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(yùn)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(jī)損事故時(shí)有發(fā)生。主要表現(xiàn)為分油機(jī)、燃油管路堵塞，供油故障，油嘴結(jié)碳、噴油壓力不足，主輔機(jī)啟動異常，點(diǎn)火困難；主機(jī)或輔機(jī)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?jiān)氯⑶覔p壞船舶發(fā)動機(jī)。

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(diǎn)CP (cloud point), 傾點(diǎn)PP (pour point)和冷濾點(diǎn) 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(shí)的溫度；PP表征燃油開始出現(xiàn)流動性問題時(shí)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(shí)踐證明，渣油的CFPP檢測標(biāo)準(zhǔn)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(jī)、濾器和儲存艙中出來析蠟現(xiàn)象，并造成嚴(yán)重阻塞，影響船舶運(yùn)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(shí)，船員應(yīng)當(dāng)警惕，提防過度加熱，造成粘度下降。

2、運(yùn)動粘度

部分低硫燃油具有高傾點(diǎn)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(hù)和保養(yǎng)的頻率。

注意噴入主機(jī)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(shí)，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(jī)燃油泵柱塞與套筒油桶之間燃油泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，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(jī)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(qiáng)酸。高酸值的燃料油可能會對燃燒單元的每個(gè)部件都造成損傷。船員應(yīng)適時(shí)調(diào)整汽缸油的堿值，以中和燃油酸值的不利影響。但同時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意，不當(dāng)?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(shí)代的防止“冷腐蝕”一樣重要。使用0.5%m/m低硫燃油時(shí)，某主機(jī)廠商建議氣缸油首選40BN，并擴(kuò)展到60～70BN甚至100BN。此外，應(yīng)每月對主機(jī)掃氣口進(jìn)行檢查，如有異常，及時(shí)調(diào)整策略。更換汽缸油后，加強(qiáng)對于殘油的化驗(yàn)，并增大檢查頻次

4、閃點(diǎn)

SOLAS要求燃油閃點(diǎn)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(dāng)關(guān)注BDN中閃點(diǎn)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(dāng)加強(qiáng)監(jiān)測，優(yōu)化燃油儲存方案，警惕火災(zāi)和PSC風(fēng)險(xiǎn)。

5、點(diǎn)燃特性

表 MAN/WINGD主機(jī)船舶操作示例

燃油的點(diǎn)燃特性同計(jì)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)，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(dāng)加強(qiáng)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(jìn)主機(jī)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。控制分離的流量和溫度至關(guān)重要。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(jì)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(dá)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(jī)廠家，主機(jī)廠和油料供應(yīng)商。另外，要加強(qiáng)分離前后的燃油取樣和監(jiān)控，以準(zhǔn)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(jì)，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(dāng)嚴(yán)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(jī)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(jī)進(jìn)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(jī)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?xì)浠衔锏男再|(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(xué)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(jìn)而造成油路、分油機(jī)和濾器堵塞。

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

圖3 分油機(jī)進(jìn)出油管、排水管完全堵塞

（2）燃油的兼容性

殘?jiān)痛加椭杏袨r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(yàn)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(xué)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(gè)緩慢而復(fù)雜的過程，建議在實(shí)驗(yàn)室開展有效的穩(wěn)定性和兼容性的試驗(yàn)。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(jì))的燃油發(fā)生兼容性問題的風(fēng)險(xiǎn)更小。在某些混合比例下，TSP大于0.10%的燃油的風(fēng)險(xiǎn)會增加。

另外一個(gè)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(shí)驗(yàn)室測試是“光學(xué)掃描”（Turbiscan ASTM D7061-12）。該實(shí)驗(yàn)室測試是對ISO 8217標(biāo)準(zhǔn)測試標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，并提出了儲存穩(wěn)定值(RSN)。行業(yè)專家們認(rèn)為相較于常規(guī)的“TSP”測試，RSN是衡量穩(wěn)定性的一個(gè)更好的指標(biāo)。

圖4 駁運(yùn)泵濾器已被油泥完全堵塞

圖5 沉淀柜底部油泥結(jié)塊

風(fēng)險(xiǎn)提示和操作流程卡

1、兼容性問題突出，加強(qiáng)燃油管理和監(jiān)測，降低混油風(fēng)險(xiǎn)

目前市面上低硫燃油大都以調(diào)和油為主，性能指標(biāo)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(fēng)險(xiǎn)；數(shù)據(jù)表明，ISO 8217框架下相同等級的燃油，運(yùn)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(fēng)險(xiǎn)防范意識。

建議管理公司應(yīng)制定科學(xué)合理的燃油加裝使用計(jì)劃和燃油轉(zhuǎn)換程序，盡量避免燃油混裝，加強(qiáng)燃油性能的測試，預(yù)防燃油穩(wěn)定性和兼容性的風(fēng)險(xiǎn)。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(shí)報(bào)告管理公司。

當(dāng)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(dāng)加強(qiáng)岸基實(shí)驗(yàn)室的檢測。

2、燃油穩(wěn)定性問題頻發(fā)

加強(qiáng)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(shí)間過長，遵循先裝先用的原則，避免長時(shí)間出現(xiàn)分層現(xiàn)象。合理規(guī)劃好航線和加油頻次，同時(shí)做好燃油的狀態(tài)的監(jiān)測。同時(shí)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(biāo)。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(diǎn)偏大。管理公司應(yīng)充分考慮船舶航行區(qū)域特點(diǎn)，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(yán)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(shí)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(yùn)行的要求。此外，儲存時(shí)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(biāo)準(zhǔn)，有PSC風(fēng)險(xiǎn)。

另一方面，船舶設(shè)計(jì)階段可以適時(shí)調(diào)整和改進(jìn)燃油艙的布置，優(yōu)化燃油加熱和管理系統(tǒng)。對于設(shè)計(jì)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(fēng)險(xiǎn)。

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(jī)進(jìn)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(jī)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(yán)格執(zhí)行燃油取樣工作，確保燃油質(zhì)量的可追溯性，同時(shí)加強(qiáng)對于燃油質(zhì)量的監(jiān)控，根據(jù)燃油參數(shù)適時(shí)調(diào)整策略，如儲存溫度、分油溫度和進(jìn)主機(jī)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(shí)樣品，加油時(shí)從接收船舶的管路中抽取；

◎ 在使用的燃油樣品，盡可能在主機(jī)或發(fā)動機(jī)進(jìn)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(diǎn)火特性，控制好進(jìn)機(jī)粘度，預(yù)防燃油析蠟的同時(shí)，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(diǎn)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(qiáng)在船管理，合理規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

減少燃油的混油，加強(qiáng)燃油的監(jiān)測，控制好燃油的粘度、加強(qiáng)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(shí)提前，縮短汽缸油殘油化驗(yàn)周期等措施來應(yīng)對。

此外，行業(yè)應(yīng)當(dāng)盡快更新低硫燃油的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)和手段，降低燃油質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，便于船員在船管理。