船舶燃用低硫燃油的具体要求和应对措施

船舶燃用低硫燃油的具体要求和应对措

施摘要：在船舶营运中，通过燃用低硫燃油来减少硫氧化物排放已成为控制空气污染的有效措施。本文介绍了低硫燃油的特性及其对船用燃油设备的影响，以及船舶在使用低硫燃油时的应对策略。关键词：低硫燃油，船舶，影响，应对措施1引言2016年4月1日，上海在全国率先实施排放控制区的控制规定，至2017年底，共对区域内的8019艘船舶进行现场检查（占靠港船舶的0.9%），对其中956艘船舶的燃油进行取样送检（检查抽样率为11.7%），查处燃油硫含量超标案件89艘次，抽检不合格率为9.30%。其中，国际航行船舶取样送检269艘次，查处12艘次，抽检不合格率为4.40%；国内沿海航行船舶取样送检363艘次，查处6艘次，抽检不合格率为1.6%。从检查结果来看，大部分船舶非常重视对燃油的使用和管理。但在2018年1月，洋山深水港仍然连续发生了两起国际航行船舶使用硫含量超标燃油的案例，其中一艘为油船，另一艘为大型集装箱船，均隶属于知名的大型国际航运公司。根据现场调查，造成燃油硫含量超标的根本原因是船员在换油操作中存在细小的失误，即过早开启或关闭低硫燃油日用柜的回油阀。因此，深入了解国际、国内对排放控制区的相关要求，正确、适当地执行换油操作程序，确保在排放控制区内使用的低硫燃油符合排放标准，是船方需要特别注意的问题。2燃油的主要技术指标及特性燃油的主要技术指标有粘度、硫分、闪点、灰分、水分和机械杂质。2.2低硫油的特性(1)润滑性能：燃油中的硫有一定的润滑作用，低硫燃油的润滑性较差，润滑性能对燃油喷油设备及泵尤其重要。(2)粘度：低硫燃油的粘度较低。根据ISO8217燃油标准，DMA和DMB的粘度为2〜6cst@40°C。(3)闪点：有些低硫燃油的闪点可能低于SO-LAS公约的要求(即低于60C),因此在选用船用低硫油时，最小闪点应为60C°(4)兼容性：低硫油与高硫油存在不兼容性，最好在加油阶段检测欲切换的2种燃油的兼容性。(5)挥发性较强。目前，市场上能供应的含硫量低于0.1%m/m的燃油只有低硫蒸馏油，即包含低硫MGO(DMA)和低硫MDO(DMB)，因此本文提到的低硫油均指含硫量不大于0.1%m/m的LSDO。2.3低硫燃油与高硫燃油有区别。低硫燃油硅、铝含量较高。现代石化工业，为了提高轻质燃料油的产量，采用催化裂化技术，原油炼制过程中加入含有硅和铝元素的催化剂。残渣油中催化剂的硅、铝颗粒很难全部分离出来。硅和铝颗粒会像磨料一样：1)进入燃油系统加速高压油泵柱塞套筒偶件磨损、出油阀卡阻、喷油器针阀磨损；2)直接接触缸套、活塞环.嵌入生铁的石墨基结构中加剧磨损，严重时甚至托缸、活塞环断裂、扫气箱着火、增压器喘振、增压器轴承损坏等，威胁船舶安全。低硫燃油硅和铝含量有时超过25ppm，而高硫燃油的硅和铝含量通常小于15ppm(IS08217限定最高值80ppm)。低硫燃油含硫量低。低硫燃油含硫量低，应使用总碱值低的气缸油。燃用低硫燃油而使用高碱值气缸油，气缸油中多余的碱性物质会浓缩并黏附在缸套内壁上破坏缸套润滑油膜的完整性，加剧缸套、活塞环磨损，严重时导致拉缸、活塞环断裂等故障。然而为低硫燃油配备低碱值气缸油需要专用油柜，小型船舶和现有船舶较难做到。3低硫燃油对船用燃油设备的影响黏度低、润滑性差可导致驳运泵、燃油阀等运动部件加快磨损，甚至发生咬死等故障，使用低硫燃油前须进行确认。当前船舶燃油驳运系统多采用齿轮泵设计，与螺杆泵相比，齿轮泵存在容积效率低、齿轮易磨损、压力不稳定、流量脉动大、振动噪声大等不足；同时黏度低也会导致泵流量大幅降低。因此，齿轮泵设计不适宜输送低硫燃油，推荐采用螺杆泵替代齿轮泵。过低的黏度会导致机带燃油系统的泄漏量增大，造成热机小油量起动困难；同时由于供给柴油机的燃油流量相应减小，使柴油机无法达到全功率；过低的黏度无法满足高压油泵和低压输送泵的泵送黏度要求，引起精密运动偶件磨损和卡死。3.2低硫燃油对柴油机的影响1）针对高负荷燃用重油的柴油机，Nomonic材料因具有很好的耐高温腐蚀性而被用于排气阀的材料。当转换为低硫油时，由于润滑性能明显降低，可能会导致排气阀座磨损，因此一些柴油机设备厂家建议在使用低硫油时将Nomonic材料的排气阀更换为硬质合金材料排气阀。2）低硫燃油的润滑性能较差。硫可以提高燃油的润滑性能，但是低硫燃油的硫含量很低，因而大大降低了其润滑性能；低硫燃油的硅铝含量相对较高，硅铝颗粒会想磨料一样，进入燃油系统，加速高压油泵柱塞套筒偶件磨损。出现油阀卡阻、喷油器针阀磨损。3）低硫燃油的黏度较低。过低的黏度会因润滑不良导致燃油喷油设备精密偶件间磨损加剧甚至咬死.且高压油泵柱塞偶件间的漏泄随磨损间隙加大而增大。若长时间使用低硫燃油，应加强检查或缩短柴油机保养间隔时间。根据不同的机型及不同的喷油设备，柴油机燃油进机最小黏度要求不同。一般船用低速柴油机设计允许进机的最小黏度为2cst/40°CO4）低硫燃油与气缸油难以匹配［纠。燃油在燃烧时产生的SO3,和水蒸气（H2O），在柴油机缸壁温度低于其露点时.会生成硫酸附着在缸壁表面产生强烈的腐蚀作用，即低温腐蚀。4低硫燃油的管理对策4.1人工清洁油舱人工清洁油舱是最直接、最简单、最彻底的方法，能彻底清除油舱中残留的高硫燃油和油泥，保证新加装的合规低硫燃油不被污染。人工清洁油舱须根据船舶的营运计划合理安排时间。如果在2019年年底，船舶有厂修计划，则在修船厂安排人工清洁油舱，最为合适。如果船舶油舱较多，可以提前清洁部分油舱做好准备；也可以安排在航修中清洁油舱，但要考虑停航时间，人员安排是否方便，清洁出来的油泥是否能得到港口接收等因素。人工清洁油舱存在工程量较大、占用船期、损失残油、施工成本较高等问题。另外，如果清洁油舱的时间节点过早，再遇上不能及时加到合规低硫燃油，将面临再次加装高硫燃油的问题。4.2提前使用有效的燃油添加剂提前使用有效的燃油添加剂消除油舱里的不流动油泥。在IMO文件Preparatoryandtransitionalis-sues:shipimplementationplanningfor2020（编号:ISWG-AP1/2/11）中也提到了这个方案，这是基于2015年限硫令实施过程中积累的经验。燃油添加剂可以有效地将沉淀在油舱底部、舱壁、水平框架结构上的油泥溶解到燃油中，不但可以减少油舱的油泥量，还可以使这部分燃油重新得到使用。根据具体不同的油舱和添加剂的使用效果来计算油舱总的残油量。其它油舱在使用添加剂消除60%以上油泥后，直接加装合规低硫燃油，燃油的硫含量不会超标。科学地使用添加剂能够明显减少油舱油泥量。但在使用添加剂期间，须密切关注燃油系统的滤器和分油机的运行情况，防止溶解下来的油渣堵塞油路。5结语随着我国经济的发展，环境污染也愈发严重。船舶作为沿海城市大气环境的重要污染源之一，必将成为重点监管的对象。船舶含硫氧化物废气的排放，造成的大环境气污染日趋严重，威胁到了人类的生存环境。船舶含硫氧化物的排放量，与船舶燃料的含硫