低硫燃油安全影响因素及控制措施参考模板范本

12/12低硫燃油安全影响因素及控制措施船舶燃油系统、机器设备一般都是基于重油/船用柴油设计的，低硫燃油的使用经验不多，当转换使用低硫燃油时，可能导致燃油系统及设备故障，甚至发生船舶失去动力的危险。为此，船上有必要对低硫燃油安全影响因素进行风险评估并制定控制措施，并在低硫燃油的使用过程中积累经验。相关风险评估及控制措施还需要考虑设备制造商的建议、并注意柴油机、锅炉、燃油泵、滤器、分油机等设备说明书中的技术要求以及使用参数的调整要求。在实际可行的情况下，鼓励船舶引入设备制造商有关设备低硫燃油运行的新技术和操作要求。根据MEPC.320(74)《基于MARPOLAnnexVI统一实施0.50%燃油硫含量限制的指南》的要求并结合船舶实际需要，总结如下几个方面的基本要求供参考。1.现在市场上供应的合规燃油种类：表1：合规燃油种类燃油硫含量燃油类型适用燃油标准说明0.10（%m/m）超低硫柴油ULSFO-DMISO8217船用馏分油ISO8217标准规定的船用馏分油（如DMA、DMZ、DMB），是0.10%硫含量燃油的主要供应来源。超低硫重油ULSHFO-RMISO8217渣油原油本身的硫含量较低，经蒸馏脱硫工艺加工后产生的船用重油，硫含量小于0.10%，市场有供应。超低硫混合燃油ULSFO-BRF无2015年开始进入燃油供应市场，部分港口有供应。超低硫生物柴油ULSFO-DFISO8217生物柴油ISO8217增加了生物柴油DFA、DFZ、DFB三个类型，规定添加的脂肪酸甲酯（FAME）体积百分比不超过7%。其储存、处理、使用等方面与低硫柴油类似。0.50（%m/m）非常低硫柴油VLSFO-DMISO8217船用馏分油ISO8217标准规定的船用馏分油（如DMA、DMZ、DMB），硫含量可控制在0.10%到0.5%之间。非常低硫重油VLSFO-RMISO8217渣油原油本身的硫含量较低，经蒸馏脱硫工艺加工后产生的船用重油，硫含量一般在0.30-0.80%，市场有供应。非常低硫混合燃油VLSFO-BRF无馏分油和重油混合调制，预计是2020年IMO全球0.50%硫含量燃油标准实施时，主要的合规燃油供应来源。非常低硫生物柴油VLSFO-DFISO8217生物柴油ISO8217增加了生物柴油DFA、DFZ、DFB三个类型，规定添加的脂肪酸甲酯（FAME）体积百分比不超过7%。其储存、处理、使用等方面与低硫柴油类似。2.不同类型燃油的安全影响因素及控制措施2.1关于低硫馏分油（DM）和低硫船用渣油（RM）的安全影响因素炼油厂为了生产低硫馏分油和低硫船用渣油，往往需要采用特殊工艺及程序对燃油进行脱硫处理，导致低硫馏分油和低硫船用渣油的很多特性都发生了显著变化。相关风险评估可参考CCS《船舶使用低硫馏分油指南》，该指南补充规定了船上相关系统和设备的设计、布置、控制监测、操作、试验等方面的特别要求。表2：低硫馏分油（DM）和低硫船用渣油（RM）的安全影响因素及控制措施影响因素风险及影响控制措施硫含量不同硫含量燃油交叉污染（如HFO、低硫馏分油），导致不符合法规要求。1）燃油舱柜和燃油系统的分隔；2）燃油舱柜和系统进行冲洗；3）回油管设计和布置。柴油机使用的气缸油碱性与燃油硫含量不匹配，导致燃烧室腐蚀或缸套拉缸等。1）选择合适的气缸油类型；2）气缸油系统设计和布置；3）按规定的程序进行滑油转换和检查。粘度(评估时偏重DM)粘度过低导致油膜建立困难（特别是船用馏分油），燃油泵磨损严重、内部泄漏，导致柴油机供油故障。另外，过低的粘度会导致喷油压力不足，点火、启动及低速运转困难；油门杆余量不足，限制加速。1）防止低硫馏分油被意外加热；2）对于低馏分燃油，确定是否需要冷却；3）HFO燃油泵对低硫馏分油的适应性验证；4）更换油头，提供足够的喷油压力更好雾化燃油。如更换油头，需要注意EIAPP证书技术案卷的变更认可；5）做好燃油温度的管理，例如ULSHFO-RM以及VLSHFO-RM的加温温度与HFO是否有区别。倾点(评估时偏重DM)低温环境下冷流动特性较差的燃油容易形成蜡，造成阻塞等故障。1）冷却器表面温度应保持在燃油倾点以上；2）加注前确认燃油的冷流动特性适合于设计和预定航次。闪点闪点低，易挥发油气，导致发生火灾或爆炸。闪点不低于SOLAS规定（常规船舶布置一般不得使用闪点低于60℃的燃油，具体详见SOLAS公约II-2章第4.2.1条的要求，以及CCS钢规第三篇第1.2.9条）。兼容性和稳定性(评估时偏重RM)芳香族组份对沥青有稳定作用，石蜡组份没有，两种组份的燃油混合会造成不兼容。不兼容燃油混合可能形成污泥或造成沥青析出，导致滤器、分油机堵塞，燃油供应故障。1）燃油舱柜和燃油系统隔离；2）建议加注前进行兼容性试验。催化剂粉末(评估时偏重RM)过多会导致燃油泵、燃油阀、喷嘴磨损严重，燃油供应故障。1）参阅发动机设备商说明书的推荐值，船舶使用时应注意燃油的净化、过滤等处理措施，保证满足设备厂的燃油质量要求；2）燃油质量监测；3）低硫燃油其催化剂粉末（硅铝）含量也高。热值锅炉蒸汽发生量、柴油机功率输出变化。设计、布置及控制系统燃油转换程序转换时温度变化梯度过大，对燃油部件造成热冲击，并加大燃油系统的泄漏风险。1）制定燃油转换程序，控制燃油转换时的温度变化梯度不超过2℃/min；2）使用专门的燃油自动转换装置。2.2关于“混合燃油”安全影响因素及控制措施新的0.50%低硫燃料可以采用多种精制产品共混而成，其混合物的稳定性和相容性将成为船东/营运者关注的重要问题。不稳定的燃料可以在静止时自我分离，而不相容的燃料在一个燃料舱中混合，则可以形成污泥，堵塞过滤器，最终导致发动机故障。国际内燃机委员会（CIMAC）发布了PositionPaper“New0.10%sulphurmarine（ECA）fuels”，对这种低硫“混合燃油”的兼容性和稳定性、粘度、密度、点火质量、倾点、催化剂粉末和沉淀物等主要特性进行了描述，并提出了船上储存、处理和使用过程的技术要点，供船东/船舶管理者参考。该文件的下载链接地址如下：/cms/upload/Publication_Press/WG_Publications/CIMAC_WG07_2015_Jun_Position_sulphur_marine_ECA_fuels.pdf。表3：“混合燃油”的安全影响因素及控制措施影响因素风险及影响控制措施兼容性、稳定性芳香族组份对沥青有稳定作用，石蜡组份没有，两种组份的燃油混合会造成不兼容。两种燃油混合时发生不兼容可能形成污泥或造成沥青析出，堵塞燃油系统、分油机和滤器等。需要关注加注燃油的品牌，尽量寻找可靠和固定的燃油供应商。船舶加注、储存时应尽可能地将两种燃油分开，在船上处理和使用时也要格外注意两种燃油的不兼容风险。建议加注或船上使用前进行不兼容试验，这也是减少这种风险影响的重要措施。硫含量燃油硫含量由3.50%降低至0.50%以后，船上使用的气缸油类型不匹配，导致滑油中多余的碱性物质在活塞和缸套表面形成很坚硬的沉积层，造成拉缸或者造成磨损加剧。咨询产品厂的建议，针对柴油机的类型（比如两冲程、四冲程）选择合适的气缸油类型（一般来说，选择BN数低于40的气缸油）。酸值燃料应不含强酸、无机酸。酸值过高会加剧柴油机的损坏，尤其是燃油喷射系统部件。关注燃油的酸值指标，尽可能避免购买酸值过高的燃油，如船上已购买酸值高的燃油，使用时应密切关注柴油机燃烧设备的腐蚀状况。闪点闪点低导致火灾或爆炸的风险。按ISO8217标准规定的试验方法验证燃油的闪点不超过60℃（SOLAS规定）。催化剂粉末催化剂粉末含量过高导致缸套、活塞环、燃油喷射系统磨损加剧。参阅发动机设备商说明书的推荐值，，船舶使用时应注意燃油的净化、过滤等处理措施，保证满足设备厂的燃油质量要求。倾点温度低于倾点，燃油中将形成蜡，堵塞滤器、在燃油柜底部沉积、在换热器表面或加热盘管表面沉积等。船上储存时进行适当地加热，维持合适的温度。粘度和密度加热温度和分油机设置不匹配，影响燃油的净化质量。0.50%硫含量“混合燃油”的粘度一般在10-180cSt范围内，需根据其粘度和密度调整加热温度和分油机设置，保证燃油净化质量满足燃油设备的要求。混入的非常见成份燃油混入高分子聚合物、聚甲基丙烯酸酯、酚类化合物、安尔油、氯化烃类、有机酸等物质，导致发生滤器堵塞、燃油泵咬死、腐蚀等故障。目前，对于燃油中混入的这些非常见成份从何而来、危害程度尚不确定（可能的来源有：原油冶炼过程中副产品残留；页岩油；精炼过程中的一些添加物等），而该部分指标尚未纳入到ISO标准。2.3关于生物柴油(Biodiesel)/生物燃料(Bio-fuelsorBiofuels)安全影响因素及控制措施对蒸馏燃油需求的增加可能导致更多的陆基产品进入船用领域，其中一些燃料(如生物柴油)可能含有脂肪酸甲酯(FAME)。生物柴油是业界对添加了脂肪酸甲酯（FAME）的馏分油的常用称谓，属于生物燃料的一种，有关生物燃料的定义参见MEPC.240(65)或MEPC.1/Circ.761/Rev.1。其在车用领域应用很多。在船用燃油领域，ISO8217:2012标准曾禁止添加FAME（不超过0.1%），后因一些地区和港口船用馏分油的供应紧张，为满足硫含量0.1%m/m燃油的市场需求，船用燃油供应市场也推出了混合FAME的船用馏分油，ISO8217：2017标准也根据需要新增加了DFA、DFZ、DFB三种馏分油类型，规定混合FAME的体积百分比不超过7%。关于生物柴油混合燃料的使用，国际内燃机委员会（CIMAC）专门制定了燃油管理指南“Guidelineforshipownersandoperatorsonmanagingdistillatefuelsupto7.0%v/vFAME(biodiesel)”，可供相关方参考。指南的下载链接地址：/cms/upload/Publication_Press/WG_Publications/CIMAC_WG07_2013_Jul_Guideline_Managing_Distillate_Fuels.pdf对于DFA、DFZ、DFB生物燃油，除FAME浓度要求以外，其他各项指标分别与DMA、DMZ、DMB完全一致，因此，船上使用这种混合了FAME的船舶馏分油时，储存、处理、使用等方面的要求与船用馏分油（DMA、DMZ、DMB）基本相同。但添加的FAME具有易氧化、生物分解、对燃油舱柜及系统蜡沉积物需要清洗等特性，船上使用这种燃油时仍需额外考虑其稳定性、冷流影响以及是否适用于相关设备等问题。3.常见的一些与低硫燃油相关的危害和风险3.1燃油污染物的危害3.1.1燃油污染物主要包括：固体污染物主要为锈、沙子；精炼厂催化剂粉末（Catalyticfines（Catfines），触媒粉末），Cat粉末是炼油的副产品，由金属微粒组成，这些金属微粒被有意地引入，作为“裂解”燃料油的催化剂。除非经过分油净化缩减，否则Cat粉末将会嵌入发动机部件中，造成严重而迅速的发动机损坏。应参考发动机制造商关于管理Cat粉末的指引；液体污染物为水，即淡水或海水；对于“混合燃油”，特别注意前述非常见成份的混入。但这些非常见成份从何而来、危害程度尚不确定，且该部分指标尚未纳入到ISO标准。3.1.2燃油污染物会造成：对燃油泵和燃油阀造成损害；导致柴油机气缸套及活塞环等部件磨损程度更严重；对柴油机排气阀基座造成损害；使柴油机气体管道和涡轮增压器叶片更易受到污染。3.2蜡和沥青析出的危害：3.2.1蜡和沥青析出的原因：低温环境下冷流动特性差会造成免蜡的析出，其与燃油倾点(PP)相关；芳香族组份对沥青有稳定作用，石蜡组份没有，两种组份的燃油混合会造成不兼容，燃油混合时发生不兼容即可能形成污泥或导致沥青的析出。3.2.2蜡和沥青析出会造成：导致储存柜和日用柜油泥太多，一般为沥青、蜡和石灰质；会造成燃油滤器和流量计堵塞；造成管路堵塞；燃油加热器和加温盘管等因燃油沥青质和蜡吸附在导热面上，导致加热效果大幅下降；造成分油机排渣口堵塞、分油机内部塞满油泥，密封封胶圈失效；造成燃油辅锅炉油嘴、油阀以及烟管堵塞。3.3汽缸油不当使用的危害3.3.1汽缸油的作用：为了形成水力油膜，将活塞环与缸套分离；为了清洁活塞环、环平面和环槽；为了控制腐蚀，即控制硫酸的中和作用；3.3.2柴油机使用的气缸油碱性与燃油硫含量不匹配，导致燃烧室腐蚀或缸套拉缸等故障的发生。3.4粘度过低的危害（特别是对船用馏分油）：3.4.1低硫馏分油粘度过低是其固有特性。3.4.2粘度过低会造成：油膜建立困难；燃油泵磨损严重；内部泄漏；喷油压力不足；油门杆余量不足，限制加速。3.5点火和燃烧质量（点火和燃烧质量可能与设备性能、燃料粘度、燃料化学性能相关）3.5.1在极端情况下，点火和燃烧性能差的燃料可能导致严重的运转问题、发动机损坏甚至完全崩溃。燃烧性能差的特点通常是燃烧周期延长和/或压力增长率低和“Pmax”低，导致燃料不完全燃烧。其结果是增加了未燃烧燃料和烟灰的水平，这些可能沉积在燃烧室、排气阀和涡轮增压系统、尾气处理装置、余热回收装置和其他排气系统的部件上。燃烧时间延长也可能导致气缸套暴露在高温下，从而破坏润滑油膜，导致磨损率增加和划伤。未燃尽的液滴也可能继续影响缸套表面，导致缸套造成进一步损坏的风险。3.5.2与低速二冲程发动机相比，高速和中速发动机由于点火和燃烧性能较差，更容易出现操作困难。对于四冲程发动机，点火不良会导致过多的废气系统沉积、黑烟、发动机敲缸和低负荷运转困难。3.5.3由于燃料的化学性能质量问题，如果点火过程被延迟太久，很大数量的燃料将会喷射到发动机气缸并且瞬间点燃，压力和热量会急剧升高,导致相关的发动机活塞环和气缸套损坏。4.有关使用低硫燃油的操作建议：4.1与燃油舱柜相关的操作建议：（特别注意燃油稳定性和兼容性的控制）4.1.1需要关注加注燃油的品牌，尽量寻找可靠和固定的燃油供应商。4.1.2在加燃料前了解燃料特性将有助于在必要的时间和地点采取必要的预防措施。4.1.3蜡析出的控制1）注意燃油的储存保温环境，特别是低温环境下冷流动特性较差的燃油，避免蜡的析出，造成阻塞等故障。2）由于渣油通常是需要加热的，馏分燃油不加热，因此需要特别注意馏分燃油（特别是MGO或MDO）的冷流动特性。3）馏分燃料的冷过滤器堵塞点(CFPP)、云点(CP)以及倾点(PP)需根据船舶的预期营运区域和环境温度来考虑。燃料温度应保持在PP上方约10℃。以避免任何凝固风险。但在CFPP和CP较高的情况下，这并不会降低过滤器堵塞的风险。4）如果船舶正驶向寒冷地区，对于冷流动性能又比较差的馏分燃油，燃料尽可能在进入寒冷地区前使用，或与适当的加热装置一起使用，如果采用加热方式，则应确保燃料不会过热，从而导致燃油系统(包括发动机进口)任何位置的粘度降至2cSt的最低推荐值以下，为了降低这一风险，加热应限制在最大40℃。4.1.4沥青析出的控制1）现如今的燃油是使用大量不同的原油通过精炼过程生产的。实践经验显示，由于存在不兼容性，某些燃油类型在混合时偶尔会不稳定。因此，应在最大程度上避免燃油混合。两种燃油混合时发生不兼容可能形成污泥或造成导致沥青析出，堵塞燃油系统、分油机和滤器。2）必须区分单批燃料的“燃料稳定性”和不同燃料批次之间的“燃料兼容性”。3）建议船舶配备一个混合程序。这一程序的主要目的应是确保新加燃油尽可能地注入空燃油舱中。如果一艘船发现自己可能不得不让新装燃油和船上已装燃油混合，那么，重要的是船上在这些燃油混合之前要确定两次添加的燃油之间的兼容性。4）不同硫含量燃油交叉污染可能会导致不符合法规要求。4.1.5船上储存和使用低硫“混合燃油”时，建议考虑如下技术要点，详细内容还请参考前述CIMAC指南：1）避免“混合燃油”的“层化”现象：“层化”现象其实就是上述燃油不兼容造成的沥青质析出，为此，在使用低硫混合燃油时，应采取措施避免“层化”现象的出现。为防止船上储存和使用过程中发生不兼容问题，建议采用独立的燃油系统，采用HFO舱柜储存低硫“混合燃油”之前，应进行彻底清洗；避免“混合燃油”存在油舱长期不使用的情况，根据一些实际经验，应避免船上储存时间超过6个月，否则很容易造成燃油分层；如燃油在舱内存放时间较长（2～3个月），可先驳运一部分进入沉淀柜，由锅炉先行使用，再本着混油越少越好的原则，逐渐进入柜中进行置换；可以通过将日用油柜中的燃油在离心机中再循环来抵制日用油柜的层化。采取措施防止燃油舱柜积聚水分，如定期泄放（每天至少2次）。2）考虑到低硫“混合燃油”低温流动特性以及防止析蜡的风险，船上储存时需要长期加热。3）燃油使用时加热温度需根据其粘度进行调整，以防过度加热。4.1.6船上储存和使用生物柴油(Biodiesel)/生物燃料(Bio-fuelsorBiofuels)时，除考虑如下技术要点外，其它储存和处理等方面的要求与船用馏分油（DM）基本相同。详细内容还请参考前述CIMAC指南：1）需要咨询发动机的制造商以及如油水分离器、舷外排放监测仪、过滤器、燃油水分凝聚过滤器等设备的制造商，以确定这些发动机和设备对混合脂肪酸甲酯(FAME)的体积百分比高达B7(即7.0%v/v)的生物柴油混合燃料的处理能力。2）建议避免将此类生物柴油混合燃料用于救生艇发动机、应急发电机、应急消防泵柴油机等设备，这些生物柴油混合燃料被存储在单独的燃油舱中，由于受储存条件的限制而加速降解。3）避免船上储存时间超过6个月。4）如船上储存超过6个月，建议制定燃油监测程序，包括定期（建议每3个月）进行燃油取样、分析，检查燃油的酸值、氧化稳定性等。5）采取措施防止燃油舱柜积聚水分，如定期泄放（每天至少2次）。6）监测储存柜内的水份和微生物。7）储存温度至少保持倾点以上10℃，以防止蜡的析出，拟在寒冷地区营运的船舶，应在燃油购买合同中明确燃油低温流动方面的特别要求。4.1.7船上燃油兼容性测试燃油的不兼容性可能会导致对船上柴油机和燃油系统设备的故障，甚至发生船舶失去动力的危险。为此，建议在实验室进行兼容性测试，以防止对燃油泵、喷油器、活塞环和衬套、以及分油机等设备造成不可修复的损坏。有一些燃油供应商也提供面向船用燃油的兼容性测试仪，具体可以联系公司的燃油供应商。4.2与燃油燃烧单元相关的操作建议：4.2.1使用低硫油时，对于二冲程柴油机汽缸油的控制：1）查阅柴油机说明书或咨询柴油机制造商：a.必须根据正在燃烧的燃油选择气缸油类型和“碱值”(BN)，相关要求可以查阅说明书以及询问柴油机制造商了解相关要求。b.正常工作情况下的气缸供油率（用量）必须与柴油机制造商的建议相一致。正确调整气缸供油率（用量），如下是MANDieselA/S的基本建议。将注油器调节为柴油机厂的基本设置；在磨合和运转期间过润滑；根据说明书“扫气口检查”部分的要求，确定是否需要逐步降低供给率。c.对于具有自动调整气缸注油控制装置的柴油机自动调整气缸注油控制装置能保证对气缸油总量的实际需求随运行状况（如负荷和燃油特性）的变化而变化。根据主机制造商说明书的建议确定自动注油控制因素。MANDieselA/S建议的某型二冲程低速机自动注油控制因素为汽缸油绝对用量（g/kWh）X燃油硫含量，并给出了低硫环境下汽缸油绝对用量（g/kWh）的最低值。2）咨询公司的汽缸油供应商。一般气缸油供应商会为柴油机设计适用于其所有工况的汽缸油，并提供综合解决方案。在遵循柴油机制造商说明书要求的基础上，也需要注意汽缸油供应商的建议。如下是壳牌公司对船用二冲程柴油机汽缸油的建议，仅供参考。Shell滑油牌号碱值BNSAE发动机粘度等级燃料ShellAlexia2525500.1%含硫量燃油、排放控制区及LNGShellAlexia4040500.1%含硫量燃油和0.5%含硫量燃油ShellAlexia7070500.5%含硫量燃油(新发动机)；高硫燃油+洗涤塔（旧船)ShellAlexia10010050高硫燃油+洗涤塔(新发动机)ShellAlexia14014060高硫燃油+洗涤塔(新发动机)4.2.2使用低硫油时，对于四冲程柴油机（一般为中速柴油机）汽缸油的控制1）查阅柴油机说明书或咨询柴油机制造商：必须根据正在燃烧的燃油选择气缸油类型和“碱值”(BN)，相关要求可以查阅说明书以及询问柴油机制造商了解相关要求；正常工作情况下的气缸供油率（用量）必须与柴油机制造商的建议相一致。2）咨询公司的汽缸油供应商。一般气缸油供应商会为柴油机设计适用于其所有工况的汽缸油，并提供综合解决方案。在遵循柴油机制造商说明书要求的基础上，也需要注意汽缸油供应商的建议。如下是壳牌公司对船用四冲程中速柴油机汽缸油的建议，供参考。Shell润滑油牌号碱值BNSAE发动机粘度等级燃料ShellArginaS22030,40含硫量0.1-0.5%的重油/双燃料ShellArginaS33030,40含硫量0.5-2.0%的重油/双燃料ShellArginaS44040含硫量2.0-3.5%的重油/双燃料ShellArginaS55540含硫量2.0-3.5%的重油ShellGadiniaS31230,40<0.1%船用轻油（MGO），双燃料ShellMysellaS3N540气体发动机ShellMysellaS5N4.540燃气发动机3）汽缸油供应商会针对不同型式的发动机（二冲程或四冲程），结合IMO2020限硫标准的燃料特性，提供最佳供油速率、供油速率优化、气缸监测、漏油分析以及延长机油使用寿命的技术服务，如有需要，可以联系公司的汽缸油供应商。4.2.3使用低硫油时，粘度和温度的控制低硫油粘温控制主要还是控制粘度，一般在设定进机粘度之后，温度是根据粘度要求来自动调整。现有柴油机制造商的说明书没有特别针对低硫油粘温控制的说明，仅通用性的予以说明。例如：蒸馏燃油转换为重燃油，以及重燃油转换为蒸馏燃油等的粘温控制。对于使用0.50%硫含量合规燃油时，可咨询柴油机制造商。1）需要特别注意柴油机制造商说明书的如下要求：a.注意换油时主机的负荷，MANDieselA/S建议的某型二冲程低速机为25～40%MCR。b.按说明书设定粘度设定值。根据粘度/温度关系以及燃油的粘度指数，可以核查预期的预热温度。也可咨询柴油机制造商，了解使用0.50%硫含量合规