde zur Überwachungsanalyse entnommen, wobei der Emulgierwassergehalt bis zu 10–15 % betrug. 1 Gefahren von emulgiertem Öl Wenn das Öl nicht in der Lage ist, das in ihm enthaltene Wasser schnell und vollständig zu trennen, wird es emulgiert. Dadurch nimmt die Schmierfähigkeit des Öls ab oder geht sogar verloren. Zudem wird die Oxidation des Öls beschleunigt, was wiederum zu einer erhöhten Abnutzung der Maschinenteile sowie zur Korrosion der Geräte führt. 1) Starke Korrosionsneigung, was die Lebensdauer der einzelnen Komponenten verringert ； 2) Die Haftfähigkeit nimmt ab, die Ölschicht im Lager wird zerstört, wodurch es zu trockenem Reibung zwischen Lager und Rotor kommt – dies führt zur Beschädigung der Lagerbuchsen ； 3) Der Säuregehalt steigt an, die Emulgierfähigkeit nimmt ab, und der entstehende Ölfilm kann den Filter vor der Pumpe verstopfen ； 4) Die Fließfähigkeit nimmt ab, die Fähigkeit, Wärme über die Lager abzuleiten, sinkt, wodurch die Lagerbuchsen leicht überhitzen können. 2 Gründe für die Herstellung von emulgiertem Öl: Der grundlegende Grund für die Emulgierung des Schmieröls ist das Eindringen von Wasserdampf aus dem Gehäuse der Getriebekästen in das Schmiersystem. 1) Isoliiergas – Der Druck des gesättigten Dampfs ist zu hoch, außerdem fließt eine große Menge Dampf ein, wodurch Wasserdampf in den Raum der Getriebekammer gelangt ； 2) Zu großer Luftspalt ； 3) Während der Betriebs des Dampfkompressors besteht ein Druckunterschied zwischen dem Kompressorraum, dem Trenngas, der Umgebungsluft sowie dem Raum der Getriebekasse. Der Druck des Trenngases ist höher als der Druck im Raum der Getriebekasse. Zudem ist der Ablassbereich auf der Seite, die zur Umgebungsluft führt, zu klein. Dadurch kann der Wasserdampf, der von dieser Seite abgelassen wird, nicht rechtzeitig entweichen ； 4) Während der Betriebs des Dampfkompressors wird das durch die Kondensation des gesättigten Dampfs entstehende Wasser zusammen mit der Drehung des Hauptwellen in den Gehäuseraum der Getriebekasse transportiert ； 5) Vor dem Betrieb des Dampfkompressors herrscht im Gehäuse der Getriebekammer ein Unterdruck, während der Druck des zugeführten Isoliergases 0,98 MPa.G beträgt. Der Wasserdampf gelangt somit in die Gehäuse der Getriebekammer. 3 Wiederverwertung von emulgiertem Öl: Wenn der Wassergehalt des emulgierten Öls unter 15 % liegt, kann das Schmieröl wiederverwertet werden. Das emulierte Öl wird von der Schmierölpumpe in einen Wirbelstromtrenner-Wärmetauscher geleitet, um Öl und Dampf voneinander zu trennen. Das emulierte Öl wird mit gesättigtem Dampf auf 70–80 °C erhitzt. Der Wirbelstromtrenner wird durch eine Vakuumpumpe (im MVR-System bereits vorhanden) bei einem Vakuum von -0,07 bis -0,05 MPa.G gehalten. Der Dampf im emulierten Öl verdampft unter dem Vakuum durch Zentrifugalkräfte. Das nach der Trennung verbleibende Schmieröl wird anschließend durch ein Filter gereinigt und wieder in den Öltank zurückgeführt. Wenn der Wassergehalt des emulgierten Öls über 15 % liegt, wird das Schmieröl durch physikalische Trennung in Kombination mit chemischer Reinigung wiederhergestellt – also durch Säure-Aluminiumpulver-Trennung sowie Schwefelsäure-Reinigung. Das emulierte Öl wird über die Entlastungsventile in den Heizreaktor mit Rührer geleitet. Dort wird es unter Rühren auf 70–80 °C erhitzt. Anschließend wird der pH-Wert mit Schwefelsäure angepasst. Danach werden Aluminiumsulfat und Natriumhydroxid zugesetzt, um eine Fällung zu bewirken. Nach der Öltrennung erfolgt eine Oxidation mit konzentrierter Schwefelsäure. Schließlich wird das Öl gewaschen und ruhen gelassen. Nach dem Hinzufügen von Zusatzstoffen entspricht das Öl dann den Standards für neues Öl. Der Ölstand im Tank des Dampfkompressors beträgt etwa 400–1200 Liter. Daher kann im MVR-System durch Hinzufügen eines integrierten Regenerierungsgeräts das Emulgationsöl regeneriert werden. 4 Methoden zur Verhinderung der Emulgierung des Schmieröls 1) Optimierung der Dichtvorrichtungen Die Dichtung von Dampfkompressoren kann in Gasdichtungen und Öldichtungen unterteilt werden. Als Gasdichtungen können trockene Gasdichtungen, luftgefüllte Labyrinthdichtungen, Waben-Dichtungen oder abnutzbare Dichtungen verwendet werden. Als Öldichtungen können Labyrinthdichtungen, Ölabschirmringe oder Spiraldichtungen eingesetzt werden. Unter Berücksichtigung der Gerätekosten sowie der Dichtleistung wird empfohlen: A. Für die Gasdichtung soll eine luftgefüllte Labyrinthdichtung verwendet werden; die Dichtzähne sollten in Spirallzähne umgewandelt werden. Der Abgasstrom soll durch einen Schneckenkanal abgeleitet werden. Je nach Druck des Abgases, des Atmosphärendrucks sowie des Drucks im Getriebegehäuse sollten zwei geeignete Entlüftungsräume eingerichtet werden ； B: Die Ölabdichtung erfolgt mittels Labyrinthdichtung; außerdem sind auf der Hauptwelle eine Schraubendichtung sowie Ölabstreifringe in spezieller Form vorhanden. 2) Zufuhr von Dichtgas: Wenn die Bedingungen der vor Ort vorhandenen Versorgungsanlagen es zulassen, wird auf der Seite des Schmieröls ein zusätzliches Messgas zur Dichtung zugeführt. 3) Optimierung des Systemstartvorgangs: Vor dem Start des Dampfkompressors wird das Isoliergas durch Messgas ersetzt, um zu verhindern, dass Schmieröl in den Kompressorraum gelangt. Sobald der Auslassdruck des Kompressors höher ist als der Druck im Getriebekasten, wird das Isoliergas durch Abgas aus dem Gewindetrummel ersetzt, und das Messgas wird auf der Schmierölseite eingesetzt. 5 Fazit: Bei Dampfkompressoren tritt während des Betriebs häufig eine Emulgierung des Schmieröls auf. Dies wird hauptsächlich durch das Eindringen von Wasserdampf in den Gehäuseraum der Getriebekammer verursacht. Durch die Ergreifung geeigneter Maßnahmen kann verhindert werden, dass das Emulgierungsphänomen des Schmieröls erneut auftritt. Auch bei Fehlern bei der Bedienung vor Ort kann die Emulsionsöl-Wiederverwertung mithilfe des Geräts erfolgen. Dadurch wird die Lebensdauer des Schmieröls verlängert, die Betriebskosten gesenkt und ein stabiles sowie zuverlässiges Funktionieren des Dampfkompressors gewährleistet. 1) Im MVR-System wird eine integrierte Regenerierungsanlage hinzugefügt – ein Wirbelschichttrenner-Kühlwärmetauscher – um so das Wasserstoffgas aus dem emulgierten Öl zu entfernen. 2) Durch die Optimierung der Dichtungsstruktur des Dampfkompressors sowie des Systemstartvorgangs kann durch den Zufuhr von Steuergas effektiv verhindert werden, dass Dampf in den Gehäuseraum der Getriebekammer gelangt. Falls Sie etwas sagen möchten, sind Sie herzlich eingeladen, eine Nachricht zu hinterlassen, um zu kommunizieren!