船用低硫燃油潛在風險不容忽視

楊世知

2020年1月1日，限硫令如期生效，低硫燃油迅速成為航運市場的主流。研究表明，不同低硫燃油，特性差異較大，兼容性問題顯著。2019年以來，機損事故時有發(fā)生。主要表現(xiàn)為分油機、燃油管路堵塞，供油故障，油嘴結(jié)碳、噴油壓力不足，主輔機啟動異常，點火困難；主機或輔機高壓油泵柱塞、缸套、活塞環(huán)等異常磨損等等。多起案例表明，混合兩種或多種低硫燃油會增加沉積物水平，形成殘渣堵塞并且損壞船舶發(fā)動機。

低硫燃油特性

1、低溫流動特性

由于低硫燃油產(chǎn)品具有較高的餾出物含量，因此這些產(chǎn)品在較低的溫度下容易形成蠟，其本質(zhì)上屬于石蠟性質(zhì)。船員應(yīng)該關(guān)注和掌握燃油的濁點CP (cloud point), 傾點PP (pour point)和冷濾點 CFPP(cold filter plugging point)。

CP表征蠟晶體開始形成的溫度；CFPP表示燃油可能出現(xiàn)過濾性問題時的溫度；PP表征燃油開始出現(xiàn)流動性問題時的溫度，CP >CFPP > PP。

ISO 8217中合規(guī)燃油僅要求餾分油檢測CFPP，對于渣油沒有提出要求，原因是目前檢測CFPP的方法不適用于渣油。實踐證明，渣油的CFPP檢測標準非常必要。

據(jù)LR FOBAS研究數(shù)據(jù)，不同燃油的CFPP和CP的變化區(qū)間較大，部分燃油的CFPP大于PP值有24℃之多。許多船舶燃油的PP低于零度，但仍然在分油機、濾器和儲存艙中出來析蠟現(xiàn)象，并造成嚴重阻塞，影響船舶運營安全。

JIG (Joint Industry Guidance)一文中建議燃油存儲溫度比PP高10℃，處理過程中溫度比CFPP至少高1℃。儲存問題一般不超過40℃，如果燃油BDN中PP值高于30℃時，船員應(yīng)當警惕，提防過度加熱，造成粘度下降。

2、運動粘度

部分低硫燃油具有高傾點和低粘度的特性。該特性給在船管理增加不少難度，粘度低的燃料油可能會導(dǎo)致油泵泄漏、磨損或卡死。船東應(yīng)密切關(guān)注設(shè)備燃油泵和噴油器的工況，并保持與設(shè)備制造商的密切溝通，加大對設(shè)備檢查、測試、維護和保養(yǎng)的頻率。

注意噴入主機前粘度的把控，避免造成燃燒不良，積碳，油泵等問題。

圖1 DMA的CFPP波動區(qū)間 （數(shù)據(jù)來源：LR FOBAS）

較大粘度差(10～380cst)的兩種油品混合時，會影響燃油噴射和燃燒效率。粘度的降低還可能增加柴油機燃油泵柱塞與套筒油桶之間燃油泄漏的風險，以及燃油噴射系統(tǒng)的內(nèi)部泄漏而導(dǎo)致燃油壓力降低，從而影響機器設(shè)備的性能。

3、酸值

燃油在煉化過程中可能產(chǎn)生微量強酸。高酸值的燃料油可能會對燃燒單元的每個部件都造成損傷。船員應(yīng)適時調(diào)整汽缸油的堿值，以中和燃油酸值的不利影響。但同時也應(yīng)當注意，不當?shù)钠子蜁绊懰τ湍さ男纬?，無法有效分離活塞環(huán)與缸套，容易造成缸套和活塞部件的磨損和腐蝕。

低堿氣缸油的清潔分散性比高堿氣缸油差，控制活塞的沉積物與高硫油時代的防止“冷腐蝕”一樣重要。使用0.5%m/m低硫燃油時，某主機廠商建議氣缸油首選40BN，并擴展到60～70BN甚至100BN。此外，應(yīng)每月對主機掃氣口進行檢查，如有異常，及時調(diào)整策略。更換汽缸油后，加強對于殘油的化驗，并增大檢查頻次

4、閃點

SOLAS要求燃油閃點不小于60攝氏度。部分案例表明，低硫燃油容易出現(xiàn)分層氣化，應(yīng)當關(guān)注BDN中閃點接近臨界值的情況，包括油箱頂部也會容易形成易燃的蒸汽。應(yīng)當加強監(jiān)測，優(yōu)化燃油儲存方案，警惕火災(zāi)和PSC風險。

5、點燃特性

表 MAN/WINGD主機船舶操作示例

燃油的點燃特性同計算碳芳烴指數(shù)（CCAI）息息相關(guān)，渣油CCAI一般在820～870℃之間，數(shù)值越高燃燒特性越差。CCAI與密度及粘度有關(guān)，如下文公式所示。目前市面上低硫燃油以調(diào)和油為主，部分供油商為了達到0.5%S含量的要求，在密度和粘度上做出權(quán)衡，因此不同地區(qū)的燃油，即使都滿足ISO 8217中RMG380或RMG80的標準，其密度和粘度差異都很大，因此CCAI變化區(qū)間也非常大，甚至出現(xiàn)了第三方檢測CCAI不符合要求的情況，管理公司應(yīng)當加強關(guān)注。另一方面，由于燃油組分和配方差異性很大，可能會出現(xiàn)密度、粘度以及CCAI數(shù)值比較接近的不同燃油，燃燒特性差異仍然很大的情況。

6、催化劑粉末

ISO 8217要求催化劑粉末的上限為60ppm。進主機的燃油硅鋁含量一般要求不超過15ppm。催化磨料顆粒危害非常大，船上如何正確處理、分離很重要?？刂品蛛x的流量和溫度至關(guān)重要。據(jù)不完全統(tǒng)計，0.5%的低硫油的cat fines會比之前的高硫渣油含量高，原因之一是在煉廠脫硫過程中會有cat fines殘留在燃油中，并且顆粒趨于微小化，不便于檢測。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明RMG380的低硫燃油，硅鋁含量明顯增加，部分燃油達到臨界值的80%以上，給傳統(tǒng)的分離方式造成很大的挑戰(zhàn)，有效分離cat fines的方法，可咨詢分油機廠家，主機廠和油料供應(yīng)商。另外，要加強分離前后的燃油取樣和監(jiān)控，以準確判斷是否有效分離。

7、低硫燃油穩(wěn)定性和兼容性問題

據(jù)不完全統(tǒng)計，從去年年底到現(xiàn)在，有近百艘船舶出現(xiàn)燃油穩(wěn)定性和兼容性的問題。事態(tài)相當嚴重，給船員操作，船舶管理造成巨大壓力。

2019年，某輪加裝低硫燃油后出現(xiàn)分油機阻塞失效，未發(fā)生混油情況。燃油穩(wěn)定性存在問題。

2020年初，某輪在鹿特丹加油后，混裝低硫燃油，出現(xiàn)分油機進出油管、排水管以及水分傳感器均被固體狀油泥完全堵塞，分油機內(nèi)部也有大量的硬化油泥。

（1）燃油的穩(wěn)定性

燃油的存儲狀態(tài)發(fā)生改變可能將影響到燃油的穩(wěn)定性，這主要取決于燃油的抗分解能力，燃油的分解取決于其懸浮瀝青質(zhì)的液態(tài)碳氫化合物的性質(zhì)，如果介質(zhì)是芳香烴(分子結(jié)構(gòu)是環(huán)狀烴)，那么它將保持懸浮狀態(tài)；如果是石蠟(分子結(jié)構(gòu)為直鏈烴)，則瀝青質(zhì)可能有聚合成污泥的傾向，一旦燃料發(fā)生化學分解，該過程不可逆轉(zhuǎn)，沉淀瀝青質(zhì)不能再溶解。燃油在油艙內(nèi)長期存放后，其瀝青質(zhì)成分會沉淀變成油泥或油渣，進而造成油路、分油機和濾器堵塞。

圖2 某輪加裝低硫燃油后出現(xiàn)分油機供油泵濾器阻塞（據(jù)船員稱未發(fā)生混油）

圖3 分油機進出油管、排水管完全堵塞

（2）燃油的兼容性

殘渣型船燃油中有瀝青烯成分，它會懸浮在渣油里。如存儲條件變化，或者兩種燃油加裝混合，瀝青烯就會聚合在一起并析出，從而形成油泥，且該過程不可逆。一般而言，兼容性問題屬于在船管理需要注意的問題。船員應(yīng)該關(guān)注燃油化驗單中，TSP （total sediment potential）潛在總沉淀物/熱氧化測試和TSA （total sediment accelerated）加速總沉淀物/化學氧化測試兩組測試數(shù)據(jù)。

據(jù)調(diào)查表明，不同地區(qū)的低硫燃油成分差異較大，歐洲地區(qū)的油品通常含有大量的低硫氣態(tài)殘留物，亞洲地區(qū)的油品則包含大量的裂化和直餾真空殘留物，而北美地區(qū)的則含有更多的流體催化裂化（FCC）產(chǎn)品，如泥漿和循環(huán)油。這些差異的存在導(dǎo)致燃油的不兼容性概率大大增加。甚至出現(xiàn)同一產(chǎn)品不同批次之間存在不兼容性的情況發(fā)生。

油泥的沉積是一個緩慢而復(fù)雜的過程，建議在實驗室開展有效的穩(wěn)定性和兼容性的試驗。ISO聲明，ISO對已知新燃油的兼容性測試表明，總潛在沉淀物(TSP)測試小于0.10%(以質(zhì)量計)的燃油發(fā)生兼容性問題的風險更小。在某些混合比例下，TSP大于0.10%的燃油的風險會增加。

另外一個可以用來預(yù)測未來的穩(wěn)定性和可能的相容性問題的實驗室測試是“光學掃描”（Turbiscan ASTM D7061-12）。該實驗室測試是對ISO 8217標準測試標準的補充，并提出了儲存穩(wěn)定值(RSN)。行業(yè)專家們認為相較于常規(guī)的“TSP”測試，RSN是衡量穩(wěn)定性的一個更好的指標。

圖4 駁運泵濾器已被油泥完全堵塞

圖5 沉淀柜底部油泥結(jié)塊

風險提示和操作流程卡

1、兼容性問題突出，加強燃油管理和監(jiān)測，降低混油風險

目前市面上低硫燃油大都以調(diào)和油為主，性能指標層次不齊，即使BDN中參數(shù)滿足ISO 8217表1或表2的要求，也不能確保燃油零風險；數(shù)據(jù)表明，ISO 8217框架下相同等級的燃油，運動粘度和密度差異都很大，燃油兼容性問題突出，在船管理要提高風險防范意識。

建議管理公司應(yīng)制定科學合理的燃油加裝使用計劃和燃油轉(zhuǎn)換程序，盡量避免燃油混裝，加強燃油性能的測試，預(yù)防燃油穩(wěn)定性和兼容性的風險。燃油加注管理流程可參照ISO/PAS 23263:2019和Joint Industry Guidance的相關(guān)內(nèi)容。其中ASTM D4740 spot test測試非常重要，特別注意spot test結(jié)果大于等于2階級的情況，要關(guān)注供油商提供的測試結(jié)果，并及時報告管理公司。

當然，ASTM D4740 spot test測試方法存在一定局限性，例如石蠟基的燃油采用該方法容易造成結(jié)果的誤判，這種情況下應(yīng)當加強岸基實驗室的檢測。

2、燃油穩(wěn)定性問題頻發(fā)

加強對TSP/TSA等參數(shù)的監(jiān)控，確保滿足ISO 8217關(guān)于TSP的要求。避免燃油在船儲存時間過長，遵循先裝先用的原則，避免長時間出現(xiàn)分層現(xiàn)象。合理規(guī)劃好航線和加油頻次，同時做好燃油的狀態(tài)的監(jiān)測。同時需要考慮密度和粘度的差異性，一旦有分層跡象，含硫量很容易超標。合理選用燃油添加劑。

3、警惕燃油低溫流動特性

低硫燃油傾點偏大。管理公司應(yīng)充分考慮船舶航行區(qū)域特點，對于穿梭于高低溫地區(qū)的船舶，要充分考慮燃油加熱系統(tǒng)的管理，充分收集各方面的資料，制定嚴格的管理程序，即要避免燃油低溫流動性問題的出現(xiàn)，也要避免燃油過度加熱。因此要及時關(guān)注燃油PP/CFPP/CP值，又要注意粘溫曲線的變化，確保燃油粘度能滿足燃油系統(tǒng)正常運行的要求。此外，儲存時間較長低硫燃油容易出現(xiàn)分層汽化，部分船舶出現(xiàn)不同階段硫含量波動，并超出標準，有PSC風險。

另一方面，船舶設(shè)計階段可以適時調(diào)整和改進燃油艙的布置，優(yōu)化燃油加熱和管理系統(tǒng)。對于設(shè)計簡單的燃油系統(tǒng)，要從管理上加大防控力度，盡可能降低混油及兼容性風險。

4、汽缸油的選擇和注油率的控制

面對質(zhì)量參差不齊的燃油，汽缸油的匹配至關(guān)重要。建議每月對主機進行掃氣口檢查，但在使用40BN氣缸油初期，應(yīng)增加掃氣口檢查的頻度，注意觀察主機活塞和缸套狀況，如果發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)槽有過多沉積物，說明是注油率不足或氣缸油堿值偏低，清潔分散性差造成的，可以逐步提高氣缸油注油率到1.0g/kwh，觀察活塞環(huán)槽和環(huán)岸沉積物改善情況。如果有明顯改善，可以維持氣缸油品種不變。

5、規(guī)范燃油取樣，確保燃油質(zhì)量可追溯性

嚴格執(zhí)行燃油取樣工作，確保燃油質(zhì)量的可追溯性，同時加強對于燃油質(zhì)量的監(jiān)控，根據(jù)燃油參數(shù)適時調(diào)整策略，如儲存溫度、分油溫度和進主機的溫度等等。一般來說，以下幾種情況需要留樣：

◎ MARPOL要求的燃油交付時樣品，加油時從接收船舶的管路中抽??；

◎ 在使用的燃油樣品，盡可能在主機或發(fā)動機進氣口處抽??；

◎ 未使用的燃油樣品，從船舶燃油儲存艙內(nèi)抽??；

◎ 汽缸油殘油油樣，建議增加PQ或WPS或總鐵等測試。

6、警惕低硫燃油硅鋁含量，關(guān)注低硫燃油點火特性，控制好進機粘度，預(yù)防燃油析蠟的同時，防止燃油分層汽化。研究表明，經(jīng)調(diào)和后的低硫燃油，普遍具有低粘度和高傾點的特性，這給燃油儲存、分離凈化和使用帶來巨大的困難。但低硫燃油并非洪水猛獸，可以通過加強在船管理，合理規(guī)避風險。

減少燃油的混油，加強燃油的監(jiān)測，控制好燃油的粘度、加強燃油分離、減少分離量、日用柜和沉淀柜循環(huán)分離；低堿值汽缸油和高堿值交替使用；適度調(diào)整噴油定時提前，縮短汽缸油殘油化驗周期等措施來應(yīng)對。

此外，行業(yè)應(yīng)當盡快更新低硫燃油的監(jiān)測標準和手段，降低燃油質(zhì)量風險，便于船員在船管理。