低硫燃油更換操作探討

摘要：世界上設(shè)置的船舶排放控制區(qū)越來(lái)越多。這種期望從燃料的使用上實(shí)現(xiàn)治理船舶污染排放的做法非常有效。而船舶在進(jìn)出排放控制區(qū)時(shí)，燃油的更換操作不當(dāng)也會(huì)引發(fā)各種問題。本文以理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為基礎(chǔ)梳理出較好的燃油更換操作流程。

關(guān)鍵詞：環(huán)境保護(hù) 排放低硫燃油操作流程

0引言

伴隨人們環(huán)保意識(shí)的日益提高，陸地污染治理已非常深入，進(jìn)一步減排的潛力有限。而治理船舶污染方面還有很大的減排空間。因而，全球范圍內(nèi)將設(shè)置的船舶排放控制區(qū)必定越來(lái)越多，在排放控制區(qū)對(duì)船舶燃油硫含量的要求也愈加苛刻。當(dāng)船舶換用低硫燃油時(shí)，可能導(dǎo)致船舶設(shè)備發(fā)生故障，甚者使船舶失去動(dòng)力。此類狀況在船上常常出現(xiàn)。本文將就低硫燃油的更換操作進(jìn)行探討。

1相關(guān)政策和法規(guī)

2015年末，中國(guó)交通部出臺(tái)的《珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海（京津冀）水域船舶排放控制區(qū)實(shí)施方案》設(shè)立了中國(guó)船舶大氣污染物排放控制區(qū)?？刂茀^(qū)范圍為三個(gè)地區(qū)水域領(lǐng)?；€外12 海里內(nèi)的領(lǐng)海，其內(nèi)將嚴(yán)控船舶硫氧化物等污染物的排放。它要求自2016年1月1日起，可對(duì)船舶靠岸停泊期間實(shí)施使用硫含量不高于0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）燃油的標(biāo)準(zhǔn)。之后要求燃油中的硫含量逐年降低且擴(kuò)大實(shí)施區(qū)域。并決定2019年12月31日前完成評(píng)估決定船舶進(jìn)入排放控制區(qū)是否使用硫含量不高于0.1%的燃油和擴(kuò)大排放控制區(qū)地理范圍等。還規(guī)定自2016年4月1日起，在長(zhǎng)三角核心港口（上海港、寧波-舟山港、蘇州港和南通港）強(qiáng)制靠泊船舶使用低硫燃油。

其實(shí)早在2015年2月17日，深圳就實(shí)施了《深圳市港口、船舶岸電設(shè)施和船用低硫油補(bǔ)貼實(shí)施細(xì)則》以鼓勵(lì)靠港船舶使用低硫燃油。對(duì)船舶靠泊期間使用0.1%<含硫量≤0.5%的燃料，補(bǔ)貼差價(jià)的75%；使用含硫量不超過0.1%的低硫燃料，全額補(bǔ)貼差價(jià)。國(guó)家也將通過類似優(yōu)惠政策在控制區(qū)內(nèi)使方案全面深入的實(shí)施。

在國(guó)際上，相關(guān)法規(guī)的制定和實(shí)施日期更早。歐盟法令要求自2010年1月1日起，在歐盟港口停泊（包括系泊和錨泊）超過2小時(shí)的船舶不得使用硫含量超過0.1%的燃油。加利福尼亞空氣資源委員會(huì)（CARB）要求加州沿海地區(qū)24英里海域內(nèi)航行的船舶自 2014年1月1日起，使用DMA和DMB（ISO8217）燃油的硫含量不大于0.1%。MARPOL公約附則VI第14條規(guī)定自2015年1月1日起在波羅的海海域、北海海域、北美海域、美國(guó)加勒比海海域（2014年1月1日起）航行的船舶實(shí)施硫含量不超過0.10%的低硫燃油等。

此外根據(jù) MARPOL公約附則VI還規(guī)定對(duì)于在非SOX排放控制區(qū)外，自2012年 1月 1日起，使用燃油的硫含量不超過3.50%；2020年1月 1日起，使用燃油的硫含量不超過0.10%（IMO將評(píng)估決定是否推延到 2025年執(zhí)行此項(xiàng)條款）。從目前的所有法規(guī)開看，對(duì)船舶影響最嚴(yán)重的就是進(jìn)入船舶排放控制區(qū)時(shí)換用含硫量不大于0.1%的燃油。

2 使用低硫燃油對(duì)設(shè)備的影響

根據(jù)目前的實(shí)際情況，船舶使用的燃油有重油（HFO，Heavy Fuel Oil/Residual Fuels），供主機(jī)和發(fā)電柴油機(jī)器使用；船用柴油（MDO，Marine Diesel Oil），燃油硫含量超過0.10 %，供發(fā)電柴油機(jī)和鍋爐啟動(dòng)時(shí)使用；低硫燃油（LSMGO，Low SulphurMarine Gas Oil），指硫含量不超過0.10%在排放控制區(qū)使用的燃油。因目前市場(chǎng)上尚無(wú)0.1%的HFO，所以為滿足燃油含硫量不大于0.1%的要求，在排放控制區(qū)都要換用成LSMGO。

LSHFO與HFO相比具有密度低、粘度低、潤(rùn)滑性差和閃點(diǎn)低等特點(diǎn)。而船舶的燃油系統(tǒng)、機(jī)器設(shè)備一般都是基于重油和船用柴油設(shè)計(jì)的，LSMGO特有的理化特性會(huì)對(duì)這些設(shè)備產(chǎn)生不良的影響。主要的影響方面有：

（1）燃油溫度。LSHFO與HFO在使用時(shí)，其溫度相差近100℃，在換油過程中溫度的急劇的變化可能造成柴油機(jī)噴油泵柱塞和噴油器活塞發(fā)生刮傷、磨損甚至被卡住或咬死。

（2）黏度。LSMGO與HFO兩者之間黏度也有很大差異。依據(jù)ISO8217附則F，MGO的黏度可能低至1.4 CST/40℃。而二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)一般要求燃油在進(jìn)口側(cè)最低允許黏度是2 CST。過低的黏度就不能使燃油在燃油泵運(yùn)動(dòng)部件間建立足夠的潤(rùn)滑油膜。

（3）潤(rùn)滑。低黏度燃油潤(rùn)滑性也低。蒸餾燃油（distillate fuel）的潤(rùn)滑性較重油低，使用LSMGO必然會(huì)出現(xiàn)無(wú)法避免的潤(rùn)滑問題，即增加運(yùn)動(dòng)件的磨損和造成燃油泵的泄露，其影響與黏度低造成影響一樣。

（4）燃油兼容性。LSMGO與HFO更換過程中，不可避免的會(huì)有一定比例的混合，當(dāng)蒸餾燃油與重油混合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致重油內(nèi)的瀝青質(zhì)沉淀形成油泥造成燃油濾網(wǎng)堵塞。

（5）缸套潤(rùn)滑問題。LSMGO因含硫量降低使其酸性也隨之下降，如果仍使用原有堿含量的氣缸油會(huì)造成缸套磨損或刮傷。如果使用的汽缸油牌號(hào)不對(duì)會(huì)導(dǎo)致缸套活塞環(huán)槽污染、缸套內(nèi)表面過度磨損、甚至拉缸等事故。

（6）燃油的閃燃點(diǎn)。LSHFO與HFO相比具有高揮發(fā)性，其發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)行也更大。換油時(shí)的安全隱患增加。

3 應(yīng)對(duì)措施和注意事項(xiàng)

根據(jù)LSMGO特有的理化性質(zhì)，可用以下措施來(lái)改善船用設(shè)備使用低硫燃料時(shí)的性能：

（1）當(dāng)海水和中央冷卻系統(tǒng)中淡水的溫度不能滿足將LSMGO冷卻到合適黏度時(shí)，必須啟動(dòng)制冷設(shè)備保證LSMGO進(jìn)機(jī)的黏度。注意控制油溫的變化速率，以避免高壓油泵咬住。確保燃油黏度不會(huì)下降至低于柴油機(jī)和鍋爐制造商規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）由于LSMGO粘度的減小使原本柴油機(jī)高壓油泵柱塞偶件間的漏泄增大，且漏泄量會(huì)伴隨偶件磨損間隙加大而增大。為了保證柴油機(jī)的功率不下降，柴油機(jī)的自動(dòng)調(diào)速器輸出軸轉(zhuǎn)角必然會(huì)增大，因此必須對(duì)調(diào)速器進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。此外，如果換用LSMGO后漏泄過大，導(dǎo)致柴油機(jī)啟動(dòng)困難或不能正常工作就要更換柱塞偶件以保證柴油機(jī)的正常工作。

（3）柴油機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工作的穩(wěn)定性會(huì)變差，故而燃油系統(tǒng)降溫梯度必然變得困難。為避免溫度急劇變化和瀝青質(zhì)沉淀形成油泥的影響，最好降負(fù)荷使用柴油機(jī)。

（4）為改善柴油機(jī)缸套的潤(rùn)滑問題，當(dāng)主機(jī)和發(fā)電柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用LSMGO時(shí)必須改用低堿性的氣缸油和發(fā)電柴油機(jī)曲軸箱油。

（5）使用LSMGO的潤(rùn)滑性會(huì)減低很多，為了保證運(yùn)動(dòng)部件如柱塞偶件等部件足夠的潤(rùn)滑，可選擇添加低硫油添加劑，以便改善低硫油的潤(rùn)滑性能。但必須注意添加量的比例。

從改善措施角度，柴油機(jī)與鍋爐使用LSMGO時(shí)的注意事項(xiàng)如下：

（1）主機(jī)使用LSMGO注意事項(xiàng)。提前檢查燃油管路相關(guān)閥門，避免因閥門泄漏造成油品相混。注意檢查主機(jī)燃油系統(tǒng)配件的磨損量，相應(yīng)地評(píng)估保養(yǎng)周期的間隔。如有低堿性的氣缸油要及時(shí)更換，如用沒有低堿性氣缸油應(yīng)調(diào)低供油率，但要保證最小的給油率（具體參照氣缸油說(shuō)明書操作）。船舶靠港停泊后為防止不必要的LSMGO漏泄，必須停掉主機(jī)燃油循環(huán)泵并關(guān)閉主機(jī)燃油進(jìn)出口閥。出港前提前開啟主機(jī)燃油循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)驅(qū)氣。做好使用LSMGO時(shí)的高壓油泵漏油回收。由于LSMGO密度低，主機(jī)換油后全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)功率會(huì)相應(yīng)降低，主機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主機(jī)功率一般降7～10%。

（2）發(fā)電柴油機(jī)使用LSMGO注意事項(xiàng)。注意換油時(shí)的燃油溫度。注意換油后電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，最好先兩臺(tái)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行一段時(shí)間再做負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移。使用LSMGO時(shí)耗油量將較使用HFO高10～15%。必須評(píng)估相應(yīng)油耗。

（3）鍋爐使用LSMGO注意事項(xiàng)。在剛換用LSMGO后盡量降低LSMGO的溫度，關(guān)閉燃油加熱器及燃油管路的加熱伴管。檢查主電磁閥是否有漏泄，如有漏泄及時(shí)更換備件防止燃燒室爆燃。更換LSMGO后的噴油壓力會(huì)有變化，應(yīng)及時(shí)調(diào)整以保證燃燒質(zhì)量。同時(shí)還需要注意燃油濾器的壓差變化，防止兩種燃油的不相容引起的濾器堵塞。并且耗油量也會(huì)較使用HFO高10%以上。

4 燃油更換的操作標(biāo)準(zhǔn)

為取得進(jìn)入船舶排放控制區(qū)的IAPP（船舶防止空氣污染）證書，目前船舶都是按照船級(jí)社的入級(jí)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)或相應(yīng)改造的。雖然具體船舶有所差異，但是主要燃油系統(tǒng)的布置基本是相同的。根據(jù)船上的實(shí)際情況，可將換用LSMGO的操作分為4類：

（1）輸油管路的換油操作。在設(shè)計(jì)上LSMGO的駁運(yùn)管系應(yīng)與其它燃油管系分開，但是不可避免的有部分管路是共用的。為減少燃油泵的設(shè)置，一般都安裝適合LSMGO輸送的燃油泵。因此在船舶進(jìn)入排放控制區(qū)之前，必須對(duì)管路系統(tǒng)徹底沖洗。輸油管路的沖洗油量為管路容積的1.5倍。當(dāng)MGO油柜存量不足一半時(shí)，首先通過閥門的開關(guān)選擇停止HSFO向管路中的輸送，同時(shí)使用MDO輸送泵將管路0.75倍容積的LSMGO油量把管路進(jìn)口一段的HSFO沖到HFO日用柜中，然后關(guān)閉輸送泵將泵的出口閥轉(zhuǎn)換到柴油管路，再次啟動(dòng)MDO輸送泵，再使用管路0.75倍容積的LSMGO將出口管路的高硫柴油沖洗到MDO沉淀柜之后關(guān)閉MDO輸送泵并將其出口閥轉(zhuǎn)換到MGO油柜，關(guān)閉其它柴油柜的進(jìn)口閥。LSMGO輸送系統(tǒng)換油完成。可以隨時(shí)啟動(dòng)MDO輸送泵將MGO油柜補(bǔ)滿以供主機(jī)、電機(jī)和鍋爐使用。

（2）主機(jī)換油操作。進(jìn)入船舶排放控制區(qū)的操作：進(jìn)入前1小時(shí)（即12海里）開啟MGO油柜的出口閥，開啟LSMGO進(jìn)口冷卻器的燃油進(jìn)出口閥和冷卻水進(jìn)出口閥以及主機(jī)供油單元前的柴油閥，并轉(zhuǎn)換供油單元進(jìn)口三通閥， 然后關(guān)閉高硫燃油進(jìn)口閥，開啟主機(jī)均質(zhì)機(jī)旁通閥，并停用均質(zhì)器，將回油三通閥轉(zhuǎn)換到“回供油單元”，主機(jī)換用LSMGO開始，把回油三通閥轉(zhuǎn)換到HFO日用柜。這樣可加快和更徹底的換油，并防止燃油系統(tǒng)突然溫度變化對(duì)設(shè)備造成損壞，使用2倍主機(jī)燃油系統(tǒng)容積的LSMGO進(jìn)行無(wú)混合更換，可以達(dá)到徹底換油。再把回油三通閥轉(zhuǎn)換到“回供油單元”，關(guān)閉燃油加熱蒸汽閥， 關(guān)閉伴熱蒸汽，主機(jī)LSMGO回油冷卻器投入使用，換油完成進(jìn)入船舶排放控制區(qū)。離開船舶排放控制區(qū)的操作：主機(jī)立即開始換用HFO。開啟高硫燃油進(jìn)口閥，轉(zhuǎn)換供油單元進(jìn)口三通閥至高硫燃油，燃油粘度開始上升后旁通主機(jī)LSMGO回油冷卻器并關(guān)閉該冷卻器的燃油進(jìn)出口閥門和冷卻水進(jìn)出口閥門，燃油粘度達(dá)到11時(shí)開啟主機(jī)供油單元燃油加熱器的蒸汽閥，開啟管路伴熱蒸汽閥，離開船舶排放控制區(qū)換油完成。關(guān)閉均質(zhì)器旁通閥，均質(zhì)器投入使用。

（3）發(fā)電柴油機(jī)換油操作。進(jìn)入船舶排放控制區(qū)的操作：進(jìn)入前1小時(shí)開啟MGO 油柜出口閥，開啟LSMGO進(jìn)口冷卻器的燃油進(jìn)出口閥和冷卻水進(jìn)出口閥（與主機(jī)操作一致，同一油柜），開啟發(fā)電柴油機(jī)供油單元前的柴油閥， 并轉(zhuǎn)換供油單元進(jìn)口三通閥， 然后關(guān)閉高硫燃油進(jìn)口閥，回油三通閥轉(zhuǎn)換到“回供油單元”。發(fā)電柴油機(jī)換用LSMGO開始，回油三通閥轉(zhuǎn)換到HFO日用柜。使用2倍發(fā)電柴油機(jī)系統(tǒng)容量的低硫柴油進(jìn)行無(wú)混合更換，以達(dá)到徹底換油。再將回油三通閥轉(zhuǎn)換到“回供油單元”，關(guān)閉燃油加熱蒸汽閥，發(fā)電柴油機(jī)LSMGO回油冷卻器投入使用，換油完成進(jìn)入船舶排放控制區(qū)。離開船舶排放控制區(qū)的操作：發(fā)電柴油機(jī)立即開始換油HFO，開啟高硫燃油進(jìn)口閥，轉(zhuǎn)換供油單元進(jìn)口三通閥至高硫燃油，燃油粘度開始上升，開啟旁通發(fā)電柴油機(jī)LSMGO回油冷卻器，并關(guān)閉該冷卻器的燃油進(jìn)出口閥門和冷卻水進(jìn)出口閥門，燃油粘度達(dá)到11，開啟電機(jī)供油單元燃油加熱器的蒸汽閥，開啟管路伴熱蒸汽閥，離開船舶排放控制區(qū)換油完成。

（4）鍋爐換油操作。進(jìn)入船舶排放控制區(qū)的操作：因?yàn)楹叫兄绣仩t不會(huì)點(diǎn)火消耗燃油，為減少進(jìn)入船舶排放控制區(qū)時(shí)的工作量， 因此進(jìn)入船舶排放控制區(qū)前1天將鍋爐換成LSMGO， 關(guān)閉日用柴油柜出口到鍋爐點(diǎn)火油泵的閥門，關(guān)閉鍋爐油泵高硫燃油進(jìn)口閥，開啟MGO油柜出口閥，開啟鍋爐油泵低硫柴油進(jìn)口閥，鍋爐手動(dòng)點(diǎn)火，鍋爐換用LSMGO開始，當(dāng)消耗掉鍋爐燃油流系統(tǒng)容量的LSMGO即完成系統(tǒng)中HFO的稀釋，便可停用油氣分離裝置時(shí)， 油氣分離室內(nèi)的燃油不會(huì)因?yàn)槔鋮s而降低流動(dòng)性（油氣分離室的回油是回到HFO日用柜）。停用油氣分離裝置，停止鍋爐燃燒器，關(guān)閉油氣分離室的進(jìn)出口閥，調(diào)節(jié)鍋爐燃油泵的安全閥，使其開啟壓力等于燃燒器的所需壓力，以便過高的壓力通過油泵自身循環(huán)。通過鍋爐控制面板停止加熱器，燃油選擇轉(zhuǎn)到柴油。停止燃油管路的伴熱蒸汽。再次啟動(dòng)燃油鍋爐，進(jìn)行換油，此時(shí)燃油不再通過油氣分離室進(jìn)行循環(huán)， 所以換油將更加徹底，鍋爐燃油流量表顯示消耗鍋爐系統(tǒng)燃油，除去油氣分離裝置，使用鍋爐系統(tǒng)容量2倍的低硫柴油沖洗系統(tǒng)可以做到完全徹底換油，換油完成進(jìn)入船舶排放控制區(qū)。離開船舶排放控制區(qū)的操作：鍋爐開始換油HSFO，關(guān)閉MGO油柜出口閥，關(guān)閉鍋爐油泵低硫柴油進(jìn)口閥，開啟日用柴油柜出口到鍋爐點(diǎn)火油泵的閥門，開啟鍋爐油泵高硫燃油進(jìn)口閥，開啟油氣分離室進(jìn)出口閥，調(diào)節(jié)鍋爐燃油泵的安全閥，使其回復(fù)到原設(shè)定值，鍋爐點(diǎn)火， 開始消耗系統(tǒng)內(nèi)的柴油，鍋爐燃油流量表顯示消耗燃油，開啟燃油管路的蒸汽伴熱，開啟燃油加熱器，控制面板燃油選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到HFO，鍋爐換油完成。

關(guān)閉MGO油柜相關(guān)閥門要考慮到主機(jī)、發(fā)電柴油機(jī)和鍋爐三者的換油進(jìn)程。須關(guān)注換油設(shè)備本身的操作時(shí)也要考慮另外設(shè)備的運(yùn)行情況。在管路和設(shè)備進(jìn)行LSMGO更換時(shí)要詳細(xì)記錄更換日期和地點(diǎn)，記錄開始換油時(shí)間外，還要記錄完成換油的時(shí)間以及換油時(shí)主機(jī)的工作負(fù)荷狀況。以便更好的對(duì)換油過程進(jìn)行監(jiān)控并完善的執(zhí)行換油程序。

5 結(jié)束語(yǔ)

在未來(lái)LSMGO的使用區(qū)域的將越來(lái)越大，但是很多船員還沒有航行到過船舶排放控制區(qū)的實(shí)踐，因此換油過程必須引起輪機(jī)員的高度重視，積累更多的經(jīng)驗(yàn)，不斷地提高輪機(jī)管理水平。通過實(shí)踐積累的工作經(jīng)驗(yàn)如下：

（1）輪機(jī)長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)嚴(yán)格要求輪機(jī)員熟悉換油操作的理論和提高實(shí)務(wù)操作水平。

（2）換油過程應(yīng)盡量使用自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)而減少人為失誤引發(fā)的故障。

（3）換用LSMGO開始，機(jī)艙應(yīng)安排輪機(jī)員巡查機(jī)艙燃油系統(tǒng)，以避免漏油引起火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）在進(jìn)船舶排放控制區(qū)前檢查和保養(yǎng)好經(jīng)進(jìn)油與回油冷卻器。

（5）主機(jī)高壓油泵，發(fā)電柴油的機(jī)高壓油泵與噴油嘴等易損壞，必須有適量的備件。

（6）預(yù)先評(píng)估船舶進(jìn)入排放控制區(qū)LSMGO消耗量，及時(shí)對(duì)油柜作調(diào)整與清潔，換油程序也應(yīng)該做相應(yīng)調(diào)整。

（7）船舶使用LSMGO燃油時(shí)，也要注意船舶的操作性能；在完成LSMGO更換的過程中應(yīng)考慮到限制水域或繁忙航道等因素；確保在操作前啟動(dòng)空氣充足。

（8）注意燃油系統(tǒng)的各種警報(bào)并及時(shí)處理。